title: Hydrolytisch bedingte Dimensionsänderungen dentaler Komposite
Creators: name: Schüssler, Tabea Lina
Publisher: name: Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU)
Year: 2024

description: Hintergrund und Ziele An dentale Restaurationsmaterialien wird der Anspruch erhoben, dass sie auch bei langer klinischer Nutzungsdauer in Form und Farbe stabil bleiben und es durch Wechselwirkungen mit dem oralen Umgebungsmilieu nicht zu einem Versagen der Restauration kommt oder angrenzende Zahnhartsubstanz zerstört wird. Diese Arbeit dient dem Zweck, eine verlässliche Methode zu etablieren, die valide Daten zu Dimensionsänderungen dentaler Komposite in Wasserlagerung über einen langfristigen Beobachtungszeitraum liefert. Material und Methoden Zur Ermittlung der Längenänderung diente ein Schubstangendilatometer in vertikaler Ausführung. In Ergänzung dazu erfolgte eine thermogravimetrische Analyse mittels Thermowaage zur Bestimmung der Gewichtszunahme durch Wasserlagerung. Exemplarisch untersucht wurden die CAD/CAM- Komposite Grandio blocs (Voco, Cuxhaven/Deutschland) und Lava Ultimate (3M Espe, Seefeld/Deutschland). Um am Dilatometer eine Messung im wässrigen Milieu durchführen zu können, wurde ein Versuchsaufbau mit einer externen Heizquelle entwickelt, die eine kontinuierliche Messung in 37°C temperiertem, entionisiertem Wasser ermöglichte. Nachdem durch Vorversuche die Reproduzierbarkeit der Messergebnisse gezeigt werden konnte, wurden im Hauptversuch jeweils zwei planparallele quaderförmige Prüfkörper pro Material über einen 21-tägigen Beobachtungszeitraum isothermal untersucht. Parallel dazu wurden im Rahmen eines Kontrollversuches Proben gleicher Geometrie (n = 5 pro Material) ebenso in entionisiertem Wasser bei 37°C gelagert und drei Wochen lang täglich mit einer Mikrometerschraube vermessen. Weitere Messdaten wurden darüber hinaus an Tag 25, 28, 35, 60 und 81 erhoben. Für die Thermoanalyse wurden quadratische Prüfkörper kleinerer Abmessung hergestellt, die für 1, 7 oder 21 Tage in Wasser gelagert wurden (n = 3 pro Material und Lagerungsdauer). Anschließend erfolgte die Ausheizung der Proben mittels kontrolliertem Temperaturprogramm bei 200 °C über zwei Stunden und die Ermittlung der Massenänderung im Sinne einer Rückwärtsmessung anhand des Kurvenverlaufes. Ergebnisse und Beobachtungen Die dilatometrische Untersuchung zeigte, dass Lava Ultimate mit einer prozentualen Expansion von 0,86% (∆L = 37,0 µm) einer deutlich stärkeren Längenänderung zur Ausgangslänge unterlag als Grandio blocs mit einer Ausdehnung um 0,33% (∆L = 14,3 µm) zur ursprünglichen Dimension. Korrelierend dazu wies Lava Ultimate im Kontrollversuch eine lineare Expansion von 38,0 µm auf, Grandio blocs hingegen nur 14,4 µm. Der Kurvenverlauf beider Materialien im Dilatometer ergab auch nach 21 Tagen noch keine vollständige Sättigung der Prüfkörper mit der umgebenden Flüssigkeit; der extendierte Versuchszeitraum im Handversuch zeigte zumindest für Grandio blocs eine eintretende Sättigung nach 60 bis 80 Tagen. Analog dieser Expansionswerte stellten sich auch die Gewichtsveränderungen in der Thermoanalyse dar. Grandio blocs zeigte eine Massenzunahme um 0,54 % nach drei Wochen, Lava Ultimate lag mit 2,75 % um ein Fünffaches höher. Diese Werte entsprechen einer Wasseraufnahme von 11,82µg/mm3 (Grandio blocs) und 54,12µg/mm3 (Lava Ultimate) nach dreiwöchiger Wasserlagerung. Somit überschreitet Lava Ultimate den in der ISO 4049- Norm festgelegten Grenzwert von 40µg/mm3 zur Wasseraufnahme dentaler Komposite um 14,12µg/mm3. Nach erfolgter Ausheizung in der Thermowaage wiesen die Lava Ultimate- Prüfkörper deutliche Verfärbungen und multiple Risse auf; die Oberflächen der Schlussfolgerungen Die Ergebnisse dieser Arbeit konnten untermauern, dass dentale Komposite einer Dimensionsänderung durch Einfluss von Wasser unterliegen. Zudem erwies sich das Schubstangendilatometer als geeignetes Gerät zur präzisen Erfassung der Expansion und lieferte eine valide Datenbasis. Unterliegt das Restaurationsmaterial einer hohen Expansion, so ist von klinisch negativen Folgen wie Versagen der Restauration durch Dezementierung oder Bruch aufgrund von Rissfortpflanzung auszugehen. Auch eine Fraktur angrenzender
