Mechanisches Verhalten eines neuen polymerbasierten Restaurationsmaterials für sofortige Belastung: Eine in vitro Vergleichsstudie

Zusammenfassung: Das Ziel der vorliegenden in vitro Vergleichsstudie ist es, ein neuartiges Verbundpolymer namens „ONLY“ zu validieren, das entwickelt wurde, um die mechanischen Nachteile von konventionellen, metallverstärkten Poly(methylmethacrylat) (PMMA) Zwischenrestaurationen zu überwinden. Zehn Zwischenrestaurationen wurden entworfen und gefertigt (fünf in der Verbundgruppe „ONLY“ und fünf in der metallverstärkten PMMA-Gruppe). Alle Proben wurden in die Prototypmodelle geschraubt, die einen vollständig zahnlosen Unterkiefer simulierten, der mit sechs geraden Implantaten rehabilitiert wurde. Die Ergebnisparameter waren der Bruchpunkt (Last, N) und die Verschiebung (mm) durch einen statischen Kompressionstest sowie das Materialverhalten durch eine dynamische zyklische Testmethode (Ermüdungstest). Insgesamt wurden 20 Proben getestet (10 für statisch und 10 für dynamisch). In jeder Gruppe wurden fünf Proben (Test und Kontrolle) verwendet. Alle Proben haben die mechanischen Tests wie geplant abgeschlossen. Es gab keinen statistisch signifikanten Unterschied zwischen den Gruppen für irgendeinen Test. In der Testgruppe lag der Bruchpunkt bei 1953,19 ± 543,73 N, während er in der Kontrollgruppe bei 2031,10 ± 716,68 N lag (p = 0,775). Die Verschiebung betrug 1,89 ± 0,34 mm in der Testgruppe und 1,98 ± 0,75 mm in der Kontrollgruppe (p = 0,763). Mit der dynamischen zyklischen Testmethode betrug die mittlere Last in der Kontrollgruppe 2504,60 ± 972,15 N, während die mittlere Last in der Testgruppe 3382,00 ± 578,50 N betrug. Der Unterschied zwischen den Gruppen betrug 877,40 ± 579,30 N (p Wert = 0,121). Innerhalb der Grenzen dieser in vitro Studie kann das neuartige Verbundpolymer verwendet werden, um zahnärztliche Implantate sofort zu belasten. Weitere klinische Forschungen sind erforderlich, um diese vorläufigen Ergebnisse zu bestätigen.

Einführung

Das Verständnis der Umweltvorschriften und Mechanismen alltäglicher Prozesse, wie Essen und Sprechen, sowie die Auswirkungen parafunktionaler Verhaltensweisen können Zahnärzten helfen, die optimalen Methoden zur Erhaltung gesunder Zähne zu finden. Allerdings müssen kompromittierte Zähne sowie fehlende oder hoffnungslose Zähne restauriert werden. Mehrere verfügbare Materialien werden heute in der Zahnmedizin verwendet. Zahnkleber, Metalle, Porzellane, Polymere und Keramiken wurden in vitro getestet, um ihre langfristigen physikalischen und mechanischen Eigenschaften zu bestimmen.

