Neues hohles Faser-Sandwich-Verbundsystem: mechanische Eigenschaften

Zusammenfassung

Hintergrund: Derzeit gibt es keinen Konsens über das optimale Postsystem, um effektive Langzeitergebnisse zu erzielen. Wir verwendeten einen ingenieurtechnischen Ansatz, um die mechanischen Eigenschaften eines Sandwich-Hohlraumposts in Synergie mit einer neuen Bonding-Technik zu untersuchen.

Methoden: Wir untersuchten zwei Systeme — einen Sandwich-Faser-Hohlpost (Techole®, Isasan, Como, Italien), der aus Kohlenstofffaser in einer Dpp-MOR-Harzmischung besteht, und einen traditionellen nicht-hohlen Post (Tech 2000®, Isasan, Como, Italien). Ein bi-komponenter Verbundwerkstoff (Clearfil Core®, Kuraray, New York, NY, USA) (2.2 gcm³, 12.3 GPa) und ein dualhärtender Verbundwerkstoff mit niedrigerer Dichte und Elastizitätsmodul (Clearfil DC Core®, Kuraray, New York, NY, USA) (2.0 gcm³, 10.0 GPa) wurden ebenfalls in Hohlposten verwendet. Ergebnisse aus dem Drei-Punkt-Biegetest (N.=81), Kompressionstest (N.=78) und Schnitttest (N.=81) wurden erzielt.

Ergebnisse: Im Drei-Punkt-Biegetest gab es signifikante Unterschiede in der Flexibilität/Biegung, wenn Sandwich-Faser-Hohlposten mit Verbundwerkstoffen unterschiedlicher Elastizitätsmodule gefüllt waren. Hohle Sandwich-Posten zeigten auch signifikant (P=0.000) bessere Widerstandsfähigkeit gegen Kompression und Schneiden als massive Posten, unabhängig von der Art des Verbundwerkstoffs. Darüber hinaus zeigten hohle Posten, die mit einem Verbundwerkstoff mit einem Elastizitätsmodul von 12.3 GPa gefüllt waren, signifikant (P=0.000) verbesserte Widerstandsparameter im Vergleich zu hohlen Posten, die mit einem Verbundwerkstoff von 10.0 GPa gefüllt waren.

Fazit: Die Studie bestätigt die günstigen mechanischen Eigenschaften des hohlen Sandwich-Faserstiftsystems (Techole®) und die synergistische Wirksamkeit in Kombination mit dem Komposit Clearfil DC Core® (10,0 GPa) und insbesondere Clearfil Core® (12,3 GPa).

Die Ziele endodontischer Eingriffe sind vielfältig — die Wiederherstellung der normalen Form und Funktion, der Schutz der verbleibenden Zahnstruktur und gleichzeitig die Aufrechterhaltung einer guten Ästhetik. Der Erfolg hängt von der Verwendung operativer Verfahren und Materialien ab, die für die jeweilige klinische Situation geeignet sind. Wo nicht genügend koronale Zahnstruktur vorhanden ist, sind intrakanal Stifte angezeigt, um die Retention des restaurativen Materials zu fördern und die verbleibende Struktur zu verstärken, um eine Kraftverteilung entlang der Wurzel sicherzustellen. Die Menge der verbleibenden Zahnstruktur ist entscheidend für den Widerstand gegen Brüche. Die Auswahl des geeigneten Stifttyps ist von größter Bedeutung, um die Inzidenz von Wurzelbrüchen zu verringern und die Wurzel im Falle eines Versagens zu erhalten. Daher sollte das ideale Stiftsystem bruchfest sein, die Retention optimieren und in der Lage sein, den normalen Kräften, die beim Kauen auftreten, standzuhalten. Der Stift sollte einen ähnlichen Elastizitätsmodul wie Wurzel-Dentin haben, um die Kräfte gleichmäßig entlang der Länge des Stifts selbst und der Wurzel zu verteilen.

