Verklebung: Wichtige Schnittstelle zwischen individuellem Aufbau und Titanbasis

Wer Implantatprothetik als Gesamtkonzept anbietet, muss sich auch intensiv mit dem Klebeverbund, der wichtigen Schnittstelle zwischen dem individuellen Aufbau aus ZrO₂ und der Titanbasis beschäftigen. Diese stellt die präzise Verbindung zwischen Implantat und Abutment sicher und der Schraubensitz befindet sich ebenfalls in der bewährten Titanlegierung. Was Sie beim Verkleben im Dentallabor zukünftig beachten sollten, zeigen die Ergebnisse der vorliegenden Studie.

Wieland Dental Implant hat nicht nur maßgebenden Anteil an der Entwicklung des individuellen Abutments mittels ZENO® 3Shape Software, sondern beschäftigt sich seit langem auch mit dem Klebeverbund. Die Titanbasis für das wi.tal Implantatsystem wurde in Abstimmung mit den Möglichkeiten der am Markt befindlichen CAD/CAMSysteme entwickelt. Die Rotationssicherung für die individuellen Aufbauten wurde so konstruiert, dass der Fräser die Geometrie einfach erarbeiten kann und der Aufbau aus ZrO₂ nicht geschwächt wird. Dies hat vor allem bei Aufbauten mit geringer Wandstärke eine Bedeutung. Der Klebespalt wird in der Software berücksichtigt und ist in dem Abutment Designer von 3Shape als Datei hinterlegt. Diese berücksichtigt die Partikelgröße von zirka 4 bis 18µm der für diese Art der Verklebung geeigneten Klebekomposite. Da bislang sehr wenig Datenmaterial zum Verkleben individueller Aufbauten auf Titanbasen vorliegt wurde eine umfangreiche Klebestudie von Wieland Dental Implants initiiert. Ebenso ist bislang in keiner Verarbeitungsanleitung für die Klebekomposite das Verkleben individueller Aufbauten auf Titanlegierung freigegeben, lediglich die Materialkombination ZrO₂ auf Titan ist freigeben, vermutlich, weil diese Indikation erst in den letzten Jahren an Bedeutung gewonnen hat. In diese Studie sollten verschiedene Parameter untersucht werden, die einen direkten Bezug auf das Verkleben im Dentallabor haben. Dazu gehören die Haftkraft unterschiedlicher Produkte, der Klebespalt und die Festigkeit der Verklebung bei einer Belastung von 30 Grad (simulierter Vosstest). Die Firma 3MEspe hat freundlicherweise einen Test im Kausimulator ermöglicht, um abschließend noch die Festigkeit nach einer simulierten Tragedauer von fünf Jahren zu untersuchen.

Aussagekräftige Parameter und Prüfkörper liefern praxisrelevante Ergebnisse

Um reproduzierbare Ergebnisse zu erhalten, wurden anstelle individueller Aufbauten standardisierte Prüfkörper in Form eines Keramikaufbaus mit dem Durchmesser 3,5 Millimeter verwendet. Die Keramikaufbauten wiesen somit eine geringe Wandstärke auf, die man auch bei individuellen Aufbauten aus materialtechnischer Sicht nicht unterschreiten sollte. Die wi.tal Titanbasis mit dem Durchmesser 3,5 Millimeter besitzt eine Klebefläche von 28,5 Millimeter². Die beiden anderen Titanbasen für CAD/CAM mit den Durchmessern 4,3 und 5,0 Millimeter aus dem wi.tal Implantatsystem umfassen Klebeflächen von 34,4  beziehungsweise 40,8 Millimeter². Somit wurden Parameter gewählt, die geeignet sind aussagekräftige Ergebnisse, die auf größere Durchmesser übertragen werden können, zu erhalten. Die Prüfkörper aus ZrO₂ wurden mit der ZENO 4030 M1 und aus ZENO Zr Discs von Wieland Dental + Technik gefertigt (Abb. 2). An den Prüfkörpern wurden an den gegenüberliegenden Seiten zwei Konnektoren angebracht, um die Prüfungen standardisiert durchzuführen. Die Konnektoren dienten dazu, eine speziell angefertigte Halterung aufzunehmen, um die Klebkraft über einen Abzugsversuch in der Zwick-Universalprüfmaschine zu ermitteln (Abb. 4). Die Prüfkörper (Keramikaufbau und Titanbasis) wurden vor dem Verkleben vermessen, um den Spalt zu bestimmen. Dieser betrug bei den Prüfkörpern zirka 50 ?m (Abb. 3). Somit bewegte er sich am oberen Wert der für diese Klebekomposite gültigen Norm. Die verklebten Prüfkörper wurden mit einer Halteschraube in  Originalimplantate fixiert und mit einem Drehmoment von 30 Ncm festgezogen. Die Implantate wurden in einer speziellen Aufnahme fest fixiert, um die Prüfung der Abzugskraft exakt im 90 Grad Winkel durchzuführen und etwaige Fremdeinflüsse bei der Prüfung auszuschließen (Abb. 4).

