Physikalische Eigenschaften eines dentalen Komposits in Abhängigkeit von Verarbeitungstemperatur und Lagerungsdauer

Physical properties of a dental composite in dependency on curing temperature and interval of storage

Please always quote using this URN: urn:nbn:de:bvb:29-opus-26031
  • Hintergrund und Ziele Zahnfarbene Dentalkomposite gelten heutzutage als Mittel der Wahl zur di-rekten Versorgung von Front- und Seitenzahnkavitäten. Um die klinischen Ei-genschaften dieser Kompositmaterialien zu verbessern, gab es in den letzten Jahrzehnten unterschiedliche Forschungsansätze. Einen davon stellt die Wärmebehandlung von Kompositen vor der Polymerisation dar, welche durch die damit verbundene Reduktion der Materialviskosität zur Verbesse-rung des marginalen Adaptationsverhaltens beiträgt. Die Kompositvorwär-mung soll desweiteren der Verbesserung der physikalischen Eigenschaften des Komposits durch Beeinflussung der Reaktionskinetik bei erhöhter Tem-peratur dienen. Ziel derHintergrund und Ziele Zahnfarbene Dentalkomposite gelten heutzutage als Mittel der Wahl zur di-rekten Versorgung von Front- und Seitenzahnkavitäten. Um die klinischen Ei-genschaften dieser Kompositmaterialien zu verbessern, gab es in den letzten Jahrzehnten unterschiedliche Forschungsansätze. Einen davon stellt die Wärmebehandlung von Kompositen vor der Polymerisation dar, welche durch die damit verbundene Reduktion der Materialviskosität zur Verbesse-rung des marginalen Adaptationsverhaltens beiträgt. Die Kompositvorwär-mung soll desweiteren der Verbesserung der physikalischen Eigenschaften des Komposits durch Beeinflussung der Reaktionskinetik bei erhöhter Tem-peratur dienen. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, ein kommerzielles den-tales Komposit bei unterschiedlichen Verarbeitungstemperaturen und Lage-rungsintervallen zu bewerten. Dabei wurden die mechanischen Eigenschaf-ten Elastizitätsmodul, initiale Biegefestigkeit und zyklisches Ermüdungsver-halten herangezogen. Material und Methodik Das Kompositmaterial (Tetric® EvoCeram, Ivoclar Vivadent, Schaan, Liech-tenstein) wurde auf vier verschiedene Niveaus (5°C, 20°C, 40°C, 60°C) temperiert und verarbeitet. Nach Befüllen der vierteiligen Probenform aus Hartmetall (25 mm x 2mm x 2mm) mit dem Komposit der jeweiligen Tem-peraturstufe erfolgte dessen Lichthärtung mit einer Halogen-Polymerisations-lampe. Anschließend wurden 15 bis 18 Proben jeder Temperaturstufe für 24 Stunden bzw. für 14 Tage in destilliertem Wasser bei 37°C gelagert, um den Einfluss der Wasserlagerung auf die mechanischen Eigenschaften des Komposits zu klären. An einer Universalprüfmaschine wurden E-Modul und Biegefestigkeit im 4-Punkt-Biegeversuch anlehnend an die Norm ISO 4049 gemessen und für jede der acht Prüfserien jeweils die Mittelwerte berechnet. Anschließend erfolgte die Ermittlung der zyklischen Ermüdungsgrenze in der gleichen Versuchsanordnung unter Anwendung der Staircase-Methode. Zusätzlich wurden die Bruchoberflächen der untersuchten Kompositproben mit dem Rasterelektronenmikroskop untersucht. Ergebnisse Der Elastizitätsmodul zeigte keine signifikante Abhängigkeit von der Tempe-ratur. Im Vergleich zu den 24h-Werten fielen die E-Modul-Werte für alle Tem-peraturstufen nach 14 Tagen Wasserlagerung geringer aus. Eine deutliche Korrelation war hingegen zwischen den Biegefestigkeitswerten und den Tem-peraturstufen nach 24-stündiger Wasserlagerung zu erkennen (R²=0,976): Mit steigender Temperatur konnte eine Erhöhung der Biegefestigkeit ver-zeichnet werden. Nach 14-tägiger Wasserlagerung waren die Biegefestig-keitswerte aller Temperaturstufen vermindert und die Korrelation war weniger ausgeprägt (R²=0,860). Auch die Ergebnisse der Ermüdungsuntersuchung korrelierten mit den Temperaturstufen. Sowohl nach 24-stündiger als auch nach 14-tägiger Lagerung zeigte sich eine Steigerung der Ermüdungswerte mit der Temperaturstufe. Wiederum fielen alle Werte nach zweiwöchiger Wasserlagerung niedriger aus. Die Verbesserung der mechanischen Werte mit steigender Temperatur lässt sich dadurch erklären, dass durch die Wär-mebehandlung die Materialviskosität abnimmt, so dass durch die gesteigerte Molekülbeweglichkeit während der Photopolymerisation mehr Monomere im Komposit umgesetzt werden können. Dies führt zu einem dichteren Polymer-netzwerk und letztendlich zu verbesserten mechanischen Eigenschaften. Die Abnahme der Werte nach 14-tägiger Wasserlagerung resultiert aus der Was-seraufnahme: Das eindringende Wasser hat einen plastifizierenden und de-gradierenden Effekt. Die rasterelektronenmikroskopischen Aufnahmen der Bruchoberflächen zeigten deutliche Homogenitätsunterschiede zwischen den Temperaturstufen und unterstrichen damit die Untersuchungsergebnisse. Schlussfolgerung In der vorliegenden Studie konnten die positiven Auswirkungen der Kompo- siterwärmung auf die mechanischen Eigenschaften aufgezeigt werden. Aller- dings wurde gleichermaßen nachgewiesen, dass diese anfänglich positiven Effekte durch längerfristige Wasserlagerung beeinträchtigt werden. Folglich kann die Verwendung von erwärmten Kompositen zunächst nur bedingt für die Klinik empfohlen werden. Es sind daher weitere Studien erforderlich, um einen möglichen klinischen Einsatz bewerten zu können.show moreshow less