Traditionell wurden endodontisch behandelte Zähne mit Metallstiften restauriert, die einen höheren Elastizitätsmodul als das Dentin aufwiesen, was häufig zu einem Versagen führte. Dies führte dazu, dass Forscher andere Materialarten mit einem Elastizitätsmodul näher am Dentin untersuchten, um eine größere Flexibilität und Spannungsverteilung zu gewährleisten. Seit den 1990er Jahren wird eine neue Generation von Faserstiften klinisch eingesetzt, die eine bessere Absorption und Dissipation von Lasten sowie eine höhere Bruchfestigkeit ermöglicht. Obwohl es substanzielle gute Beweise für die Verwendung von Faserstiften gibt, stammen die meisten Daten aus in-vitro-Studien. Die begrenzten veröffentlichten Daten klinischer Studien zeigen vernünftige Überlebensraten mit Stiftsystemen, aber es besteht ein erhöhter klinischer Bedarf, eine angemessene Bewegung des Kerns während der normalen Funktion sicherzustellen. Die Ergebnisse der ersten langfristigen, kontrollierten, randomisierten Pilotstudie zeigten günstige Überlebensraten von restaurierten endodontisch behandelten Zähnen unabhängig vom verwendeten Stiftmaterial (Glasfaser vs. Titan). Gründe für das Versagen sind sekundäre Karies, Verlust der Retention, Ablösung des Stifts und der Krone sowie Verzerrung/Fraktur von Wurzeln und Stiften. Mikroleckage unter der Krone ist ebenfalls ein potenzielles Problem – ein Stift kann einen ähnlichen Elastizitätsmodul haben, aber da die Wurzel dünner ist, kann sie unter einer bestimmten Last mehr flexen.

In den letzten Jahren wurden erhebliche Fortschritte sowohl bei den Arten von Retentionsstiften (zementierte, reibungsgeschlossene Stifte, selbstschneidende Stifte) als auch bei den Vorbehandlungen und verwendeten Materialien erzielt. Die grundlegende Prämisse besteht darin, die Bindung zwischen dem Stift und dem Kompositmaterial zu maximieren. Die Oberflächenbehandlung von Stiften wird häufig verwendet, um eine chemische und/oder mechanische Wechselwirkung zwischen dem Stift und dem umgebenden Komposit zu gewährleisten. Ätztechniken mit beispielsweise Flusssäure, Kaliumpermanganat, Silan und Wasserstoffperoxid sind hilfreich, um die Oberflächenrauhigkeit zu erhöhen und die Bindungsstärke zwischen Stiften und Komposit zu steigern. Substanzen wie 10-Methacryloxydecyl-Dihydrogenphosphat (10-MDP), ein saurer funktioneller Monomer, der in selbstätzenden Klebstoffen verwendet wird und fest an Calcium bindet, werden ebenfalls mit ermutigenden Ergebnissen eingesetzt. Trotz dieser Fortschritte gibt es keinen Konsens über das optimale Stiftsystem, um effektive Langzeitergebnisse zu erzielen: Daher sollte das Problem aus einer anderen Perspektive angegangen werden, zudem müssen neue Techniken und Materialkombinationen in die tägliche zahnärztliche Praxis integriert werden. Hohe Komposit-Carbonfaser-Rohrsysteme werden in nichtmedizinischen Branchen wie der Luft- und Raumfahrt sowie der Marineindustrie umfassend eingesetzt, da sie flexibel sind, in Form gebogen werden können und vor Ort mit Bindematerial gefüllt werden können, um die Kraftbeständigkeit zu erhöhen. Dasselbe System könnte im endodontischen Bereich angewendet werden; insbesondere sollten die mechanischen Eigenschaften eines neuartigen Sandwich-Komposit-Hohl-Carbonfaserstifts in Synergie mit einer neuen Bonding-Technik in einem spezialisierten zahnärztlichen Labor untersucht werden.

Hohle Sandwich-Verbundfaserstifte bestehen aus Faserrohren, die mit einem Harzverbund gefüllt sind, die im Querschnitt durch zwei äußere Schichten (sogenannte Haut) gekennzeichnet sind, die vom Kern getrennt sind, der sich entlang der gesamten Hauptachse des Stifts selbst entwickelt (Abbildung 1).

