Aus der Poliklinik für Zahnerhaltungskunde der Johannes Gutenberg-Universität Mainz Scherhaftuntersuchung zu selbstkonditionierenden Adhäsiven an Schmelz und Dentin im Vergleich zu klassischen Adhäsivsystemen der vierten und fünften Generation Inauguraldissertation zur Erlangung des Doktorgrades der Zahnmedizin der Johannes Gutenberg-Universität Mainz dem Fachbereich Medizin vorgelegt von Marcus Holzmeier aus Coburg Mainz, 2002 III INHALTSVERZEICHNIS III AKÜRZUNGSVERZEICHNIS V ABBILDUNGSVERZEICHNIS VIII TABELLENVERZEICHNIS IX 1. Einleitung 1 2. Grundlagen 3 2.1 Zahnhartsubstanz 3 2.1.1 Aufbau Schmelz 3 2.1.2 Aufbau Dentin 4 2.2 Adhäsion 5 2.2.1 Prinzipien der Adhäsion 6 2.2.2 Adhäsion am Schmelz 6 2.2.3 Adhäsion am Dentin 9 2.2.3.1 Smear Layer 9 2.2.3.2 Konditionierung des Dentins 10 2.2.3.3 Hybridisierung des Dentins 13 2.3 Problematik der adhäsiven Behandlung 15 2.3.1 Techniksensitivität 15 2.3.1.1 Pulpaverträglichkeit 15 2.3.1.2 Ätzung von Schmelz und Dentin 16 2.3.1.3 Hybridisierung von Schmelz und Dentin 17 2.3.1.4 Wet- Bonding / Dry-Bonding 20 2.3.1.5 Anforderung an ein ideales Bonding 23 2.4 Generationen der Bondings 24 2.5 Selbstätzende Primer / Bondings (Vor- und Nachteile) 32 2.5.1 Allgemeine Grundlagen 32 2.5.2 Wirkungsweise 34 2.5.3 Einfluss des pH-Wertes 36 2.5.3.1 Penetration des Smear Layers 36 2.5.3.2 Ätzung und Hybridschicht am Dentin 39 2.5.3.3 Ätzung und Hybridschicht am Schmelz 41 2.5.3.4 Kombination mit licht- und selbsthärtenden Komposits 42 IV 3. Ziel der Untersuchung 45 4. Materialien und Methoden 46 4.1 Geprüfte Adhäsive 46 4.2 Verwendetes Ätzgel / Universalkomposit 46 4.3 Zähne 47 4.4 Probenherstellung 47 4.5 Schmelz- und Dentinvorbehandlung 48 4.6 Applikation der Adhäsive und des Komposits 49 4.7 Versuchsdurchführung 51 4.8 Statistische Analyse 52 5. Ergebnisse 53 5.1 Ergebnisse der selbstätzenden Adhäsive 53 (Gruppe „Selbstätzende Adhäsive“) 5.2 Ergebnisse der Bondings mit selektiver Schmelzätzung (Gruppe „Selektive Schmelzätzung“) 57 5.3 Ergebnisse der Total-Etch-Bondings (Gruppe „Total-Etch“) 60 5.4 Vergleich Mittelwerte Schmelz / Dentin für jedes Bonding 63 6. Diskussion 64 6.1 Diskussion von Material und Methode 64 6.2 Diskussion der Einflussfaktoren auf die in vitro Schmelz- und Dentinhaftung 69 6.3 Diskussion der eigenen Ergebnisse 71 6.4 Vergleich zu Haftwerten anderer Untersucher 75 7. Zusammenfassung 81 ANHANG X LITERATURVERZEICHNIS XVIII DANKSAGUNG XXVII LEBENSLAUF XXVIII V ABKÜRZUNGSVERZEICHNIS µm Mikrometer µ-TBS Microtensile Bond Strength 4-AETA 4-Acryloxyethyl-Trimellitanhydrid 4-META 4-Methacryloxyethyl-Trimellitanhydrid Abb. Abbildung AC AC Bond AC+D AC Bond + Desensitizer Aufl. Auflage bis-GMA Bis-Phenol-Glycidylmethacrylat BPDM Biphenyldimethacrylat bzgl. Bezüglich bzw. beziehungsweise C Celsius ca. circa Capo E1 Capo Ethanol 1 Capo E2 Capo Ethanol 2 Capo W Capo Wasser CLB Clearfil Liner Bond cm Zentimeter CSEB Clearfil SE Bond d.h. das heißt E&P Etch&Prime Eds. Editors Edt. Editor VI EDTA Ethylendiamintetraacetat et al. et altera evtl. eventuell ff. fortfolgend GCB Gluma Comfort Bond GPDM Glycerolphosphatdimethacrylat H+ Wasserstoff H3PO4 Phosphorsäure HEMA Hydroxyethylmethacrylat Hg Quecksilber Hrsg. Herausgeber L-Pop Prompt L-Pop MDP Methylendiphosphat min Minute mm Millimeter mm/min Millimeter pro Minute mm_ Quadratmillimeter MPa Megapascal MW Mittelwert mW/cm_ Milliwatt pro Quadratzentimeter N/mm_ Newton pro Quadratmillimeter NaCl Natriumchlorid nm Nanometer NPG-GMA N-Phenylglycin-Glycidyl-Methacrylat Nr. Nummer NRC/P&B NT Nonrinse conditioner/Prime&Bond NT VII Opti Optibond FL PENTA Dipentaerythritol-Pentacrylat- Phosphorsäureester pH pondus hydrogenii Phenyl-P 2-Methacryloyloxy-Ethyl-Phenyl- Hydrogenphosphat pp. Pages RAP Resulcin Aqua Prime+Mono Bond Resul Resulcin Aqua Prime N RMB Resulcin Mono Bond s Sekunde S. Seite SBS Shear Bond Strength SD Standardabweichung Tab. Tabelle TEGDMA Triethylenglycoldimethacrylat U/min. Umdrehung pro Minute UDMA Urethandimethacrylat v.a. vor allem vgl. vergleiche vol-% Volumenprozent z.B. zum Beispiel VIII ABBILDUNGSVERZEICHNIS Abb. 1 Aufgeschliffene Probenoberfläche 48 Abb. 2 Polymerisierte Adhäsivschicht 49 Abb. 3 Halteapparatur zur Prüfkörperherstellung 50 Abb. 4 Aufgebrachter Prüfkörper 50 Abb. 5 Abschervorrichtung 51 Abb. 6 Mittelwerte und Standardabweichung der Gruppe 55 „Selbstätzende Adhäsive“ Abb. 7 Mittelwerte und Standardabweichung der Gruppe 59 „Selektive Schmelzätzung“ Abb. 8 Mittelwerte und Standardabweichung der Gruppe 62 „Total-Etch“ IX TABELLENVERZEICHNIS Tab. 1 Übersicht selbstkonditionierende Adhäsive 31 Tab. 2 Übersicht der verwendeten Bondings 46 Tab. 3 Übersicht der verwendeten Ätzgele 46 Tab. 4 Signifikanz der Schmelzhaftwerte der Gruppe 53 „Selbstätzende Adhäsive“ Tab. 5 Signifikanz der Dentinhaftwerte der Gruppe 54 „Selbstätzende Adhäsive“ Tab. 6 Mittelwerte und Standardabweichung der Gruppe 55 „Selbstätzende Adhäsive“ Tab. 7 Signifikanz der Schmelzhaftwerte der Gruppe 57 „Selektive Schmelzätzung“ Tab. 8 Signifikanz der Dentinhaftwerte der Gruppe „Selektive 58 Schmelzätzung“ Tab. 9 Mittelwerte und Standardabweichung der Gruppe 59 „Selektive Schmelzätzung“ Tab. 10 Signifikanz der Schmelzhaftwerte der Gruppe „Total- 60 Etch“ Tab. 11 Signifikanz der Dentinhaftwerte der Gruppe „Total- 60 Etch“ Tab. 12 Mittelwerte und Standardabweichung der Gruppe 62 „Total-Etch“ Tab. 13 Arbeitsabläufe der verwendeten Bondings X Tab. 14 Übersicht statistische Werte XVI Tab. 15 Signifikanzwerte aller untersuchter Bondings XVII 1 1. Einleitung Der steigenden Nachfrage nach zahnfarbenen Füllungsmaterialien wird in den letzten Jahrzehnten durch intensive Forschung und Entwicklung auf dem Bonding- und Kompositmarkt Rechnung getragen. Materialien und Techniken wurden entwickelt, die es ermöglichen, den restaurierten Zahn natürlich und ursprünglich erscheinen zu lassen. Auf der einen Seite steht der Patient, der eine adäquate, zuverlässige Restauration erwartet - am besten dauerhaft, biokompatibel und ästhetisch und auf der anderen Seite der Zahnarzt, auf der Suche nach einfach zu verarbeitenden Systemen. Der behandelnde Zahnarzt ist in zunehmendem Maße mit modernen Füllungswerkstoffen konfrontiert, die im Vergleich zum Amalgam nur wenig Spielraum für Verarbeitungsfehler zulassen und folglich Know-how und dessen konsequente Umsetzung verlangen (Toledano et al. 2001). Bereits eine korrekte Vorbehandlung wie das Ätzen der Zahnhartsubstanz und die Verarbeitung des Bondingmaterials ist Voraussetzung für einen klinisch einwandfreien adhäsiven Verbund zwischen Zahnhartsubstanz, Bonding und Komposit. Nur so kann ein Verbund erreicht werden, der in der Lage ist, dem während der Komposit-Polymerisation und Kaubelastung auftretenden Materialspannungen zu widerstehen und Spaltbildung, die zu Sekundärkaries führen kann, zu vermeiden (Frankenberger et al. 2001 b). Schmelzkonditionierung und Schmelzadhäsion haben sich seit den ersten Arbeiten von Buonocore im Jahre 1955, der sich an Techniken des industriellen Bondings orientierte, zu einem wissenschaftlich anerkannten Verfahren entwickelt (Buonocore 1955). Die Säure-Ätz-Technik erzeugt Mikroporositäten im Schmelz, die die Oberfläche um das zehn- bis zwanzigfache vergrößern und so eine ideale Grundlage für die Penetration und mikromechanische Verankerung von Monomeren auf der Zahnoberfläche bieten. Anders sieht es dagegen aus, wenn ein ähnlich zuverlässiger Verbund von Zahnhartsubstanz zum Dentin geschaffen werden soll. Erst in den letzten Jahren wurden klinische Erfolge im Dentinbonding erreicht. Die hydrophile Beschaffenheit des Dentins, sowie dessen Eigenschaften als Gewebe mit tubulärer Struktur machen eine Durchdringung durch hydrophobe Monomere schwierig oder unmöglich. Die 2 mikromechanische Verankerung am Smear Layer war zunächst für die Adhäsion verantwortlich (Kugel, Ferrari 2000). Verschiedene Generationen von Dentinhaftvermittlern wurden entwickelt mit dem Ziel, das hydrophile Dentin durch amphiphile Substanzen zu hydrophobisieren, um so eine Hybridschicht als Bindeglied zwischen Zahn und Komposit zu erzeugen. Die erreichten Haftwerte und das Randschlussverhalten lagen zwar anfangs weit von den klinischen Erfordernissen entfernt, sind aber seit Einführung der dritten bzw. vierten Generation und der Total-Etch-Technik entscheidend verbessert worden. Heute steht eine Vielzahl von Produkten zur Verfügung, die zuverlässig für die definitive adhäsive Restauration verwendbar sind. Neuere Entwicklungen sind darauf ausgerichtet, bestehende sichere, aber gleichzeitig techniksensitive und komplizierte Systeme zu vereinfachen und so anwenderfreundlicher zu gestalten. Die gegenwärtige sechste Bonding-Generation steht für „Self-Etching“ und „All-in-One“. Mehr und mehr Anbieter dringen mit selbstätzenden, nicht abzuspülenden Adhäsiven auf den Markt, die Schmelz und Dentin in einem Arbeitsschritt ätzen und primen bzw. sogar ätzen, primen und bonden. Manche dieser Materialien sind in der Lage, am Schmelz ein Ätzmuster ähnlich der Phosphorsäureätzung zu erzeugen und das Hydroxylapatit sowohl des Smear Layers als auch der Dentinoberfläche aufzulösen und eine widerstandsfähige Hybridschicht zu bilden. Ob und inwieweit jedoch die Scherhaftwerte dieser selbstätzenden Adhäsive Werte von klinisch bewährten Vorgängergenerationen erreichen oder übertreffen können, soll Ziel dieser Arbeit sein. 3 2. Grundlagen 2.1 Zahnhartsubstanz 2.1.1 Aufbau Schmelz Der Schmelz bietet dem Zahn eine seine Funktion unterstützende Form und schützt Dentin und Pulpa. Erst der Schmelz mit seinen wassergefüllten Kristallzwischenräumen, die über Mikroporositäten mit der Mundhöhle und dem Tubulifluid kommunizieren, verleiht dem Zahn seine Farbe, Glanz und Transluzenz (Nicholson 2001). Er stellt ein Gefüge aus 86 vol-% anorganischem Anteil, 2 vol-% organischer Matrix und 12 vol-% Wasser, das sich zwischen den Kristallen befindet, dar und wird von den Ameloblasten gebildet. Die anorganischen Bestandteile untergliedern sich zum größten Teil in Kalzium und Phosphat, außerdem findet man weitaus geringere Teile an Natrium, Kalium, Magnesium und Chlor. Die chemische Grundsubstanz des Schmelzes ist das Kalziumhydroxylapatit (Ca10(PO4)6OH2). Zusätzlich kommen Fluorapatit und Carboxylapatit vor. Die höchste Fluorkonzentration befindet sich dabei in den oberflächlichen 50 µm der Schmelzschicht. Die organische Matrix besteht aus unlöslichen und löslichen Proteinen, deren höchster Anteil im Bereich der Fissuren und entlang der Schmelz- Dentin-Grenze liegt. Als Strukturmerkmale des Schmelzes findet man die Schmelzprismen, die sich aus den Kristalliten (Durchmesser ca. 40-60 nm), dem interprismatischen Schmelz sowie den Prismenscheiden zusammensetzen. Die Prismen differenzieren sich je nach ihrer Form in „Schlüssellochtyp“, „Pferdehuftyp“ und „zylindrischer Typ“. Der Durchmesser eines Schmelzprismas beträgt ca. 5–7 µm (Pashley et al. 1994, Schneider 1995). Die Prismenzahl wird mit durchschnittlich 20.000-30.000 Stück/mm_ angegeben. Der Schmelz ist bis auf eine aprismatische Oberfläche von 20-80 µm, die aus mit ihrer Längsachse senkrecht zur Oberfläche stehenden Kristalliten besteht, homogen aufgebaut (Schroeder 2000). Die Schmelz- Dentin-Grenze ist stark gewellt, wobei im Bereich der Höcker die stärkste Wellung vorliegt. Dieser ca. 12 µm breite Grenzbereich dient als Verzahnungszone und erzeugt durch Mikroverzahnung die Haftung des Schmelzes am Dentin. Der Schmelzmantel wird von der Schmelz-Dentin-Grenze her zu einem Drittel von 4 Schmelzbüscheln bzw. bis an die Oberfläche von Schmelzlamellen durchzogen, die unvollständig mineralisierte Schmelzanteile darstellen. Durch auffallendes Licht können im Schmelz helle und dunkle Streifen erkannt werden, die den wellenförmigen Verlauf der Prismenstäbe zeigen (Hunter-Schreger’sche-Streifen) (Schneider 1995). Die Schmelzdicke variiert von einigen Mikrometern bis zu 2,5 mm. Aufgrund seiner Zusammensetzung ist Schmelz ein extrem hartes, oberflächlich glattes Material, aber dennoch durch seine kristalline Struktur und Sprödigkeit anfällig für Demineralisation und Risse. Verloren gegangener Schmelz kann trotz der Fähigkeit der De- und Remineralisation nur künstlich ersetzt werden (Nicholson 2001). 2.1.2 Aufbau Dentin Anders als beim Schmelz handelt es sich beim Dentin um ein heterogenes und permeables Gewebe, das eine Schichtdicke von 3-3,5 mm besitzt. Das Dentin wird von den pulpennahen Odontoblasten, die mit ihren Fortsätzen das gesamte Dentin durchziehen und eine kollagene Matrix erzeugen, sowohl gebildet als auch posteruptiv in Form von Sekundärdentin angelagert (Pashley 1991). Die kollagene Matrix wird im Lauf der Zeit schrittweise mineralisiert. Das Dentin setzt sich aus ca. 45-50 vol-% anorganischem Anteil, d.h. größtenteils Kalziumhydroxylapatit, sowie geringen Mengen an Kalziumkarbonat, Kalziumfluorid und Magnesiumphosphat zusammen. Weitere 30 vol-% bestehen aus organischem Anteil und ca. 20-25 vol-% Wasser (Pashley et al. 1994). Der organische Anteil spaltet sich in ca. 92% Typ I Kollagen und ca. 8% nicht-kollagene Grundsubstanz (Schneider 1995). Dentin besitzt normalerweise eine gelbliche oder weißlich, opake Eigenfarbe. Durch Sklerosierung erscheint es eher dunkel und transluzent (Breschi et al. 1999). Das Dentin gliedert sich ausgehend von der pulpennahen Schicht aus Odontoblasten mit ihren Fortsätzen in Prädentin, zirkumpulpales Dentin und Manteldentin. Die Hauptmasse besteht dabei aus zirkumpulpalem Dentin. Durchzogen wird das Dentin von Dentinkanälchen, in denen sich zum Teil bis ins Manteldentin Odontoblastenfortsätze befinden. Dort zeigen diese im Gegensatz zu zirkumpulpalen Dentin zahlreiche Verzweigungen (Schneider 1995). Dieser Struktur folgend lässt sich intertubuläres von hyperminerlisiertem, peritubulärem Dentin unterscheiden, das die Kanalwände in einer Schicht von ca. 5 µm ummantelt. Intertubuläres Dentin ist 5 geringer mineralisiert und enthält mehr kollagene Fasern mit dazwischen eingebetteten Apatitkristallen (Marshall 1993). Während die Apatitkristalle im intertubulärem Dentin ca. 50% des Volumens einnehmen, sind es im peritubulärem Dentin ca. 90%. Die anderen 50% des intertubulären Dentins werden von Kollagenfasern gebildet, die ein Geflecht herstellen, das die Dentintubuli ringförmig umfasst. Die Dentinkanälchen selbst sind mit Dentinliquor, einer klaren proteinarmen Flüssigkeit, gefüllt, die einem nach außen gerichteten Druck von ca. 25-30 mm Hg- Säule unterliegt (van Meerbeek et al. 2001, Schäfer 1999 a). Der Verlauf der Dentinkanälchen ist im Kronendentin eher S-förmig, während er im Wurzelbereich geradlinig ist. Der Durchmesser der Dentinkanälchen wird altersabhängig pulpennah mit 2,9-4,0 µm und pulpenfern mit 0,8-1,8 µm angegeben (Pashley 1991). Dieser altersabhängige Verlauf ist dadurch gegeben, dass es im Laufe des Lebens zu einer Retraktion der Odontoblastenfortsätze kommt, wobei intratubulär Hydroxylapatit ausfällt, das sich wandständig ablagert. Dies führt zu einer Verengung bis zur völligen Obliteration der Kanälchen. Die Dichte der Kanälchen wird mit 64.000 Stück/mm_ pulpennah und mit 16.000 Stück/mm_ pulpenfern beschrieben. Die pulpennahe Dentinoberfläche besteht zu ca. 22% aus Dentinkanälchen, während die schmelznahe Dentinoberfläche nur einen Anteil von ca. 4% Dentinkanälchen aufweist (Nicholson 2001, Marshall 1993, Schäfer 1999 a). Pulpennahe Dentinoberflächen werden dabei bedingt durch die Anatomie schneller von Liquor benetzt als peripheres Dentin (Heymann, Bayne 1997). Durch diese Kanälchen hat das Dentin direkte Verbindung zur Pulpa und eine bidirektionale Diffusion wird ermöglicht. Eine dichte Versiegelung während der adhäsiven Therapie ist deshalb wichtig, um Spaltbildung und damit verbundene Pulpenirritationen zu verhindern, vor allem dann, wenn nur noch dünne Restdentinschichten vorliegen (Pashley 1991). 2.2 Adhäsion Seit den Anfängen der Ätztechnik am Schmelz durch Buonocore, wurden große Fortschritte in der adhäsiven Zahnheilkunde gemacht (Buonocore 1955). Traditionelle makromechanische Retentionstechniken, wie die Schaffung von Unterschnitten, was in der Regel auch ein Opfern gesunder Zahnhartsubstanz bedeutete, wurden durch die mikromechanische Verankerung ersetzt (Heymann, 6 Bayne 1997). Statt des von Black seinerzeit aufgestellten Postulats „Extension for Prevention“ gilt heute die minimal-invasive Behandlungstechnik, die erst durch die Bondingtechnik ermöglicht wird. Neben der mikromechanischen Verankerung kommt es dabei durch die Adhäsivsysteme zusätzlich zu einer adhäsiven Stabilisierung des präparierten Zahnes (Perdigao, Lopez 1999). 2.2.1 Prinzipien der Adhäsion Definitionsgemäß versteht man unter Adhäsion das Aneinanderheften von unterschiedlichen Stoffen (Lexikonredaktion des bibliographischen Instituts 1985). Die dahinterstehenden Theorien für die Adhäsion sind:  Mechanisch: Das Adhäsiv bindet mikromechanisch am Substrat  Adsorption: Es findet eine chemische Bindung über entsprechende Gruppen statt. Diese kann primär über Ionen- oder kovalente Bindung stattfinden oder sekundär über Wasserstoffbrücken- bindungen oder van der Waals Kräfte.  Diffusion: Die Adhäsion findet zwischen beweglichen Molekülen statt. Dabei reagieren Moleküle beider Seiten miteinander und es resultiert eine Einheit.  Elektrostatische Die Adhäsion kommt durch elektrostatische Wechselwirkung Kräfte: z.B. zwischen Metall und Polymeren zustande. Neben dem für die Adhäsion intensiven Kontakt zwischen einem Substrat (Dentin) und einer Flüssigkeit (Bonding) muss die Oberflächenspannung der Flüssigkeit gering sein, die freie Energie des Substrats hingegen hoch, damit eine hinreichende Benetzung stattfinden kann (Perdigao et al. 1997 b). Dies bringt der Kontaktwinkel zum Ausdruck, der im Idealfall der kompletten Benetzung bei 0° liegt. Ausreichende Benetzung findet bereits ab einem Winkel kleiner als 15° statt. Durch die bereits beschriebenen Unterschiede im Aufbau von Schmelz und Dentin existiert keine universell einsetzbare Vorgehensweise. Es führen vielmehr substratspezifische Behandlungswege zum Erfolg. 2.2.2 Adhäsion am Schmelz Nachdem mit der Säure-Ätz-Technik am Schmelz schnell Erfolge erzielt werden konnten, hielt diese Methode Einzug in die zahnärztlichen Praxen. Auf einfache 7 Weise wurde eine effektive, weitgehend spaltfreie und dauerhafte Adhäsion erreicht, die auch für den niedergelassenen Zahnarzt umsetzbar war und bis heute ein Standard in der adhäsiven Zahnheilkunde ist. Während Buonocore 1955 noch mit 85 prozentiger Phosphorsäure arbeitete, wurde die Konzentration bis heute stetig gesenkt, ohne Einbußen im Verbund hinnehmen zu müssen (Fritz et al. 2001). Gängige Ätzmittel in Gel- oder Liquidformulierung enthalten in der Regel 20-37,5 prozentige Phosphorsäure. Neuerdings kommen auch Self-Etching-Primer oder –Bondings zum Einsatz, die neben hydrophilen bzw. amphiphilen Monomeren wie HEMA auch saure Monomere bzw. Monomergruppen enthalten, die der Phosphorsäure ähnliche oder gleiche Ergebnisse im Ätzmuster erzeugen (Ernst 2001). Durch Phosphorsäureätzung in oben genannter Konzentration wird die Schmelzoberfläche derart beeinflusst, dass es bei einer Ätzzeit von 60 s zu einem irreversiblen Substanzverlust in einer Schicht von 8-10 µm kommt (Balkenhol 1998, Lamprechts et al. 2000, Hannig et al. 1999 b, Jain, Stewart 2000). Es entsteht eine raue, um das zehn- bis zwanzigfache vergrößerte Oberfläche, die im Stande ist, die Retention von Methacrylaten bis zum hundertfachen zu erhöhen (van Meerbeek et al. 2001). Das durch die Ätzung gebildete 20-30 µm tiefe mikroporöse Relief mit seinen unzähligen Unterschnitten, kann von ungefüllten oder niedrig gefüllten, dünnflüssigen, polymerisierbaren Adhäsiven aufgrund von Kapillareffekten penetriert werden (Frankenberger et al. 2001 b, Balkenhol 1998). Diese formen im polymerisierten Zustand die sogenannten Zotten oder Tags und sorgen so für eine mikromechanische Verankerung (Perdigao, Lopez 1999). Die entstandene durchgängige Bondingschicht bildet die Verbundzone zum Komposit. Heutige Adhäsivsysteme empfehlen Ätzzeiten am Schmelz von 20-30 s. Neben der Einwirkzeit hat die eingesetzte Säure und deren Konzentration entscheidenden Einfluss auf die Ätzwirkung am Schmelz (Finger, Uno 1995). Allerdings zeigte Engelhardt, dass unterschiedliche Phosphorsäurekonzentrationen und Einwirkzeiten keinen signifikanten Einfluss auf die Haftwertergebnisse im Scherbondtest haben (Fritz et al. 2001, Engelhardt 2000). Gottlieb et al. beschreiben keinen signifikanten Haftwertunterschied bei Verwendung von H3PO4 Konzentrationen zwischen 10% und 40%. Höhere Konzentrationen führen zu signifikant niedrigeren Haftwerten. Ursache ist, dass Phosphorsäure in zu hoher Konzentration (größer 40%) durch einen zu 8 geringen Anteil an freien H+-Ionen kleinere Ätztiefen im Vergleich zu 20-40 prozentiger H3PO4 erreicht. Bei zu niedriger Konzentration an Phosphorsäure (kleiner 27%) kommt es zu schwer löslichen Präzipitaten von Dikalziumphosphat-Dihydrat auf der Zahnoberfläche, die aber scheinbar keinen Einfluss auf den Haftverbund haben (Gottlieb et al. 1982). Schwache organische Säuren wie die Maleinsäure oder die Zitronensäure sind zwar in der Lage, Dentin hinreichend zu konditionieren, erzeugen aber am Schmelz kein der Phosphorsäureätzung vergleichbares Muster. Vorab angerauter Schmelz, bei dem die aprismatische Deckschicht entfernt wurde, ist einer Ätzung zugänglicher. Fluoridierte Schmelzoberflächen verhindern durch stabilere Apatitkristalle eine rasche und effektive Ätzung. Bei korrekt durchgeführter Ätzung und anschließendem Bonding wird ein inniger Verbund mit Scherhaftwerten zwischen 20 und 30 MPa hergestellt, wobei es bei Schertests in der Regel zu kohäsivem Versagen im Komposit oder im Schmelz, nicht aber im Bereich des Interfaces kommt (Balkenhol 1998). Die Schmelzhaftung bietet klinischen Untersuchungen zufolge ausreichend Widerstand gegen den Polymerisationsstress durch Kompositschrumpfung und ist resistent gegen Spaltbildung. Der geätzte Schmelz ist hydrophob und besitzt eine hohe freie Oberflächenenergie, so dass er durch ein dünnfließendes Bonding, unterstützt durch genannte Kapillareffekte, leicht benetzt werden kann (Perdigao, Lopez 1999). Grundsätzlich treten unterschiedliche Ätzmuster auf (Swift et al. 1995, Lamprechts et al. 2000):  Typ I, bei dem die Prismenkerne gelöst werden  Typ II, bei dem es hauptsächlich zu einer Auflösung in der Peripherie der Prismen kommt  Typ III, bei dem keine Prismenstruktur sichtbar ist. Die Adhäsive sind oft niedrigviskose Mischungen aus hydrophobem bis-GMA oder UDMA und hydrophilem HEMA oder PENTA (Perdigao et al. 1997 b, Hannig et al. 1999 b). Zusätzlich beinhalten sie Lösungsmittel wie Aceton, Ethanol oder Wasser, Initiatoren und Stabilisatoren. Hydrophobe Bondings penetrieren jedoch keine feuchten Schmelzoberflächen. Voraussetzung für die Verarbeitung ist deshalb trockener Schmelz, der zudem frei von Speichel oder Blutresten ist. Moderne Primer haben durch ihre Lösungsmittel 9 wie Aceton oder Ethanol die Möglichkeit Restfeuchtigkeit aus dem Schmelz zu verdrängen und so die Penetration zu fördern. Die Schmelzadhäsion gilt heute als erfolgreiches Standardverfahren (Jain, Stewart 2000). 