Die komplexe Landschaft der zahnmedizinischen Materialien und Techniken entwickelt sich ständig weiter, um die Herausforderungen bei der Erhaltung der Mundgesundheit zu bewältigen. Zahnmedizinische Fachkräfte navigieren durch ein Spektrum von Optionen, von der Prüfung von Materialien wie Klebern, Metallen, Porzellanen, Polymeren und Keramiken bis hin zu den aufkommenden Fortschritten bei Zahnimplantaten. Während Implantate einen Goldstandard zur Rehabilitation kompromittierter Zähne darstellen, bleibt die Erhaltung lebensfähiger Zähne eine Priorität. Moderne Ansätze, wie die geführte Chirurgie, nutzen digitale Technologien, um Implantatplatzierungen sorgfältig zu planen und vielversprechende langfristige Erfolgsraten zu zeigen. Dennoch bestehen Herausforderungen bei der Erreichung einer sofortigen Funktion, was fortlaufende Forschungen zu verbesserten Implantatoberflächen anregt. Die weit verbreitete Verwendung von Polymeren, insbesondere von Poly(methylmethacrylat) oder PMMA, unterstreicht die Suche nach langlebigen interimistischen Restaurationen, obwohl Bedenken hinsichtlich von Brüchen unter kausalen Kräften bestehen. Innovationsbemühungen beinhalten die Erforschung neuartiger Verbundpolymere, um Alternativen zur Verstärkung von PMMA-interimistischen Restaurationen zu finden. Diese dynamische Landschaft erfordert strenge vergleichende Studien, um die Wirksamkeit und Widerstandsfähigkeit neuer Materialien in der Zahnmedizin zu bestimmen. In den letzten Jahren hat sich die Verwendung von Zahnimplantaten zum Goldstandard zur Rehabilitation hoffnungsloser oder fehlender Zähne entwickelt; jedoch sollten zunächst Versuche unternommen werden, erhaltbare Zähne zu retten. Die Industrie konzentriert ihre Bemühungen darauf, die Protokolle für sofortige Funktionen zu verbessern. Innerhalb dieser ermöglicht die Verbesserung der Implantatoberflächen eine bessere und schnellere Osseointegration, selbst in kompromittierten Szenarien. Dennoch bleibt die sofortige Funktion eine Herausforderung in der Zahnmedizin.

Computerassistierte, schablonenbasierte Chirurgie, auch bekannt als geführte Chirurgie, nutzt moderne digitale Technologien, um Implantate in der optimalen, virtuell geplanten, prothetisch gesteuerten Position zu führen. Es wurde nachgewiesen, dass sie über einen Zeitraum von 10 Jahren eine hohe langfristige Erfolgsquote und eine niedrige Inzidenz von Peri-Implantitis aufweist, mit einem geringeren Wert der Knochenremodellierung im Vergleich zu einem Freihandansatz. Die geführte Chirurgie wird auf der Grundlage der dreidimensionalen Ansicht des Knochens, anatomischer Strukturen und der endgültigen prothetischen Visualisierung während des gründlichen virtuellen Planungsprozesses durchgeführt. Dies ermöglicht es dem Chirurgen, die Implantatposition zu planen und eine feste interimistische Restauration vorzubereiten, wodurch die Implantation und die sofortige Funktion sicherer und schneller werden. Mehrere Materialien wurden vorgeschlagen, um feste interimistische Restaurationen für Implantate herzustellen. Unter diesen werden polymere Materialien häufig als temporäre Materialien aufgrund ihrer verbesserten klinischen Leistung im Vergleich zu alternativen Optionen verwendet.

Poly(methylmethacrylat) oder PMMA ist das am häufigsten verwendete polymerbasierte Material, das seit einiger Zeit in der Zahnmedizin eingesetzt wird. Im letzten Jahr hat gefrästes PMMA das konventionell verarbeitete PMMA ersetzt, um dessen Nachteile zu überwinden. Obwohl interimistische Restaurationen, die aus hochdichtem PMMA gefräst wurden, eine um 35 % höhere Biegefestigkeit aufwiesen, wird dennoch eine metallische Verstärkung empfohlen. Brüche sind die Hauptkomplikation, die mit PMMA verbunden ist und die sich allmählich während der ersten Funktionsperiode entwickeln, typischerweise als Folge von hohen Kaubelastungen. Eine Möglichkeit, die festen interimistischen Restaurationen aus PMMA zu verstärken, besteht darin, eine metallische Stange einzufügen, die die mechanischen Eigenschaften der temporären PMMA-Restaurationen verbessert.