In einer ersten Testphase wurden drei Klebekomposite untersucht: PanaviaTM F 2.0 (Kuraray Europe GmbH): Dieses Klebekomposit wird bislang als Standard für diese Art der Klebung empfohlen, dadarüber auch Untersuchungen von einer Gruppe um Prof. Kern (UNI Kiel) vorliegen. RelyXTM Unicem (3MEspe AG): Dieses Klebekomposit weist die gleichen Indikationen wie Panavia™ F 2.0 auf, ist seit vielen Jahren auf dem Markt, aber erst seit der IDS 2007 als geeignete Laborvariante in praktischer Clickerverpackung lieferbar. Dieses Produkt erwies sich in der Anwendung als sehr einfach in der Handhabung. AGC® Cem (Wieland Dental + Technik): Dieses Klebekomposit wurde für andere Indikationen entwickelt, genießt aber einen hervorragenden Ruf und wird sehr gerne in den Laboren verwendet.

Vor dem Verkleben wurden die Titanbasen mit 50?m Aluminiumoxid / 2 bar und die Keramikaufbauten mit 110 ?m Aluminiumoxid / 1 bar abgestrahlt. Die Titanbasen wurden nach dem Abstrahlen mit einem Alloy Primer aktiviert. Dies ist bei dem Produkt RelyX™ Unicem nicht vorgeschrieben, laut Aussage des Herstellers entstehen daraus jedoch keine Nachteile. Das Anmischen der Klebekomposite erfolgte nach Angaben der Hersteller. Alle Klebungen wurden zusätzlich einer Lichthärtung im Lichtpolymerisationsgerät Spectramat SP 1 (Ivoclar-Vivadent AG) für 120 Sekunden unterzogen. Da der AGC® Cem ein dualhärtendes Komposit ist, wäre dies nicht unbedingt notwendig, hat jedoch keinen negativen Einfluss auf die Klebkraft. Die Aushärtung erfolgt selbstaushärtend innerhalb 15 Minuten. Für jede Prüfung wurden jeweils fünf Prüfkörper mit jedem Klebekomposit in der beschriebenen Weise hergestellt.