Die Funktion des Kerns besteht darin, einen Abstand zwischen den beiden Hautschichten aufrechtzuerhalten. Die Anwendung dieses Konzepts auf eine röhrenförmige Struktur bedeutet, dass die Vorteile des Sandwich-Effekts über die gesamte Länge einer röhrenförmigen Struktur beliebigen Durchmessers übertragen werden können, was nicht nur den Widerstand gegen Kompression, sondern auch die Scherung der Fasern im peripheren Teil des Zahns erhöht. Die Eingrenzungswirkung, die von den faserverstärkten Polymeren (FRP) auf den Kern ausgeübt wird, ergibt sich aus der seitlichen Ausdehnung unter axialer Last. Mit zunehmendem axialen Stress steigt die entsprechende seitliche Dehnung/Last, und das eingrenzende Element entwickelt einen Zugringstress, der durch einen gleichmäßigen radialen Druck ausgeglichen wird, der gegen die seitliche Ausdehnung reagiert. Bei zylindrischen Säulen unterliegt der Zement einer gleichmäßigen Eingrenzung, und der maximale Eingrenzungsdruck, der von FRP bereitgestellt wird, steht in Beziehung zum Volumen und zur Festigkeit des FRP sowie zum Durchmesser des eingekapselten Verbundkerns (Abbildung 2).

Der maximale Umgebungsdruck wird erreicht, wenn die zirkumferentielle Spannung auf dem FRP so weit ansteigt, dass die Fasern reißen, was letztendlich zu einem Zusammenbruch des Zylinders führt. Das Füllen des tubularen Faserpfostens mit Komposit während des Zementierungsprozesses bietet eine Reihe von wichtigen Vorteilen: Das Sandwich-Konzept ermöglicht es, die Qualitäten und Eigenschaften jedes einzelnen Materials zu maximieren; außerdem wird die Zementierung vereinfacht, da der Pfosten gleichzeitig die Nadel ist, die das Komposit extrudiert. Darüber hinaus wird das Verbundmaterial eingeführt, wenn der Pfosten bereits in den Kanal eingesetzt wurde, was es ermöglicht, die Position des Pfostens im Kanal vor der Injektion des Komposits zu kontrollieren, wodurch sichergestellt wird, dass der Zementierungsprozess sorgfältig und optimiert erfolgt und die Bildung von Luftblasen vermieden wird. Stattdessen erfolgt die Einbringung von Luftblasen mit traditionellen Techniken sowohl während des Füllens des Kanals mit dem Komposit, aufgrund des Herausziehens der Nadel während das Material extrudiert wird, als auch während des Einsetzens des Pfostens, der ebenfalls ein Luftträger ist. Luftblasen sind ein locus minoris resistentiae und könnten das Pfosten-Komposit-Komplex und dessen Haftung an der „Pfostenraum“-Dentin gefährden.

In der vorliegenden in-vitro Studie wurde ein ingenieurtechnischer Ansatz verfolgt:

1. um die mechanischen Eigenschaften eines hohlen Sandwich-Verbundwerkstoffs aus Kohlenstofffaser und eines traditionellen massiven Kohlenstofffaserpfostens (Kontrolle) zu vergleichen;
2. um die Widerstandseigenschaften von zwei Verbundwerkstoffen mit unterschiedlichem Elastizitätsmodul im Sandwich zu vergleichen; 3) um die klinischen Vorteile einer neuartigen Technik zu bewerten, bei der der Pfosten ein Träger für den Harz-Zement an der Basis des „Pfostenraums“ ist.

Materialien und Methoden

Materialien

Es wurden zwei verschiedene Pfostensysteme untersucht: 1) der traditionelle nicht-hohle Pfosten Tech 2000® (Isasan, Rovello Porro, Como, Italien) — bestehend aus in eine Dpp-MOR-Harzmischung eingebetteten Kohlenstofffasern, sodass eine chemische Bindung mit Verbundwerkstoffen hergestellt werden kann, nachdem ein Klebersystem verwendet wurde. Dieses besondere Merkmal ermöglicht es dem Pfosten, die Rekonstruktion nicht nur stabiler zu machen, sondern auch vor allem, keine Kräfte auf die Wurzel auszuüben, die einen intrinsischen Grad an Fragilität aufweist, da sie endodontisch behandelt wurde; 2) der Sandwich-Faserhohlpfosten Techole® (Isasan, Rovello Porro, Como, Italien) — ebenfalls aus in eine Dpp-MOR-Harzmischung eingebetteten Kohlenstofffasern. Es ist nicht mehr notwendig, den Kanal zu füllen und dann den Pfosten einzusetzen, sondern alles kann in einem einzigen Schritt erfolgen, da der Pfosten das Verbundmaterial in den Kanal führt.

Der Durchmesser der Stifte wurde auf 1,4 mm vereinheitlicht; folglich wurden zylindrische Stifte gewählt, die nur an der Spitze abgeschrägt sind, um Form-, Konus- und Durchmesser-Variablen auszuschließen. Der hohle Stift, der immer außen 1,4 mm misst, wurde mit einem Lumen von 0,7 mm gewählt.