2.2.3 Adhäsion am Dentin Im Gegensatz zur Schmelzadhäsion gestaltet sich die Dentinadhäsion weitaus komplexer und schwieriger und stellt eine Herausforderung dar. Es handelt sich nicht mehr – wie beim Schmelz – um ein größtenteils anorganisches relativ hydrophobes Substrat, sondern um ein Gewebe mit intrinsischer Feuchtigkeit, tubulärer Struktur und niedriger Oberflächenenergie (Perdigao, Lopez 1999, Frankenberger et al. 2001 b). Die idealen Bedingungen, wie man sie beim Schmelzbonding nach Ätzung vorfindet, liegen im Dentin nicht vor und sind trotz enormer Fortschritte bis heute nicht gleichwertig. Jahrzehntelange Entwicklungsarbeit resultierte in diversen Generationen von Bondings, die auf unterschiedliche Weise versuchen, als Ziel den optimalen, dauerhaften und randspaltfreien Verbund zu schaffen. Trotz dieser Problematik ist die Anwendung bereits zu einem Standard bei der Verarbeitung adhäsiver Füllungsmaterialien geworden (Ernst 2001). 2.2.3.1 Smear Layer Die reduzierende Behandlung mit Diamanten oder anderen rotierenden Instrumenten hinterlässt auf der Dentinoberfläche eine Schmierschicht, bestehend aus Hydroxylapatitkristallen, teilweise denaturiertem Kollagen, Speichelproteinen und Blutbestandteilen, kontaminiert mit Mikroorganismen. Die Smear Layer Partikel haben eine Größe von 0,05-10 µm (Pashley et al. 1993). Dieser Smear Layer verbindet sich einerseits mit dem darunterliegenden Dentin so fest, dass ein Abwischen oder Abspülen mit dem Wasserspray nicht möglich ist, andererseits ist seine Haftung zu schwach, um über ihn eine suffiziente Adhäsion einer Restauration an das gesunde Dentin von größer 17 MPa zu ermöglichen (Nakabayashi 1996, Lamprechts et al. 2000). Bereits frühe Bonding-Generationen versuchten den Smear Layer deshalb zu entfernen oder zu modifizieren und die Dentinoberfläche für Primer und Adhäsiv penetrierbar zu gestalten. Hierzu wurden EDTA, Maleinsäure, Zitronensäure und heute im Total-Etch-Verfahren die Phosphorsäure herangezogen. Im Mikroskop erweist sich der Smear Layer als 1-5 µm dicke, poröse und 10 penetrierbare Schicht, wobei die Smear-Plugs durchschnittlich 2-3 µm, aber auch bis zu 40 µm in die Tubuli reichen können (Heymann, Bayne 1997, Pashley et al. 1993, Pashley 1991). Trotz seiner Penetrierbarkeit schützt der Smear Layer die Pulpa vor externen Reizen, reduziert den Flüssigkeitsstrom aus den Dentintubuli, vermindert postoperative Sensibilität und versiegelt Dentin und Tubuli durch eine Absenkung der Permeabilität um ca. 86% (Pashley 1991). Er ist allerdings nicht hydrolysestabil, so dass die biologische Barriere nur zeitlich begrenzt funktioniert (Nakabayashi 1996). Für die Haftung der Restauration ist der Smear Layer der limitierende Faktor. Diese richtet sich nach dem schwächsten Glied in der Kette – der mäßigen Haftung der Schmierschicht von nur ca. 6 MPa am Dentin. Ein dauerhafter spaltfreier Verbund ist nicht garantiert (Heymann, Bayne 1997). Bereits geringe Stressmomente führen zu einer Ablösung des Smear Layers. 2.2.3.2 Konditionierung des Dentins Um eine stabile Adhäsion am Dentin zu erreichen, wird die Schmierschicht sowie das oberflächliche Dentin konditioniert. Darunter versteht man die chemische Veränderung der Dentinoberfläche mittels Säuren mit dem Ziel, die Schmierschicht zu modifizieren oder zu entfernen und gleichzeitig die Dentinoberfläche zu demineralisieren (Nakabayashi 1996). Dazu werden Säuren, heute vor allem Phosphorsäure, als Konditionierer in der sogenannten Total-Etch-Technik eingesetzt (Miyazaki et al. 1998). Ziel der Säureätzung am Dentin ist (Pashley 1992): • Den Smear Layer zu entfernen um eine Adhäsion an der darunterliegenden Dentinmatrix zu ermöglichen • Das oberflächliche Dentin zu demineralisieren und damit das intra- und peritubuläre Kollagen freizulegen, um eine Resininfiltration zu ermöglichen Schmelz und Dentin werden gleichzeitig, beginnend vom Schmelz, für 30-60 s durch Säure angeätzt, wobei das vitale empfindlichere Dentin einer kürzeren Ätzzeit von nicht länger als 15-20 s ausgesetzt wird (Frankenberger et al. 1996). Die Phosphorsäurekonditionierung des Dentins im Total-Etch-Verfahren entfernt die Schmierschicht und demineralisiert das darunterliegende Dentin oberflächlich. Die Säure wird nach der Einwirkzeit zusammen mit dem herausgelösten 11 Kalziumphosphat abgespült. Je nach Generation und System differenziert sich die Anzahl der Schritte und der eingesetzten Konditionierer. Außer der Phosphorsäure kommen saure Monomere (teilweise fünfte und sechste Generation) und Maleinsäure in der dritten Generation zum Einsatz (Ernst 2001). Bei Verwendung von 37 prozentiger Phosphorsäure als Konditionierer wird bis zu einer Tiefe von 7,5 µm im intertubulären Dentin geätzt, wobei das peritubuläre Dentin durch den Kapillareffekt während der Säurepenetration tiefer geätzt werden kann (van Meerbeek et al. 2001, Heymann, Bayne 1997, Pashley et al. 1993, Perdigao, Lopez 1999). Bei Verwendung von Maleinsäure als Dentin-Konditionierer findet vorher eine selektive Schmelzätzung statt. Danach wird die zumeist im Primer enthaltene Maleinsäure nur auf das Dentin aufgebracht und wird dort ohne Abzuspülen verblasen. Für die Schmelzkonditionierung ist Maleinsäure aufgrund mangelnder Aggressivität nicht geeignet. Saure Monomere in All-in-One Adhäsiven konditionieren Schmelz und Dentin gleichzeitig, wobei zur suffizienten Konditionierung auf ausreichendes Auftragen von Adhäsiv zu achten ist, um ein adäquates Ätzmuster zu bekommen (Ernst 2001). Die Total-Etch-Technik legt nach Smear Layer Entfernung und Herauslösen der mineralischen Anteile aus dem Dentin ein lockeres, poröses Kollagenfasergeflecht im intertubulären Dentin frei. Es besteht aus ca. 70% Wasser und ca. 30% Kollagenfasern. Allerdings ist dieses Kollagenfasernetz wesentlich instabiler als das unbehandelte Dentin. Durch das Fehlen der anorganischen Anteile geht eine wichtige Stützsubstanz verloren. Das nach Demineralisation entstandene Kollagenfasergeflecht ist anfällig gegen Austrocknung und kollabiert leicht (Kanca 1996). Aufrecht erhalten wird die lockere aufgeschwemmte Struktur lediglich durch Wasser in den 0,01-0,03 µm großen Mikroporositäten, das das Hydroxylapatit ersetzt (Balkenhol 1998). Die Kollagenfasern des intertubulären Dentins verlaufen in alle Richtungen, wobei ein Ordnungskriterium nicht zu erkennen ist. Die Demineralisationstiefe wird neben den bereits für die Phosphorsäure genannten Aspekten von der Tiefe des Dentins und des dort bestehenden Abstandes zwischen den Tubuli beeinflusst. Liegen die Tubuli enger beieinander so steigt die Demineralisationstiefe (van Meerbeek et al. 2001). 12 Das Ätzmittel entfernt neben der Schmierschicht auch die Smear Plugs aus den Dentintubuli und dringt in diese ein, so dass es zu einer Konditionierung des hypermineralisierten peritubulären Dentins kommt. Die wassergefüllten demineralisierten intertubulären Räume können vom Bonding, das sich in der dritten und vierten Generation noch in Primer und Adhäsiv aufteilt und in der fünften Generation in einer Lösung vorliegt, durchdrungen und nach Wasserverdrängung ausgefüllt werden (Ernst 2001). Ebenso das peritubuläre Dentin mit seinen kreisförmig angeordneten Kollagenfasern. Negativ beeinflusst wird die Penetration des Adhäsivs nach Konditionierung durch die geringe freie Oberflächenenergie des Dentins (Perdigao, Lopez 1999). Der hohe organische Proteinanteil des Kollagenfasergeflechts macht dieses hydrophil und widerspricht einer guten Penetrierbarkeit durch Monomere, wie sie nach Schmelzätzung vorliegt. Hydrophobe Monomere, die auf der konditionierten Schmelzoberfläche zum Einsatz kommen, würden auf dem Dentin zum sicheren Misserfolg führen. Hier muss eine das Dentin hydrophobisierende Vorbehandlung stattfinden, die die Benetzbarkeit der Dentinoberfläche vergrößert. Primer machen dies möglich. Sie gelten als Promotoren der Adhäsion und benetzen das Kollagenfasergeflecht effektiv. Sie beinhalten amphiphile Monomere, wie HEMA, PENTA, BPDM oder 4-META, in organischen Lösungsmitteln, die selbst wiederum die Penetrationsfähigkeit beeinflussen (van Meerbeek et al. 2001, Perdigao et al. 1997 b, Jain, Stewart 2000, Ernst 2001). Die hydrophile Monomergruppe (Hydroxygruppe) hat dabei eine Affinität zum feuchten Dentin und die hydrophobe Gruppe (Methacrylatgruppe) zum Resin (Jain, Stewart 2000). Mittels der Lösungsmittel mit niedrigem Dampfdruck wie Aceton oder Ethanol, werden die Monomere in die Tiefe transportiert und das Wasser bzw. der Dentinliquor aus den intertubulären Räumen des Kollagenfasergeflechts sowie aus den Dentintubuli verdrängt und durch amphiphile Monomere ersetzt, die durch das Lösungsmittel in engen Kontakt zu den Kollagenfasern gebracht werden (Perdigao et al. 1997 b, Frankenberger et al. 2001 b). Diese Monomere penetrieren das gesamte Fasergeflecht und umhüllen das Kollagen (Pashley et al. 1994). Nach Evaporation des Lösungsmittels bleibt ein dünner Monomerfilm zurück. Das Primen des Dentins versetzt die hydrophile Substanz in einen hydrophoben Zustand und macht es dem niedrigviskosen Adhäsiv zugänglich, das das Kollagenfasergeflecht ebenfalls 13 komplett infiltrieren muss (van Meerbeek et al. 2001, Jain, Stewart 2000, Gallo et al. 2001, Ernst 2001, Fritz, Finger 1999). Der Primer wird idealerweise nur auf das Dentin aufgebracht, das Adhäsiv sowohl auf den Schmelz als auch auf das Dentin. Das Adhäsiv besteht zum größten Teil aus hydrophoben Monomeren wie bis-GMA oder UDMA. Dünnflüssigere Monomere wie TEGDMA werden eingesetzt um die Viskosität zu steuern. Das Adhäsiv dringt in die durch den Primer vorbereiteten und hydrophobisierten inter-, intra- und peritubulären Räume und stabilisiert nach Polymerisation das Kollagenfasergeflecht, indem es zusammen mit ihm eine Hybridschicht bildet (van Meerbeek et al. 2001). Nakabayashi et al. untersuchten, dass auf konditioniertes Dentin appliziertes HEMA die Monomerdiffusion und die Anlagerung an die Dentinstrukturen verbessert, woraus höhere Haftwerte resultieren (Nakabyashi, Takarada 1992, Nakabyashi et al. 1992). Neuere One-Bottle-Bondings der fünften Generation kombinieren die Eigenschaften von Primer und Adhäsiv in einer Lösung. Wie schon bei den Primern werden amphiphile Substanzen eingesetzt, die nun zusätzlich hydrophobe Monomere mit sich in das Kollagenfasernetz ziehen. Hierdurch soll dem Zahnarzt die Anwendung vereinfacht, Arbeitszeit eingespart und eine Verwechslung der Flaschen ausgeschlossen werden. Ob diese jedoch in der Lage sind, die Techniksensitivität der Vorgängergenerationen aufzuheben ist fraglich. Zusätzlich sind einige Bondings in der Lage die Dentinsensibilität herabzusetzen. Durch die Ausfällung von Eiweißen innerhalb der Dentintubuli und dadurch entstehende Septen, wird die Flüssigkeitsbewegung in den Tubuli auf ein Minimum reduziert. 2.2.3.3 Hybridisierung des Dentins Die eigentliche Haftung der Adhäsivschicht am Dentin kommt durch mikromechanische Verankerung dieser Schicht im demineralisierten inter- und peritubulären Dentin sowie der Ausbildung von Resintags in den Dentintubuli zustande (Ernst 2001). Unter der Hybridschicht versteht man jene Mischschicht der Zahnhartsubstanz, die nach dem Imprägnieren des durch Ätzung freigelegten Kollagenfasergeflechts durch Monomere entsteht (van Meerbeek et al. 2001, Kugel, Ferrari 2000, Nakabayashi 1996). Eine chemische Reaktion des Adhäsivs mit Hydroxylapatit ist dabei nicht möglich, da demineralisiertes Dentin kein 14 Hydroxylapatit an der Oberfläche enthält (Nakabayashi 1996). Der Erfolg des adhäsiven Verbunds korreliert eng mit der Qualität der Hybridschicht (Ernst 2001) und dem Ziel, eine maximale Haftung zwischen Bond und Dentin zu erreichen (Gallo et al. 2001). Das Adhäsiv umschließt die freiliegenden Kollagenfasern; der polymerisierte Adhäsivfilm bildet die Verbundzone zum Komposit und ist idealerweise so dicht, dass kein Raum für Mikroleakage zwischen Adhäsiv und Dentin bleibt (Nakabayashi 1996). Er verfügt oberflächlich über eine ca. 15 µm dicke, nicht polymerisierte Sauerstoffinhibitionsschicht, die eine Reaktion mit dem Komposit ermöglicht (van Meerbeek et al. 2001). Die Resin-Tags, die bis zu einer Tiefe zwischen 5 und 140 µm in die Dentintubuli ragen (Perdigao et al. 1997 b), spielen primär keine wichtige Rolle für den Adhäsivverbund (Ernst 2001). In den Dentintubuli kommt es von den Tags ausgehend zur Ausbildung einer 2-5 µm tief hybridisierten Kanalwand (Lamprechts et al. 2000). Die Gesamtschichtdicke des Hybrid Layers beträgt je nach verwendetem Bonding 2-10 µm (Finger, Fritz 1996). Diese Art der mikromechanischen Verankerung am Dentin wurde erstmals 1982 von Nakabayashi beschrieben (Pashley 1991, Perdigao, Lopez 1999). Lange Zeit war unklar, ob die Adhäsion in erster Linie durch das intertubuläre Dentin mit seinen Kollagenfasern bewerkstelligt wird oder durch die Tags in den Tubuli. Anfangs schien es, als ob die Haftung in tieferen Dentinschichten bedeutend abnimmt, da das Dentin dort durch die Tubulidichte wesentlich feuchter ist als in oberflächlichen Regionen. Man ging deshalb davon aus, dass das intertubuläre Dentin hauptverantwortlich für den adhäsiven Verbund ist. Zwischenzeitlich wurde diese Meinung revidiert. Sobald Resintags im mikromechanischen Verbund mit der Tubuluswand stehen, tragen sie zur Adhäsion bei (Pashley et al. 1994, Pashley et al. 1993). Hydrophilere Bondings wurden entwickelt, die unabhängig von der Dentintiefe und dem damit verbundenen Dentinliquor in der Lage sind, inter- und peritubuläres Dentin zu penetrieren und zu benetzen. Aktuelle Ein- und Mehrflaschenbondings sind in der Lage die Tubuliwände zu hybridisieren und so zusätzlich zur mikromechanischen Adhäsion einen hermetischen Verschluss der Kanälchen zu erreichen. Um geätztes Dentin für Bondings infiltrierbar zu gestalten, ist es außerordentlich wichtig, dass die Räume zwischen den Kollagenfasern erhalten werden. Ein 15 Austrocknen der konditionierten Dentinoberfläche hat den Kollaps der Kollagenfasern zur Folge, woraus eine extrem eingeschränkte Penetrierbarkeit resultiert und die Bildung eines effektiven Hybridlayers gehemmt wird. Um dies zu umgehen, führte Kanca die Technik des Wet- oder besser Moist Bondings ein, mit der nachweislich höhere Haftwerte erreicht werden (Finger, Balkenhol 2000, Milia et al. 1999, Pashley et al. 1994). Die geätzte Oberfläche wird hierbei nur von grobem Wasserüberschuss befreit, das Dentin bzw. die intertubulären Räume behalten dabei aber ihre Feuchtigkeit. Der applizierte Primer kann die offenen Räume in beschriebener Weise leicht und komplett ausfüllen. 2.3 Problematik der adhäsiven Behandlung 2.3.1 Techniksensitivität Die heutzutage gängigsten Adhäsivsysteme sind die Mehrflaschensysteme der dritten und vierten Generation sowie die One-Bottle-Bondings der fünften Generation. Neuerdings kommen die Self-Etching-Bondings dazu. Die Hersteller der verschiedenen Adhäsive sind zwar bemüht, komplexe Systeme zu vereinfachen und anwenderfreundlicher zu gestalten, aber dennoch bleibt die Techniksensitivität ein weiter bestehendes Problem. Oft wird der Begriff Techniksensitivität falsch verstanden oder interpretiert. Das Hauptproblem ist weniger in mehreren Flaschen zu sehen, die verwechselt werden können. Problematischer im Sinne der Techniksensitivität sind eher Punkte wie die richtige Applikation bzw. die fehlerfreie Vorbehandlung sowie ein adäquater Feuchtigkeitsgehalt des Dentins in Abhängigkeit des vorhandenen Lösungsmittels (Ernst 2001). Die Frage nach dem einerseits trockenen Umfeld andererseits nach dem noch feuchten Dentin taucht auf. Aufgrund dessen stellen sich die vordergründig einfacheren One-Bottle-Materialien oft als sehr techniksensitiv dar, da hier die korrekte Vorgehensweise noch wichtiger ist, als bei getrennten Priming- und Bonding-Schritten (Ernst et al. 2001). 2.3.1.1 Pulpaverträglichkeit Die Pulpaverträglichkeit von Bondingmaterialien wird gegenwärtig nicht einheitlich eingestuft. Zum selbstätzenden Primer Clearfil-Liner-Bond 2 (Kuraray, Japan) 16 existieren Studien, die keine toxischen Reaktionen, weder bei geschlossener noch bei kleinflächig eröffneter Pulpa, erkennen lassen. Hier lagen selbst bei direkter Überkappung keine oder nur leichte Entzündungszeichen vor. Ein Unterschied zu mit Kalziumhydroxid behandelten Zähnen wurde nicht festgestellt. Dagegen zeigen andere Autoren, wie Pameijer et al., dass die Anwendung der Total-Etch-Technik und konventioneller Dentinadhäsive im Fall der direkten Überkappung kontraindiziert sind (Dammaschke, Schäfer 2000 b). Schäfer berichtet von in vivo Studien, in denen gezeigt wurde, dass selbst die indirekte Überkappung mit Adhäsiven bereits teilweise nach kurzer Zeit zu deutlichen Pulpareaktionen führt (Schäfer 1999 c). Es kommt zu Zirkulationsstörungen und veränderten Odontoblastenschichten. Eine lokalisierte Unterfüllung wird hier empfohlen. Auch andere Autoren geben an, dass die Therapie der vitalen Pulpa mit Ätzmitteln und Bondings kontraindiziert ist (Costa et al. 2000). 2.3.1.2 Ätzung von Schmelz und Dentin Die häufigste Methode Schmelz und Dentin zu konditionieren ist die Behandlung mit Phosphorsäure – je nach Hersteller in unterschiedlicher Konzentration. Erst dieser Schritt ermöglicht die mikromechanisch retentive Oberfläche. Bei der Konditionierung mittels der gängigen Phosphorsäuren ist zu beachten, dass zu ausgiebiges Ätzen extrem dünne bruchgefährdete Schmelzspitzen erzeugt, die beim Auftragen des Adhäsivs verloren gehen und so zu Einbußen der Retention führen (Miller 2001). Andererseits führt zu kurzes Ätzen zu einem insuffizientem Ätzmuster und bringt Einbussen an Randschluss und Haftkraft mit sich (Ernst 2001). Ätzen des Dentins kann durch die fluidziehende, hypertone Eigenschaft der Säure sowie überhöhter Expositionszeit zu Hypersensibilität führen und zur Verlagerung von Odontoblasten in die Tubuli führen (Pashley 1991, Pashley 1992, Haller 1994, Ernst et al. 2001). Eine Mindestschicht an Dentin von 0,5 mm über der Pulpa sollte deshalb vorhanden sein (Finger, Fritz 1996). Durch zu langes Ätzen zu tief demineralisiertes oder zu trockenes Dentin wird möglicherweise nicht vollständig vom Adhäsiv durchdrungen und es bleibt eine nicht hybridisierte Schicht am Grund des Kollagenfasernetzes frei, die die Adhäsion erheblich negativ beeinflusst und zu Hydrolyse, Nanoleakage und Randspaltbildung führen kann (Perdigao, Lopez 1999, Pashley et al. 1994, Perdigao et al. 1997 b, Nakabayashi 1996). Das fatale daran ist, dass derartige Fehler nicht unbedingt sofort 17 festgestellt werden, sondern als Langzeiteffekt zu Randspalten, Karies und Füllungsverlust führen. Zu kurzes Ätzen des Dentins schafft kein ausreichendes Freilegen des Kollagenfasergeflechts. Reste der Schmierschicht bleiben erhalten, Pfropfen befinden sich in den Dentinkanälchen. Selbst wenn das Adhäsiv in die Tubuli penetrieren kann, tragen die Tags ohne peritubuläre Hybridschicht – unabhängig von ihrer Länge – nicht zur mikromechanischen Verankerung bei. Es resultieren ebenfalls Hypersensibilität durch Perkolation und Sekundärkaries (Ernst 2001). Das tatsächliche Ausmaß an Demineralisation ist jedoch praktisch nicht zu kontrollieren, da sie von Expositionszeit und Säurestärke beeinflusst wird und mit bloßem Auge nicht zu erfassen ist. Einen Ausweg versuchen hier die Self-Etching-Primer und -Bondings zu finden, indem sie die Ätzwirkung quasi selbst kontrollieren. Ätztiefe und Infiltrationstiefe des Monomers stimmen exakt überein (Miller 2001). Allerdings sind häufig keine der Phosphorsäureätzung gleichwertigen Haftergebnisse zu erlangen. 