Mit dem Ziel, den Arbeitsablauf für die sofortige Beladung bei vollständig zahnlosen oder fehlenden Zahnfällen zu vereinfachen, wurden mehrere Materialien und Techniken vorgeschlagen. Es gibt jedoch noch keinen Konsens über das beste Material. Die Druckprüfung ist eine der grundlegendsten Arten von mechanischen Tests, neben Zug- und Biegeprüfungen. Drucktests werden verwendet, um das Verhalten eines Materials unter aufgebrachten Drucklasten zu bestimmen und werden typischerweise durchgeführt, indem Druck auf ein Prüfstück (in der Regel mit einer quader- oder zylindrischen Geometrie) mit Platten oder speziellen Vorrichtungen an einer universellen Prüfmaschine ausgeübt wird. Während des Tests können verschiedene Eigenschaften des Materials berechnet und als Spannungs-Dehnungs-Diagramm dargestellt werden, das verwendet wird, um Qualitäten wie elastische Grenze, proportionale Grenze, Fließgrenze, Streckgrenze und für einige Materialien die Druckfestigkeit zu bestimmen.

Dynamische Lasten (Erschöpfungstests) sind ein wesentlicher Bestandteil der Forschung und klinischen Praxis in der Zahnimplantologie, da sie entscheidende Informationen über die Festigkeit und Haltbarkeit von Implantaten und zahnärztlichen Prothesen liefern und somit zur Verbesserung der Qualität und Zuverlässigkeit von Implantatbehandlungen beitragen. Diese Tests werden durch Spannungs–Last-Diagramme dargestellt, in denen die Anzahl der Zyklen bis zum Versagen des Probenkörpers mit der Größe der zyklischen Spannungen in Beziehung gesetzt wird. Durch die Bewertung der Ermüdung des Materials auf diese Weise ist es möglich, das mechanische Phänomen der fortschreitenden Degradation eines Materials zu verstehen, das über einen Zeitraum variablen Lasten (entweder regelmäßig oder zufällig) ausgesetzt ist, was zu seinem Versagen führen kann. Die Ermüdungsgrenze entspricht dem maximalen Lastniveau, das ein Material ohne Bruch für eine theoretisch unendliche Anzahl von Lastzyklen aushalten kann. In Laboren werden Ermüdungstests bei hohen Frequenzen durchgeführt, typischerweise zwischen 1 Hz (1 Zyklus pro Sekunde) und 10 Hz (10 Zyklen pro Sekunde), um den Prozess zu beschleunigen. Bei einer Frequenz von 10 Hz kann ein Jahr der Kaubelastung (365.000 Zyklen) in etwa 10 Stunden simuliert werden. Es wurde berichtet, dass mindestens 250.000 Zyklen im Kau-Simulator ausreichen, um 1 Jahr der Nutzung im klinischen Umfeld zu simulieren.

Das Ziel der vorliegenden in vitro Vergleichsstudie ist es, ein neuartiges Verbundpolymer zu validieren, das entwickelt wurde, um metallverstärkte PMMA-Interimsrestaurationen zu ersetzen, aufgrund seiner Vorteile in der einfacheren Herstellung und Handhabung. Die Nullhypothese besagt, dass es keine Unterschiede in der Last und der Verschiebung in einem Kompressionstest sowie in einem dynamischen (Ermüdungs-)Test gibt.

Materialien und Methoden

Diese Studie wurde als vergleichende, Fall-Kontroll-, in vitro Studie konzipiert und wurde am Department für Medizin, Chirurgie und Pharmazie der Universität Sassari, Italien, durchgeführt. Mechanische Tests wurden am Department für Ingenieurwesen der Universität Ferrara (Kompressionstest) und an der Fakultät für Materialwissenschaft und -technik der Technischen Universität Warschau (dynamischer Test) durchgeführt. Die Daten wurden am Department für Medizin, Chirurgie und Pharmazie der Universität Sassari analysiert.