Es wurden zwei Verbundmaterialien verwendet: 1) Clearfil Core® (Kuraray, New York, NY, USA) (12,3 GPa); 2) Clearfil DC Core® (Kuraray, New York, NY, USA) (10,0 GPa).

Clearfil Core® (Kuraray, New York, NY, USA) ist ein radiopakes, bi-komponentiges, selbsthärtendes chemisches Komposit mit einer Dichte von 2,2 gcm³ und einem Elastizitätsmodul von 12,3 GPa. Die Katalysatorpaste besteht aus Bisphenol A-Diglycidylmethacrylat (Bis-GMA), Triethylenglycoldimethacrylat (TEGDMA), silanisiertem Glasfüllstoff, kolloidalem Siliziumdioxid und Katalysatoren; während die universelle Paste aus Bisphenol A-Diglycidylmethacrylat (Bis-GMA), Triethylenglycoldimethacrylat (TEGDMA), silanisiertem Siliziumdioxidfüllstoff, kolloidalem Siliziumdioxid und Beschleunigern besteht.

Clearfil DC Core® (Kuraray, New York, NY, USA) ist ein radiopakes Dual-Cure-Komposit, das in einem Automix-Abgabesystem geliefert wird, mit sowohl niedrigerer Dichte (2,0 gcm³) als auch niedrigerem Elastizitätsmodul (10,0 GPa). Die Hauptbestandteile der Paste A sind Bisphenol A-Diglycidylmethacrylat (Bis-GMA), hydrophobe aliphatische Dimethacrylate, hydrophile aliphatische Dimethacrylate, hydrophobe aromatische Dimethacrylate, silanisiertem Bariumglasfüllstoff, silanisiertem kolloidalem Siliziumdioxid, kolloidalem Siliziumdioxid, dl-Campherquinon, Initiatoren und Pigmenten. Paste B enthält Triethylenglycoldimethacrylat, hydrophile aliphatische Dimethacrylate, hydrophobe aromatische Dimethacrylate, silanisierten Bariumglasfüllstoff, silanisiertes kolloidales Siliziumdioxid, Aluminiumoxidfüllstoff und Beschleuniger.

Studienaufbau

Jedes Stiftsystem (Techole® plus Clearfil Core®, Techole® plus Clearfil DC® und Tech 2000®) wurde den folgenden mechanischen Tests unterzogen: Dreipunkt-Biegetest, Kompressionstest und Schnitttest (Abbildung 3).

Vorbereitung der Testmaterialien

Eine Vorbereitung war im Fall der traditionellen Stifte nicht notwendig, mit der Ausnahme der Untersuchung unter dem optischen Mikroskop, um sicherzustellen, dass keine sichtbaren Produktionsfehler vorhanden waren. Bei den Verbundstiften führte derselbe Operator die Injektion des Verbunds in einer Sitzung bei Raumtemperatur unter kontrollierter Luftfeuchtigkeit dank einer kontrollierten Klimakammer durch. Der dualhärtende und chemisch härtende Verbund wurde einfach mit einem Automix gemischt, um sicherzustellen, dass keine Luftblasen eingearbeitet wurden und um seine Leistung zu verbessern (Proben wurden nicht lichtgehärtet). Als der Verbund eingefügt wurde, wurden die Stifte 24 Stunden lang vertikal gehalten, um eine vollständige Polymerisation zu ermöglichen.

Durchführung der Experimente

Tests wurden mit der universellen Prüfmaschine Zwick/Roell Z150 (ZwickRoell, Kennesaw, GA, USA) durchgeführt. Genauigkeit, Präzision und Kontrolle sowohl bei der Positionierung der zu testenden Probe als auch während des Tests machen diese Maschine am besten geeignet für bio-mechanische und mikro-mechanische Tests im professionellen Bereich und für Unternehmen. Die Maschine weist folgende technische Merkmale auf: eine Geschwindigkeit von 0,00005 nm/min bis 900 mm/min; eine Prüfbreite von 630 mm; eine Prüfhöhe von 1675 mm; eine Leistung von 5,5 kVA; eine Lastzelle von 600 N bis 3000 N. Die Funktionen sind digital gesteuert, ein innovatives Motorfeedbacksystem sorgt für hervorragende konstante Geschwindigkeitsmerkmale, selbst bei sehr niedrigen Geschwindigkeiten, und eine präzise Querkopfführung minimiert unerwünschte mechanische Einflüsse auf das Prüfstück. Das Werkzeug bietet die ideale Grundlage für präzise, reproduzierbare Testergebnisse.