2.3.1.3 Hybridisierung von Schmelz und Dentin Nicht nur das Konditionieren von Schmelz und Dentin birgt Gefahren, sondern auch die Applikation von Primer und Adhäsiv, unabhängig davon, ob das in mehreren Schritten oder mittels One-Bottle-Bond geschieht. So erreichen verschiedene Anwender oft unterschiedliche Ergebnisse, obwohl sie das gleiche System einsetzen. Daraus kann geschlossen werden, dass Fehler in der Anwendung das Bondingverhalten beeinflussen (Frankenberger et al. 2000 b). Um suffiziente Ergebnisse zu erzielen, muss der korrekte Feuchtigkeitsgehalt im Dentin eingehalten werden. Nur so kann ein Kollagenfaserkollaps vermieden und die korrekte Penetration des Bondings sichergestellt werden. Es ist darauf zu achten, dass reichlich Material aufgetragen wird, um eine komplette Hybridschicht zu erzeugen. Ist die Hybridschicht zwar vollständig, aber zu dünn, kommt es aufgrund der Sauerstoffinhibitionsschicht zu einer unvollständig etablierten Hybridzone nach der Polymerisation und zu Qualitätseinbussen. Um der Polymerisationsschrumpfung des Füllungsmaterials zu widerstehen, muss mindestens eine Haftkraft von 17 MPa erreicht werden (Frankenberger et al. 1997, Hannig et al. 1999 b). Lösungsansätze sind gefüllte Adhäsive, die zu größeren Schichtdicken führen oder die Applikation mehrerer Schichten. Die Polymerisation wird sicherer, die Randdichtigkeit und 18 Haftung werden erhöht. Zwar steigt die Viskosität gefüllter Adhäsive; mit der dadurch bedingten größeren Schichtstärke geht aber eine „Stress-Breaker-Funktion“ einher, die während der Polymerisationskontraktion auftretende Spannungen absorbiert (Perdigao et al. 1997 b, Gallo et al. 2001). Die dickere Schicht des viskosen, elastischeren Bondings überträgt den Kaudruck nicht direkt auf die Verbundzone (Ernst 2001). Die Scherhaftwerte werden durch den Füllstoffzusatz nicht negativ beeinträchtigt (Gallo et al. 2001). Sinnvoll ist es, zur Unterstützung der Penetration den Primer bzw. das Adhäsiv selektiv in das Dentin einzumassieren, wobei es sich in der Praxis kaum vermeiden lässt, dass geätzter Schmelz mit Primer kontaminiert wird. Dabei muss unbedingt beachtet werden, dass auf geätztem Schmelz keinesfalls mit Pinseln oder Bürstchen gerieben wird. Eine Benetzung des geätzten Schmelzes mit dem Primer bringt keine Nachteile in der Haftung mit sich. Das kann bei aceton- oder ethanolgelösten Systemen sogar sinnvoll sein, um Wasserreste aus dem Ätzrelief zu entfernen. Jain und Stewart zeigten in Ihrer Studie, dass Primer auf trockenem Schmelz die Haftwerte nicht negativ beeinflussen, feuchter Schmelz wurde sogar positiv beeinflusst. Allerdings muss das mittels „hängendem Tropfen“ (Frankenberger et al. 1997) geschehen (Jain, Stewart 2000). Ein Einmassieren kann das empfindliche Ätzmuster teilweise zerstören und einen adhäsiven Verbund durch Verlust der Mikroretentionen um bis zu 20% beeinträchtigen (Frankenberger et al. 2000 a, Frankenberger et al. 1997, Uno, Finger 1996). Kann nicht sichergestellt werden, dass der Applikator nur das Dentin berührt, ist auf ein Einmassieren zu verzichten. Frankenberger et al. zeigten, dass ein mittels Einreiben auf den Schmelz aufgebrachter Primer in einem Verlust an Haftkraft zwischen 20% und 40% resultierte. Es konnte nur noch 85-88% spaltfreier Rand gemessen werden (Frankenberger et al. 2000 a). Die benötigte Einwirkzeit der Komponenten ist, gleichgültig welche Technik benutzt wird, einzuhalten. Um dem aufgetragenen Bonding die Polymerisation zu ermöglichen, ist es Voraussetzung, dass das Lösungsmittel, mit dessen Hilfe das Bonding in die Tiefe transportiert und das dort vorhandene Wasser verdrängt wurde, vollständig verdampft. Dies geschieht durch sanften Luftstrom, der keinesfalls Löcher in die empfindliche Bondingschicht reißen darf. Ein durchgängig glänzender Film 19 muss erkennbar bleiben, da sonst wiederum Hypersensibilität und Qualitätsverlust drohen. Aceton- und ethanolgelöste Systeme erreichen durch ihren wasserverdrängenden Effekt auf feuchtem Dentin und Schmelz in Untersuchungen häufig bessere Haftwerte als wasserbasierte Bondings, bei denen sich Penetration und Evaporation schwieriger gestalten (Kanca 1992 b). Wegen des zum Auftragen der zahlreichen Komponenten benötigten Zeitaufwands, der bei Mehrflaschensystemen höher liegt als bei One-Bottle-Bondings, gestalten sich zweite als attraktiver für den Anwender. Sie sind vermeintlich einfacher zu handhaben und enthalten Primer sowie Adhäsiv in einer Flasche. Diese scheinbare Vereinfachung und der Zeitgewinn sind jedoch tatsächlich kaum vorhanden, wenn man bedenkt, dass auch hier das Prinzip des Wet-Bondings zu beachten ist und häufig zum Erreichen einer ausreichenden Schichtdicke mehrere Lagen Bonding notwendig werden. Eine inkomplette Bondingschicht würde zur Randspaltung sowie zu postoperativer Hypersensibilität führen. Deshalb ist die Kontrolle der durchgängig glänzend erscheinenden Schicht auf Schmelz und Dentin äußerst wichtig. Oft führt zu exzessives Abdampfen der Lösungsmittel zum völligen Herausblasen des Adhäsivs und zu einer freiliegenden Schmelz- oder Dentinoberfläche. Andererseits ist aber auch darauf zu achten, dass das Lösungsmittel – so lange bis keine Flüssigkeitsbewegung mehr zu sehen ist – verdampft wird, da es sonst zu einer Inhibition der Polymerisation kommt. Frankenberger et al. haben nachgewiesen, dass Adhäsive der dritten und vierten Generation bei korrekter Verarbeitung noch immer bessere Haftwerte hervorbringen als Bondings der fünften Generation. Sie konnten außerdem zeigen, dass eine verkürzte Primer-Penetrationszeit wie auch ein unvollständiges Verblasen des Lösungsmittels die Adhäsion bei Produkten der dritten bis fünften Generation vermindern. Die bereits erwähnte Gefahr des Überätzens besteht auch hier, so dass man insgesamt gesehen weder von einer erheblichen Vereinfachung in der Handhabung noch von weniger Techniksensitivität bei One-Bottle-Bondings sprechen kann (Frankenberger et al. 2000 b). Ein weiterer Schritt in Richtung Reduktion der Techniksensibilität ist mit der Einführung der sechsten Generation, der Self-Etching-Adhäsive erfolgt. Diese konditionieren und infiltrieren Schmelz und Dentin gleichzeitig, ohne dass die aufgetragene Lösung vom Zahn abgespült werden muss. Vorteile dieser neuen Technik sind, dass es hierbei 20 nicht mehr zu einer Differenz von Ätztiefe und Eindringtiefe des Bondings kommt und dass sich die Frage nach „overwet“ oder „overdry“ nicht mehr stellt. Gleichzeitig ist eine effektive Desensibilisierung möglich. Einzig bleibt darauf zu achten, dass beim Verblasen eine durchgängige Bondingschicht entsteht. Da diese Technik erst kürzlich auf den Markt gelangte, sind noch keine klinischen Langzeitergebnisse vorhanden. 2.3.1.4 Wet- Bonding / Dry-Bonding Eine immer wiederkehrende Frage ist „how wet is wet“ (Tay et al. 1998). Während bei Bondings der dritten Generation ein Übertrocknen der Dentinoberfläche durch Erhalt der Schmierschicht die Adhäsion kaum negativ beeinflusste, stellt es bei der vierten und fünften Generation in Verbindung mit Total-Etch ein gravierendes Problem dar. Einerseits sollte der Schmelz als hydrophobes Substrat zum Bonden trocken sein und man möchte die korrekte Ätzung anhand des kreidig-weißen, trockenen Schmelzmusters überprüfen (Hannig et al. 1999 b). Doch ist ein ausgiebiges Trocknen des Schmelzes kaum möglich, ohne dabei das Dentin - zumindest teilweise - ebenfalls zu trocknen (Frankenberger et al. 2000 b). Dabei geht das Wasser aus den intertubulären Räumen des Kollagenfasergeflechts verloren. Es kommt zum Kollabieren des gesamten Netzwerkes. Ein Eindringen des Adhäsivs in das Kollagennetz und die Tubuli ist nicht mehr möglich, die Haftkraft fällt auf ein klinisch insuffizientes Maß ab, postoperative Beschwerden treten auf (Finger, Balkenhol 2000, Pashley et al. 1994). Ein trockenes kollabiertes Kollagenfasergeflecht muss daher unbedingt durch rewettingfähige Lösungen aufgerichtet werden. Auf der anderen Seite führt eine tropfnasse Dentinoberfläche zur Verdünnung oder Phasentrennung des Adhäsivs und zur destabilisierenden Blasenbildung im Adhäsivfilm und der Hybridschicht (Fritz, Finger 1999). Die Tubuli werden unzureichend versiegelt und der adhäsive Verbund geschwächt (Gwinnett et al. 1996). Hier bleibt es der Erfahrung eines jeden Einzelnen überlassen, das richtige Maß an Feuchtigkeit zu finden, zumal die Beschreibung und Standardisierung des korrekten Status äußerst schwierig ist. Wichtig ist die Tatsache, dass unter Feuchtigkeit ausschließlich Wasser bzw. Tubulifluid, aber keinesfalls proteinhaltiger Speichel oder Blutflüssigkeit zu verstehen ist, da diese eine Benetzung des Substrates verhindern 21 und zu Haftwertverlusten von bis zu 50% am Dentin führen (Dammaschke, Schäfer 2000 b, Gwinnett 1992, Pashley et al. 1994). Frankenberger et al. wiesen nur einen Anteil von 49-69% an spaltfreien Rändern bei einer Scherbondhaftung von 8-10 MPa nach Speichelkontamination nach (Frankenberger et al. 2000 a). Mehrflaschenadhäsive bieten die Vorteile, dass Konditionierer, Primer und Adhäsiv separat aufgetragen werden, so dass kleinere Fehler, die beim Applizieren der einzelnen Schichten auftreten, abgefangen werden können. Primer bieten die Möglichkeit, ein teilweise kollabiertes Kollagenfasergeflecht durch HEMA und Wasser wieder aufzurichten. Reproduzierbare Ergebnisse sind leichter zu erzielen. Grundlage für eine zuverlässige Hybridschicht ist jedoch unabhängig vom eingesetzten Produkt eine fehlerfreie Abfolge der Einzelschritte. Einerseits sollte wie bereits beschrieben der Schmelz trocken sein, das Dentin aber seine Feuchtigkeit behalten, um ein Kollabieren des Kollagenfasergeflechts zu vermeiden. Ein exzessives Trocknen reduziert das Volumen des geätzten Dentins um ca. 65% (Perdigao, Lopez 1999, Pashley et al. 1994). Durch Rewetting mit Wasser bzw. wasser-, ethanol- oder HEMA-haltigen Primern, kann das Kollagenfasergeflecht reexpandiert werden (Perdigao, Lopez 1999, Gwinnett 1994, Gallo et al. 2001). Unter zusätzlicher Verwendung von Glutardialdehyd kommt es zu einer Stabilisation des Kollagennetzwerkes, da neben dem Rewetting Kollagenfasern vernetzt werden, was die Anfälligkeit des Netzwerkes gegen Austrocknung reduziert (Finger, Balkenhol 2000, Ritter et al. 2001). Wiederbefeuchtetes Dentin unterscheidet sich laut Gwinnett in seinem Haftverhalten nicht signifikant von feucht belassenem Dentin (Gwinnett 1994). Perdigao et al. zeigten, dass bei Einsatz von wässriger HEMA- Lösung eine Reexpansion und Haftwerte von nicht kollabiertem, feuchtem Dentin erreicht werden (Perdigao et al. 1999 b). Um Lösungen für die Applikationstechniken verschiedener Bondings zu finden, ohne die Haftung einzuschränken oder die Randspaltbildung zu begünstigen wurden unterschiedliche Wege beschritten (van Meerbeek et al. 2001). Abhängig sind diese vom Lösungsmittel des vorliegenden Bondings. Die Frage, ob ein Wet- oder Dry- Bonding zu bevorzugen ist, ist einzig eine Frage des Lösungsmittels. Grundsätzlich sind mit den beiden Begriffen „wet“ und „dry“ nie die Extreme der beiden Varianten gemeint, die keinen Erfolg bringen. Die Zahnhartsubstanz zu trocknen und im 22 Anschluss das Kollagengeflecht zu rehydrieren, wiederaufzurichten und damit penetrierbar für das Adhäsiv zu machen, ist eher die Methode der Wahl bei wasserbasierten Primern bzw. Adhäsiven (Ernst 2001). Sie haben die Fähigkeit, bei der Dry-Technik das Kollagengeflecht derart aufzurichten, dass es zur Ausbildung einer suffizienten Hybridschicht kommt (van Meerbeek et al. 2001). Während aceton- und ethanolbasierte Primer schnell penetrieren, benötigen wassergelöste Systeme mehr Zeit. Bei den wassergelösten Primern und wasserbasierten One-Bottle- Bondings hat man die Chance, weniger auf den Feuchtigkeitsgrad des Dentins achten zu müssen, aber es besteht das Risiko, dass eine Evaporation des Lösungsmittels, bedingt durch dessen geringen Dampfdruck, nur unvollständig geschieht. Gerade in schwer zugänglichen Kavitätenbereichen bleibt leicht Lösungsmittel zurück. Die Polymerisation wird inhibiert, es kommt zur Einschränkung der adhäsiven Wirkung (Jacobson, Söderholm 1995). Acetongelöste Adhäsive benötigen durch ihren wasserverdrängenden Effekt und ihre leichte Verdunstung eher nasse Oberflächen, um gute Haftung zu erreichen, sind aber durch den hohen Dampfdruck des Acetons aus allen Bereichen der Kavität sicher auszudampfen (Ernst 2001, Gallo et al. 2001, Finger, Fritz 1996, Gwinnett 1992). Sie zeigen jedoch bei Anwendung auf trockenem Dentin einen Abfall der Verbundfestigkeit auf ein Drittel des Wertes bei feuchtem Dentin (Ernst et al. 2001). Die Penetration in die demineralisierte intertubuläre Matrix wird beeinträchtigt und es resultiert eine zwar komplette Versiegelung des Dentins, aber ohne vollständige Hybridisierung (Gwinnett et al. 1996). Es existiert nur ein enges „window of opportunity“ (Gwinnett et al. 1996) in dem optimale Hybridisierung und tubuläre Versiegelung zugleich erreicht werden können. Eine Art Mittelstellung besitzen ethanolgelöste Materialien, die auf feuchtes Dentin aufgetragen werden. Durch die azeotrope Wirkung des Ethanols wird der Dampfdruck des Wasser-Ethanol-Gemischs herabgesetzt, so dass ein vollständiges Abdampfen des Lösungsmittels erleichtert wird. Im Gegensatz zu den acetonbasierten Bondings sind ethanolbasierte Systeme weniger techniksensibel bei gleich guten Ergebnissen, da sie ein breiteres Verarbeitungsfenster zwischen nass und trocken besitzen (van Meerbeek et al. 2001, Gallo et al. 2001). 23 Unabhängig vom eingesetzten Lösungsmittel bleibt Moist-Bonding ein zentrales Thema. Die geätzte Dentinoberfläche und damit verbunden auch der Schmelz werden weiterhin lediglich von groben Wasserüberschüssen befreit (Kanca 1996). Bei dieser Technik bleibt das lockere Kollagenfasergeflecht aufgeschwemmt und die interfibrillären Räume bleiben erhalten. Der Prozeß des De- und Rehydrierens wird umgangen. Das Bonding kann sicher in die Zwischenräume und die Tubuli diffundieren. Über den Erfolg der Wet- bzw. Moist-Bonding-Technik wurde vielfach berichtet und sie hat sich heute als Standard durchgesetzt. Dennoch bleibt die Techniksensitivität, wenn es um das richtige Maß an Feuchtigkeit geht. Ein Nachteil, der mit Aceton gelösten Bondings auftritt, ist die rasche Verdunstung des Lösungsmittels nach Vorlage des Bondings. Es kommt zu einer Veränderung in der Zusammensetzung und so auch in der Wirksamkeit der Materialien. Die Penetrationsfähigkeit kann auf ein zu geringes Maß abfallen. Angesichts oben genannter Punkte stellen die One-Bottle-Bondings der fünften Generation nur scheinbar eine Verbesserung hinsichtlich der Techniksensitivität dar. Hier ist das richtige Maß an Feuchtigkeit noch wichtiger als bei den getrennt aufzutragenden Systemen der Vorgängergenerationen und übertrocknetes Dentin kann zu signifikant schlechteren Ergebnissen führen (Ernst 2001, Frankenberger et al. 2000 b). 2.3.1.5 Anforderung an ein ideales Bonding Idealerweise sollte ein Bonding folgende Anforderungen erfüllen (Kanca 1992 a, Pashley et al. 1994, Burke, Mc Caughey 1995):  Es sollte Schmelz und Dentin ausreichend benetzen, um so einen intensiven Kontakt zu den beiden Medien zu gewährleisten.  Eine hohe Haftkraft und dauerhafte Anbindung sollten gegeben sein, die durch interne und externe Einflüsse nicht beeinträchtigt werden.  Die Haftkraft zu Schmelz und Dentin sollte vergleichbar hohe Haftwerte erzielen, wobei die Gefahr von Spaltbildung und Sekundärkaries auf ein Minimum reduziert sein muss.  Es sollte unempfindlich gegen Feuchtigkeit sein.  Biokompatibilität sollte gegeben sein. 24  Daneben sollten Punkte wie einfache Anwendung, hohe Zuverlässigkeit und Kombinierbarkeit mit möglichst vielen Materialien vorhanden sein. 2.4 Generationen der Bondings In den Jahren nach den ersten Schritten des Schmelzbondings wurden auch die ersten Versuche unternommen einen Verbund zum Dentin zu schaffen. Buonocore postulierte seinerzeit, dass die Schmelzadhäsion durch Ausbildung von Kunsstoffzapfen im geätzten Schmelz zustande kommt (Buonocore 1955). Heute ist bekannt, dass das Bonding die Mikroporositäten des geätzten Schmelzes penetriert und nach Polymerisation mechanisch verankert ist. Die anfänglichen Versuche des Dentinbondings brachten nur inakzeptable Ergebnisse. Bedingt war das durch die Schwierigkeit, die die Anlagerung hydrophober Monomere an hydrophiles Dentin nach sich zog (Burke, Mc Caughey 1995). Während der Schmelz mit seinem geringen Proteinanteil empfänglich für hydrophobe Bondings ist, besteht das Dentin aus 17 vol-% Kollagen, das durch das umgebende Hydroxylapatit nicht penetrierbar ist. Ein anderer Schwachpunkt lag darin, dass die Haftung nicht ausreichte, den Schrumpfkräften, die bei der Kompositpolymerisation auftreten, zu widerstehen (Burke, Mc Caughey 1995). Nur die Tubuli konnten einer mikromechanischen Verankerung dienen. Den ersten Bondinggenerationen machte der Smear Layer zusätzlich zu schaffen, da er die Infiltration blockierte. Erst durch Schmelz- und Dentinkonditionierung wurden akzeptable Ergebnisse erreicht. Da es allgemein häufig schwierig ist, Produkte zu ordnen und zu gruppieren und so zu einer einheitlichen internationalen Sprachregelung zu gelangen, taucht dieses Problem auch im Bereich der dentalen Adhäsive auf. Die einen sortieren die Materialien nach der Anzahl der Behandlungsschritte bzw. der Zahl der Fläschchen im System, andere ordnen, indem sie sich am Mechanismus des Bondings orientieren. Ein Großteil, der in der Literatur beschriebenen Adhäsive, wird nach Generationen eingeteilt. Diese Art gibt, durch ihre chronologische Anordnung, am ehesten einen Überblick über die Evolution der Adhäsive und die Intention der Hersteller nach Verbesserungen ist deutlicher zu verfolgen, wobei unter 25 Vereinfachung der Systeme und Steigerung der Haftkraft nicht automatisch auch eine Verbesserung der Randqualität zu verstehen ist (Kugel, Ferrari 2000). Erste Generation Die anfänglichen Versuche des Dentinbondings richteten sich nach dem Verfahren des hydrophoben Schmelzbondings. Die hydrophoben bzw. apolaren Gruppen des Adhäsivs waren jedoch nicht in der Lage, das hydrophile Dentin ausreichend zu benetzen, geschweige denn zu penetrieren (Ernst 2001). 1956 konnte Buonocore zeigen, dass ein Primer, der Glycerophosphorsäure-Dimethacrylat enthält, am geätzten Dentin haftet. Diese Adhäsion führte man auf die Interaktion der Phosphatgruppe der Kunststoffmoleküle mit Kalziumionen des Hydroxylapatits zurück (Burke, Mc Caughey 1995, Kugel, Ferrari 2000). Eine chemische Stabilität bzw. eine klinisch suffiziente Haftkraft konnte damit aber nicht annähernd erreicht werden. Masuhara versuchte ein System zu entwickeln, mit dem er chemisch an das Kollagen anbinden konnte (Burke, Mc Caughey 1995). Bowen stellte eine oberflächenaktive Mischung aus N-Phenyl-Glycin und Glycidylmethacrylat (NPG- GMA) her. Dieses NPG-GMA ist ein bifunktionelles Molekül, d.h. es kann mit dem einen hydrophilen Ende am Dentin anbinden, während das andere hydrophobe Ende in der Lage ist am Komposit anzubinden (Bowen 1965). Ziel war es die Oberfläche zu benetzen und dadurch an Retention zu gewinnen. Auch dieser Weg führte zu einer unzureichenden, nicht hydrolysestabilen Retention (Schäfer 1999 a). Buonocore erreichte Haftwerte von anfänglich ca. 5 MPa und nur noch ca. 2 MPa nach fünf Monaten, was klinisch keinen Erfolg brachte (Burke, Mc Caughey 1995). Als Grund wurde auch dafür die Hydrolyse angesehen. Auch wenn all diese Ansätze zu keinem befriedigendem Ergebnis führten, waren die ersten Schritte in der Dentinadhäsion getan. Zweite Generation Durch Verbesserungen in der Zusammensetzung der Bondings konnte in der zweiten Generation die Adhäsion zum Dentin verbessert werden. Ende der 70er Jahre wurden Bondingsysteme eingeführt, von denen viele Halophosphorsäureester von Monomeren wie bis-GMA oder HEMA enthielten, um Hydrolysestabilität zu erreichen. 26 Andere waren auf der Grundlage von Polyurethan hergestellt (Burke, Mc Caughey 1995). Ein weiterer Ansatz wurde durch einen Inhaltsstoff basierend auf dem Reaktionsprodukt von HEMA und Phenylphosphorsäure, dem Phenyl-P oder durch den Einsatz von 4-META gefunden. Das Konzept, das Hydroxylapatit als Substrat für die Dentinanbindung nach Oberflächenbehandlung zu nutzen, wurde beibehalten. Man ging von einem Haftmechanismus aus, der bei Chlorophosphatestern, Phosphaten und Carboxylaten durch Ionenbindung oder Chelatbindung an das Kalzium des Hydroxylapatits hervorgerufen wurde. Durch den Einsatz von z.B. Glutardialdehyd, HEMA oder Isocyanatgruppen sollten kovalente Bindungen zum Kollagen hergestellt werden (Kugel, Ferrari 2000, Haller 1994). Bis-GMA wurde eingesetzt, das als Merkmal für die zweite Generation steht (Burke, Mc Caughey 1995). Gemeinsam war den Ansätzen, dass nur mangelhafte Ergebnisse erzielt werden konnten, obwohl sie über denen der ersten Generation lagen. Die erzeugten Bindungen waren nicht stabil genug, den Hydrolyseeinflüssen zu widerstehen. Die Hydrolyse durch den Speichel sowie durch die Feuchtigkeit des Dentinliquors, führte zum Auflösen der nicht entfernten Schmierschicht und zum Versagen der Adhäsion, wodurch es zu Spaltbildung und Sekundärkaries kam (Haller 1994, Schäfer 1999 a). Die erreichten Haftwerte lagen verstreut zwischen 1 MPa und 15 MPa, die Verlustraten nach sechs Monaten zwischen 0% und 100% (Burke, Mc Caughey 1995). Gemeinsam war diesen anfänglichen Bonding-Generationen, dass es keine Dentinkonditionierung durch Ätzung gab (van Meerbeek et al. 2001). Der Smear Layer wurde belassen und versucht, ihn mit Monomeren zu infiltrieren und dadurch zu stabilisieren (Ernst 2001). Die Haftkraft des Bondings war durch die Haftung des Smear Layers am Dentin vorgegeben und begrenzt. Der genaue Mechanismus der Adhäsion blieb weiterhin offen. Dritte Generation Die Materialien der dritten Generation unterscheiden sich von ihren Vorgängern durch den Einsatz verschiedener Konditionierer, die den Smear Layer teilweise entfernen oder modifizieren, bevor das eigentliche Adhäsiv aufgetragen wird (van Meerbeek et al. 2001, Kugel, Ferrari 2000). Es wurde klar, dass man einen Weg finden musste, das hydrophile Dentin zu hydrophobisieren, um eine Anbindung 27 apolarer Adhäsivgruppen zu ermöglichen. Durch den Einsatz mehrerer Komponenten sollte dieses Ziel erreicht werden (Ernst 2001). Die erste Komponente ist eine milde organische Säure in Form eines sauren Primers als Konditionierer, wie Maleinsäure oder Zitronensäure, die nach selektiver Schmelzätzung mit Phosphorsäure nach Möglichkeit nur auf das Dentin aufgebracht wird und dort ohne Abzuspülen verbleibt (Heymann, Bayne 1997). Der Primer ist in der Lage den Smear Layer zu durchdringen bzw. zu modifizieren, die Dentintubuli zu öffnen und in diese zu penetrieren, deren Permeabilität zu erhöhen und sich durch Kollagenfaserfreilegung ans Dentin anzulagern (Kugel, Ferrari 2000, Schäfer 1999 a). Die Primer dieser Generation setzen sich aus Monomeren, wie 4-META, PENTA oder HEMA gelöst in Aceton oder Ethanol, um die Oberflächenspannung des Dentins zu reduzieren, sowie zum Teil Glutardialdehyd, zusammen. Die hydrophilen Gruppen dieser Monomere, wie z.B. die wässerige Kombination aus HEMA und Maleinsäure, begünstigen ein Eindringen und Auflösen des Smear Layer, infiltrieren die entstandenen Porositäten im Dentin und fördern die Adhäsion an das Dentin, indem sie mit ihren hydrophoben Gruppen die Aufnahme des Adhäsivs, z.B. auf der Grundlage von bis-GMA, TEGDMA oder UDMA, begünstigen. Glutardialdehyd führt vermutlicherweise zu N-Hydroxymethyl-Kollagenbindungen, die wiederum mit den OH-Gruppen des HEMA reagieren (Burke, Mc Caughey 1995). Zwar wird mit der Maleinsäure eine Säure benutzt, die im Vergleich zur Phosphorsäure schwächer ist, es findet aber dennoch eine Auflösung des Smear Layers statt. Nach der Applikation des Primers wird dieser verblasen und ein dünnflüssiges Adhäsiv auf geätzten Schmelz und Dentin aufgetragen, das nun auch problemlos in die Mikroporositäten des Dentins diffundieren kann. Das lichtgehärtete Adhäsiv sorgt dann für den Verbund von Dentin und Komposit. Bewerkstelligt wurde der Verbund, indem Monomere mit sowohl hydrophilen als auch hydrophoben Gruppen das Dentin penetrieren, demineralisieren und Kollagen freilegen, mit dem die Monomere nach Polymerisation eine Hybridschicht bilden (van Meerbeek et al. 2001). Diese Hybridschicht beinhaltet bei nicht abzuspülenden Primern der dritten Generation Trümmer des Smear Layers, sowie Hydroxylapatitreste aus dem demineralisierten Dentin (Ernst 2001). Die resultierende Haftkraft wird in direktem Zusammenhang mit der Adhäsivpenetration gebracht. Erst penetrationsfähige Primer in 28 Adhäsivsystemen, die zwar komplizierter und zeitaufwendiger wurden, brachten Erfolge im Dentin-Bonding der dritten Generation mit signifikant höheren Haftwerten und Mundbeständigkeit. Die bis dahin erwogene Meinung der chemischen Adhäsion wurde durch das mikromechanische Konzept ersetzt. Vierte Generation Mit der vierten Generation etablierte sich auch die Total-Etch-Technik. Schmelz und Dentin werden in einem Arbeitsschritt konditioniert (Ernst 2001). Der Smear Layer wird hierbei komplett vom präparierten Dentin entfernt (Kugel, Ferrari 2000). Eine erleichterte Haftung wird ermöglicht. Die Systeme bestehen weiterhin aus den separaten Komponenten Ätzgel, Primer und Adhäsiv (Christensen 2001). Neben dem vereinfachten Zugang des Primers zu Dentin und Tubuli treten aber auch erstmals die Probleme des Überätzens und des Kollabierens des Kollagenfasergeflechts auf. Forderungen wie Wet-Bonding wurden laut, um das demaskierte Kollagen vor dem Kollaps zu schützen. Die Anfälligkeit gegen Verarbeitungsfehler ist vorhanden, da die Begriffe „Wet“ und „Dry“ nicht zuverlässig definiert und weitervermittelt werden können. Der Vorteil der Total-Etch Total-Bond- Technik besteht in der Ausbildung von Resin-Tags mit lateralen Ästen und eines Hybridlayers im demineralisierten Kollagenfasergeflecht des intertubulären und peritubulären Dentins. Neben einer Erhöhung der Haftkraft durch mikromechanische Retention auf durchschnittlich deutlich über 20 MPa, dient die Hybridschicht gleichzeitig als schockabsorbierende Zone, indem ein relativ breiter elastischer Bereich geschaffen wird. Außerdem kommt es zu einer hermetischen Versiegelung der Dentintubuli und der konditionierten Dentinoberfläche. Die seit langem bestehenden Forderungen nach gleich hohen Haftwerten an Schmelz und Dentin, sowie die Möglichkeit feuchte Zahnhartsubstanz adhäsiv zu behandeln, wurden von einigen Produkten erfüllt. Fünfte Generation Obwohl mit Bondingsystemen der dritten und vierten Generation klinisch exzellente Ergebnisse erzielt werden konnten und können, wurde das Verlangen nach Systemen laut, die weniger technikanfällig und schneller zu verarbeiten sind. Die 29 zahlreichen Schritte sollten reduziert und die Gefahr des beschriebenen Kollagenfaserkollapses soweit wie möglich ausgeschlossen werden, um reproduzierbare Ergebnisse zu erhalten. Teilweise erreicht wurden diese Forderungen durch die One-Bottle-Bondings. Das One-Bottle-Bonding erhielt seinen Namen, da es die Komponenten Primer und Adhäsiv zwar weiterhin, wie schon bei der vierten Generation, aber in nur einer Flasche enthält (Frankenberger et al. 2000 b). So ist ein simultanes Auftragen aller Komponenten auf Schmelz und Dentin möglich. Allerdings entbindet die Bezeichnung One-Bottle-Bond nicht vom obligatorischen Total-Etch Schritt, da diese Ein-Komponenten-Materialien keine konditionierende Wirkung besitzen und auch die Wet-Bonding-Technik muss weiterhin beachtet werden (Ernst et al. 2001, Schäfer 1999 b). Um das Fenster zwischen „Wet“ und „Dry“ zu erweitern, enthalten auch viele dieser Materialien Substanzen, die in der Lage sind, ein teilweise kollabiertes Kollagegeflecht zu rehydrieren und wieder aufzurichten. Der Adhäsionsmechanismus verändert sich im Vergleich zur vierten Generation nicht. Bewerkstelligt wird dieser weiterhin über die Formation eines Hybridlayers und die Ausbildung von Resin-Tags (van Meerbeek et al. 2001). Die Haftwerte zeigen wie häufig bei der Vereinfachung von Arbeitsschritten einen Kompromiss mit leichten Einbussen. Diese 10-30% geringeren Resultate als bei Materialien der dritten und vierten Generation wurden zwar experimentell ermittelt, weisen klinisch aber nicht auf Qualitätseinbussen im adhäsiven Verbund hin (Ernst 2001, Ernst et al. 2001). Sechste Generation Die neueste Bondinggeneration ist durch die Schlagworte „selbstkonditionierend“ bzw. „selbstätzend“ gekennzeichnet. Ein erster Schritt in Richtung Umgehen des Faserkollapses und der Frage „How wet is wet?