description: Background and Objectives Dental restorative materials are required to remain consistent in shape and color over long periods of clinical use in order to avoid failure of the restoration or destruction of adjacent tooth structure due to interactions with the oral environment. The purpose of this work was to establish a reliable method that provides valid data on dimensional changes of dental composites in water storage over a long-term observation period. Materials and Methods A vertical push rod dilatometer was used to determine the dimensional change. In addition, a thermogravimetric analysis using a thermobalance was conducted to detect the increase in weight due to water storage. The CAD/CAM composites Grandio blocs (Voco, Cuxhaven/Germany) and Lava Ultimate (3M Espe, Seefeld/Germany) were examined as representative products for this material class. In order to be able to perform a measurement on the dilatometer in an aqueous environment, an experimental set-up with an external heating source was developed, which allowed continuous measurement in deionized water at 37°C. After preliminary tests had demonstrated the reproducibility of the measurement results, two plane-parallel cuboid specimens per material were isothermally tested over a 21-day observation period in the main experiment. In parallel, samples of the same geometry (n=5 per material) were also stored in deionized water at 37°C as part of a control study and measured daily with a micrometer screw for three weeks. Additional measurement data were also collected on days 25, 28, 35, 60 and 81. For thermal analysis, square-based specimens of smaller dimensions were prepared and stored in water for 1, 7 or 21 days (n=3 per material and storage period). Subsequently, the samples were heated by using a controlled temperature program up to 200°C for two hours and the mass change was determined in terms of a backwards measurement based on the curve progression. Results and Observations The dilatometric investigation showed that Lava Ultimate, with a percentage expansion of 0.86% (∆L = 37.0 µm), underwent a significantly greater change in length from the initial length than Grandio blocs with an expansion of 0.33% (∆L = 14.3 µm) compared to the original dimension. Correlating to this, Lava Ultimate showed an expansion of 38.0 µm in the control run, Grandio blocs, however, only 14.4 µm. The curve of both materials in the dilatometer did not reveal complete saturation of the tested specimens with the surrounding liquid, even after 21 days. The extended reference hand test suggested, at least for Grandio blocs, that saturation might be reached after 60-80 days. The weight changes in the thermal analysis also corresponded to these expansion values. Grandio blocs showed a mass increase of 0.54% after three weeks, Lava Ultimate was five times higher at 2.75%. These values correspond to a sorption of 11.82µg/mm3 (Grandio blocs) and 54.12µg/mm3 (Lava Ultimate) after three weeks of water storage. Thus, Lava Ultimate exceeds the limit for water absorption of dental composites specified in the ISO 4049 standard (40µg/mm3) by 14,12µg/mm3. After heating in the thermobalance, the Lava Ultimate specimens showed obvious discoloration and multiple cracks; while the surfaces of the Grandio blocs specimens appeared intact except for a slight darkening. Conclusions The results of this study confirmed that dental composites are undergoing a dimensional change due to water sorption over time. In addition, it has been proven that the linear dilatometer is a suitable instrument for capturing these expansion phenomena and is capable of providing a valid database. If the restorative material is subject to high expansion, clinically negative consequences such as failure of the restoration due to debonding or fracture due to crack propagation must be expected. Fracture of adjacent, thin tapered tooth structure cannot be ruled out either.