Eine prothetisch gesteuerte, virtuelle Implantatplanung eines Trainingsmodells, das einen vollständigen zahnlosen Unterkiefer simuliert (Dentalstore & Edizioni Lucisano SRL, Mailand, Italien), das mit sechs Implantaten rehabilitiert werden soll, wurde für diese in vitro Studie in Betracht gezogen. Das Modell wurde mit einem intraoralen Scanner (Medit i700, Medit Corp., Seoul, Republik Korea) digitalisiert. Danach wurde eine Cone-Beam-Computertomographie des gleichen Modells durchgeführt (Cranex v.3Dx, Soredex, Globatech Srl, Rom, Italien). Zwei medizinisch zertifizierte Softwareprogramme wurden verwendet, um das virtuelle Wachsmodell zu entwerfen (DentalCAD 3.1 Rijeka, Exocad GmbH, Darmstadt, Deutschland) und dann die Position des Implantats virtuell zu planen (RealGUIDE 5.1, 3DIEMME, Cantù, Italien). Die DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine) und STL (Standard Triangle Language) Dateien wurden unter Verwendung gemeinsamer Referenzpunkte abgeglichen. Anschließend wurden sechs Osstem TSIII Implantate (Osstem Implants, Seoul, Republik Korea) mit einem Durchmesser von 4 mm und einer Länge von 10 mm in den seitlichen Schneidezahn, den ersten Prämolaren und den ersten Molar eingeplant.

Positionen. Die Implantate wurden nahezu senkrecht zur okklusalen Ebene geplant, mit einer Abweichung von 6° (laterale Schneidezähne), 4,5° (Prämolaren) und 0° (Molaren). Darüber hinaus wurden drei Ankerstifte in der bukkalen Position geplant.

Nachdem die virtuelle Implantatplanung abgeschlossen und genehmigt war, wurden die virtuellen Implantatpositionen in eine zahnärztliche CAD-Software (DentalCAD 3.1 Rijeka, Kroatien, Exocad GmbH) exportiert. (Abbildung 1) Gemäß dem Protokoll der vorliegenden Forschung wurde eine einteilige Restauration, bestehend aus 12 zahnärztlichen Einheiten, mit zwei verschiedenen Konfigurationen entworfen, die als Gruppen 1 und 2 bezeichnet wurden. In Gruppe 1 (Testgruppe) wurde eine feste (monolithische) Restauration entworfen, während in Gruppe 2 (Kontrollgruppe) ein Cutback durchgeführt wurde, um die Platzierung einer Metallverstärkung zu ermöglichen (Abbildung 2).

Nachdem der CAD-Prozess abgeschlossen war, wurden die beiden Prototypmodelle (CAM, computergestützte Fertigung) in einem qualifizierten Fräszentrum (New Ancorvis SRL, Bologna, Italien) mit einem zertifizierten Harzmaterial (Polycarbonat-ähnlich, VisiJet M2R-TN [3D System Inc., Rock Hill, SC, USA], https://3dprinting.com/products/resin/visijet-m2r-tn/ (abgerufen am 15. Juli 2024) gedruckt. Sechs digitale Laboranaloge (Osstem Europe s.r.o., Prag, Tschechische Republik) wurden in jedes prototypisierte Modell geschraubt. Schließlich wurden sechs OT Equator-Anschlüsse (Rhein’83, Bologna, Italien) mit 25 N/cm gemäß den Richtlinien des Unternehmens auf das digitale Analog geschraubt. Alle temporären Restaurationen und die Metallverstärkungen wurden in einem privaten Zentrum (Just Dental Polymers, Vigonza, PD, Italien) gefräst. In der Testgruppe (nur Komposit) wurde ein patentiertes Kompositmaterial, bestehend aus Poly(methylmethacrylat), Leuzit und Aluminiumoxid, verwendet (NUR, Just Dental Polymers, Vigonza, Italien). Das durchschnittliche Molekulargewicht von PMMA beträgt ~350.000 gemäß der Analyse der Gelpermeationschromatographie (GPC). Der anorganische Anteil liegt bei etwa 10–12%. Das Verhältnis von Leuzit und Aluminiumoxid hängt von der Farbe ab. Die Zusammensetzung von Leuzit ist wie folgt: SiO₂, 70–75%; Na₂O, 12–15%; K₂O, 0–1,5%; CaO, 7–12%; MgO, 0–5%; Al₂O₃, 0,1–2,5%; Fe₂O₃, 0–0,5%. In der Kontrollgruppe wurde konventionelles, titanverstärktes PMMA verwendet (PMMA-Gruppe).