“ wurde durch die Self-Etching- Primer gemacht. Es sind Primer, die saure Monomere zur simultanen Konditionierung enthalten. Ihr Vorteil liegt in einer Kombination des Ätz- und Primingschrittes, wobei die Lösung nicht mehr – wie es bei separatem Ätzschritt erforderlich ist – von der Zahnhartsubstanz abgespült werden muss. Eine Differenz von Ätztiefe und Tiefe des Hybridlayers kann ausgeschlossen werden, es kommt zu keiner Überätzung. Viele der Self-Etching-Primer sind nicht in der Lage die 30 Schmierschicht komplett aufzulösen, wohl aber zu durchdringen, so dass sich der Hybridlayer mehr als eine hybridoide Schicht darstellt, die Smear Layer Trümmer sowie aus Schmelz und Dentin gelöstes Hydroxylapatit enthält. Die gelösten Hydroxylapatitbestandteile werden in die Adhäsivschicht eingebaut. Je nach verwendetem System wird bei den Self-Etching-Primern von Schmelzätzmustern berichtet, die nicht an die Qualität der separaten Säureätzung heranreichen. Statistisch signifikante Unterschiede zwischen der Haftung von One-Bottle-Bonds und Self-Etching-Primern konnten bei einigen Systemen nicht ermittelt werden, allerdings ist die Spaltbildung an Schmelz und Dentin bei Gebrauch von Self-Etching- Primern höher (Kugel, Ferrari 2000). Eine weitere Stufe in der Entwicklung zum „echten“ All-in-One Adhäsiv sind die gegenwärtig am Markt erhältlichen Self-Etching-Bondings, die bis auf die Tatsache der reduzierten Applikationsschritte und dem integrierten Adhäsiv, in ihrer Wirkung mit einigen Self-Etching-Primern vergleichbar sind. Auch sie enthalten saure Monomere, wobei einige Produkte ein der Phosphorsäure vergleichbares Ätzmuster am Schmelz zeigen. Sie vermögen eine gute Adhäsion an Schmelz und Dentin zu erzeugen, weisen aber bisweilen Schwächen in der Randspaltbildung nach Belastung auf (Ernst 2001). Die gebräuchlichste, auch hier dargestellte Einteilung der Adhäsivsysteme nach ihrer Einführung, d.h. in Generationen, lässt kaum eine Klassifizierung nach dem Wirkprinzip zu. Deshalb scheint eine zusätzliche Einteilung, vor allem bei der sechsten Generation, nach der Anzahl der Komponenten und der klinischen Schritte sinnvoll (Manhart 2002). 31 Adhäsiv Hersteller Lösungsmittel pH Konditionierende Komponente Selbstkonditionierende 3-Komponenten 2-Schritt-Adhäsivsysteme (Selbstkonditionierender Primer Lösung A+B, Bond) Clearfil Liner Bond 2 Kuraray Wasser 1,4 Phenyl-P Clearfil Liner Bond Kuraray Wasser 2,5 MDP 2V Resulcin Aqua Prime Merz Wasser 0,7 Phosphorsäure- N HEMA-Ester Fluorobond Shofu Aceton/Wasser 2,5 4-AETA Selbstkonditionierende 2-Komponenten 2-Schritt-Adhäsivsysteme (Selbstkonditionierender Primer, Bond) Clearfil SE Bond Kuraray Wasser 2,0 MDP UniFil Bond GC Ethanol/Wasser ? 4-META NRC+Prime&Bond Dentsply Wasser (Aceton) 1,2 Maleinsäure, NT Itakonsäure Selbstkonditionierende 2-Komponenten 1-Schritt-Adhäsivsysteme (Selbstkonditionierendes Adhäsiv Lösung A+B) Etch&Prime 3.0 Degussa Ethanol/Wasser 1,0 Pyrophosphat Futurabond Voco Aceton/Wasser 1,5 Organische Säuren Prompt L-Pop 3M Espe Wasser 1,0 Methacrylierte Phosphate Reactmer Bond Shofu Aceton/Wasser 3,0 4-AETA One-Up Bond F Tokuyama Wasser 1,8 Phosphorylierte Monomere AQ Bond Sun Aceton/Wasser 1,8 4-META Medical Selbstkonditionierende 1-Komponenten 1-Schritt-Adhäsivsysteme (All-in-One Adhäsive) AC Bond Heraeus Aceton/Wasser 2,0 4-META Kulzer AC Heraeus Aceton/Wasser 2,0 4-META Bond+Desensitizer Kulzer Tab. 1 Übersicht selbstkonditionierende Adhäsive (Vgl. Manhart 2002, Dammaschke, Schäfer 2000 b) 32 Einige Untersuchungen zeigen für die zum Teil noch jungen Adhäsivsysteme erfolgversprechende Resultate, andere wiederum weisen aber auch deutliche Mängel für Vertreter der sechsten Generation auf. Weitere Untersuchungen werden sich mit der Langzeitstabilität und der Hydrolyseanfälligkeit beschäftigen. Es ist aber anzunehmen, dass die nahe Zukunft noch einige Weiterentwicklungen in diesem Feld bringen wird, zumal diese Technik Risiken wie Übertrocknung und Überätzung ausschließt. 2.5 Selbstätzende Primer / Bondings (Vor- und Nachteile) 2.5.1 Allgemeine Grundlagen Dentinbonding stellt mittlerweile ein gängiges Verfahren zum Erzeugen eines adhäsiven Verbundes dar. Die Ergebnisse haben dabei über die Generationen hin die anfänglich niedrigen Erwartungen an die Technik, einen Hybridlayer zu erzeugen, bei weitem übertroffen. Trotz aller Fortschritte bleiben Schwächen wie der dauerhafte Verbund und die Techniksensitivität zu lösen. Teilweise kommt es zur Ablösung der Adhäsivschicht zwischen hybridisiertem Dentin und darunterliegendem Dentin durch Hydrolyseprozesse, wenn keine vollständige Imprägnierung erfolgte. Um diese Schwachstellen zu umgehen wurde bereits Anfang der 90er Jahre ein Adhäsiv mit den Hauptkomponenten Phenylphosphorsäure und HEMA entwickelt (Koibuchi et al. 2001, Watanabe et al. 1994). Eine neue Methode, um eine Adhäsion am Schmelz und Dentin zu erzeugen, ist die Verwendung selbstätzendender Komponenten. Während in den One-Bottle- Systemen Primer und Adhäsiv zusammengefasst werden, ein Ätzschritt aber noch erforderlich ist, entfällt dieser bei den selbstätzenden Materialien (Dammaschke, Schäfer 2000 a). Sie unterscheiden sich in Self-Etching-Primer und Self-Etching- Bondings. Unter Self-Etching-Primer versteht man hierbei Materialien, die zwar das Ätzen von Schmelz und Dentin und das Primen des Dentins in einer Komponente bewerkstelligen, aber zur Erzeugung einer adhäsiven Schicht noch ein separates Adhäsiv benötigen. Sie werden je nach Autor in die fünfte oder sechste Generation eingeordnet. Die Self-Etching-Bondings hingegen werden der sechsten Generation zugeordnet und zeichnen sich dadurch aus, dass sie Schmelz und Dentin – je nach Hersteller mit oder ohne vorheriges Anmischen – in einem Schritt Ätzen, Primen und 33 Bonden. Bei beiden Materialarten ist vorteilhaft, dass sie auf mehr oder weniger trockenes Dentin und Schmelz appliziert werden können. Beschriebene Risikien, wie der richtige Feuchtigkeitsgehalt oder ein akzidentielles Überätzen entfallen. Die Frage nach „how wet is wet and how dry is dry“ wird vernachlässigbar (Dammaschke, Schäfer 2000 a, Tay et al. 1998). Sie werden auf Smear Layer bedecktes Dentin aufgetragen und dort für die angegebene Zeit belassen. Es kommt zu einer teilweisen Auflösung des Hydroxylapatits, sowohl in der Schmierschicht, als auch in der Dentinoberfläche (Frankenberger et al. 2001 b). Finger und Balkenhol konnten zeigen, dass es unter elf selbstätzenden Adhäsiven bei allen zur Ausbildung eines intertubulären Hybridlayers zwischen 0,5 und 3,2 µm kam (Finger, Balkenhol 2002). Bei selbstätzenden Primern wird vor der Polymerisation noch eine Adhäsivschicht appliziert, bei selbstätzenden Bondings nur noch das Lösungsmittel evaporiert. Die Trocknung führt zur Präzipitatbildung und Einlagerung mineralischer Bestandteile in die Hybridschicht (Reinhardt 1998). Es wird berichtet, dass es unter Verwendung selbstätzender Adhäsive zu verringerten postoperativen Hypersensibilitäten kommt, zumal die zwei wichtigsten Ursachen Überätzen und Übertrocknen ausgeschlossen werden (Denhey et al. 2000, Ernst et al. 2001). Die resultierende Hybridschicht stimmt exakt mit der Demineralisationtiefe im Kollagenfasergeflecht überein, so dass die Gefahr der Hydrolyse durch nicht adhäsivinfiltrierte Bereiche am Grund des Kollagenfasergeflechts minimiert wird (Bouillaguet et al. 2001, Lamprechts et al. 2000). Die meisten dieser zur Zeit am Markt erhältlichen Materialien wie Clearfil SE Bond (CSEB) (Kuraray), Nonrinse Conditioner/Prime&Bond NT (NRC/P&B NT) (Dentsply, Konstanz), Resulcin Aqua Prime+Mono Bond (RAP) (Merz, Lütjenburg) und Etch & Prime 3.0 (E&P) (Degussa, Hanau) haben zum Ziel, die Schmierschicht zu penetrieren und zu imprägnieren und so Teil des Hybridkomplexes werden zu lassen, während Prompt L-Pop (L-Pop) (3M Espe, Seefeld) die Schmierschicht sowie die Plugs aufzulösen sucht (Perdigao, Lopez 1999, Pashley, Tay 2001 a). Die Benutzung gestaltet sich für den Zahnarzt aufgrund der scheinbar einfachen Technik im ersten Moment attraktiv, da eine Adhäsion sowohl an angerautem Schmelz als auch an schmierschichtbedecktem Dentin gegeben ist (Hannig et al. 1999 b, Pashley, Tay 2001 a). Allerdings handelt es sich bei den meisten Systemen um 34 Zweistufensysteme, wobei bei CSEB und RAP auch noch der Konditionierer vorgemischt werden muss (Ernst et al. 2001). Ein Kollaps des demineralisierten Kollagenfasergeflechts während des Trocknens ist durch das gleichzeitige Demineralisieren und Infiltrieren des schmierschichtbedeckten Dentins durch Primer/Adhäsiv kaum möglich und die Gefahren der Moist-Technik werden umgangen (Fritz, Finger 1999). Ein dichter Verschluss nach Etablierung des Hybridlayers mit imprägnierten Plugs wird trotz kurzer Tag-Länge erreicht, eine Interferenz von Adhäsiv und Tubulifluid wird reduziert (Pashley, Tay 2001 a). Die Dicke des Hybridlayers hängt von der Penetrationszeit der Monomere ab, wobei die Haftwerte nicht mit der Hybridschichtdicke korrelieren (Dammaschke, Schäfer 2000 a, Koibuchi et al. 2001, Finger, Balkenhol 2002). Diese Technik setzt für die selbstätzenden Bondings allerdings voraus, dass sie über den Smear Layer hinaus ins mineralisierte, intakte Dentin penetrieren. In Abhängigkeit von Einwirkzeit und pH- Wert des Bondings besteht die Gefahr, dass die Schmierschicht eine Barriere bildet, die nicht überwunden wird. Dies kann zusätzlich durch die Pufferwirkung der mineralischen Komponenten der Schmierschicht unterstützt werden, wobei die Kapazität für die Demineralisierung und Hybridschichtbildung reduziert wird. Zu dicke Schmierschichten, die nicht durchdrungen werden, führen später zu kohäsivem Versagen innerhalb dieser Schicht (Pashley, Tay 2001 a). Die durchschnittliche Hybridschichtdicke für einige selbstätzende Primer wird mit 1 µm als dünner angegeben als bei Materialien der dritten bis fünften Generation, die bei ca. 2-10 µm Schichtdicke liegen (Finger, Fritz 1996). 2.5.2 Wirkungsweise Die Wirkung solcher selbstätzender, selbstprimender Adhäsivsysteme kann durch die Erhöhung der Konzentration an sauren Monomeren von gewöhnlich 5-6% auf über 20% zustande kommen. Die Abgabe von Protonen aus diesen sauren Monomeren in Wasser führt zum selbstätzenden, selbstprimenden Effekt. Häufig wird mit HEMA veresterte Phosphorsäure, die in der Lage ist, Protonen abzuspalten, genutzt (Dammaschke, Schäfer 2000 a). Während der Phosphatrest durch Abspaltung zweier H+-Ionen für eine Ätzung sorgt, ermöglicht der Methacrylatrest eine Kopolymerisation mit dem Bondingmaterial bzw. Komposit (Hannig et al. 1999 a). Bei mit HEMA veresterter Phosphorsäure kommt es durch Mischung mit Wasser 35 ebenso zur Abgabe von zwei H+-Ionen aus einem Molekül, die Schmelz und Dentin konditionieren. Bei der Anwendung von mit HEMA verestertem Pyrophosphat enthaltenden Systemen kommt es durch Zumischung von Wasser zum Zerfall des Pyrophosphates und zur Abspaltung von je zwei H+-Ionen, die eine Ätzwirkung hervorrufen. Die Monomere werden nach Lösungsmittelevaporation polymerisiert. Nicht abreagierte saure Komponenten werden mit den Monomeren und dem durch die Ätzung erzeugten Präzipitat in die Adhäsivschicht eingebaut. Die aus den Apatitkristallen herausgelösten Kalzium- und Phosphationen sollen eine Stabilisierung des Kollagenfasergeflechts bewirken (Dammaschke, Schäfer 2000 a). Mit Fortschreiten des Ätzprozesses steigt der pH-Wert, sowie die Konzentration an Kalzium und Phosphat, was die weitere Auflösung des Apatits und damit auch die Demineralisationstiefe limitiert (Hannig et al. 1999 b). Es kommt zu einem Gleichgewicht zwischen Re- und Demineralisation (Reinhardt 1998). Diesem Mechanismus folgen auch die methacrylierten Phosphorsäureester (Dammaschke, Schäfer 2000 a). Alle diese Phosphorsäureestermischungen liegen bei pH-Werten zwischen 0,6-2,8, sind nicht lagerstabil und zerfallen in Wasser, d.h. sie werden unwirksam. Eine Mischung direkt vor der Applikation ist deshalb erforderlich. Neben den genannten HEMA-Phosphaten kommen verschiedene organische Säuren oder saure Monomere wie modifizierte Polyacrylsäure, Maleinsäure oder die Phosphorsäureester Phenyl P bzw. MDP zum Einsatz (Fritz et al. 2001). Gemeinsam ist selbstätzenden, selbstprimenden Systemen, wie CSEB, NRC/P&B NT und L-Pop, dass sie Wasser als Grundsubstanz zur Ionisation der sauren Monomere enthalten. Erst dadurch kann es zur demineralisierenden Wirkung kommen (Pashley, Tay 2001 a). Zur gleichzeitigen Ätzung und zum Primen finden methacrylatbasierte Monomere, die Carboxyl-, Phosphor-, oder Sulfonsäuregruppen enthalten, Verwendung. Aber auch hydrophile Kunststoffmonomergemische, die anorganische oder organische Säuren beinhalten, erreichen dieses Ziel. Sie haben allerdings das Problem, ungleiche Tiefen zwischen Ätzung und Adhäsivpenetration zu erreichen, da Säure und Monomere als getrennte Moleküle vorliegen. L-Pop als derzeit aggressivstes selbstätzendes Adhäsiv nutzt methacrylierte Mono- und Diester, bei denen ein bzw. zwei Wasserstoffatome der Ortophosphorsäure durch eine Methacryloxy-Gruppe ersetzt werden. Eingesetzt werden dabei 36 hauptsächlich Diester und es wird ein Gesamtanteil von 80% Säureester erreicht, woraus ein pH-Wert von 1 resultiert. Zweifach veresterte Phosphorsäure kann zwar im Gegensatz zum Monoester nur ein H+-Ion abspalten, dafür kommt es aber statt nur zur Kettenbildung zu einer Vernetzung der Monomere. RAP ist im Vergleich zu L-Pop ein zweistufiges System. Seine Wirkung beruht auf mit HEMA veresterter Phosphorsäure und liegt im pH-Wert bei 0,7. Durch die Mischung mit Wasser (Aqua conservans) werden Protonen aus dem Molekül abgespalten, die Schmelz und Dentin konditionieren, indem sie die Schmierschicht entfernen und das Kollagenfasergeflecht freilegen. HEMA diffundiert in die freien Räume und wird zusammen mit eingelagertem Präzipitat und eventuell verbliebenen sauren Komponenten polymerisiert. NRC arbeitet auf der Grundlage der organischen Malein- und Itakonsäure, außerdem sind saure, in Wasser gelöste Monomere vorhanden. Allerdings ist bekannt, dass die Schmelzätzung mit organischen Säuren aufgrund des relativ hohen pH-Wertes im Vergleich zu anorganischen Säuren unzureichend sein kann (Dammaschke, Schäfer 2000 b). E&P ist ein Zwei-Flaschen-System, bei dem – wie auch bei anderen selbstätzenden Materialien – die Komponenten vor Anwendung vermischt werden müssen. Die Wirkung kommt hier durch Pyrophosphatmonomere zustande, die sich in einem HEMA/Wasser/Ethanolgemisch befinden und einen pH-Wert von 0,6 erreichen. Durch das Wasser kommt es auch hier zur Abspaltung von H+-Ionen aus der Phosphorsäure, was die Ätzung bewirkt. 2.5.3 Einfluss des pH-Wertes 2.5.3.1 Penetration des Smear Layers Selbstätzende Primer bzw. Adhäsivsysteme werben damit, dass sie in der Anwendung erhebliche Vereinfachung für den Zahnarzt bringen. Nicht mehr das demineralisierte Dentin ist das Bondingsubstrat, sondern man appliziert die selbstätzende Lösung direkt auf das präparierte Dentin und den Schmelz. Untersuchungen wie die von Koibuchi et al. haben sich deshalb mit dem Einfluss des Smear Layers und dessen Qualität beschäftigt. Sie konnten zeigen, dass ein rauer Smear Layer (nach Bearbeitung mit Körnung 180) nach Behandlung mit einem 37 selbstätzenden Primer (Clearfil Liner Bond 2) zu einem signifikant schlechteren Haftungsergebnis führt als bei Verwendung auf einem durch Körnung 600 erzeugten glatten, fast eine Einheit mit dem darunterliegenden Dentin bildenden Smear Layer. Die Versuche führten zu kohäsiven Brüchen im groben Smear Layer, während es in der glatten Version zu kohäsiven Frakturen im Adhäsiv selbst kam. Die Annahme liegt somit nahe, dass es bei selbstätzenden Materialien schwieriger ist, eine Hybridschicht zu erzeugen, die vergleichbare mechanische Eigenschaften besitzt, wie die die durch Produkte der vierten und fünften Generation am demineralisierten Dentin erzeugt wird (Koibuchi et al. 2001). Während ihrer Einwirkzeit penetrieren genannte selbstätzende Materialien die Schmierschicht und bauen sie in die Hybridschicht ein (Pashley, Tay 2001 a). Selbstätzende Adhäsive, wie E&P und CSEB zeigen im Vergleich zu Adhäsiven der fünften Generation eine höhere Oberflächenspannung und damit einen größeren Kontaktwinkel zum Substrat (Toledano et al. 2001), was einer schlechteren Benetzung im Vergleich zu den Total-Etch Systemen gleichkommt. Bei diesen entsteht durch die Demineralisierung der Dentinoberfläche und des peritubulären Dentin eine poröse penetrierbare Oberfläche, wobei es im Vergleich zu den selbstätzenden Primern zu einem kleineren Kontaktwinkel und zu leichterer Benetzung kommt (Toledano et al. 2001). Selbstätzende Primer sind in der Lage, den Smear Layer zu durchdringen und in das intertubuläre Dentin in eine Tiefe von 0,4-1,2 µm zu penetrieren (Milia et al. 1999, Tay et al. 2000 a). In der Literatur wird angegeben, dass der Hybridlayer bei vorheriger Phosphorsäureätzung des Dentins dicker ist, als bei ausschließlicher Self- Etching-Bonding-Anwendung (Vargas 1999). Die Begrenzung der Demineralisationstiefe der Self-Etching-Primer kommt in erster Linie durch die Pufferwirkung des Dentins und Ioneneffekte des Kalziums und des Phosphats zustande, die eine weitere Dissoziation des Hydroxylapatits verhindern. Die aus dem Hydroxylapatit gelösten Ionen bilden eine Suspension im Lösungsmittel des Primers. Bei der Evaporation des Lösungsmittels kommt es zu einer Verschiebung des Gleichgewichts und es bilden sich Kalziumphosphatpräzipitate. Die hohe Kalziumphosphatkonzentration limitiert die weitere Auflösung des Hydroxylapatits und begrenzt damit die Demineralisationstiefe. Andererseits fördert auch die Bindung 38 von Kalziumionen an die Phosphatreste der Primermoleküle das Inaktivieren der Azidität. Allgemein ist jedoch das erreichte Ätzmuster abhängig vom eingesetzten Produkt. Eine für alle gültige Aussage lässt sich nicht treffen. Hauptverantwortlich für diese Unterschiede sind v.a. die beinhalteten Ester. So enthalten RAP und E&P das saure HEMA-Phosphat während z.B. CLB 2 Phenyl-Hydrogen-Phosphat und Carbonsäure enthält (Hannig et al. 1999 b). Abhängig ist die Penetrationstiefe der Self-Etching-Primer von der Schichtdicke und Kompaktheit des Smear Layers, den Benetzungseigenschaften des Primers, sowie dessen Säurekonzentration und pH- Wert. Ebenso nicht zu vernachlässigen sind Faktoren wie ausreichende Materialmenge und Kontaktzeit vor dem Verblasen und Polymerisieren. Primer bzw. Bondings können ab einem pH-Wert von ca. 2,8 oder niedriger als selbstätzend gelten und in der Lage sein, mineralisiertes Gewebe in einem Schritt zu konditionieren und zu primen. Beispielsweise arbeitet CSEB mit einem pH-Wert von 1,4 und E&P mit 0,6 (Fritz, Finger 1999). Studien haben ergeben, dass die Haftwerte von selbtsätzenden Primern am Schmelz vergleichbar zur Säureätztechnik sind, wenngleich es zu einem weniger retentiv erscheinenden Ätzrelief kommt. Trotz der vergleichbaren Haftwerte ist jedoch das Risiko von Mikroleakage am Schmelz für Self-Etching-Primer signifikant höher als bei Verwendung von konventioneller Phosphorsäureätzung (Toledano et al. 2001). Der ursprüngliche Smear Layer wird je nach selbstätzendem Material als obere „hybridoid“ imprägnierte Smear Layer Schicht in die Hybridschicht integriert oder vollständig aufgelöst, wobei die Bestandteile in den Hybridlayer eingebunden werden (Tay et al. 2000 a). Ziel ist es, dass die Schmierschicht penetriert wird, so dass es in jedem Fall zur Ausbildung einer Hybridschicht im gesunden Dentin kommt. Die