Im Drei-Punkt-Biegetest (Abbildung 4) wurde der Stift in zwei 8 mm voneinander entfernten Metallstützen positioniert. Die Biegewirkung wurde durch einen einzelnen Stempel ausgeführt: Sein geometrischer Radius (1,5 mm) war mit der Dicke der Probe korreliert und erreichte genau die Mittellinie zwischen den beiden Stützen. Als die universelle Prüfmaschine mit einer Geschwindigkeit von 0,5 mm/Minute auf die Probe fiel, hätte die Probe bei einer bestimmten Last (Abbildung 5) gebrochen. Diese maximale Last vor dem Bruch (F) wurde in Newton im Display der Prüfmaschine angezeigt.

Im Kompressionstest (Abbildung 6) wurde eine Probe zwischen zwei flachen und parallelen Oberflächen komprimiert, was zu einer Deformation und einem anschließenden strukturellen und mechanischen Versagen (Abbildung 7) führte, wenn das maximale Widerstandslevel überschritten wurde. Die sprödesten Materialien brechen in der Regel schneller als duktilere, da sie sich verformen und ihre ursprüngliche Morphologie verändern. In der klinischen Praxis ist der Kompressionstest sogar bedeutender als der Drei-Punkte-Test, da der Post größeren okklusalen Kräften als den seitlichen Kräften ausgesetzt ist. In diesem Experiment wurden zunächst die Posts mit einer Diamantsäge mit niedriger Geschwindigkeit auf 15 mm Länge geschnitten, um ihre Länge zu standardisieren, dann wurden sie auf einer festen Unterstützung platziert und vertikal mit 0,5 mm/Minute belastet, um die Struktur sowohl entlang der langen Achse des Zahns als auch in Richtung der Kohlenstofffasern zu belasten.

Der Schnitttest untersucht das mechanische Verhalten eines Materials, wenn die Last quer zu seiner Hauptachse wirkt. Die Pfosten wurden teilweise und stabil horizontal fixiert; anschließend fiel ein beweglicher Stützbalken vertikal um 0,5 mm und traf sie (Abbildung 8). So wurden sowohl protrusive als auch laterale Bewegungen ebenfalls reproduziert (Abbildung 9). Die Werte des maximalen mechanischen Widerstands und die resultierende Kurve wurden berücksichtigt.

Statistische Analyse

Der Mittelwert der Biegefestigkeit aller Gruppen wurde berechnet und statistisch analysiert unter Verwendung der einseitigen Varianzanalyse (ANOVA) plus Tukey-Test (Signifikanzniveau P<0.005).

Ergebnisse

Insgesamt zeigen die Ergebnisse, dass der Sandwichfaserhohlstift, der mit einem Verbundmaterial mit einem Elastizitätsmodul von 12,3 GPa gefüllt ist, in den meisten Tests den höchsten mechanischen Widerstand aufwies (Tabelle I, II, III).

Im Drei-Punkt-Biegetest wurden 81 Proben in drei Gruppen zu je 27 unterteilt und bewertet. Unterschiedliche Ergebnisse wurden in der Flexibilität/Biegung erzielt, als traditionelle Stifte verwendet wurden und als die hohlen Sandwichstifte mit Verbundmaterialien unterschiedlicher Elastizitätsmodule gefüllt wurden (Tabelle I). Der Test zeigte, dass traditionelle Stifte eine bessere Widerstandsfähigkeit aufweisen, wenn sie senkrecht zu ihrer Längsachse belastet werden. Während es keine signifikanten Unterschiede zwischen dem Techole plus Clearfil Core® (12,3 GPa) und dem traditionellen massiven Tech 2000®-Stift gab, was bedeutet, dass die beiden Proben ein ähnliches und überlappendes mechanisches Verhalten aufweisen, wurden signifikante Unterschiede zwischen dem Techole® plus Clearfil DC® (10,0 GPa) und den traditionellen Stiften beobachtet: Bei Verwendung des Techole® plus Clearfil DC Core®-Verbundmaterials (10 GPa) sinken die Werte, was zeigt, dass das Elastizitätsmodul der Füllung entscheidend für den Widerstandswert ist.