Alle Materialien wurden von einem erfahrenen Zahnarzt und Zahntechniker (MT) wie folgt zusammengestellt. Temporäre Zylinder wurden gekürzt und mit den OT Equator-Anhaftungen bei 15 N/cm verschraubt. Dann wurde das Schraubenloch mit Teflon verschlossen. Die temporären Restaurationen und Metallverstärkungen wurden getestet und bei Bedarf angepasst. Schließlich wurden die temporären Restaurationen beider Gruppen auf die titanischen temporären Zylinder geklebt, wie vom Hersteller vorgeschlagen. Kurz gesagt, in beiden Gruppen wurden die temporären Zylinder gekürzt und der Sitz der temporären Restaurationen entsprechend getestet. Metallverstärkungen wurden angepasst, um in die PMMA-Restaurationen zu passen, während in der Testgruppe keine Metallverstärkung verwendet wurde. Danach wurden alle Restaurationen und temporären Zylinder dampfreinigt. In der Testgruppe wurden die temporären Restaurationen mit einem speziellen Zement (Just Dental Polymers, Vigonza, Italien) an die temporären Zylinder geklebt. In der Kontrollgruppe wurde konventionelles PMMA verwendet, um die Metallverstärkungen in den temporären Restaurationen zu montieren und die metallverstärkten Restaurationen an den temporären Zylindern zu fixieren. In beiden Gruppen wurden nach Abschluss des Polymerisationsprozesses die Restaurationen fertiggestellt. Alle Abläufe in beiden Gruppen sind in den Abbildungen 3 und 4 dargestellt.

Die primären Ergebnismaße waren der maximale Bruchpunkt (N) und die Verschiebung (mm), die mit der Instron 4467 Zug-Druck-Prüfmaschine 30 kN 6750LBS 1 kN statischer Lastzelle ermittelt wurden. Die temporären Restaurationen wurden mit 25 Ncm auf das Trainingsmodell geschraubt, das einen vollständigen zahnlosen Unterkiefer simuliert, gemäß den Anweisungen des Herstellers. Danach wurden alle Proben mit einem Schraubstock unter der Prüfmaschine eingespannt, wie in Abbildung 5, unmittelbar vor den statischen Belastungstests. Die Daten zur Last und Verschiebung wurden für mindestens 5 Proben in jeder Kombination wiederholt. Der Belastungstest wurde mit einer Belastungsrate von 1 mm/min durchgeführt. Die Daten wurden vom Entladen bis zum Bruch der Proben aufgezeichnet. Die Daten enthalten Informationen über die höchste Last (N) und das Verhalten von Last-Verschiebung bei axialer Belastung (mm). Die Verschiebung (mm) wird als die Entfernung in Millimetern definiert, die ein Teilchen oder Körper in eine bestimmte Richtung bewegt. Die Bruchlast wird als die in Newton ausgedrückte Last definiert, die einen Bruch verursacht, und die Ergebnismaße waren maximaler Bruchpunkt und Durchbiegung.

Das sekundäre Ergebnismaß bestand darin, das Verhalten in Ermüdungstests zu bewerten. Alle Proben wurden unter die MTS 858 (Materials Test System, Eden Prairie, MN, USA) Maschine gelegt. Diese Maschine war mit einem Kraftsensor mit einem maximalen Bereich von ±2,6 kN ausgestattet. (Abbildung 6).