Ausbildung der Hybridschicht erfolgt unabhängig von der Dicke des Smear Layers; Hybridlayer und „hybridoisierter“ Smear Layer funktionieren als eine Einheit, auch wenn sie nur durch penetrierten Kunststoff verbunden sind. Dieser diffundiert sowohl um die Partikel des Smear Layers als auch ins intertubuläre Dentin und in die Dentintubuli, wo er peritubuläres Dentin hybridisiert. Im Gegensatz zu sauren Monomeren wie Phosphorsäureestern, sind Säuren wie Maleinsäure kaum in der Lage, den Smear Layer aufzulösen. Zwar ist die Azidität heutiger selbstätzender Primer nicht identisch mit der konventionellen Phosphorsäure, aber ausreichend, um 39 den Smear Layer zu penetrieren und das darunterliegende Dentin zu konditionieren (Tay et al. 2000 a, Finger, Balkenhol 2002). Selbstätzende Primer und Bondings sind in der Lage eine effektive Alternative zur konventionellen Phosphorsäureätzung zu sein, auch wenn noch Verbesserungsbedarf gegeben ist. 2.5.3.2 Ätzung und Hybridschicht am Dentin Tay et al. berichten, dass eine Konzentrationserhöhung von Phenyl-P von 5% auf 20% gelöst in 35% HEMA zu einem Absinken des pH-Wertes von 1,4 auf 0,84 führt. Das gesteigerte Ätzpotenzial hat die Ausbildung eines Hybridkomplexes zur Folge, der trotz geringer Dicke von durchschnittlich 2 µm zu hohen Haftwerten führt (Tay et al. 2000 c). Primer mit relativ hohen pH-Werten wie All-Bond 2 mit 5,2 sind nicht in der Lage, den Smear Layer zu penetrieren. Es findet lediglich eine Diffusion von ca. 0,5 µm statt. Das intertubuläre Dentin wird dabei nicht konditioniert. CLB 2 mit pH 1,4 dagegen ist in der Lage einen hybridisierten Komplex zwischen 1,5 µm und 2,0 µm Dicke zu bilden. Der hybridoide Anteil des Smear Layers ist dabei 0,3-0,6 µm dick, der eigentliche Hybridlayer, d.h. der Teil, der noch am Dentin fixierte Kollagenfasern enthält, zwischen 1,2-1,4 µm, wobei die Plugs teilweise entfernt werden und eine dünne Schicht peritubuläres Dentin demineralisiert wird. Es kommt zu einer peritubulären Hybridschicht und einem hybridoiden Smear Plug von ca. 1 µm Dicke. Der Self-Etching-Primer war nicht stark genug, den Smear Layer komplett aufzulösen. Es findet eine Penetration durch den Smear Layer statt (Pashley, Tay 2001 a). CLB 2V (Kuraray) dagegen erzeugt mit einem pH-Wert von 2,8 nur einen Hybridkomplex von 0,7-1,0 µm Dicke, wovon auf den hybridoiden Anteil ca. 0,5 µm entfallen und ca. 0,3 µm Hybridschicht im intertubulären Dentin vorliegt. CSEB ist bei pH 2,0 in der Wirkung vergleichbar zu Clearfil Liner Bond 2V. Der Hybridkomplex ist zwischen 0,8-1,2 µm dick, die Hybridschicht ist 0,4-0,5 µm davon. Hybridoide Smear Layer wurden bei beiden Primern gefunden. Nach Tay et al. spielt die Dicke des Smear Layers bei oben genannter CSEB keine Rolle (Tay et al. 2000 c). Eine leichte Penetration fand bis 3-4 µm statt, wobei die Säurewirkung auch danach noch ausreichend war, um das Dentin 0,4-0,5 µm zu demineralisieren. Dies wird auch in der Studie von Pashley und Tay bestätigt (Pashley, Tay 2001 a). Fritz et al. zeigten, dass besonders CLB und CSEB ähnlich gute Scherhaftwerte erreichen, 40 wie bei Anwendung von Systemen mit konventioneller Phosphorsäurekonditionierung (Fritz et al. 2001). Bei Smear Layer Dicken von ca. 3,5 µm entsteht eine entsprechend dicke hybridoide Schicht, die durch primergefüllte Kanälchen zusammengehalten wird. Der eigentliche Hybridlayer behält seine Tiefe von 0,5 µm bei (Pashley, Tay 2001 a). Unabhängig von der je nach Art des Schmirgelpapiers bei grober Körnung dicker werdenden Schmierschicht, bleibt die Hybridschicht mit 0,4- 0,5 µm konstant. Lediglich der Anteil der hybridoiden Schicht entspricht der Körnung, so dass hybridisierte Smear Layer zwischen 0,4 µm bei Körnung 600 und 4,1 µm bei Körnung 60 entstehen. Andere Autoren teilen in ihren Untersuchungen selbstätzende Materialien entsprechend ihrer Aggressivität den Smear Layer zu penetrieren und das Dentin zu demineralisieren in mild, gemäßigt und aggressiv ein. Pashley und Tay untersuchten die Aggressivität, mit der CSEB, NRC/P&B NT und L-Pop Smear Layer unterschiedlicher Dicke penetrieren bzw. auflösen (Pashley, Tay 2001 a). CSEB mit einem pH-Wert von 2,0 und MDP als saures Monomer führen zu Ergebnissen wie oben beschrieben. Unabhängig von der Smear Layer Dicke erzielen beide genannten Untersuchungen „echte“ Hybridschichten von 0,4-0,5 µm. Smear Layer und Plugs werden in den Hybridkomplex integriert. NRC/P&B NT mit pH 1,2 und Malein- und Itakonsäure als sauren Monomeren erzeugen „echte“ Hybridlayer zwischen 1,2-2,2 µm, wobei Schmierschicht und Plugs bei dünner Schichtstärke komplett aufgelöst werden, bei dicker Schicht jedoch teilweise (v.a. der kompaktere basale Anteil) als Bestandteil des Hybridkomplexes erhalten bleiben. Einzig L-Pop als aggressives All-in-One Self-Etching-Bonding mit einem pH-Wert von 1,0 und methacrylierten Phosphorsäureestern als sauren Monomeren ist in der Lage, Smear Layer und Smear Plugs unabhängig von ihrer Dicke komplett aufzulösen und „echte“ Hybridlayer von 2,5-5 µm Schichtdicke zu erzeugen. Das Adhäsiv ist in der Lage bis tief in die Tubuli zu gelangen. Dies entspricht den durch Total-Etch mittels Phosphorsäure generierten Hybridschichten. Das Ergebnis dieser Studie ist, dass das mildere, höher im pH-Wert angesiedelte selbstätzende Adhäsiv CSEB Smear Layer und Plugs erhält und sie in den Hybridkomplex als obere Schicht einbaut. Der eigentliche Hybridlayer erreicht, wie oben gezeigt, nur geringe Schichtstärken, die 41 bereits im Bereich des minimal erforderlichen liegen. Für das gemäßigte NRC/P&B NT tritt eine Zwischenstufe auf, bei der es zur teilweisen Auflösung des Smear Layers und der Plugs, abhängig von der Schichtdicke, kommt. Die Penetrationstiefe ist gemäß des pH-Wertes höher als bei CSEB. L-Pop als aggressivstes der untersuchten Materialien ist unabhängig von der Schmierschicht in der Lage, ein Hybridschichtergebnis zu erzielen, das einer Behandlung mit starker anorganischer Phosphorsäure gleicht. Die Penetrierbarkeit des Smear Layers durch selbstätzende Primer unterschiedlichen pH-Wertes weist darauf hin, dass dessen Pufferkapazität nur gering sein kann, was durch die durchziehenden Kanälchen und den partikulären Aufbau erklärt werden kann (Pashley, Tay 2001 a). Neueste Entwicklungen selbstätzender Materialien beinhalten neben dem Primer bereits alle Kunststoffmonomere und Fotoinitiatoren. Zwar ist bislang immer ein Anmischen erforderlich, doch sind die Komponenten, wie bei L-Pop, in nur einer Single-Dose zusammengefasst. Die Materialien verhalten sich generell weniger techniksensitiv zu früheren Generationen. Die Tiefe des demineralisierten Dentins unterhalb des Smear Layers ist abhängig von der Konzentration der Säure im Primer, wobei ein minimaler pH-Wert des Primers von 2,8 gefordert ist, um der Pufferkapazität des Smear Layers und des Dentins entgegen zu wirken, da sonst eine Penetration und Demineralisation des Dentins nicht möglich ist. Die minimale Demineralisationstiefe im Dentin sollte 0,3-0,5 µm nicht unterschreiten, um eine Hybridschicht im Kollagenfasergeflecht zu erzeugen (Tay et al. 2000 c). Durch Anstieg der Säurekonzentration und niedrigen pH-Wert kann die Einwirkzeit verringert werden, um die gleichen Tiefen wie bei höheren pH-Werten zu erreichen. 2.5.3.3 Ätzung und Hybridschicht am Schmelz Tay et al. berichten für oben genannten Self-Etching-Primer bei Applikation auf Schmelz eine identische Abstufung wie am Dentin (Tay et al. 2000 a). Haftwerte, wie sie für Phosphorsäureätzung als selektives Verfahren oder im Rahmen der Total- Etch-Technik erreicht werden, sind jedoch nach Meinung von Hara et al. kaum zu erzielen, während andere zeigen, dass selbstätzende Systeme durchaus als kompetente Alternative zur Phosphorsäureätzung angesehen werden können (Hara et al. 1999). Die Resin-Tag Ausbildung soll nach Gordan et al. zu Total-Etch- Systemen vergleichbar sein, während Perdigao et al. dies verneinen und darstellen, 42 dass selbstätzende Materialien weniger definierte Ätzmuster erzeugen als die Phosphorsäureätzung (Gordan et al. 1998, Perdigao et al. 1997 a). Unterschieden werden muss allerdings, ob „ursprünglicher“ gesunder Schmelz geätzt wird oder ob die aprismatische Oberfläche bereits maschinell entfernt wurde, wodurch bessere Ätzergebnisse zu verfolgen sind (Pashley, Tay 2001 b). Aprismatischer Schmelz wird durch das milde CSEB kaum geätzt, lediglich feine Spuren einer veränderten Oberfläche sind erkennbar. Tiefer liegende Kristalle werden nicht aufgelöst. Eine unregelmäßige Hybridschicht von 0,1 µm ist zu sehen. NRC/P&B NT erzeugt eine komplett schwammartige unregelmäßige Oberfläche im aprismatischen Schmelz, die in der Lage ist, eine Hybridschicht von ca. 0,1 µm zu etablieren. Lediglich L-Pop bildet eine gleichmäßige mikroporöse Oberfläche im aprismatischen Schmelz und erzeugt eine Hybridschicht von bis zu 4 µm, vergleichbar zur Phosphorsäureätzung. Trotz der unterschiedlichen Aggressivität und Tiefe des Ätzmusters unterscheiden sich die Haftwerte der geprüften Materialien nicht signifikant und liegen insgesamt unter jenen an prismatischen Schmelz oder konventionell geätztem Schmelz (Pashley, Tay 2001 b). Fabianellia et al. zeigen in ihrer Studie, dass Phosphorsäureätzung eher in der Lage ist, einen dichteren Randschluss im Schmelz zu erzeugen als selbstätzende Primer bzw. Bondings (Fabianellia et al. 2000). 2.5.3.4 Kombination mit licht- und selbsthärtenden Komposits Mit der Einführung von selbstätzenden Primern und All-in-One Adhäsiven stellt sich wie auch bereits bei Vorgängergenerationen die Problematik der Verarbeitbarkeit mit l icht-, selbst- und dualhärtenden Materialien. Im Gegensatz zu Mehrflaschensystemen bzw. One-Bottle-Bondings, bei denen noch ein separater Ätzschritt notwendig ist, liegt der pH-Wert der selbstätzenden Materialien deutlich niedriger. Aufgrund der Azidität zeigen sie nicht nur in Bezug auf Schmelz und Dentin ein anderes Verhalten als Produkte der dritten bis fünften Generation, sondern bilden auch eine saure, unvollständig polymerisierte Sauerstoffinhibitionsschicht. Diese Schicht kommt mit dem Kompositmaterial nach dem Füllen der Kavität in Kontakt. Durch diesen direkten Kontakt ist es möglich, dass die bei selbstätzenden Materialien stark saure Inhibitionsschicht das Komposit an der Grenzfläche zum Bonding negativ in seiner Polymerisation und damit der Anbindung an das Bonding beeinflusst. Autoren wie Tay et al. berichten von fallenden Haftwerten bei chemisch 43 härtenden Komposits je niedriger der pH-Wert des verwendeten One-Bottle- bzw. selbstätzenden Bondings ist (Peutzfeldt, Asmussen 2001, Tay et al. 2001). Eine homogene Polymerisation der Kontaktfläche Bonding-Komposit wurde nicht beobachtet, sondern es kam zu globulären Einlagerungen, die auf die Säure-Base- Reaktion zwischen saurem Monomer der Inhibitionsschicht des Bondings und dem tertiären Amin des chemisch härtenden Komposits zurückzuführen sind. Auch Suh und Schiltz erhielten signifikant abfallende Haftwerte bei Kombinationen eines One- Bottle Adhäsivs mit selbsthärtenden Komposits je saurer der pH-Wert des Bondingmaterials eingestellt wurde. Die lichthärtende Kompositvariante wurde bei gleichen pH-Wert Variationen signifikant weniger beeinflusst (Suh, Schiltz 2001). Die chemische Härtung bei Komposits läuft über radikalische Redoxreaktionen ab, wobei Benzoylperoxid und tertiäre Amine als Initiatoren benutzt werden. In nicht saurer Umgebung bilden Peroxid und Amin dabei über eine Redoxreaktion einen radikalischen Komplex, der die Kettenreaktion der Polymerisation startet. Liegt jedoch eine saure Inhibitionsschicht wie nach Einsatz selbstätzender Bondings vor, reagiert das basische Amin mit der sauren Gruppe des Bondingmonomers. Dabei protoniert die Säure den Stickstoff des Amins und es kommt zur Ausbildung eines Komplexes, in dem das protonierte Amin nicht mehr in der Lage ist, einen radikalischen Komplex zu bilden. Da die Protonierung und damit die „Inaktivierung“ des tertiären Amins durch dessen gute Baseneigenschaft sich in saurer Umgebung schneller vollzieht als die Radikalkomplexbildung aus Amin und Peroxid, kommt es zur unvollständigen Polymerisation im Bereich des Interfaces, woraus wiederum verringerte Adhäsion resultiert. Logische Konsequenz aus diesem Reaktionsverhalten ist eine Einschränkung der Indikation für selbstätzende Bondings. Anders als bei chemisch härtenden Komposits startet die Polymerisation lichthärtender Materialien nicht durch Komplexbildung, sondern durch freie Radikale aus aktivierten Photoinitiatoren wie Campherchinon. Das durch Lichteinwirkung erzeugte Radikal des Campherchinon wird auf einen Coinitiator wie z.B. ein tertiäres Amin übertragen. Das radikalische Amin startet dann die Polymerisationsreaktion. Die Initiierungsrate der Radikale ist in lichthärtenden Komposits um ein vielfaches höher als bei chemisch härtenden Materialien. Der Vorteil der lichthärtenden 44 Polymersiation liegt in der schnellen Radikalbildung und Reduktion des tertiären Amins. Durch die hohe Umsatzgeschwindigkeit werden in gleicher Zeit nur wenige Stickstoffatome des basischen tertiären Amins durch die Säurereste protoniert, so dass die Säure-Base-Reaktion hier nur eine untergeordnete Rolle spielt. Es kommt zu einer nahezu vollständigen Polymerisation am Interface Bond-Komposit. Tay et al. konnten in ihrer Studie zeigen, dass verzögerte Polymerisation lichthärtender Komposits nach Aufbringen auf eine saure Bondingschicht im Bezug zur ansteigenden Verzögerungszeit überproportional abfallende Haftwerte ergibt (Tay et al. 2001). Dies lässt auf die in Abhängigkeit von der Verzögerungszeit mehr oder weniger vollständig abgelaufene Säure-Base-Reaktion zwischen Amin und saurem Monomerrest schließen, die nur umgangen werden kann, indem das Komposit direkt nach Applikation polymerisiert wird. Die Interaktion findet ausschließlich im Bereich des direkten Kontakts zwischen Bonding und Komposit statt. Auch bei One-Bottle- Bondings der fünften Generation konnten Tay et al. ähnliche – wenn auch wesentlich weniger ausgeprägte – Phänomene beobachten, sobald chemisch härtende Komposits appliziert wurden. Lösungsansätze, um dieses Problem zu umgehen, ist der Einsatz veränderter Initiatorsysteme, die neben Benzoylperoxid und tertiären Aminen auch Barbitursäurederivate und z.B. Kupfersalze enthalten. Ein weiterer Ansatz ist die Anwendung von Borat Derivaten (Matsushige et al. 2002). Mehrflaschenbondings der dritten und vierten Generation unterliegen der Säure- Base-Reaktion mit dem Füllungsmaterial nicht, da hier die sauren Primer durch nichtsaure Adhäsive bzw. Sealer abgedeckt werden. 45 3. Ziel der Untersuchung Ziel dieser in vitro Studie war es, die Haftkraftwerte verschiedener Adhäsivsysteme in Kombination mit einem Universalkomposit am menschlichen Schmelz und Dentin zu bestimmen und zu vergleichen. Besonderes Augenmerk richtete sich hierbei auf die Ergebnisse der selbstkonditionierenden Adhäsive im Vergleich zu den etablierten Systemen der vierten und fünften Generation. Es wurden drei selbstätzende All-in- One Adhäsive (Prompt L-Pop (L-Pop), experimentelles AC Bond+Desensitizer (AC+D), experimentelles AC Bond (AC)), ein selbstätzendes Mehrflaschenadhäsiv (experimentelles Resulcin Aqua Prime N (Resul)), vier One-Bottle-Bondings mit selektiver Schmelzätzung (Capo Ethanol 1 (Capo E1), Capo Ethanol 2 (Capo E2), Capo Wasser (Capo W), ENA), zwei Total-Etch One-Bottle-Bondings der fünften Generation (Excite, Gluma Comfort Bond (GCB)) und ein Total-Etch Mehrflaschensystem der vierten Generation (Optibond FL (Opti)) geprüft. (Lot-Nr. und Hersteller vgl. Tab. 2 Übersicht der verwendeten Bondings, S. 46). Die Untersuchung erfolgte nach standardisierter Aufbringung der Prüfkörper und künstlicher Alterung der Proben mittels Thermocycling. Die jeweiligen Haftwerte wurden im Scherversuch bestimmt und die Mittelwerte miteinander verglichen. Dabei sollten folgende Fragestellungen untersucht werden: • Welchen Einfluss hat die Wahl des Bondings auf die durchschnittliche Haftkraft an Schmelz und Dentin? • Wie verhalten sich die Haftwerte der selbstkonditionierenden Bondings im Vergleich zu Produkten der vierten und fünften Generation (v.a. Opti, Excite, GCB)? • Wie verhalten sich die experimentellen Bondings zueinander? • Wie verhalten sich die experimentellen selbstätzenden Bondings zum etablierten Produkt L-Pop? 46 4. Materialien und Methoden 4.1 Geprüfte Adhäsive Bonding Komponenten LOT-Nr. Hersteller AC Bond All-in-One Adhäsiv VP050901GE1 Heraeus Kulzer AC Bond + Desensitizer All-in-One Adhäsiv VP050901GE2 Heraeus Kulzer Prompt L-Pop All-in-One Adhäsiv 102424 3M Espe Resulcin Aqua Prime N 1. Resulcin Aqua Prime N 110601 Merz 2. Aqua Conservans 110601 3. Resulcin Monobond 00510151 Capo Ethanol 1 One-Bottle-Bonding 20012373 Schütz Capo Ethanol 2 One-Bottle-Bonding 2001002913 Schütz Capo Wasser One-Bottle-Bonding 012285 Schütz ENA Ethanol One-Bottle-Bonding 2001002573 Schütz Excite One-Bottle-Bonding B 38322 Ivoclar Vivadent Gluma Comfort Bond One-Bottle-Bonding 010028 Heraeus Kulzer Optibond FL 1. Prime 101308 Kerr 2. Adhesive 101911 Tab. 2 Übersicht der verwendeten Bondings 4.2 Verwendetes Ätzgel / Universalkomposit Bonding Ätzgel LOT-Nr. Hersteller Komposit Ätzgel AC Bond - - - Tetric Ceram A2 2) AC Bond + Desensitizer - - - Tetric Ceram A2 2) Prompt L-Pop - - - Tetric Ceram A2 2) Resulcin Aqua Prime N - - - Tetric Ceram A2 1) Capo Ethanol 1 Total Etch 37% B35263 Ivoclar Tetric Ceram A2 1) Gel Vivadent Capo Ethanol 2 Total Etch 37% B35263 Ivoclar Tetric Ceram A2 2) Gel Vivadent Capo Wasser Total Etch 37% B35263 Ivoclar Tetric Ceram A2 1) Gel Vivadent ENA Ethanol Total Etch 37% B35263 Ivoclar Tetric Ceram A2 2) 47 Gel Vivadent Excite Total Etch 37% B35263 Ivoclar Tetric Ceram A2 1) Gel Vivadent Gluma Comfort Bond Gluma Etch 20 090564 Heraeus Tetric Ceram A2 1) Gel (20%) Kulzer Optibond FL Gel Etchant 101641 Kerr Tetric Ceram A2 1) 37,5% Tab. 3 Übersicht der verwendeten Ätzgele 1) LOT-Nr. D14189 2) LOT-Nr. D21759 Hersteller Tetric Ceram A2: Ivoclar Vivadent 4.3 Zähne Für die Herstellung der Probenkörper wurden 440 menschliche extrahierte Zähne herangezogen. 50% der Zähne waren Weisheitszähne, die restlichen 50% verteilten sich auf erste und zweite Molaren, einige Prämolaren und obere mittlere Incisivi. Kriterien für die Auswahl waren Füllungsfreiheit bei Prämolaren, Weisheitszähnen und Incisivi. Bei ersten und zweiten Molaren durfte maximal eine Klasse I Füllung vorliegen, da genügend gesunder Schmelz und gesundes Dentin zum Aufbringen der Prüfkörper zur Verfügung stehen musste. Keiner der herangezogenen Probenzähne wies eine Wurzelkanalfüllung oder makroskopische Beschädigung durch die Extraktion auf. Die Zähne wurden nach Extraktion umgehend in einprozentige Chloraminlösung gegeben und so für mindestens drei bis vier Wochen, maximal aber für zwei Monate, kühl und dunkel gelagert. 4.4 Probenherstellung Nach gründlicher Reinigung der Zähne mit Handinstrumenten und Zwischenlagerung in 0,9 prozentiger NaCl-Lösung wurden diese mit Hilfe einer Einbett-Gießform komplett in Technovit 4040 (Pulver Lot 011519, Flüssigkeit Lot 012347, Heraeus Kulzer, Hanau) nach Herstellerangaben eingebettet und während der Autopolymerisationszeit von 15 Minuten bei 2 bar im Drucktopf (Technomat, Heraeus Kulzer, Hanau) gehalten. Anschließend erfolgte die Entfernung der überschüssigen Technovitfahnen, bevor die Oberfläche maschinell mit Schmirgelpapier (Körnung 80, 48 Pedmax-2, Stoners, Dänemark) unter Wasserkühlung plan geschliffen wurde. Mittels einer Diamantsäge (Buehler Isomet Low Speed Saw, Buehler, USA) wurden die Probenkörper unter Wasserkühlung auf eine einheitliche Breite von 1 cm ± 0,1 cm gesägt. Aus nochmaliger Nachbearbeitung mit Schmirgelpapier (Körnung 80) resultierten Probenkörper einheitlicher Größe von ca. 2,5 cm Höhe und 1 cm ± 0,1 cm Tiefe. Anschließend erfolgte ein Aufschleifen der zu testenden Zahnhartsubstanz unter ständiger Wasserkühlung beginnend bei Körnung 80, 300 U/min über Körnung 240, 150 U/min bis auf Körnung 500, 150 U/min, bis eine ausreichend große Schmelz- bzw. Dentinfläche freilag. Abb. 1 Aufgeschliffene Probenoberfläche Die Lagerung in physiologischer Kochsalzlösung schützte nicht in Bearbeitung befindliche Proben vor Austrocknung. Die aufgeschliffenen Proben wurden direkt weiterverarbeitet, wobei die Zahnauswahl von je 20 Schmelzflächen und 20 Dentinflächen pro Bonding zufällig erfolgte. 4.5 Schmelz- und Dentinvorbehandlung Direkt nach dem Aufschleifen von feuchtem Schmelz und feuchtem Dentin mit Körnung 500 fand die Konditionierung für das jeweilige Adhäsiv auf einer planen kreisrunden Fläche von ca. 5 mm Durchmesser entsprechend den Herstellerangaben statt (Vgl. Tab. 13 Arbeitsabläufe der verwendeten Bondings, Anhang, S. X ff.). Dabei wurde bei Anwendung der Total-Etch-Technik (Opti, Excite, GCB) der Schmelz nach dem Ätzen so lange im Luftstrom getrocknet bis ein kreidig-weißes 49 Ätzmuster erkennbar war, während beim Dentin unter Beachtung des Moist- Bondings lediglich eine Befreiung der Oberfläche von überschüssigem Wasser mittels Zellstofftuch erfolgte. Ebenso war das Vorgehen bei der Substrattrocknung für Bondings mit selektiver Schmelzätzung (alle Capo, ENA). Die selbstätzenden Materialien (L-Pop, Resul, AC, AC+D) wurden auf trockene Schmelz- und leicht feuchte Dentinoberflächen aufgetragen. 4.6 Applikation der Adhäsive und des Komposits Die Applikation und Polymerisation der Bondingmaterialien fand auf den vorbereiteten Schmelz- und Dentinflächen ebenfalls entsprechend der Herstellerangaben statt (Vgl. Tab. 13 Arbeitsabläufe der verwendeten Bondings, Anhang, S. X ff.). Abb. 2 Polymerisierte Adhäsivschicht Die Polymerisation erfolgte mit der Halogenlampe Translux CL (Heraeus Kulzer, Hanau). Der Lichtoutput des Gerätes lag bei 850 mW/cm_. Anschließend wurde mittels Halteapparatur ein teilbarer Teflonring auf der gebondeten Probenoberfläche fixiert ohne dabei die Sauerstoffinhibitionsschicht zu beschädigen. 50 Abb. 3 Halteapparatur zur Prüfkörperherstellung Nach dem kompletten Befüllen der zentralen runden Öffnung (Durchmesser 3,5 mm, Höhe 2 mm) mit Tetric Ceram A2 im Bulk, wurde das Material entsprechend Herstellerangaben senkrecht in unmittelbarem Lichtleiterkontakt für 40 s polymerisiert. Im Anschluß an die 24 stündige Lagerung der fertigen Probenkörper in physiologischer Kochsalzlösung bei Raumtemperatur wurden sie 5.000 Zyklen im Thermowechselbad (Thermowechsellast, Willytec, München; destilliertes Wasser) ausgesetzt. Abb. 4 Aufgebrachter Prüfkörper Die Zyklendauer betrug hierbei je 30 s bei 5°C und 55°C mit einer Abtropfzeit von 30 s zwischen den Bädern. 