Für den Kompressionstest wurden 78 Proben in 3 Gruppen zu je 26 Elementen unterteilt. Die Techole®-Posts zeigten statistisch überlegene Ergebnisse im Vergleich zu den traditionellen massiven Posts, wobei der hohle Sandwich-Post mit Clearfil® (12,3 GPa) die höchsten Werte aufwies (Tabelle II). Insgesamt zeigten hohle Sandwich-Posts unabhängig von der verwendeten Kompositart bessere Widerstandswerte im Vergleich zu massiven Posts, wenn sie kompressiven Spannungen entlang ihrer Längsachse ausgesetzt sind; zudem zeigten hohle Posts, die mit Komposit mit dem höheren Elastizitätsmodul (12,3 GPa) gefüllt sind, verbesserte Widerstandsparameter. Es wurde erneut gezeigt, dass der Elastizitätsmodul des Füllmaterials den Widerstand des Systems aus Post und Füllmaterial beeinflusst.

Ähnlich war es beim Schnitttest, bei dem die 81 Proben in drei Gruppen zu je 27 Pfosten unterteilt wurden. Auch in dieser Art von Test hatte der hohle Sandwich-Kohlenstofffaserpfosten, der mit Clearfil® 12,3 GPa gefüllt war, den höchsten und signifikantesten Widerstand der drei Testgruppen, gefolgt von dem, der Clearfil® 10,0 GPa enthielt (Tabelle III). Die Kombination eines hohlen Sandwichpfostens (Techole®) und eines Verbundmaterials mit einem hohen Elastizitätsmodul erhöhte die Widerstandsparameter um über 15 % im Vergleich zu traditionellen massiven Pfosten (Tech 2000®). Der Techole® in Kombination mit dem Verbundmaterial Clearfil DC® zeigte ebenfalls überlegene Ergebnisse im Vergleich zum traditionellen massiven Pfosten hinsichtlich des Widerstands gegen Zug- und Querkraftbelastungen sowie Scherkräfte.

Diskussion

Die Hauptziele dieser vorläufigen Studie waren die Bewertung und der Vergleich der mechanischen Eigenschaften eines neuartigen Sandwich-Hohlfaser/Verbundsystems mit einem traditionellen System. Ziel dieser Arbeit war es, ein optimales Post/Verbundsystem mit langfristiger Wirksamkeit für den Einsatz in der täglichen klinischen Praxis zu entwickeln. Insbesondere wurde die Widerstandsfähigkeit gegen Kräfte untersucht, die ähnlichen seitlichen, protrudierenden, kompressiven und Verschiebungsbewegungen entsprechen.

Derzeit gibt es keinen Konsens über das optimale Postsystem. In einem aktuellen Review diskutierten Lamichhane et al. die notwendigen Eigenschaften eines idealen Pfostens, die den Eigenschaften von Dentin in Bezug auf Elastizitätsmodul, Druckfestigkeit, Biegefestigkeit und thermische Ausdehnung entsprechen sollten. Darüber hinaus sollte der ideale Pfosten ästhetisch akzeptabel sein und effizient an Dentin haften. Aus den Ergebnissen dieser Studie geht hervor, dass der neuartige Hohlsandwichfaserpfosten eine Reihe der notwendigen Kriterien erfüllt — höhere mechanische Widerstandswerte, insbesondere bei den Druck- und Schnitttests.

Die Ergebnisse dieser Studie unterstreichen die Bedeutung des Elastizitätsmoduls für die Leistung und den Widerstand gegen mechanische Belastungen, wie gezeigt wurde, als Verbundwerkstoffe mit unterschiedlichen Elastizitätsmodulen (12,3 GPa und 10,0 GPa) untersucht wurden. Die Ergebnisse zeigen, dass der Verbundwerkstoff mit dem Elastizitätsmodul, das dem des Dentins (das etwa 18 GPa beträgt) ähnlicher ist, in mechanischen Tests besser abschnitt.9 Darüber hinaus scheint die Kombination eines hohlen Sandwich-Faserpfostens mit einem Clearfil Core®-Verbundwerkstoff (12,3 GPa) ein ausgezeichnetes Ziel zu sein, da die Materialien synergistisch wirken, um die gesamte mechanische Leistung des Pfostensystems zu verbessern. Die Injektion des Verbundwerkstoffs in situ garantiert eine korrekte Verteilung des Materials ohne Luftblasen und gewährleistet gleichzeitig eine effektive Verbindung zwischen dem Pfosten und dem „Pfostenraum“. Das Verhalten von axial belasteten mehrschichtigen zylindrischen Strukturen zeigt, dass die Kombination von zwei Materialien mit unterschiedlichen mechanischen Strukturen — der zylindrischen hohlen Kohlefaserstruktur und der Verbundfüllung — zu einer Erhöhung des Gesamtwiderstands der Struktur führt und somit die erforderlichen Eigenschaften des „idealen“ Pfostensystems bereitstellt.