Die Steuergröße war ein sinusoidales Kraftsignal, das mit einer Frequenz von 2 Hz angewendet wurde. Die Proben wurden in den Raum zwischen den Zähnen 4 und 5 (Prämolaren) mit einem Stift mit einem Radius von R = 1 mm geladen. Ermüdungstests wurden unter Verwendung der sogenannten „Treppenmethodik“ durchgeführt, bei der nach einer vorgegebenen Anzahl von Lastzyklen (1 Lastschritt = 1000 Zyklen) das maximale Lastintervall um 250 N erhöht wurde. Da die Tests mit einem Lastintervall von 25–250 N begannen, betrugen die nachfolgenden Lastintervalle 25–500 N, 25–750 N, 25–1000 N und so weiter. Statistische Analysen wurden mit NUMBERS, Version 11.2 (Apple Inc., Cupertino, CA, USA) durchgeführt. Mittelwerte und Standardabweichungen (SDs) wurden berechnet. Vergleiche zwischen Gruppen für kontinuierliche Ergebnisse (Belastung und Verschiebung) wurden durch unpaired Tests durchgeführt, um mögliche Änderungen zu erkennen. Die Korrelation zwischen Belastung und Verschiebung wurde berechnet, um eine mögliche Beziehung zwischen beiden Variabilitäten zu bewerten. Für die Ergebnisse der Ermüdungstests wurden Vergleiche zwischen Gruppen mit dem One-Way ANOVA-Test durchgeführt, mit einer Effektgröße von 0,4 und einem Signifikanzniveau von 0,05.

Ergebnisse

Insgesamt wurden 20 Proben getestet, 10 für jeden Test. Fünf Proben wurden in jeder Gruppe (Test- und Kontrollgruppe) verwendet. Alle Proben haben die mechanischen Tests wie geplant abgeschlossen. Es gab keinen statistisch signifikanten Unterschied zwischen den Gruppen sowohl beim Bruchpunkt als auch bei der Verschiebung. Der Bruchpunkt in der Testgruppe betrug 1953,19 ± 543,73 N, während er in der Kontrollgruppe 2031,10 ± 716,68 N betrug. Der Unterschied betrug 77,90 ± 504,56, und er war nicht statistisch signifikant (p = 0,775). Die Verschiebung betrug 1,89 ± 0,34 mm in der Testgruppe und 1,98 ± 0,75 mm in der Kontrollgruppe. Der Unterschied betrug 0,09 ± 0,68, und es gab keinen statistisch signifikanten Unterschied (p = 0,763). Die Korrelation zwischen Belastung und Verschiebung war in der Testgruppe höher (0,842 gegenüber 0,486). Alle Daten sind in Tabelle 1 zusammengefasst.

Bei der Analyse der Bruchpunkte wurde in der Testgruppe ein erster kleiner Riss bei einem mittleren Lastwert von 1400,00 ± 274,00 N und einer Verschiebung von 1,21 ± 0,13 festgestellt. In der Kontrollgruppe war der Trend des „Last-Verschiebungs“-Diagramms weniger konsistent, wahrscheinlich aufgrund kleiner Risse im PMMA-Material, das durch die Metallverstärkung unterstützt wurde. Ein Beispielgrafik der Bruchpunkte in der Test- und Kontrollgruppe ist in den Abbildungen 7 und 8 dargestellt.

Nach erfolgreichem Abschluss aller statischen Lasttests wurde dasselbe Protokoll für den dynamischen zyklischen Test befolgt; 10 Proben wurden getestet, und alle Proben haben die Ermüdungstests wie geplant bestanden. Basierend auf den erhaltenen Daten hielt das neue polymerbasierte Restaurationsmaterial (ONLY) eine größere Anzahl von Lastzyklen aus, bevor es in allen Tests beschädigt wurde. Die Schwelle jeder Last, bei der das Artefakt versagte (in der Regel ein Bruch), zusammen mit der Gesamtzahl der Zyklen bis zum Versagen, ist in Tabelle 2 und Abbildung 9 aufgeführt.