51 Die Behandlung der jeweils 20 Probenkörper zur Schmelz- und Dentinprüfung eines Bondings erfolgte entsprechend ISO/DTS 11405 (International Organization for Standardization 2001) mit Materialien aus jeweils nur einer Charge. 4.7 Versuchsdurchführung Die Proben wurden nach 5.000 Zyklen dem Thermowechselbad entnommen und sofort mittels Universalprüfmaschine (Universalprüfmaschine 1445, Zwick, Ulm) abgeschert. Die Probenkörper waren dazu in eine Abschervorrichtung eingespannt. Abb. 5 Abschervorrichtung Der Abscherkopf setzte dabei direkt auf dem Kompositprüfkörper auf. Der Winkel zwischen Kompositkörper und Abscherkopf betrug 90°, d.h. er stand parallel zur Bondingfläche. Der Abstand zur Adhäsivfläche war gemäß ISO/DTS 11405 ≤ 0,5 mm, ohne diese zu berühren. Das Abscheren der Prüfkörper fand mit einer Vorschubgeschwindigkeit von 1 mm/min statt. Gemessen wurde die zum Abriss des Prüfkörpers benötigte Kraft in N/mm_ = MPa. Es lag eine Einteilung der Schmelz- und Dentinproben, in Gruppen nach dem verwendeten Bonding geordnet, vor. Die Einstellung der Prüfmaschine war dabei einheitlich. Für elf Bondingmaterialien wurden jeweils 20 Schmelz- und Dentinproben gemessen, so dass sich eine Gruppengröße von n = 20 ergab. 52 4.8 Statistische Analyse Die statistischen Daten wurden mit dem Programm WinStat (Version 2001.1) berechnet und mit Hilfe des Kolmogorov-Smirnov-Tests auf Normalverteilung getestet. Anschließend wurde eine Varianzanalyse durchgeführt. Die Varianzanalyse als wichtigstes Analyseverfahren zur Auswertung von Experimenten schien dazu geeignet, da die Varianzanalyse die Wirkung einer (oder mehrerer) unabhängiger Variablen (Bondings) auf eine (oder mehrere) abhängige Variable (Dentin- und Schmelzhaftwerte) untersucht. Voraussetzung für die Varianzanalyse ist ein metrisches Skalenniveau für die abhängige Variable (hier: Schmelz- und Dentinhaftwerte in MPa) und ein lediglich nominales Skalenniveau für die unabhängige Variable. Beide Voraussetzungen sind in diesem Fall gegeben (Backhaus et al. 1996). Mit einem LSD-Test nach Bonferroni wurden multiple paarweise Vergleiche durchgeführt. Paarweise Gruppenvergleiche wurden durch einen t-Test vorgenommen (p<0,05 bei beiden Tests). 53 5. Ergebnisse Die statistische Auswertung der getesteten Adhäsivsysteme wird in drei Gruppen dargestellt. Die Gruppe „Selbstätzende Adhäsive“ beinhaltet die selbstätzenden Ein- und Mehrkomponentenmaterialien, die Gruppe „Selektive Schmelzätzung“ One- Bottle Adhäsive mit selektiver Schmelzätzung. In der Gruppe „Total-Etch“ befinden sich zum Vergleich etablierte Total-Etch Adhäsive der vierten und fünften Generati- on. Ausgewertet wurden der Mittelwert und die Standardabweichung (Vgl. Tab. 14 Übersicht Statistische Werte, Anhang S. XVI). Zur weiteren Betrachtung werden im Text durchgehend die Mittelwerte angegeben. Geprüft wurden die Scherhaftwerte der jeweiligen Adhäsivsysteme am Schmelz und Dentin. Alle Bondings wurden laut Herstellerangaben verarbeitet. Die Lagerung sowie die thermische Belastung vor der Messung waren bei allen Proben einheitlich, so dass die Resultate verglichen wer- den können. 5.1 Ergebnisse der selbstätzenden Adhäsive (Gruppe „Selbst- ätzende Adhäsive“) Ergebnisse der Schmelzhaftwerte Die statistische Analyse der selbstätzenden Bondings ergab in der Gruppe „Selbstät- zende Adhäsive“ einen signifikanten Unterschied zwischen der Haftung von AC im Vergleich zur Haftung von AC+D (p<0,0001) und L-Pop (p<0,0001). AC liegt hier mit einem Mittelwert von 28,1 MPa über AC+D mit 22,2 MPa und L-Pop mit nur 15,9 MPa. Der Unterschied in den Haftwerten zwischen AC und Resul (27,0 MPa) ist nicht signifikant. AC+D zeigt signifikant bessere Haftwerte als L-Pop (p<0,0001) und signi- fikant schlechtere als Resul (p=0,004). Signifikant schlechtere Haftwerte zeigt auch L-Pop gegenüber Resul (p<0,0001). AC AC+D L-Pop Resul AC 1,000 AC+D < 0,0001 1,000 L-Pop < 0,0001 < 0,0001 1,000 Resul 0,503 0,004 < 0,0001 1,000 Tab. 4 Signifikanz der Schmelzhaftwerte der Gruppe „Selbstätzende Adhäsive“ 54 Ergebnisse der Dentinhaftwerte Die Signifikanz der Dentinwerte der selbstätzenden Bondings verhält sich analog der Signifikanz der Schmelzwerte. AC verhielt sich signifikant unterschiedlich zu AC+D (p<0,0001) und L-Pop (p<0,0001). Auch hier ist der Unterschied zwischen AC und Resul nicht signifikant. L-Pop zeigt ebenfalls wie am Schmelz signifikant schlechtere Haftwerte gegenüber Resul (p=0,001). Gegenüber AC+D zeigt jedoch Resul die si- gnifikant besseren Haftwerte (p=0,002). Den höchsten Mittelwert erreicht hier AC (27,0 MPa), gefolgt von Resul mit 25,8 MPa. Ausnahme bei den Dentinhaftwerten gegenüber den Schmelzhaftwerten ist AC+D (20,7 MPa) im Vergleich zu L-Pop (20,7 MPa). Hier ließ sich kein signifikanter Unterschied feststellen. AC AC+D L-Pop Resul AC 1,000 AC+D < 0,0001 1,000 L-Pop < 0,0001 0,955 1,000 Resul 0,461 0,002 0,001 1,000 Tab. 5 Signifikanz der Dentinhaftwerte der Gruppe „Selbstätzende Adhäsive“ 55 35,0 30,0 25,0 20,0 15,0 28,1 27,0 27,0 25,8 22,2 10,0 20,7 20,7 15,9 5,0 0,0 AC AACC+D L-Pop Resul Bondings Schmelz Dentin Abb. 6 Mittelwerte und Standardabweichung der Gruppe „Selbstätzende Adhäsive“ Bonding MW in MPa SD in MPA MW in MPa SD in MPA (Schmelz) (Schmelz) (Dentin) (Dentin) AC 28,1 4,4 27,0 4,5 AC+D 22,2 4,1 20,7 3,7 L-Pop 15,9 3,4 20,7 2,9 Resul 27,0 5,8 25,8 5,7 Tab. 6 Mittelwerte und Standardabweichung der Gruppe „Selbstätzende Adhäsive“ MPa 56 Vergleicht man die Gruppe „Selbstätzende Adhäsive“ mit den Gruppen „Selektive Schmelzätzung“ und „Total-Etch“, kommt man zu folgendem Ergebnis (Signifi- kanzwerte der Gruppen untereinander vgl. Tab. 15 Signifikanzwerte aller untersuch- ter Bondings, Anhang Seite XVII): Vergleich Gruppe „Selbstätzende Adhäsive“ mit Gruppe „Selektive Schmelzätzung“ in den Schmelzhaftwerten Sowohl AC (p<0,0001), AC+D (p<0,0001) als auch Resul (p<0,0001) zeigen signifi- kant bessere Haftwerte als Capo E1 (17,0 MPa). Dasselbe gilt auch für Capo E2 (15,2 MPa; pAC<0,0001; pAC+D<0,0001; pResul<0,0001) und ENA (17,0 MPa; pAC<0,0001; pAC+D<0,0001; pResul<0,0001). AC und Resul zeigen keinen signifikanten Unterschied gegenüber Capo W (25,8 MPa). AC+D schneidet gegenüber Capo W jedoch signifikant schlechter ab (p=0,026). L-Pop hingegen schafft es nicht, sich von den Schmelzwerten der Bondings der Gruppe „Selektive Schmelzätzung“ signifikant abzuheben. Zu Capo W kann sogar ein signifikant schlechteres Ergebnis (p<0,0001) verzeichnet werden. Vergleich Gruppe „Selbstätzende Adhäsive“ mit Gruppe „Selektive Schmelzätzung“ in den Dentinhaftwerten AC (p<0,0001), AC+D (p<0,0001), L-Pop (p<0,0001) und Resul (p<0,0001) zeigen alle gegenüber Capo E1 (9,7 MPa) signifikant bessere Ergebnisse. Alle Bondings der Gruppe „Selbstätzende Adhäsive“ können sich auch gegen Capo E2 (12,4 MPa; pAC<0,0001; pAC+D<0,0001; pL-Pop<0,0001; pResul<0,0001) und ENA (11,3 MPa; pAC<0,0001; pAC+D<0,0001; pL-Pop<0,0001; pResul<0,0001) behaupten. Zwischen AC und Capo W (24,8 MPa) sowie Resul und Capo W können keine signifikanten Unter- schiede festgestellt werden. AC+D schneidet im Vergleich zu Capo W signifikant schlechter ab (p=0,027). Ebenso verhält sich L-Pop zu Capo W (p=0,024). Vergleich Gruppe „Selbstätzende Adhäsive“ mit Gruppe „Total-Etch“ in den Schmelzhaftwerten Excite (30,5 MPa) zeigt signifikant bessere Scherhaftwerte als AC+D (p<0,001), L- Pop (p<0,001) und Resul (p<0,0001). Auch GCB (30,1 MPa) und Opti (33,2 MPa) 57 können sich gegenüber AC+D (GCB: p<0,0001; Opti: p<0,0001) und L-Pop (GCB: p<0,0001; Opti: p<0,0001) signifikant abheben. Zwischen Resul und GCB kann kein signifikanter Unterschied festgestellt werden. Im Vergleich zu Opti zeigt Resul signifi- kant schlechtere Ergebnisse (p<0,0001). AC ist nicht signifikant unterschiedlich zu Excite und GCB. Zu Opti wurden sogar signifikant schlechtere Haftwerte ermittelt (p<0,0001). Vergleich Gruppe „Selbstätzende Adhäsive“ mit Gruppe „Total-Etch in den Dentin- haftwerten Auch bei den Dentinhaftwerten zeigen Excite (30,0 MPa) und Opti (34,4 MPa) durch- gehend signifikant bessere Scherhaftwerte gegenüber AC (Excite: p=0,043; Opti: p<0,0001), AC+D (Excite: p<0,0001; Opti: p<0,0001), L-Pop (Excite: p<0,0001; Opti: p<0,0001) und Resul (Excite: p=0,014; Opti: p<0,0001). AC und Resul zeigen keinen signifikanten Unterschied zu GCB. AC+D wies sogar signifikant schlechtere Haft- werte auf als GCB (p<0,0001). Auch L-Pop kann nur ein signifikant schlechteres Er- gebnis gegenüber GCB verzeichnen (p<0,0001). 5.2 Ergebnisse der Bondings mit selektiver Schmelzätzung (Gruppe „Selektive Schmelzätzung“) Ergebnisse der Schmelzhaftwerte Capo E1 zeigt keine signifikanten Unterschiede zu Capo E2 und ENA. Auch zwi- schen Capo E2 und ENA konnte kein signifikanter Unterschied festgestellt werden. Capo W zeige sowohl gegenüber Capo E1 (p<0,0001) als auch Capo E2 (p<0,0001) signifikant bessere Ergebnisse. Signifikant schlechtere Ergebnisse resultieren aus dem Vergleich von Capo W mit ENA für Capo W (p<0,0001). Capo E1 Capo E2 Capo W ENA Capo E1 1,000 Capo E2 0,106 1,000 Capo W < 0,0001 <0,0001 1,000 ENA 0,997 0,123 <0,0001 1,000 Tab. 7 Signifikanz der Schmelzhaftwerte der Gruppe „Selektive Schmelzätzung“ 58 Ergebnisse der Dentinhaftwerte Zwischen Capo E1, Capo E2 und ENA konnten keine signifikanten Unterschiede festgestellt werden. Capo E2 zeige im Vergleich zu Capo E1 signifikant höhere Haft- werte (p=0,004), gegenüber Capo W jedoch signifikant niedrigere (p<0,0001). Auch Capo E1 schneidet gegen Capo W signifikant schlechter ab (p<0,0001). Auch ENA kann sich in dieser Gruppe mit einen signifikant schlechteren Ergebnis nicht gegen Capo W behaupten (p<0,0001). Capo E1 Capo E2 Capo W ENA Capo E1 1,000 Capo E2 0,004 1,000 Capo W < 0,0001 <0,0001 1,000 ENA 0,063 0,290 <0,0001 1,000 Tab. 8 Signifikanz der Dentinhaftwerte der Gruppe „Selektive Schmelzätzung“ Vergleicht man die Bondings der Gruppe „Selektive Schmelzätzung“ mit denen der Gruppe „Total-Etch“, so stellt man fest, dass die Gruppe „Selektive Schmelzätzung“ durchgängig niedrigere Haftwerte aufweist als die Gruppe „Total-Etch“ und damit überall signifikant schlechter abschneidet (Signifikanzwerte vgl. Tab. 15, Anhang Seite XVII). Ausnahme ist der Vergleich zwischen GCB und Capo W. Hier zeigt sich kein signifikanter Unterschied. 59 35,0 30,0 25,0 20,0 15,0 25,8 24,8 10,0 17,0 17,0 15,2 12,4 5,0 11,39,7 0,0 CCapaop oE1 CaCpaop Eo2 CCaappoo W ENA Bondings Schmelz Dentin Abb. 7 Mittelwerte und Standardabweichung der Gruppe „Selektive Schmelzätzung“ Bonding MW in MPa SD in MPA MW in MPa SD in MPA (Schmelz) (Schmelz) (Dentin) (Dentin) Capo E1 17,0 3,9 9,7 2,4 Capo E2 15,2 3,0 12,4 3,1 Capo W 25,8 5,7 24,8 7,0 ENA 17,0 4,2 11,3 3,0 Tab. 9 Mittelwerte und Standardabweichung der Gruppe „Selektive Schmelzätzung“ MPa 60 5.3 Ergebnisse der Total-Etch-Bondings (Gruppe „Total-Etch“) Ergebnisse der Schmelzhaftwerte Die Gruppe „Total-Etch“ weist im internen Vergleich keine signifikanten Unterschiede zwischen den Schmelzhaftwerten von Excite zu Opti und GCB auf. GCB hingegen zeigt signifikant niedrigere Haftwerte als Opti (p=0,007). Excite GCB Opti Excite 1,000 GCB 0,747 1,000 Opti 0,055 0,007 1,000 Tab. 10 Signifikanz der Schmelzhaftwerte der Gruppe „Total-Etch“ Ergebnisse der Dentinhaftwerte Zwischen Excite und GCB konnte auch in den Dentinhaftwerten kein signifikanter Unterschied ausgemacht werden. Die Dentinhaftwerte von Excite (p=0,02) und GCB (p<0,0001) sind signifikant niedriger als die von Opti. Excite GCB Opti Excite 1,000 GCB 0,083 1,000 Opti 0,002 <0,0001 1,000 Tab. 11 Signifikanz der Dentinhaftwerte der Gruppe „Total-Etch“ Im Gesamtüberblick ist festzustellen, dass das Mehrstufensystem Opti aus der vier- ten Generation die höchsten Mittelwerte aller getesteten Materialien aufweist und sich bis auf den Schmelzwert zu Excite zu allen anderen Mittelwerten signifikant bes- ser darstellt. Die höchsten Mittelwerte und Absolutwerte werden in der Gruppe der Total-Etch-Materialien gemessen, wobei beachtet werden muss, dass die Unter- schiede – wie oben beschrieben – zur Gruppe „Selbstätzende Adhäsive“ teilweise nicht signifikant sind. Die niedrigsten Mittel- und Absolutwerte wurden in der Gruppe 61 “Selektive Schmelzätzung“ ermittelt. Die Mittelwerte der Schmelzhaftung liegen bis auf die von L-Pop und von Opti über denen der Dentinhaftwerte. Während dieses Verhältnis bei L-Pop signifikant ist (p<0,0001), ist es bei Opti nicht signifikant. 62 45,0 40,0 35,0 30,0 25,0 20,0 33,2 34,4 15,0 30,5 30,0 30,1 27,9 10,0 5,0 0,0 Excite GCB Opti Bondings Schmelz Dentin Abb. 8 Mittelwerte und Standardabweichung der Gruppe „Total-Etch“ Bonding MW in MPa SD in MPA MW in MPa SD in MPA (Schmelz) (Schmelz) (Dentin) (Dentin) Excite 30,5 5,1 30,0 4,6 GCB 30,1 3,7 27,9 2,6 Opti 33,2 3,2 34,4 3,8 Tab. 12 Mittelwerte und Standardabweichung der Gruppe „Total-Etch“ MPa 63 5.4 Vergleich Mittelwerte Schmelz / Dentin für jedes Bonding Für die experimentellen Bondings AC, AC+D und Resul ist kein signifikanter Unter- schied zwischen den ermittelten Schmelz- und Dentinwerten erkennbar. In der Grup- pe „Selbstätzende Adhäsive“ weist lediglich L-Pop einen signifikant niedrigeren Wert für die Haftkraft am Schmelz als für die am Dentin auf (p<0,0001). In der Gruppe der One-Bottle-Bondings mit selektiver Schmelzätzung, zeigen Capo E1(p<0,0001), Ca- po E2 (p=0,006) und ENA (p<0,0001) signifikant höhere Schmelzwerte gegenüber den Dentinwerten. Auffällig ist der große Sprung zwischen Mittelwert am Schmelz und Mittelwert am Dentin. In der Gruppe „Total-Etch“ zeigt sich bei den etablierten Bondings der vierten und fünften Generation ein signifikanter Unterschied nur beim Vergleich Schmelz-Dentin bei GCB (p=0,038; Schmelz 30,1 MPa; Dentin 27,9 MPa). 64 6. Diskussion 6.1 Diskussion von Material und Methode Um die Ergebnisse der in vitro Tests aussagekräftig und untereinander vergleichbar zu gestalten, wurde auf möglichst einheitliche Versuchsvorbereitung und - durchführung geachtet (siehe Punkt 4.3-4.5). Wichtige Faktoren, die in der Mund- höhle auftreten wie der Einfluss von Feuchtigkeit und wechselnder Umgebungstem- peratur durch Speisen und Getränke wurden mittels Feuchtlagerung und 5.000 Zy- klen zwischen 5°C und 55°C in der Thermowechsellastmaschine nachgestellt. Da die meisten Änderungen im Verhalten von Schmelz und Dentin in den ersten Ta- gen nach Extraktion erfolgen, sollten die Zähne vor einer Weiterverarbeitung einige Tage gelagert werden. Ein Lagerzeitraum bis zu sechs Monaten wird für die Verwen- dung für Scherbondmessungen als unkritisch angesehen, da vorher kaum degenera- tive Prozesse stattfinden (International Organization for Standardization 2001). Fin- ger misst der Lagerdauer der Zähne im Bezug auf die Haftwerte untergeordnete Be- deutung bei. In seinen Untersuchungen fand er keine signifikanten Unterschiede zwi- schen sofort nach Extraktion verarbeiteten Zähnen im Vergleich zu solchen, die bis zu drei Monaten gelagert waren (Finger 1988). Mitchem und Gronas konnten zeigen, dass sich die Haftkraft von Bondingmaterialien nicht signifikant schlechter mit Zu- nahme der Lagerdauer der verwendeten Zähne verhält. Die Lagerung der Zähne er- folgte in einprozentiger Chloraminlösung, um zusätzlich größtmögliche Keimfreiheit zu erreichen (Mitchem, Gronas 1986). Finger gibt an, dass diese Lösung für eine konservierende Lagerung der Zähne geeignet ist, da die anschließende adhäsive Behandlung nicht negativ beeinflusst wird. Zur kurzzeitigen Lagerung ist auch phy- siologische Kochsalzlösung geeignet. Für die vorliegenden Versuche wurden menschliche Zähne herangezogen, da die an Rinderzähnen erzielten Ergebnisse im Allgemeinen niedriger ausfallen (Finger 1988). Soweit es möglich war, wurden in der vorliegenden Arbeit oberflächliche Dentina- reale zur Applikation der Adhäsive verwendet, wobei eine Messung der Restdentin- stärke nicht stattfand. Sowohl Finger als auch Yoshihawa et al. gaben in ihren Studi- en sinkende Haftwerte mit abnehmender Restdentinstärke an. Allerdings wird diesen Ergebnissen kaum klinische Relevanz beigemessen (Yoshikawa et al. 1996, Finger 65 1988). Auch Giannini et al. kommen in ihrer Studie zu dem Ergebnis, dass die Zu- nahme der Tubulidichte und die Abnahme der Fläche ätzbaren Dentins konventio- nelle und selbstätzende Adhäsivsysteme negativ beeinflussen kann. Zu bondende Flächen mit größerem ätzbaren Dentinanteil scheinen unabhängig vom Adhäsivtyp höhere Scherhaftwerte zu erreichen (Giannini et al. 2001). Die Probenkörper wurden, wie unter Punkt 4.4 geschildert, hergestellt. Dieses Verfahren wurde in Anlehnung an die bei Fritz und Finger sowie in ISO/DTS 11405 beschriebene Vorgehensweise durchgeführt (Fritz, Finger 1999, Finger, Balkenhol 2000, Fritz et al. 2001). Die fein- ste Körnung lag in vorliegender Versuchsreihe bei 500, die Thermocyclingzahl wurde auf 5.000 erhöht, um den Alterungsprozess zu beschleunigen. Die Oberflächenrau- higkeit hat nach Finger keinen Einfluss auf die resultierenden Scherhaftwerte. Ogata et al. beschreiben für selbstätzende Primer nachlassende Haftwerte mit ansteigender Korngröße des Präparationsinstrumentes und erreichen beste Ergebnisse mit Schmirgelpapier der Körnung 600. Diese können aber durch künstliche Alterung mittels Thermowechsellast negativ beeinflusst werden (Finger 1988, Miyazaki et al. 1998, Ogata et al. 2001). In vorliegender Studie wurde mit der Thermobelastung nach 24 Stunden Wasserlagerung begonnen, um einerseits Nachpolymerisations- prozesse ablaufen lassen zu können, andererseits einen Entspannungsprozess in Bonding und Komposit zu ermöglichen (Finger 1988). Der Scherversuch wurde ebenfalls entsprechend ISO/DTS 11405 durchgeführt. Die bereits vielfach in der Lite- ratur dargestellten Scherversuche unterscheiden sich in der Regel in der Abscherge- schwindigkeit bzw. der Höhe und dem Durchmesser des Kompositzylinders. Die Zy- linderdurchmesser variieren hier von 2,5 mm bis zu 5 mm. Die zum Abscheren benö- tigte Kraft berechnet sich aus dem Verhältnis Kraft zu Fläche (N/mm_), wodurch die- ser Faktor keinen signifikanten Einfluss auf die Ergebnisse haben sollte. Tatsächlich werden jedoch mit kleinerem Zylinderdurchmesser Fehler in der Substrat- und Bon- dingoberfläche minimiert, so dass man von aussagekräftigeren Werten ausgehen kann (Brown et al. 2002). Zur Untersuchung des adhäsiven Verbundes zwischen Komposit und Dentin werden unterschiedliche Methoden herangezogen. Zwei in der Literatur als gängige Verfah- ren dargestellte Versuche sind die Scherbonduntersuchung (SBS) und der Miniatur- zugversuch (µ-TBS) (Finger, Balkenhol 2002, Suh, Schiltz 2001, Perdigao et al. 1999 66 b, Frankenberger et al. 2001 b, Frankenberger 2002), wobei der SBS Test wiederholt in der Kritik steht (Frankenberger et al. 2002, Perdigao et al. 1994, Versluis et al. 1997). Bei den genannten Testverfahren wird häufig dazu tendiert, innerhalb des je- weiligen Verfahrens, aber auch verfahrensübergreifend Werte miteinander zu ver- gleichen. Hier ist Vorsicht geboten, da die Ergebnisse keine zuverlässigen Aussagen zum klinischen Verhalten wiederspiegeln und alle Resultate immer auch methoden- und untersucherabhängig sind (Finger 1988). Vergleicht man die beiden Debonding- verfahren, SBS Test und µ-TBS Test, sind einige grundlegende Unterschiede festzu- stellen. Während der in vorliegender Arbeit beschriebene und eingesetzte SBS Test je einen bis maximal zwei Prüfkörper pro planer Schmelz- oder Dentinfläche zulässt, wird im µ-TBS Test die klinische Krone bis zum Erreichen einer gleichmäßigen Schmelz- oder Dentinfläche plan geschliffen, komplett adhäsiv behandelt und mit einem Kom- positaufbau versehen (Frankenberger et al. 2002). Bei beiden Verfahren fehlen laterale Schmelz- und Dentinwände, wodurch der inter- faziale Stress durch Polymerisationsschrumpfung minimiert wird und nur ein niedri- ger C-Faktor vorliegt, der nicht mit dem C-Faktor einer mehrflächigen Restauration in vivo übereinstimmt (Frankenberger 2002). Eine wichtige Größe stellt der Durchmes- ser der gebondeten Oberfläche bzw. des Prüfkörpers dar. Mit zunehmendem Prüf- körperdurchmesser steigt hierbei der Anteil des kohäsiven Versagens, was für den µ- TBS Test mit kleinsten Bondingflächen spricht. Hier werden im Gegensatz zum SBS Test die Probenzähne nach Aufbringen des Kompositzylinders vertikal in 10 bis 40 Stäbchen mit einer Bondingfläche, je nach Untersuchung, zwischen 0,5 und 1 mm_ gesägt, um das zu untersuchende Bondingareal zu minimieren (Frankenberger 2001). Je nach µ-TBS Verfahren arbeitet man mit parallelwandigen oder im Interfa- cebereich sanduhrförmig eingezogenen Prüfstäbchen, um dort eine maximale Stres- sentwicklung zu erzielen (Pashley et al. 1999). Zur Messung werden die Stäbchen, im Gegensatz zum Einspannen in eine Schervorrichtung beim SBS Test, so in eine Universalprüfmaschine eingespannt, dass Komposit und Schmelz- oder Dentinfläche bis zum Versagen des Adhäsivverbundes geradlinig auseinandergezogen werden. Vorteile dieses Verfahrens sind, neben der Herstellung zahlreicher Prüfkörper aus einem Zahn, das relativ zuverlässige Unterbinden des kohäsiven Versagensmodus 67 und das Messen klar umschriebener Zahnhartsubstanzbereiche. Allerdings geht mit der kleinen Bondingfläche auch die Schwierigkeit bei der Herstellung der Stäbchen einher und, dass sich Haftwerte unter 5 MPa kaum messen lassen. Ebenso muß be- achtet werden, dass die grazilen Prüfkörper anfällig gegen Austrocknung sind (Fran- kenberger 2001). Die nur schwer messbare Schmelz- und Dentinschichtdicke und das daraus resultie- rende inhomogene Bondingareal, das unter Umständen verschiedene Schmelz oder Dentinstärken innerhalb eines Prüfkörpers aufweist, stehen beim SBS Test in der Kritik. Dieses Problem kann im µ-TBS Test durch die kleine Adhäsivfläche vermieden werden. Die µ-TBS Methode misst die Haftfestigkeit von Flächen kleiner 1 mm_, im Vergleich zu den 3-5 mm Durchmesser beim SBS Test (3,5 mm in vorliegender Un- tersuchung). Einfluss hat dieser Faktor vor allem im Dentin aufgrund des variieren- den Abstandes zur Pulpa, während er im Schmelz eher vernachlässigbar ist. Die für Untersuchungen interessante Frage nach Testergebnissen an gesunder sowie an kariös veränderter Zahnhartsubstanz lässt sich mit Hilfe des µ-TBS Tests einfacher lösen. Die Platzierung von Prüfkörpern kann selektiv auf gesundem oder kariös ver- ändertem Material erfolgen, während man beim SBS Test in solchen Fällen häufig Überschneidungen hat. Die Ergebnisse des µ-TBS Tests zeigen zwar in der Regel eine größere Streubreite, aber insgesamt höhere Werte als beim SBS Test (Fran- kenberger et al. 2002). Ein weiterer Kritikpunkt am SBS Test sind die nicht uniformen Belastungsspitzen und Kerbspannungen durch die Scherbelastung des Prüfkörpers im 90° Winkel, die auf das Dentin beim Erreichen von Werten größer als 15 MPa ausgeübt werden. Die jenseits dieser Grenze lokal entstehenden Stressmomente