  • Background and aims Today, tooth-coloured dental composites are considered as a material of choice supplying cavities in the anterior and posterior region. In the last decade, different approaches improving the clinical performance, composites have been focused in dental research. One idea presented the heating of composites before the polymerization as a contribution to improving the marginal adaptation by heatinduced reduction of the material viscosity. The preheating of composites is also supposed to support the improvement of the physical properties of a composite. The aim of this work was to assess a commercial composite at different pre-heating temperatures and intervals of storage inBackground and aims Today, tooth-coloured dental composites are considered as a material of choice supplying cavities in the anterior and posterior region. In the last decade, different approaches improving the clinical performance, composites have been focused in dental research. One idea presented the heating of composites before the polymerization as a contribution to improving the marginal adaptation by heatinduced reduction of the material viscosity. The preheating of composites is also supposed to support the improvement of the physical properties of a composite. The aim of this work was to assess a commercial composite at different pre-heating temperatures and intervals of storage in relation to the mechanical properties elastic modulus, flexural strength and cyclic fatigue behavior. Material and methodology The material of the composite (Tetric® EvoCeram, Ivoclar Vivadent, Schaan, Liechtenstein) was stored and processed at four different levels (5°C, 20°C, 40°C, 60°C). After placement of the pre-heated composites in a split stainless steel mold, light curing with a halogen curing light was carried out. To investigate the influence of water storage on the mechanical performance of the composite 15 to 18 samples each pre-heating temperature were stored for 24 hours and 14 days in distilled water of 37°C. Elastic moduli, flexural strengths and flexural fatigue limits were measured using a four-point-bending setup in a universal testing machine according to the ISO 4049 standard. Mean values and standard deviations of each of the eight testing series were calculated. Results The elastic moduli did not show a significant dependence on temperature. In comparison to the 24 h values, the elastic moduli droped for all temperature levels after 14 days of water storage. However, a clear correlation between the flexural strength values and the different pre-heating temperatures after 24 h water storage was observed (R2 = 0,976): An increase in flexural strength could be determined with rising temperature. After 14 days all flexural strength values were found reduced and the correlation was less distinctive (R2 = 0,860). Even the results from the fatigue experiments correlated with the pre-heating temperatures. An increased fatigue resistance also correlated with the pre-heating temperatures after 24 hours. On the other hand, all values were found reduced after the 14 days storage interval. The improvement in mechanical performance with rising temperature might be explained by a higher monomer mobility due to the reduced viscosity at elevated temperatures. This led to a more densely polymerized network and to a improved mechanical performance of the final composite. The degradation of the data after 14 days is most likely due to water absorption effects: Water diffusion has a plasticizing and degrading effect. Scanning electron microscopy of the fracture surfaces showed significant differences in material homogeneity within the different temperature levels and thus emphasize the strength results. Conclusion In the present study, the positive effects of pre-heating of composites on the mechanical performance has been shown. Nevertheless, the initially positive effects are assimilated upon the long-term water storage. Thus, the use of pre-heated composites can only be partly recommended for clinical use. Detailed studies are required to assess further clinical aspects.show moreshow less

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Metadaten
Author:Madeleine Lauterbach
URN:urn:nbn:de:bvb:29-opus-26031
Advisor:U. Lohbauer
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Year of Completion:2010
Publishing Institution:Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU)
Granting Institution:Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), Medizinische Fakultät
Date of final exam:2011/05/04
Release Date:2011/05/26
Tag:Monomerkonversion; Staircase-Methode
monomer conversion; staircase
SWD-Keyword:Komposit <Zahnmedizin>; Verarbeitungstemperatur; Materialermüdung; Biegefestigkeit; Wasseraufnahme
Institutes:Medizinische Fakultät / Medizinische Fakultät -ohne weitere Spezifikation-
Dewey Decimal Classification:6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 61 Medizin und Gesundheit / 610 Medizin und Gesundheit
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