In der Kontrollgruppe lag der Mittelwert bei 2504,60 ± 972,15 N, während der Mittelwert in der Testgruppe bei 3382,00 ± 578,50 N lag. Die Mittelwerte aller Gruppen wurden als gleich angenommen. Der Unterschied zwischen den Gruppen betrug 877,40 ± 579,30 (p Wert = 0,121) N; p Wert entspricht 0,121181, [p(x ≤ F) = 0,878819]. Das bedeutet, dass, wenn wir H0 ablehnen würden, die Wahrscheinlichkeit eines Typ-1-Fehlers (eine korrekte H0 abzulehnen) zu hoch wäre: 0,1212 (12,12%). Je größer der p Wert, desto stärker unterstützt er H0. Da p Wert > α, wird H0 akzeptiert. Mit anderen Worten, der Unterschied zwischen den Stichprobenmittelwerten aller Gruppen ist nicht groß genug, um statistisch signifikant zu sein. Die Teststatistik F beträgt 3,006062, die im 95%-Akzeptanzbereich liegt: [0:5,3177]. Die beobachtete Effektgröße f ist groß (0,61). Dies deutet darauf hin, dass die Größe des Unterschieds zwischen den Mittelwerten groß ist. Der η2 (η2 ist ein quadratisches Maß für die Assoziation, definiert als das Verhältnis der Varianz einer Ergebnisvariablen, die durch eine Prädiktorvariable erklärt wird, nachdem andere Prädiktoren kontrolliert wurden) beträgt 0,27. Das bedeutet, dass die Gruppe 27,3% der Varianz vom Durchschnitt erklärt (ähnlich wie R2 in der linearen Regression). Die Normalitätsannahme wurde anhand des Shapiro–Wilk-Tests (α = 0,05) überprüft. Es wird angenommen, dass alle Gruppen normal verteilt sind oder eine große Stichprobengröße von mindestens 30 haben.

Die Konfidenzintervalle für die Durchschnittswerte zeigen, dass das EINZIGE Kompositum Werte hat, die stärker um den Mittelwert konzentriert sind, und daher vorhersehbarer, während das verstärkte PMMA ein breiteres Spektrum an Werten im Diagramm zeigt (Abbildung 10).

Diskussion

Diese In-vitro-Studie wurde entworfen, um ein neuartiges Verbundpolymer zur sofortigen Belastung von Zahnimplantaten zu bewerten. Heute ist der Goldstandard die Herstellung einer metallverstärkten PMMA-Interimsrestauration. Aufgrund der Vorteile einer einfacheren Herstellung und Handhabung könnte dieses neue Verbundpolymer, genannt ONLY, das metallverstärkte PMMA ersetzen. In der vorliegenden Forschung wurde die Nullhypothese von keinen Unterschieden in Bezug auf Belastung und Verschiebung in einem Kompressionstest akzeptiert. Beide Materialien zeigten erfolgreiche Ergebnisse. Das neuartige Verbundpolymer wurde jedoch als monolithisches Material ohne Verstärkung getestet. Dies ermöglicht ein einfacheres Design und Fräsen der temporären Restauration, mit potenziell niedrigeren Kosten. Darüber hinaus könnte die benötigte Zeit am Behandlungsstuhl zur Anpassung und Befestigung der temporären Restauration auf den Metallzylindern potenziell reduziert werden.

In der vorliegenden Forschung zeigte die Kontrollgruppe für alle PMMA-Proben ein lineares Verhalten der Belastung bis zum spröden Bruchpunkt, wie in der untenstehenden Abbildung. In der Testgruppe zeigte die Belastung für alle Verbundproben ein lineares Verhalten, jedoch zeigt die Grafik vor dem Bruch einen Abplatzungspunkt, was auf den Reibungseffekt des StenleySteal-Stanzers des Instron 4467 zurückzuführen sein könnte (Abbildung 11).

Während die Drucktests zeigten, dass die beiden Materialien unterschiedliche Arten von Brüchen mit variierenden Mustern aufwiesen (aufgrund der Anwesenheit von Metall in PMMA, was es unvermeidlich weniger spröde macht als das NUR-Verbundmaterial; im PMMA- und Metallrestaurierung war der gebrochene Teil nur die Beschichtung), wurde aus den Ermüdungstests hervorgehoben, dass die meisten Brüche an der Schnittstelle zwischen dem metallischen Abutment und dem NUR-Material auftreten (Abbildung 12), was dies zum schwächsten Punkt der gesamten Restauration macht.