können zu kohäsiven Frakturmodi im Dentin, verbunden mit einer Verfälschung der Ergebnisse, führen (Frankenberger 2002). Diese Probleme werden mit der µ-TBS Methode umgangen, da es normalerweise aufgrund des Belastungsmodus zu adhä- sivem Versagen kommt (Frankenberger et al. 2002). Die Haftwerte des µ-TBS Tests verhalten sich in der Regel invers zur Größe der gebondeten Fläche (Sano et al. 1994). Versluis et al. beschreiben in ihrer Arbeit die mögliche Problematik des Abscherens mittels SBS im Dentin. Sobald die Adhäsion des Bondings stärker ist als die Kohäsi- on des Dentins, kommt es durch das punktuelle Einwirken der Scherkraft auf den 68 Kompositzylinder zu lokalem Stress im Interface. Dabei kann es zu initialen, räumlich umschriebenen Rissen im Dentin und im Adhäsiv kommen, die sich tiefer ins Dentin fortpflanzen und dort zu Ausrissen führen, ohne das Interface zerstört zu haben (Versluis et al. 1997). Die Applikation der Abscherkraft auf das Interface stellt keine reine Scherkraft dar, sondern ist vielmehr eine Kombination aus Scherbelastung, „Schälbelastung“ und Zugbelastung, was zu einer ungleichmäßigen Kräfteverteilung führen kann (Fran- kenberger 2002). Diese Phänomene werden im reinen Zugversuch durch die punkt- förmige, geradlinige Belastung unterbunden, so dass Dentinausrisse selten sind. Al- lerdings ist anzumerken, dass das µ-TBS Verfahren viel Erfahrung erfordert und nicht fehlerfrei ist. Beim fehlerhaften Einspannen der Prüfkörper außerhalb der Parallelen zur Zugrichtung kommt es leicht zu Torsionen während des Versuchs. Die Herstel- lung und maschinelle Bearbeitung der gebondeten Prüfzähne mittels Säge kann bei unsauberem, mangelhaftem Sägeblatt oder –band schnell zu Rissen im Randbereich der Prüfstäbchen führen, die auch hier das Ergebnis negativ beeinflussen. Letztendlich bleibt festzustellen, dass ein Vergleich von Werten unterschiedlicher Verfahren nicht vorgenommen werden kann (Finger 1988). Selbst innerhalb eines Verfahrens sind Vergleiche aufgrund bereits genannter Variabilitäten, wie Behandler und Versuchsaufbau, eher zurückhaltend und negativ zu bewerten. Idealerweise vergleicht man Haftwertuntersuchungen eines Untersuchers zu verschiedenen Mate- rialien, die aber mit ein und demselben Versuchsaufbau durchgeführt wurden. Nur dann kann von der Vergleichbarkeit der Werte ausgegangen werden (Miyazaki et al. 2000 a). Vor diesem Hintergrund bleibt der SBS Methode zwar einerseits im Vergleich zum µ- TBS Test noch immer die größerer Anzahl an Unwägbarkeiten, andererseits stellt der SBS Test für den Vergleich aus Untersuchungen mit konstanter Methode eines Be- handlers ein adäquates Werkzeug dar, um Aufschluss über das Verhalten verschie- dener Systeme zueinander zu erhalten. Jedoch sollten diese Werte nicht isoliert als Absolutwerte betrachtet werden. Die SBS Messung stellt, wie die Haftfestigkeitsmes- sung im Allgemeinen, eine gute Möglichkeit der Orientierung für die Entwicklung dar und kann auf eventuelle klinische Mängel aufmerksam machen (Krejci et al. 1993). Allerdings können und sollen diese Messungen nicht als alleiniges Qualitätskriterium 69 gelten, da weder mit SBS noch mit µ-TBS auf eine klinische Relevanz geschlossen werden kann. Im Vergleich zur klinischen Situation ist eine Bewertung des SBS Tests, aber auch des µ-TBS Tests, mit Vorsicht vorzunehmen, da sowohl das eine, als auch das andere Verfahren nur einen Teil der physiologisch auftretenden Kräfte imitieren kann und eine Vielzahl variabler Parameter in vivo und in vitro vorliegen (Swift 1998). Der SBS Test wie auch der µ-TBS Test bilden nur eine Säule der in vitro Untersuchungen und müssen durch andere Untersuchungen, wie der Randspaltmessung, verifiziert und erweitert werden. 6.2 Diskussion der Einflussfaktoren auf die in vitro Schmelz- und Dentinhaftung Die in der vorliegenden Arbeit untersuchten Adhäsive unterscheiden sich neben ihrer Anzahl an Komponenten bzw. Zuordnung zu einer bestimmten Generation zusätzlich im chemischen Mechanismus. Dadurch bedingt kann es zu signifikanten Unterschie- den zwischen den verwendeten Bondings innerhalb einer Studie kommen. So zeigen Mehrflaschenadhäsive der dritten und vierten Generation häufig höhere Haftwerte an Schmelz und Dentin als die der fünften Generation oder selbstkonditionierende Sy- steme. Zum einen kann dies durch die Sicherheit eine Hybridschicht bzw. einen Ad- häsivfilm zu bilden bedingt sein, zum anderen in der Dicke dieser Adhäsivschicht. Extrem dünne Adhäsivschichten in der Größenordnung 1-2 µm können zwar ebenso stabil durch die Hybridschicht am Dentin verankert sein, jedoch fehlt diesen Adhäsiv- schichten die Fähigkeit als Puffer gegen die auftretenden Polymerisationskräfte des Komposits zu wirken. Die gute Pufferwirkung der Mehrflaschenadhäsive geht den One-Bottle-Bondings häufig verloren, was sich je nach Studie in tendenziell bis signi- fikant niedrigeren Haftwerten bemerkbar macht. Ebenso werden bei vielen selbst- konditionierenden Adhäsiven im Vergleich zu Mehrflaschensystemen der vierten Ge- neration dünnere Adhäsivschichten gebildet, die kaum schockabsorbierende Wirkung aufweisen. Zusätzlich tritt bei den selbstkonditionierenden Materialien das bereits beschriebene Phänomen der sauren Inhibitionsschicht auf, die als Polymerisations- inhibitor zum Komposit wirken kann. Hieraus können niedrigere Haftwerte resultie- ren. Außerdem können Präzipitate im Hybridlayer der selbstkonditionierenden Mate- rialien zu Unregelmäßigkeiten in dieser Schicht führen, die sich negativ auf die 70 Struktur und Stabilität auswirken können. Wassergelöste Systeme bergen grundsätz- lich die Gefahr, dass Restfeuchtigkeit im Adhäsiv zurückbleibt, die die Polymerisation inhibiert. Je nach Untersucher führt das zu Auswirkungen im Resultat der ermittelten Haftwerte. Frankenberger et al. verdeutlichten z.B. die Abhängigkeit der Haftwerte von der empfohlenen Penetrationszeit. Sowohl bei konventionellen Systemen wie EBS Multi (3M Espe) oder Prime&Bond NT als auch beim selbstätzenden L-Pop kommt es bis zu einer Halbierung der Haftwerte bei halbierter Penetrationszeit. Gleichzeitig konnte auch herausgestellt werden, dass Systeme der dritten Generati- on (Syntac Classic, Ivoclar Vivadent) weniger anfällig für Verarbeitungsfehler sind (Frankenberger et al. 2001 a). Um Scherhaftwerte an Schmelz und Dentin in ver- schiedenen Studien vergleichen zu können, ist bei allen Unwägbarkeiten, die im Handling des jeweiligen Untersuchers liegen, zumindest auf einen einheitlichen Ver- suchsaufbau zu achten. Miyazaki et al. stellen in ihrer Studie den Einfluss verschie- dener Behandlergruppen auf die Scherbondhaftung eines selbstätzenden und eines One-Bottle-Adhäsivs heraus. Sie kamen zu dem Schluss, dass es zu signifikanten Unterschieden zwischen den Behandlern trotz gleicher Versuchsbedingungen kommt (Miyazaki et al. 2000 a). Dabei kommt es außerdem zu signifikanten Unterschieden von Proben mit und ohne Thermowechselbelastung sowie zu einer Abhängigkeit von der Zahl der Thermowechselzyklen. Während eine kleine Zyklenzahl von bis zu 3.000 noch wenig Einfluss hat, steigt dieser deutlich, wenn es sich um höhere Zy- klenzahlen handelt. Miyazaki et al. beobachteten dieses thermowechselzyklenab- hängige Verhalten für selbstätzende Primer im Vergleich zu Adhäsiven der fünften Generation. Sie stellten fest, dass es in den Gruppen mit selbstätzenden Primern zu signifikantem Nachlassen der Haftkraft mit steigender Zyklenzahl kommt. Bei den selbstprimenden Adhäsiven kam es zwar auch zu einer Verringerung der Haftwerte nach Thermocycling, aber zu keinem Abfall in Abhängigkeit zur Zyklenzahl (Miyazaki et al. 2000 b). Ebenso ist bekannt, dass es in den ersten Stunden nach Polymerisati- on von Bonding und Komposit zu Nachpolymerisationsprozessen und Entspan- nungsphänomenen in Bond und Komposit kommt. Daraus können signifikant schlechtere Werte in Messungen direkt nach Applikation (10 min Wartezeit) zu jenen, die für 16 Stunden oder länger wassergelagert wurden, resultieren. Bui et al. unter- suchten die Auswirkung des Abscherens eines mit L-Pop Adhäsiv befestigten Kom- 71 positzylinders von Schmelz und Dentin nach 10 min beziehungsweise 16 Stunden Wasserlagerung. Hierbei konnte ein Anstieg der Haftkraft am Schmelz von 17,4 MPa auf 28,7 MPa und am Dentin von 17,8 MPa auf 27,8 MPa gezeigt werden. Das glei- che Phänomen konnte für Bondings der fünften Generation nachgewiesen werden (Bui et al. 2001). Je nach Applikation, der daraus resultierenden Vollständigkeit der Hybridschicht und dem Randschlussverhalten, kann es während der Thermocycling- phase zu ersten Hydrolyseprozessen kommen. Bei Wasserlagerung über einen län- geren Zeitraum findet eine Quellung des Komposits durch Wasseraufnahme statt. Daneben kommt es bei unvollständiger Infiltration des Kollagenfasergeflecht durch hydrophile Monomere zum Abriss des Netzwerkes vom unbehandelten Dentin (Haller et al. 1993, Pashley et al. 1994). Von entscheidender Bedeutung für alle Systeme ist deshalb die vollständige Ausbildung einer Hybridschicht. Ausgehend vom Zahn als Bondingsubstrat können Unterschiede in Studienergebnissen bei sonst identischer Versuchsdurchführung im Lagermedium der extrahierten Zähne liegen. Eine weitere Rolle spielt der Durchmesser des aufgebrachten Kompositzylinders, dessen Material und die Vorschubgeschwindigkeit und Abscherkopfform der Prüfmaschine (Brown et al. 2002). Erst bei Übereinstimmung im Versuchsaufbau und -durchführung kann von annähernder Vergleichbarkeit gesprochen werden. 6.3 Diskussion der eigenen Ergebnisse In vorliegender Untersuchung wurden die vier selbstkonditionierenden Adhäsive AC, AC+D, L-Pop, Resul im Vergleich zu einem etablierten Adhäsiv der vierten Generati- on (Opti) und zu zwei etablierten Adhäsiven der fünften Generation (Excite, GCB) geprüft. AC, AC+D und Resul lagen als experimentelle Lösungen vor. Außerdem kamen vier experimentelle Materialien eines Herstellers zum Einsatz, die der fünften Generation angehören, jedoch mit selektiver Schmelzätzung (Capo E1, Capo E2, ENA, Capo W), wobei Capo E1 und Capo E2 eine identische Zusammensetzung aufweisen und lediglich aus verschiedenen Chargen stammen. ENA gleicht Capo E1 und Capo E2 im wesentlichen ebenfalls, beinhaltet aber einen uns nicht bekannt ge- gebenen Zusatzstoff. Capo W basiert im Vergleich zu Capo E1, E2 und ENA auf Wasser als Lösungsmittel. 72 Die Adhäsive der Gruppe „Total-Etch“ stellen den Standard dar, mit dem verglichen werden soll. Die drei Adhäsive dieser Gruppe kommen unter Verwendung der Total- Etch-Technik zum Einsatz. Die Schmierschicht auf der Dentinoberfläche wird entfernt und das oberflächliche Kollagenfasergeflecht wird freigelegt. Die Demineralisati- onstiefe beträgt dabei laut Literatur ca. 7,5 µm. Die Systemkomponenten werden dann entweder in mehreren Lösungen (Opti) oder als eine Flüssigkeit (Excite, GCB) auf Schmelz und Dentin aufgetragen. Es resultieren an Schmelz und Dentin im Ver- gleich zu den Materialien der Gruppen „Selbstkonditionierende Adhäsive“ und „Se- lektive Schmelzätzung“ die höchsten Mittelwerte. Innerhalb der Gruppe „Total-Etch“ zeigt Opti an Schmelz und Dentin jeweils die höchsten Mittelwerte, wobei ein signifi- kanter Unterschied zu Excite Dentin und GCB Schmelz und Dentin vorliegt. Als Gründe dafür können vor allem die Vorteile eines Mehrkomponentensystems ange- nommen werden. Der Primer aus HEMA, GPDM, Wasser und Ethanol ist extrem hy- drophil und dünnflüssig, so dass er das inter- und peritubuläre Kollagenfasergeflecht schnell und vollständig penetrieren kann. Unterstützt wird diese Penetration durch die geringe Größe der HEMA-Moleküle. Das so vorbereitete Kollagenfasernetzwerk nimmt das eher zähflüssige, lösemittelfreie Adhäsiv aus bis-GMA und HEMA auf, wobei neben der Hybridschicht eine relativ dicke Adhäsivschicht gebildet wird, die als Puffer bzw. Schockabsorber während der Polymerisationsschrumpfung des Kompo- sits und während des Thermocyclings fungiert, was die hohen Haftwerte an Schmelz und Dentin erklären würde. Die One-Bottle-Bondings Excite und GCB unterscheiden sich dagegen nicht signifi- kant und ähneln sich auch in ihrem Mechanismus. Auch hier wird das durch Total- Etch entstandene Geflecht als Substrat herangezogen. Allerdings liegen alle chemi- schen Bestandteile zum Erzeugen einer Hybridschicht in nur einer Lösung vor, so dass es vorstellbar wäre, dass aufgrund der zwischen einem Primer und einem Ad- häsiv liegenden Viskosität zwar eine gute Penetration erreicht wird, die entstandene Adhäsivschicht jedoch wegen ihrer evtl. geringeren Schichtstärke nicht so hohe ela- stische Eigenschaften aufweist, wie die von Opti. GCB verfügt über das in vernetz- tem Zustand etwas elastischere UDMA, Excite beinhaltet bis-GMA. Beide Systeme haben die Eigenschaft, Komplexe mit Kalzium zu bilden: Excite über die Phosphon- säure, GCB über das 4-META. Die guten Dentinhaftwerte können bei Excite und 73 GCB durch das leicht saure Verhalten unterstützt sein, indem es am Dentin nach Applikation zu einer geringen Nachätzung kommen kann (Ivoclar Vivadent 1999, Balkenhol 1998). Die getesteten selbstkonditionierenden Materialien zeigen innerhalb ihrer Gruppe deutlichere Unterschiede als die der Gruppe „Total-Etch“. Resul und AC zeigen hier die höchsten Mittelwerte an Schmelz und Dentin. Resul hat hierbei im Vergleich zu den anderen Bondings dieser Gruppe die Vorteile eines selbstätzenden Mehrkompo- nentensystems. Die dünnflüssige Primerlösung beinhaltet zwar den gleichen Wirk- mechanismus wie L-Pop – beide konditionieren Schmelz und Dentin über Phosphor- säureester und müssen vor Applikation mit Wasser gemischt werden – wird aber nach Applikation des selbstkonditionierenden Primers mit einem lösemittelfreien bis- GMA/TEGDMA Bonding überschichtet. Vorstellbar ist, dass dadurch der Primer dünnflüssiger sein kann, als der des L-Pop, da er keine suffiziente Adhäsivschicht ausbilden muss. Die dünnflüssigere Primerlösung hat dann Vorteile in der Pentration des smearlayerbedeckten Dentins. Die im zweiten Schritt applizierte Bondingschicht wirkt wohl auch beim Resul als elastisches Band und Stressbreaker während der Polymerisationsschrumpfung des Komposits und der Thermowechselbelastung. Da Silva et al. kommen in ihrer Studie zu dem Schluss, dass die Hybridschichtausbil- dung bei L-Pop zu gering ist (da SilvaTelles et al. 2001). Pashley et al. zeigen in ihrer Studie den Effekt einer Applikation von L-Pop in zwei Schichten, woraus eine Ver- dopplung des Haftwertes resultierte. Es ist daher anzunehmen, dass die Schichtdik- ke des Adhäsivfilmes nach einfacher herstellergemäßer Applikation zu gering ist, um auftretenden Kräften zu widerstehen (Pashley et al. 2001). Zu einem entsprechenden Ergebnis kommen Frankenberger et al. Es ist außerdem anzunehmen, dass es durch die Bondingschicht des Resul zu keiner Inhibition zwischen saurer Inhibitionsschicht und Komposit kommt, so dass bereits beschriebene Probleme umgangen werden können (Frankenberger et al. 2001 b). Die Kontaktzeit zwischen saurer Primerlösung und Bonding ist hier scheinbar kurz genug, um negative Beeinflussung zu vermei- den. Trotz der guten Ergebnisse von Resul scheint die Total-Etch-Technik ohne Verwendung saurer Monomere der Signifikanz nach zu urteilen im Hinblick auf Scherhaftfestigkeit einen effektiveren Verbund, sowohl in der Variante eines Mehrfla- schenadhäsivs als auch als One-Bottle-Bonding, herzustellen. Dennoch ist zu erken- 74 nen, dass die Ergebnisse von AC, AC+D und Resul von den Scherhaftwerten her durchaus im klinisch suffizienten Bereich von größer 17 MPa liegen – v.a. AC und Resul mit ihren Werten im Bereich von etablierten Bondings der fünften Generation (Frankenberger et al. 1997, Hannig et al. 1999 b). AC und Resul unterscheiden sich trotz verschiedener chemischer Mechanismen nicht signifikant. Hier scheint die Ätz- wirkung von 4-META in AC gleichwertig zu der des Resul Primer zu agieren und durch UDMA ein derart stabiler, ausreichend dicker Adhäsivfilm zu entstehen, um auftretenden Kräften widerstehen zu können. AC scheint trotz Darreichung in nur einer Komponente keine Einbußen in Ätzwirkung, Penetrationsfähigkeit oder Filmbil- dung hinnehmen zu müssen. Erstaunlich ist dagegen der Verlust an Haftkraft sowohl am Schmelz als auch am Dentin bei AC+D, da sich dieses Produkt von AC lediglich im Zusatz von Glutardialdehyd unterscheidet. Eine logische chemische Erklärung scheint es hierfür nicht zu geben. Vermuten könnte man allenfalls einen Zusammen- hang mit der Verschiebung des prozentualen Anteils der anderen Komponenten, zumal da der Zusatz von Glutardialdehyd laut Ritter et al. eher zu einer Stabilisierung des Kollagennetzwerkes und damit auch des Hybridlayers führen sollte (Ritter et al. 2001). Die erreichten Werte liegen aber dennoch im klinisch suffizienten Bereich. Überraschend im Vergleich zu den anderen selbstkonditionierenden Materialien ist das relativ schlechte Ergebnis von L-Pop. Obwohl dem Produkt in der Literatur eine hohe Ätzwirkung bescheinigt wird und sogar von Ätzmustern am Schmelz gespro- chen wird, die vergleichbar zu konventioneller Phosphorsäureätzung sind, werden am Schmelz nur klinisch insuffiziente Werte erreicht. Eine mögliche Erklärung kann eventuell nicht evaporiertes Lösungsmittel (Wasser) sein. Allerdings wurde während der Versuche auf einen glänzenden, nicht mehr fließenden Film geachtet. Alternativ wäre vorstellbar, dass durch die aggressive Ätzwirkung ein graziles Ätzmuster ent- steht, das während des anhaltenden Einreibevorgangs zerstört oder zumindest be- einträchtigt wird. Nur separate Untersuchungen könnten das belegen. Auch eine zu saure Inhibitionsschicht oder ein zu dünner Adhäsivfilm könnte das Verhalten von L- Pop erklären. Während der erhöhten Stressmomente im Thermowechselbad könnte dies mechanisches Versagen oder Eindringen von Wasser ins Interface bedeuten. Die Gruppe „Selektive Schmelzätzung“ zeigt eine große Differenz zwischen den Materialien. Nachdem es bei Capo E1 nach Anwendung gemäß Gebrauchsinforma- 75 tion zu klinisch insuffizienten Werten am Schmelz und Dentin kam, wurde das Er- gebnis mit einer weiteren Charge Capo E2 zu verifizieren versucht. Außerdem wurde ein weiteres ethanolgelöstes Material (ENA) in die Versuchsreihe aufgenommen. Die Resultate zeigen, dass sich Capo E1, E2 und ENA bis auf die Dentinwerte von Capo E1 und E2 nicht signifikant unterscheiden und dass offensichtlich bei Capo E1 kein Chargenproblem vorlag. Die Materialien zeigen zwar nach selektiver Schmelzätzung höhere Schmelz- als Dentinhaftwerte, können einen klinisch akzeptablen Bereich aber nicht erreichen. Noch dramatischer sieht die Situation bei den Dentinwerten aus, bei denen im Mittel die 10 MPa-Marke nur knapp erreicht werden kann. Es lässt sich vermuten, dass keiner der drei Ansätze in der Lage ist, die Schmierschicht auf- zulösen und das Dentin zu penetrieren. Trotz Aufbringen und Polymerisieren in zwei Schichten können die Lösungen selbst bei konventionell präpariertem Schmelz keine adäquate Haftung erzeugen. Neben der zu dünnen Adhäsivschicht kann auch über eine unzureichende Polymerisationsqualität spekuliert werden. Überraschend sind die Haftwerte von Capo W, da sich Capo W laut Hersteller nur im Lösungsmittel von Capo E1, Capo E2 und ENA unterscheidet. Bei ersterem ist Wasser eingesetzt wäh- rend letztere ethanolbasiert sind. Capo W erreicht als extrem dünnflüssiges, schwie- rig zu applizierendes und kaum kontrollierbares Bonding Werte, die in der Region etablierter Total-Etch One-Bottle-Bondings liegen, obwohl bei wassergelösten Sy- stemen die Wahrscheinlichkeit für fehlerhafte Lösemittelevaporation größer ist. Da die genaue Zusammensetzung der Materialien der Gruppe „Selektive Schmelzät- zung“ vom Hersteller nicht mitgeteilt wurde, lässt sich aufgrund des Wirkmechanis- mus und der selektiven Schmelzätzung nur über den Einsatz von schwachen Säuren wie Itakon-, Zitronen- oder Maleinsäure spekulieren, die das Dentin konditionieren sollen. Ist dies der Fall, könnte eine Inaktivierung der Säure in den ethanolgelösten Varianten in Betracht gezogen werden. 6.4 Vergleich zu Haftwerten anderer Untersucher Die in dieser Untersuchung verwendeten Adhäsivsysteme L-Pop, Excite, GCB und Opti sind bereits in anderen Untersuchungen verwendet worden. Jain et al. ermittel- ten in ihrer Scherhaftuntersuchung unter anderem einen durchschnittlichen Haftwert für Opti von 26,8 MPa am Schmelz, wobei allerdings eine vorherige Lagerung der 76 Probenzähne in physiologischer Kochsalzlösung stattfand und die zu behandelnde Zahnhartsubstanz mit Körnung 600 aufgeraut wurde. Die Kompositzylinder unter- schieden sich zu den vorliegenden darin, dass sie einen Durchmesser von 3 mm hatten, die Proben wurden lediglich 300 Thermocyclingzyklen ausgesetzt und an- schließend mit 5 mm/min Vorschubgeschwindigkeit abgeschert. Weiterhin fanden Jain et al., dass die Primerapplikation auf trockenen Schmelz keine negativen Aus- wirkungen auf die Haftkraft hat, auf feuchten Schmelz appliziert sogar zu einer signi- fikanten Haftkraftsteigerung führt. Aus seinen Ergebnissen schloss er, dass eine Ap- plikation von Optibond FL Primer auf den geätzten Schmelz zu empfehlen ist (Jain, Stewart 2000). Das gute Ergebnis für Opti Schmelz konnte in der vorliegenden Stu- die bestätigt und wahrscheinlich bedingt durch die unterschiedliche Versuchsanord- nung deutlich übertroffen werden. Wakefield et al. konnten dieses Verhalten von Opti bestätigen. Sie erreichten bei Versuchen an menschlichen Zähnen Werte von 22,6 MPa am Schmelz und 18,4 MPa am Dentin (Wakefield et al. 1996). Auch May et al. führten Scherversuche zur Dentinhaftung von Opti durch. Trotz herstellergemäßer Verarbeitung und bloßer Wasserlagerung für 24 Stunden ohne Thermocycling resul- tierten Durchschnittswerte von nur 16,4 MPa und 17,4 MPa am Dentin von Rinder- zähnen. Allerdings unterscheidet sich auch hier die Versuchsanordnung von vorlie- gender Studie, da mit Körnung 600 Siliciumcarbidpapier, einen Kompositzylinder von 4,4 mm Durchmesser und einer Abschergeschwindigkeit von 5 mm/min gearbeitet wurde. Andere Faktoren sind eventuell im Handling des Prüfers oder in der Polyme- risationsqualität der Materialien zu sehen. Innerhalb der Studie von May et al. sind jedoch zu einem anderen Mehrflaschensystem (EBS, 3M Espe) keine signifikanten Unterschiede festzustellen, was zusätzlich ein Indiz für die abweichende Versuchs- durchführung sein könnte (May et al. 1997). Wilder et al. lagerten Rinderzähne in 0,5 prozentiger Chloraminlösung und destilliertem Wasser bevor sie sie für Dentinversu- che heranzogen. Bei sonst gleichem Versuchsaufbau zu May et al. wurden die Pro- ben für 48 Stunden in destilliertem Wasser gelagert. Hier resultiert ein zu May et al. vergleichbarer Haftwert von 17,0 MPa, was die Notwendigkeit eines identischen Ver- suchsaufbaus unterstreicht, um einen Vergleich vornehmen zu können (Wilder et al. 1998). 