Beschränkungen dieser Studie

Diese Studie ist nicht ohne ihre Einschränkungen: sie wurde in vitro durchgeführt, es wurden nur drei mechanische Tests an einer begrenzten Anzahl von Proben durchgeführt und es wurde nur ein Vergleichs-Post-System einbezogen (traditionelles solides Post-System Tech 2000®). Dies war eine erste, aber notwendige Studie, um die mechanischen Eigenschaften unseres neuartigen Post-Systems und der Bonding-Technik zu etablieren. Wir planen, weitere Studien durchzuführen, um die Wirksamkeit und Effektivität der Entfernung des Post-Systems (Zugtest), die Auswirkungen des erhöhten hydraulischen Drucks und das Vorhandensein von Blasen zu bestimmen.

Schlussfolgerungen

Basierend auf diesen Ergebnissen und innerhalb der Einschränkungen einer in-vitro-Studie sollten Kliniker sehr starre Post-Systeme ablehnen, da sie in Bezug auf die Widerstandsfähigkeit versagen, insbesondere wenn sie Druck- oder Schnittbelastungen ausgesetzt sind, während das Ziel darin besteht, ein homogenes Zahn-Restauration-Komplex in physikalisch-mechanischen Begriffen zu schaffen. Wenn eine post-endodontische Postrekonstruktion erforderlich ist, sollte der elastische Modul der Materialien in Bezug auf den der Wurzel-Dentin berücksichtigt werden. Die Injektionszementierung, ein Merkmal des Sandwich-Verbundes, stellt eine bessere Wahl dar als die Verwendung traditioneller Posts, da sie das Vorhandensein von Luftblasen im Inneren des Verbunds minimiert und gleichzeitig eine bessere adhäsive Verbindung ermöglicht, da der Verbund im Post direkt mit dem äußeren Verbund des „Postraums“ in Kommunikation steht. Die Ergebnisse der Studie bestätigen die günstigen mechanischen Eigenschaften des hohlen Sandwich-Faser-Post-Systems (Techole®) und die synergistische Wirksamkeit bei der Verwendung in Kombination mit dem Verbund Clearfil Core® (12,3 GPa). Zusätzliche in-vitro- und eventuell in-vivo-Studien sind erforderlich, um Protokolle für die Anwendung in der klinischen Praxis zu etablieren.

Autoren: Luca Bovolato, Riccardo Tonini, Giulia Boschi, Giovanni Cavalli, Stefano A. Salgarello

Referenzen:

1. Lamichhane A, Xu C, Zhang FQ. Dentalfaserstift-Harzgrundmaterial: eine Übersicht. J Adv Prosthodont 2014;6:60–5.
2. Patel S, Barnes JJ. Die Prinzipien der Endodontie. Zweite Auflage. Oxford: Oxford University Press; 2013.
3. Oliveira SH, Anami LC, Silva TM, Oliveira RS, Sales AL, Oliveira AA. Intrakanalpostverstärkung in Frontzähnen zur Verhinderung von Frakturen. Braz Dent Sci 2014;17:98–105.
4. Kishen A. Mechanismen und Risikofaktoren für Frakturprädisposition bei endodontisch behandelten Zähnen. Endod Topics 2006;13:57–83.
5. Amarnath GS, Swetha MU, Muddugangadhar BC, Sonika R, Garg A, Rao TR. Einfluss des Postmaterials und der Länge auf die Fraktureresistenz von endodontisch behandelten Prämolaren: eine In-vitro-Studie. J Int Oral Health 2015;7:22–8.
6. Ricketts DN, Tait CM, Higgins AJ. Post- und Kernsysteme, Verfeinerungen der Zahnpräparation und Zementierung. Br Dent J 2005;198:533–41.
7. Preethi G, Kala M. Klinische Bewertung von carbonfaserverstärkten carbonendodontischen Stiften, glasfaserverstärkten Stiften mit gegossenem Post und Kern: Eine einjährige vergleichende klinische Studie. J Conserv Dent 2008;11:162–7.
8. Kumagae N, Komada W, Fukui Y, Okada D, Takahashi H, Yoshida K, et al. Einfluss des Biege-Moduls von vorgefertigten und experimentellen Stiften auf die Bruchfestigkeit und den Versagensmodus von Kompositharzkernen. Dent Mater J 2012;31:113–9.
9. Bateman G, Ricketts DN, Saunders WP. Faserbasierte Stiftsysteme: eine Übersicht. Br Dent J 2003;195:43–8, Diskussion 37.
10. Sterzenbach G, Franke A, Naumann M. Starre versus flexible dentinähnliche endodontische Stifte – klinische Prüfung eines biomechanischen Konzepts: siebenjährige Ergebnisse einer randomisierten kontrollierten klinischen Pilotstudie an endodontisch behandelten Abutmentzähnen mit schwerem Hartgewebeverlust. J Endod 2012;38:1557–63.
11. Dikbas I, Tanalp J. Ein Überblick über klinische Studien zu Faserstiftsystemen. ScientificWorldJournal 2013;2013: 171380.
12. D’Arcangelo C, D’Amario M, De Angelis F, Zazzeroni S, Vadini M, Caputi S. Einfluss der Anwendungstechnik des Zementierungsmittels auf die Retention von drei Arten von faserverstärkten Stiftsystemen. J Endod 2007;33:1378–82.
13. Bachicha WS, DiFiore PM, Miller DA, Lautenschlager EP, Pashley DH. Mikroleckage von endodontisch behandelten Zähnen, die mit Stiften restauriert wurden. J Endod 1998;24:703–8.
14. Mannocci F, Ferrari M, Watson TF. Mikroleckage von endodontisch behandelten Zähnen, die nach zyklischer Belastung mit Faserstiften und Kompositkernen restauriert wurden: eine konfokale mikroskopische Studie. J Prosthet Dent 2001;85:284–91.
15. Vichi A, Grandini S, Ferrari M. Vergleich zwischen zwei klinischen Verfahren zur Verankerung von Faserstiften in einem Wurzelkanal: eine mikroskopische Untersuchung. J Endod 2002;28:355–60.
16. Wrbas KT, Altenburger MJ, Schirrmeister JF, Bitter K, Kielbassa AM. Einfluss von adhäsiven Harzzementen und der Silanisierung der Stiftoberfläche auf die Haftfestigkeiten von adhäsiv eingesetzten Faserstiften. J Endod 2007;33:840–3.
17. Perdigão J, Gomes G, Lee IK. Der Einfluss von Silan auf die Haftfestigkeiten von Faserstiften. Dent Mater 2006;22:752–8.
18. Shori D, Pandey S, Kubde R, Rathod Y, Atara R, Rathi S. Bewertung und Vergleich des Einflusses verschiedener Oberflächenbehandlungen von Stiften auf die Zughaftfestigkeit zwischen Faserstiften und Kompositharz. J Int Oral Health 2013;5:27–32.
19. Shirinzad M, Ebadi S, Shokripour M, Darabi M. Eine In-vitro-Bewertung des Einflusses von vier Dentinbondingsystemen auf die Haftfestigkeit zwischen Quarzfaserstift und Kompositkern. J Dent (Shiraz) 2014;15:22–7.
20. Kim YK, Son JS, Kim KH, Kwon TY. Eine einfache 2-Schritt-Silanbehandlung zur Verbesserung der Haftbeständigkeit von Harzzement an Quarzfaserstiften. J Endod 2013;39:1287–90.
21. Yoshida Y, Nagakane K, Fukuda R, Nakayama Y, Okazaki M, Shintani H, et al. Vergleichsstudie zur adhäsiven Leistung von funktionellen Monomeren. J Dent Res 2004;83:454–8.
22. Fukegawa D, Hayakawa S, Yoshida Y, Suzuki K, Osaka A, Van Meerbeek B. Chemische Wechselwirkung von Phosphorsäureester mit Hydroxyapatit. J Dent Res 2006;85:941–4.
23. Benzaid R, Mesbah HA. Die Einklemmung von Beton unter Druck mit CFRP-Verbundstoffen – effektive Entwurfsformeln. J Civ Eng Manag 2014;20:632–48.