Aus dieser Studie können mehrere Vorteile resultieren. Poly(methylmethacrylat) wird häufig in der Implantatdentistik zur Herstellung von implantatgestützten Zwischenprothesen und als gefräste oder 3D-gedruckte Prototypen verwendet. Metallverstärkte temporäre Restaurationen können vor der Operation leicht produziert und montiert werden, wobei computergestützte, schablonenbasierte Chirurgie verwendet wird. Es kann jedoch eine Diskrepanz zwischen der virtuellen Implantatplanung und der tatsächlichen Implantatplatzierung auftreten, selbst mit einer modernen Schablone ohne metallische Hülsen. Für Letzteres sollte die Zwischenrestauration so angepasst werden, dass sie auf die metallischen Zylinder fixiert wird. Die Verwendung des neuartigen Verbundpolymers ohne Metallverstärkung kann es dem Kliniker ermöglichen, die Zwischenrestauration auch in Fällen höherer Diskrepanz mit dem virtuellen Plan leicht anzupassen. Diese Vorteile sind besonders in Fällen von vollständig zahnlosen Patienten erforderlich, bei denen die Genauigkeit der geführten Chirurgie im Vergleich zu teilweise zahnlosen Patienten geringer ist.

Traditionell waren metallverstärkte Acrylate die bevorzugten Materialien für temporäre festsitzende, implantatgestützte Rehabilitationen. In der vorliegenden Forschung wurden jedoch neuartige Protokolle vorgeschlagen, um einen vollständig zahnlosen Unterkiefer prothetisch wiederherzustellen, gefolgt von einem digitalen Workflow, mit festsitzenden, schraubengehaltenen, implantatgestützten Prothesen, die aus CAD/CAM-gefrästem Poly(methylmethacrylat) ohne Metallunterstruktur hergestellt wurden. In einer klinischen Studie mit zwei Jahren Nachbeobachtung blieben Ästhetik, Phonetik, Funktion und biologische Gewebereaktion funktional und frei von mechanischen oder biologischen Komplikationen. In der vorliegenden In-vitro-Studie wurde eine Zwischenrestauration ohne Metallverstärkung als Kontrolle getestet. Das neuartige Verbundpolymer zeigte jedoch eine höhere mechanische Widerstandsfähigkeit. In früheren klinischen und in vitro Studien wurde die mechanische und biologische Charakterisierung des getesteten Materials umfassend bewertet, sodass, auch wenn klinische Langzeitstudien erforderlich sind, das Testmaterial für die definitive Restauration verwendet werden könnte. Darüber hinaus bietet diese Studie wertvolle Einblicke in die mechanische Leistung des neuartigen Verbundpolymers, jedoch schränkt seine In-vitro-Natur die Übertragung der Ergebnisse auf klinische Szenarien ein. Klinische Studien sind unerlässlich, um die Leistung des Materials in der dynamischen oralen Umgebung zu beurteilen, wobei Faktoren wie zyklische Belastung, thermische Veränderungen und Langzeitstabilität zu berücksichtigen sind. Darüber hinaus ist die Untersuchung biologischer Reaktionen, wie Gewebeverträglichkeit und entzündliche Reaktionen, entscheidend für die Bewertung der Biokompatibilität des Materials und die Gewährleistung der Patientensicherheit. Zukünftige Forschungsanstrengungen sollten umfassende klinische Studien umfassen, die nicht nur die mechanischen Aspekte, sondern auch die klinische Funktionalität und biologischen Reaktionen des Materials bewerten, um letztendlich seine Eignung als zuverlässige Alternative in der Zahnheilkunde zu untermauern.

Fazit

Im Rahmen dieser in vitro-Studie zeigte der neuartige Verbundpolymer ähnliche mechanische Eigenschaften unter statischer und dynamischer Belastung im Vergleich zu herkömmlichem, metallverstärktem PMMA. Weitere klinische Studien sind jedoch erforderlich, um diese vorläufigen in vitro-Ergebnisse zu bestätigen.

Milena Pisano, Łukasz Zadrożny, Anna Di Marzio, Ignazio Kurti, Silvio Mario Meloni, Aurea Immacolata Lumbau, Francesco Mollica, Mario Cesare Pozzan, Santo Catapano, Rafał Maksymilian Molak, Gabriele Cervino und Marco Tallarico

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