77 Ritter et al. ermittelten für GCB im Scherversuch lediglich einen Durchschnittswert von 10,0 MPa am Dentin. Für ihre Versuche zogen Ritter et al. Rinderzähne heran, die in 0,5 prozentiger Chloraminlösung gelagert waren, mit Körnung 600 aufgeraut und unter Verwendung von Charisma vor dem Abscheren mit 0,5 mm/min 24 Stun- den wassergelagert wurden. Angaben über die Abschervorrichtung sind nicht ge- macht, die gebondete Fläche betrug 4,3 mm im Durchmesser. Da weitere Ergebnis- se von Ritter et al. mit anderen Materialien der fünften Generation keine signifikanten Unterschiede innerhalb derselben Studie zu GCB aufweisen, ist im Vergleich zu vor- liegender Untersuchung die Diskrepanz wahrscheinlich ebenfalls in Versuchsaufbau und -durchführung zu sehen (Ritter et al. 2001). Jang et al. geben für GCB einen Scherhaftwert von 24,4 MPa an. Hierbei wurden wie in vorliegender Untersuchung menschliche Molaren verwendet, die aber in destilliertem Wasser gelagert waren und mit Körnung 600 aufgeschliffen wurden. Die gebondete Fläche hatte einen Durch- messer von 3 mm, die Proben wurde nach 24 Stunden Wasserlagerung 500 Ther- mocyclingzyklen bei 6°C und 60°C unterworfen, bevor sie bei 0,5 mm/min abge- schert wurden. Zu sehen ist hier, dass der im Vergleich zu der vorliegenden Studie ähnliche Versuchsaufbau zu Ergebnissen ähnlicher Größenordnung führen kann (Jang et al. 2000). Eine weitere Untersuchung von Fritz et al. zeigt für GCB Haftwerte von 22,4 MPa am Schmelz. Der Versuch unterscheidet sich hier durch den Verzicht auf Thermocycling und der Aufrauung mit Körnung 600. Allerdings wurde als Kom- posit ein wesentlich elastischerer niedriggefüllter Bracket-Kleber eingesetzt, so dass auch hier keine Vergleichbarkeit gegeben ist (Fritz et al. 2001). Henderson et al. ma- ßen für GCB einen Scherhaftwert von 26 MPa am Dentin von Menschenzähnen nach 24 Stunden Wasserlagerung der Proben (Henderson et al. 2000). Für Excite werden Dentinscherhafte je nach Versuchsanordnung zwischen 20 MPa und 34,2 MPa an- gegeben (Ivoclar Vivadent 1999). Lyra et al. fanden Haftwerte von 9,7 MPa für Excite am Dentin. Dabei behandelten sie menschliche Molaren mittels Total-Etch-Technik, jedoch unter zu vorliegenden Messungen anderer Vorgehensweise. Für L-Pop wer- den in der gleichen Arbeit 9,1 MPa am Dentin angegeben (Lyra et al. 2002). Die in der vorliegenden Arbeit ermittelten Werte für Excite liegen zwar weit entfernt von de- nen von Lyra et al., bestätigen aber die Werte verschiedener Untersucher, die in der wissenschaftlichen Dokumentation zu Excite angegeben werden (Ivoclar Vivadent 78 1999). Brown et al. verglichen in ihrer Studie zwei Techniken der Probenherstellung für die Messung der Scherbondhaftung und kommen, je nachdem, ob sie die Gel Cap Methode mit größerem Zylinderdurchmesser oder die Ultradent Methode mit kleinerer Zylindergrundfläche anwenden, zu unterschiedlichen Dentinergebnissen bei der Betrachtung von Excite (Gel Cap: 11,2 MPa; Ultradent: 20,6 MPa). Ebenso stellt sich das Ergebnis für L-Pop mit 6,7 MPa und 12,5 MPa am Dentin je nach einge- setzter Methode dar, wodurch eindrucksvoll die Abhängigkeit der Resultate von der Vorgehensweise gezeigt wird. Ein direkter Vergleich ist nicht möglich. Schaut man hingegen auf das Ranking innerhalb der einzelnen Methoden, so kann man mit vor- liegenden Ergebnissen übereinstimmende Resultate vorfinden (Brown et al. 2002). Perdigao und Frankenberger zeigen in ihrer Studie die Abhängigkeit von Excite von feuchtem Dentin und erreichen Haftwerte zwischen 26,2 MPa und 29,5 MPa (Perdi- gao, Frankenberger 2001). Luchterhandt et al. zeigen in ihrer Microtensile Strength Studie sogar, dass es keinen signifikanten Unterschied zwischen Excite und L-Pop am Dentin gibt. Für L-Pop wird lediglich eine größere Standardabweichung angege- ben (Excite 13,9 MPa; L-Pop 13,4 MPa) (Luchterhandt et al. 2001). Inoue et al. hin- gegen kommen in ihrer Microtensile Strength Studie am Schmelz zu einer Rangord- nung, die mit vorliegendem Ergebnis übereinstimmt, wenngleich die Absolutwerte dieser Methode nicht mit den vorliegenden verglichen werden können. Bei der Be- trachtung von Opti, Excite und L-Pop weist Opti die höchsten Schmelzhaftwerte (40,6 MPa) auf, dicht gefolgt vom nicht signifikant unterschiedlichen Excite (40,1 MPa), während L-Pop mit nur 28,4 MPa diese Region nicht erreichen kann (Inoue et al. 2001). Das selbstätzende All-in-One Adhäsiv L-Pop wurde seit seiner Markteinführung zahl- reichen Scherhaftuntersuchungen unterzogen. Finger und Balkenhol berichten bei zu vorliegenden Ergebnissen vergleichbarem Versuchsaufbau, jedoch ohne Thermocy- cling, von Haftwerten am Schmelz von 20,2 MPa und am Dentin von 18,1 MPa. Aber auch hier ist ein Vergleich durch das fehlende Thermocycling nur bedingt möglich, auch wenn die resultierenden Werte beider Messungen in ähnlicher Größenordnung liegen. Im Vergleich zu CLB 2 V und CSEB war L-Pop niedriger angesiedelt, was die vorliegenden Ergebnisse im Vergleich zu Resul, AC und AC+D bestätigen. Nicht be- stätigt werden konnten jedoch Scherhaftwerte von selbstätzenden Bondings, die un- 79 terhalb der L-Pop-Werte lagen, wie es in der Studie von Finger und Balkenhol der Fall war (AQ-Bond, Sun Medical; Futurabond, Voco; One-Up-Bond, Kuraray). AC Bond differenzierte sich in der Studie von Finger und Balkenhol im Gegensatz zu der vorliegenden Studie nicht signifikant von L-Pop (AC Schmelz: 21,9 MPa, Dentin: 20,8 MPa; L-Pop Schmelz: 20,2 MPa, Dentin: 18,1 MPa) (Finger, Balkenhol 2002). Rosa und Perdigao untersuchten L-Pop an Rinderzähnen deren Schmelz- und Dentinober- fläche sie mit Körnung 600 bearbeiteten. Neben einer Bondingfläche mit 4,4 mm Durchmesser, einer Thermocyclingzahl von 500 Zyklen und einer Abschergeschwin- digkeit von 5,5 mm/min wurde L-Pop vor Kompositapplikation nicht polymerisiert. Es resultierten Haftwerte am Schmelz von 12,8 MPa und am Dentin von nur 5,6 MPa. Ein Vergleich kann durch die grundsätzlich andere Verarbeitungsweise nicht vorge- nommen werden (Rosa, Perdigao 2000). Kanca stellte im Vergleich mehrerer selbstätzender Bondings (CSEB, One-Up-Bond, CLB) im Scherbondtest an Schmelz und Dentin ein signifikant schlechteres Ergebnis für L-Pop fest, was durch die vorlie- gende Studie im Vergleich zu hier verwendeten selbstätzenden Bondings bestätigt wird, wenngleich die Werte von Kanca (Schmelz 11,5 MPa, Dentin 7,7 MPa) metho- denbedingt unter denen in der vorliegenden Studie angesiedelt sind (Kanca 2001). Hald und Latta zeigten an menschlichen Molaren Dentinhaftwerte von L-Pop von 14,3 MPa ohne Thermocycling und bei abweichendem Versuchsaufbau. Eine Ver- gleichbarkeit ist trotz nahezu übereinstimmendem Resultat eher zweifelhaft. Auffällig und einhergehend mit vorliegender Untersuchung ist aber, dass L-Pop im Resultat niedriger als alle anderen getesteten selbstätzenden Materialien ist (Hald, Latta 2001). Bouillaguet et al. ermittelten Dentinhaftwerte für Bondings der vierten, fünften und sechsten Generation mittels Microtensile Test. Auch wenn kein direkter Ver- gleich zu der vorliegenden Studie gezogen werden kann, ist die übereinstimmende Abstufung von Opti als Bonding mit dem besten Resultat und L-Pop als Material mit dem schlechtesten Resultat zu erkennen. Excite ist zwischen den beiden genannten angesiedelt. Die Autoren kamen zu dem Schluss, dass konventionelle Adhäsive bes- sere Haftwerte erzielen als andere (Bouillaguet et al. 2001). Cobb und Macgregor konnten in ihrer Studie von Scherbondwerten am Dentin nach Thermocycling für L- Pop mit 16,0 MPa tendenziell bis signifikant bessere Werte ermitteln, als für One-Up- Bond (14,3 MPa) und Touch&Bond (= AQ Bond) (12,2 MPa), liegen aber auf ver- 80 gleichbarem Niveau zum L-Pop Wert aus der vorliegenden Studie, wobei sich auch hier der Versuchsaufbau durch geringere Thermocyclingzahl (500) unterscheidet (Cobb, Mcgregor 2001). Pecora et al. hingegen gaben in ihrer Studie nach 500 Thermocyclingzyklen eine Dentinhaftkraft von 14,75 MPa an, die allerdings im Ver- gleich zu den anderen getesteten selbstätzenden Bondings, wie auch in der vorlie- genden Studie, den niedrigsten Wert zeigte (Pecora et al. 2001). Lilley et al. errei- chen in ihren in vitro Untersuchungen am Schmelz menschlicher Weisheitszähne einen Scherhaftwert von 14,7 MPa für L-Pop. Sie lagerten dabei die Proben für 72 Stunden bei 37°C in destilliertem Wasser, bevor sie 1.000 Thermocyclingzyklen un- terworfen wurden. Unerwarteter Weise wurde in gleicher Messung nur 7,9 MPa für Excite am Schmelz ermittelt. Aufschlussreich ist allerdings die Beobachtung, dass die von Lilley et al. getesteten selbstätzenden Bondings einen drastischen Verlust an Haftkraft aufweisen, sobald ein Thermocycling im sauren Milieu stattfindet, während sich die Werte der konventionellen Bondings kaum verändern (Lilley et al. 2001). Strukowska et al. ermittelten für alle getesteten selbstätzenden Bondings (One-Up- Bond, L-Pop, CSEB, E&P) niedrigere Schmelz- als Dentinwerte. Im Fall von L-Pop, das auch in der vorliegenden Studie getestet wurde, kann dieses Verhalten bestätigt werden. Ebenso das Abschneiden von L-Pop als ein Bonding mit den niedrigsten Haftwerten aller geprüften selbstätzenden Bondings. Strukowska et al. kamen auf einen Schmelzhaftwert von 11,8 MPa und einen Dentinhaftwert von 13,6 MPa an menschlichen Zähnen unter Verwendung von Schmirgelpapier mit Körnung 320 und einer Wasserlagerung für zwei Stunden (Strukowska et al. 2002). Das weit aufgefä- cherte Spektrum an Scherbondwerten in unterschiedlichen Studien trotz Einsatz des gleichen Bondings zeigt die Bedeutung exakt übereinstimmender Versuchsdurchfüh- rung, um direkt vergleichbare Resultate zu erhalten. Selbst bei äußerlich gegebener Übereinstimmung bleibt die Frage nach Differenzen im Handling offen, so dass zu- sammenfassend gesagt werden kann, dass Werte aus verschiedenen Quellen nur bedingt verglichen werden können. Aussagekräftige Schlüsse zwischen verschiede- nen Bondings sollten daher nur aus Messwerten einer Studie gezogen werden. 81 7. Zusammenfassung Die wachsende Nachfrage nach zahnfarbenen Füllungsmaterialien und die Verunsi- cherung im Hinblick auf den Werkstoff Amalgam führte in den letzten Jahren zu ei- nem enormen Zuwachs der am Markt erhältlichen Kompositmaterialien. Der Schwer- punkt der Entwicklung lag hierbei deutlich auf der Weiterentwicklung und der Ver- besserung vorhandener Werkstoffsysteme, als auf der Ausbietung von Systemen mit innovativen chemischen Mechanismen. Im Bondingbereich kristallisierte sich ein Trend zu schnelleren, einfacheren und angeblich sicherer zu verarbeitenden Syste- men heraus, die zum Ziel haben, möglichst viele Arbeitsschritte in eine Lösung zu integrieren. Das Ziel der vorliegenden in vitro Studie war es, die Haftkraft verschiedener neuarti- ger selbstkonditionierender sowie etablierter Total-Etch-Adhäsivsysteme in ihrem Verhalten an Schmelz und Dentin zu vergleichen. Um eine Vergleichbarkeit zu er- zielen, wurde auf möglichst standardisierte Ausgangsbedingungen bei der Vorberei- tung der Probenzähne geachtet. Die Haftkraft wurde nach künstlicher Alterung der Proben im Thermowechselbad über 5.000 Zyklen mittels Scherversuch ermittelt. Da- zu wurden je 20 Proben von 11 Bondings an menschlichem Schmelz und Dentin gemessen. Das aufgebrachte Bonding- und Kompositmaterial wurde jeweils entspre- chend der Herstellerangaben verarbeitet. Die Bondingmaterialien wurden den 3 Gruppen „selbstätzende Adhäsive“, „selektive Schmelzätzung“ und „Total-Etch“ zu- geordnet, um gruppeninternes von gruppenübergreifendem Verhalten leichter tren- nen zu können. Die statistische Auswertung (vgl. Tab. 14 Übersicht statistische Werte, Anhang S. XVI) der jeweils 20 Messwerte ergab die höchsten Mittelwerte aller Bondings für das Total-Etch Mehrkomponenten-System Optibond FL (MW Schmelz 33,2 MPa, SD Schmelz ±3,2 MPa, MW Dentin 34,4 MPa, SD Dentin ±3,8 MPa). Ins- gesamt ist zu sehen, dass die Materialien der vierten und fünften Generation tenden- ziell (Excite (MW Schmelz 30,5 MPa, SD Schmelz ±5,1 MPa, MW Dentin 30,0 MPa, SD Dentin ±4,6 MPa), Gluma Comfort Bond (MW Schmelz 30,1 MPa, SD Schmelz ±3,7 MPa, MW Dentin 27,9 MPa, SD Dentin ±2,6 MPa)) oder signifikant (Optibond FL) über denen der selbstätzenden Bondings liegen. In der Gruppe der selbstätzen- den Materialien zeigen AC Bond (MW Schmelz 28,1 MPa, SD Schmelz ±4,4 MPa, 82 MW Dentin 27,0 MPa, SD Dentin ±4,5 MPa) und Resulcin Aqua Prime N (MW Schmelz 27,0 MPa, SD Schmelz ±5,8 MPa, MW Dentin 25,8 MPa, SD Dentin ±5,7 MPa) Werte, die durchaus in die Region etablierter Materialien der fünften Generati- on reichen und klinisch suffiziente Werte von größer 17 MPa an Schmelz und Dentin erzeugen. Auch AC Bond+Desensitizer (MW Schmelz 22,2 MPa, SD Schmelz ±4,1 MPa, MW Dentin 20,7 MPa, SD Dentin ±3,7 MPa) erreicht einen klinisch akzeptablen Bereich. Lediglich L-Pop (MW Schmelz 15,9 MPa, SD Schmelz ±3,4 MPa, MW Den- tin 20,7 MPa, SD Dentin ±2,9 MPa) erfüllt diese Erwartungen am Schmelz nicht. Überraschend war das schlechte Abschneiden der ethanolbasierten Varianten der Gruppe „selektive Schmelzätzung“, die komplett unter den klinischen Anforderungen zurückblieben. Einzig das wasserbasierte Capo Wasser (MW Schmelz 25,8 MPa, SD Schmelz ±5,7 MPa, MW Dentin 24,8 MPa, SD Dentin ±7,0 MPa) konnte mit Werten um 25 MPa überzeugen. Abschließend lässt sich sagen, dass sich durch intensive Forschung und Entwicklung viel in Richtung Vereinfachung und Erleichterung des Bondings getan hat, aber Materialien der fünften und vor allem der vierten Generati- on noch als Vergleichsstandard gesehen werden können. Nichtsdestotrotz zeigen die selbstätzenden Materialien eine enorme Entwicklung und neueste Bondings wie AC Bond reichen in ihren Haftwerten an etablierte Systeme heran. Zu prüfen bleibt das Randspaltverhalten sowie das Abschneiden in vivo der neuen selbstätzenden Bon- dings. Sollte das ebenso erfolgreich sein, wie die Ergebnisse der Haftwerte, sind Ad- häsive wie AC Bond, AC Bond+Desensitizer und Resulcin Aqua Prime N eine ad- äquate, sichere Alternative zu den Total-Etch-Systemen. ANHANG X Tab. 13 Arbeitsabläufe der verwendeten Bondings Resulcin Aqua Prime N Arbeitsschritte Schmelz Dentin Ätzen Kein Ätzen Kein Ätzen Selbstätzender • 1 Tropfen Resul + 1 Tropfen • 1 Tropfen Resul + 1 Tropfen Primer Aqua conservans Aqua conservans • 5 s Mischen • 5 s Mischen Primer Applika- 30 s mit Pinsel einmassieren 30 s mit Pinsel auf leicht feuchte tion Oberfläche einmassieren Verblasen • Im sanften Luftstrom bis kei- • Im sanften Luftstrom bis kei- ne Flüssigkeitsbewegung ne Flüssigkeitsbewegung mehr sichtbar ist und der Film mehr sichtbar ist und der durchgängig ist Film durchgängig ist • Keine Polymerisation • Keine Polymerisation Bond RMB mit Pinsel in gleichmäßiger RMB mit Pinsel in gleichmäßiger dünner Schicht aufbringen dünner Schicht aufbringen Verblasen RMB durch Luftbläser gleichmä- RMB durch Luftbläser gleich- ßig verteilen mäßig verteilen Polymerisation 30 s mit Halogenlichtgerät 30 s mit Halogenlichtgerät Komposit • Bulkfüllung Tetric Ceram A 2 • Bulkfüllung Tetric Ceram A 2 • 40 s Polymerisation • 40 s Polymerisation XI Optibond FL Arbeitsschritte Schmelz Dentin Ätzen • 37,5% Phosphorsäuregel für • 37,5% Phosphorsäuregel für 30 s 15 s • 15 s Abspülen • 15 s Abspülen Primer • Lufttrocknung bis Ätzmuster • Moist-Bonding: Wasserüber- erkennbar schuss mit Kosmetiktuch • Primer in 1 Schicht 30 s mit abtupfen Kerr-Applikator einmassieren • Primer in 1 Schicht 30 s mit Kerr-Applikator einmassieren Verblasen • 5 s im sanften Luftstrom bis • 5 s im sanften Luftstrom bis keine Flüssigkeitsbewegung keine Flüssigkeitsbewegung mehr sichtbar ist und der Film mehr sichtbar ist und der durchgängig ist Film durchgängig ist • Keine Polymerisation • Keine Polymerisation Adhäsiv Adhäsiv in gleichmäßig dünnem Adhäsiv in gleichmäßig dünnem Film mit Kerr-Applikator auftra- Film mit Kerr-Applikator auftra- gen gen Verblasen Mit Luftbläser dünn und gleich- Mit Luftbläser dünn und gleich- mäßig verteilen mäßig verteilen Polymerisation 30 s mit Halogenlichtgerät 30 s mit Halogenlichtgerät Komposit • Bulkfüllung Tetric Ceram A 2 • Bulkfüllung Tetric Ceram A 2 • 40 s Polymerisation • 40 s Polymerisation XII Gluma Comfort Bond Arbeitsschritte Schmelz Dentin Ätzen • 20% Phosphorsäuregel für 30 • 20% Phosphorsäuregel für s 15 s • 15 s Abspülen • 15 s Abspülen Bonding • Lufttrocknung bis Ätzmuster • Moist-Bonding: Wasserüber- erkennbar schuss mit Kosmetiktuch • 3 Schichten GCB aufeinan- abtupfen derfolgend mit Microbrush • 3 Schichten GCB aufeinan- drucklos auftragen derfolgend mit Microbrush auftragen und insgesamt 20 s einmassieren Verblasen Im sanften Luftstrom bis keine Im sanften Luftstrom bis keine Flüssigkeitsbewegung mehr Flüssigkeitsbewegung mehr sichtbar ist und der Film durch- sichtbar ist und der Film durch- gängig ist. gängig ist. Polymerisation 20 s mit Halogenlichtgerät 20 s mit Halogenlichtgerät Komposit • Bulkfüllung Tetric Ceram A 2 • Bulkfüllung Tetric Ceram A 2 • 40 s Polymerisation • 40 s Polymerisation XIII Capo Bond Ethanol 1+2, Capo Bond Aqua, ENA Bond Arbeitsschritte Schmelz Dentin Ätzen • 37% Phosphorsäuregel für 20 Keine Ätzung s • 20 s Abspülen Bonding • Lufttrocknung bis Ätzmuster • Moist-Bonding: Wasserüber- erkennbar schuss mit Kosmetiktuch • 1 Schicht des jeweiligen abtupfen Bondings mit Microbrush 30 s • 1 Schicht des jeweiligen einmassieren Bondings mit Microbrush 30 s einmassieren Verblasen 15 s im sanften Luftstrom bis 15 s im sanften Luftstrom bis keine Flüssigkeitsbewegung keine Flüssigkeitsbewegung mehr sichtbar ist und der Film mehr sichtbar ist und der Film durchgängig ist. durchgängig ist. Polymerisation 20 s mit Halogenlichtgerät 20 s mit Halogenlichtgerät Bonding Bonding erneut 30 s in 1 Schicht Bonding erneut 30 s in 1 Schicht einmassieren und wie oben Ver- einmassieren und wie oben blasen Verblasen Polymerisation 20 s mit Halogenlichtgerät 20 s mit Halogenlichtgerät Komposit • Bulkfüllung Tetric Ceram A 2 • Bulkfüllung Tetric Ceram A 2 • 40 s Polymerisation • 40 s Polymerisation XIV AC Bond, AC Bond + Desensitizer Arbeitsschritte Schmelz Dentin Ätzen Keine Ätzung Keine Ätzung Bonding • Zahnfläche im sanften Luft- • Moist-Bonding: Wasserüber- strom trocknen schuss mit Kosmetiktuch • 3 Schichten des jeweiligen abtupfen Bondings direkt aufeinan- • 3 Schichten des jeweiligen derfolgend mit Microbrush Bondings direkt aufeinan- auftragen derfolgend mit Microbrush • 30 s ohne Manipulation ein- auftragen wirken lassen • 30 s ohne Manipulation ein- wirken lassen Verblasen Im sanften Luftstrom bis keine Im sanften Luftstrom bis keine Flüssigkeitsbewegung mehr Flüssigkeitsbewegung mehr sichtbar ist und der Film durch- sichtbar ist und der Film durch- gängig ist. gängig ist. Polymerisation 20 s mit Halogenlichtgerät 20 s mit Halogenlichtgerät Komposit • Bulkfüllung Tetric Ceram A 2 • Bulkfüllung Tetric Ceram A 2 • 40 s Polymerisation • 40 s Polymerisation XV Excite Arbeitsschritte Schmelz Dentin Ätzen • 37% Phosphorsäuregel für 30 • 37% Phosphorsäuregel für s 15 s • 15 s Abspülen • 15 s Abspülen Bonding • Lufttrocknung bis Ätzmuster • Moist-Bonding: Wasserüber- erkennbar schuss mit Kosmetiktuch • 1 Schicht Excite mit Vivadent- abtupfen Applikator drucklos auftragen • 1 Schicht Excite mit Viva- dent-Applikator auftragen und 10 s einmassieren Verblasen Im sanften Luftstrom bis keine Im sanften Luftstrom bis keine Flüssigkeitsbewegung mehr Flüssigkeitsbewegung mehr sichtbar ist und der Film durch- sichtbar ist und der Film durch- gängig ist. gängig ist. Polymerisation 20 s mit Halogenlichtgerät 20 s mit Halogenlichtgerät Komposit • Bulkfüllung Tetric Ceram A 2 • Bulkfüllung Tetric Ceram A 2 • 40 s Polymerisation • 40 s Polymerisation Prompt L-Pop Arbeitsschritte Schmelz Dentin Ätzen Keine Ätzung Keine Ätzung Bonding • Zahnfläche im sanften Luft- • Moist-Bonding: Wasserüber- strom trocknen schuss mit Kosmetiktuch • Anmischen der Kammern 1 abtupfen und 2 in 3 • Anmischen der Kammern 1 • 15 s mit Applikator-Brush und 2 in 3 unter Druck einmassieren 15 s mit Applikator-Brush unter Druck einmassieren Verblasen Im sanften Luftstrom bis keine Im sanften Luftstrom bis keine Flüssigkeitsbewegung mehr Flüssigkeitsbewegung mehr sichtbar ist und der Film durch- sichtbar ist und der Film durch- gängig ist. gängig ist. Polymerisation 10 s mit Halogenlichtgerät 10 s mit Halogenlichtgerät Komposit • Bulkfüllung Tetric Ceram A 2 • Bulkfüllung Tetric Ceram A 2 • 40 s Polymerisation • 40 s Polymerisation XVI Tab. 14 Übersicht statistische Werte Gruppe Bonding MW in MPa SD in MPA MW in MPa SD in MPA (Schmelz) (Schmelz) (Dentin) (Dentin) AC 28,1 4,4 27,0 4,5 AC+D 22,2 4,1 20,7 3,7 Gruppe 1 L-Pop 15,9 3,4 20,7 2,9 Resul 27,0 5,8 25,8 5,7 Capo E1 17,0 3,9 9,7 2,4 Capo E2 15,2 3,0 12,4 3,1 Gruppe 2 Capo W 25,8 5,7 24,8 7,0 ENA 17,0 4,2 11,3 3,0 Excite 30,5 5,1 30,0 4,6 Gruppe 3 GCB 30,1 3,7 27,9 2,6 Opti 33,2 3,2 34,4 3,8 XVII Tab. 15 Signifikanzwerte aller untersuchter Bondings Blau: Signifikanz Schmelz Rot: Signifikanz Dentin Capo Capo Capo AC AC+D L-Pop Resul ENA Excite GCB Opti E1 E2 W AC <0,0001 AC+D <0,0001 <0,0001 <0,0001 L-Pop <0,0001 0,955 0,503 0,004 <0,0001 Resul 0,461 0,002 0,001 Capo <0,0001 <0,0001 0,347 <0,0001 E1 <0,0001 <0,0001 <0,0001 <0,0001 Capo <0,0001 <0,0001 0,479 <0,0001 0,106 E2 <0,0001 <0,0001 <0,0001 <0,0001 0,004 Capo 0,161 0,026 <0,0001 0,511 <0,0001 <0,0001 W 0,233 0,027 0,024 0,606 <0,0001 <0,0001 <0,0001 <0,0001 0,374 <0,0001 0,997 0,129 <0,0001 ENA <0,0001 <0,0001 <0,0001 <0,0001 0,063 0,290 <0,0001 0,133 <0,0001 <0,0001 0,048 <0,0001 <0,0001 0,009 <0,0001 Excite 0,043 <0,0001 <0,0001 0,014 <0,0001 <0,0001 0,008 <0,0001 0,131 <0,0001 <0,0001 0,0054 <0,0001 <0,0001 0,008 <0,0001 0,747 GCB 0,445 <0,0001 <0,0001 0,144 <0,0001 <0,0001 0,071 <0,0001 0,083 <0,0001 <0,0001 <0,0001 <0,0001 <0,0001 <0,0001 <0,0001 <0,0001 0,055 0,007 Opti <0,0001 <0,0001 <0,0001 <0,0001 <0,0001 <0,0001 <0,0001 <0,0001 0,002 <0,0001 LITERATURVERZEICHNIS XVIII LITERATURVERZEICHNIS Backhaus, K., Erichson, B., Plinke, W., Weiber, R. 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Der Firma Heraeus Kulzer möchte ich für die Möglichkeit der praktischen Durchführung in den Laboratorien, für die Ermöglichung dieser Arbeit, Bereitstellung der Materialien und Photografien und insbesondere den Mitarbeitern des Labors für die Hilfestellung danken. Meiner Familie danke ich für die Korrekturlesung des Manuskripts und die statistische Beratung. Mein ganz besonderer Dank gilt meinen Eltern, die mir das Studium der Zahnmedizin ermöglicht haben.