Wichtiges Wissen für Zahntechniker

Testphase 1 – Abzugstest (Grafik 1): Für Panavia ™ F 2.0 wurde ein Mittelwert von 291,3 Newton, für RelyX™ Unicem wurde ein Mittelwert von 399,1 Newton und für AGC® Cem ein Mittelwert von 82,7 Newton ermittelt. Somit beträgt der Wert von Panavia™ F 2.0 zirka 73 Prozent dessen was der RelyX™ Unicem erreicht. Der AGC® Cem erzielt eine Abzugskraft von zirka 21 Prozent des RelyX™ Unicem. Die weiteren Prüfkörper für den Abzugstest wurden nach diesem ersten initialen Test mit dem RelyX™ Unicem durchgeführt, um die Anzahl der Probekörper in einem überschaubaren Rahmen zu halten. Insgesamt wurden in dieser Klebestudie, die von der Diplomandin Anja Gladen (FH Osnabrück) durchgeführt wurde, zirka 120 Proben angefertigt. Das Ergebnis des Klebekomposites RelyX™ Unicem von 399,1 Newton wird in der weiteren Betrachtung als Referenzwert herangezogen.
Die Testphase 2 – Abzugstest befasst sich mit dem Thema, welchen Einfluss hat die Veränderung von Verarbeitungsparametern auf die Klebkraft. Es ging bei dieser Studie nicht darum, die Verarbeitungsanleitungen der Hersteller für die Klebekomposite zu überprüfen. Zu beachten ist allerdings, dass die Materialkombination ZrO₂ und Titan freigegeben ist, jedoch das Verkleben von individuellen Keramikaufbauten aus ZrO₂ auf Titanlegierung bislang noch in keiner Verarbeitungsanleitung freigegeben ist. Es ging vielmehr darum, die Einflüsse, die in den Dentallaboren gegeben sind zu berücksichtigen und den Zahntechniker dahingehend zu sensibilisieren, dass die Verklebung ein wesentlicher Bestandteil des Gesamtkonzeptes – individuelle Aufbauten auf Implantaten – ist.

Folgende Parameter wurden verändert:

• Abstrahlen und Oberflächenkonditionierung der Klebefläche (Titanbasis für CAD/CAM)
• Veränderung des Klebespaltes
• Verschiedene Polymerisationsverfahren

Die Klebefläche der Titanbasis wurde in der ersten Testphase mit 50?m Al2O3 / 2 bar gestrahlt und mit Alloy Primer aktiviert. Dieser Test wurde mit einem Strahlmittelkörnung von 110?m Al2O3 / 2 bar und ebenfalls einer Aktivierung mit Alloy Primer wiederholt. Derselbe Testaufbau wurde ohne den Einsatz von Alloy Primer wiederholt (Grafik 2).

Ergebnis: Unterschiedliche Relevanz für CAD/CAM- und Kopierfräsen-Anwender

Das Abstrahlen der Titanbasis mit 110?m Al2O3 scheint für eine bessere Haftung zu sorgen, allerdings zeigen die hohen Standardabweichungen, dass die Grafik 1: Initialer Test mit unterschiedlichen Klebekompositen. Ergebnisse nicht reproduzierbar sind. Für die weiteren Tests wurde daher die Titanbasis mit 50?m Al2O3 abgestrahlt und mit Alloy Primer benetzt. Des weiteren lässt sich erkennen, dass der Einfluss des Alloy Primers für das Produkt RelyX™ Unicem nicht relevant ist, da der Unterschied der Prüfergebnisse nur gering ist. Der Klebespalt ist in der Software des Abutment Designers hinterlegt, daher hat dieser Test für die Anwender des Abutment Designer und dem ZENO® System (Wieland Dental + Technik) lediglich informativen Charakter. Für die Anwender anderer CAD/CAMSysteme beziehungsweise Kopierfräsen hat dies jedoch eine wichtige Aussagekraft. Ist der Klebespalt größer als 50?m, im Test zirka 100?m, verringert sich die Klebkraft gegenüber dem Referenzwert von 399,1 Newton um zirka. 33 Prozent. Mit einem engeren Klebespalt von kleiner 50?m, im Test zirka 30?m, wird der Referenzwert um zirka 18 Prozent übertroffen. Daher sollte der Klebespalt nicht größer als 50?m sein, unabhängig von der Art des verwendeten Herstellungsverfahrens, wie CAD/CAM oder Kopierfräsen (siehe Grafik 3).

Einfluss des verwendeten Polymerisationsverfahren

Die richtige Aushärtung übt einen großen Einfluss auf die Klebkraft aus, was anhand der Grafik 3 sehr deutlich zu erkennen ist. Als Lichtpolymerisationsgeräte wurde neben dem Spectramat (Ivoclar Vivadent AG) das Visio Beta (3M Espe AG) und das Solidilite Ex (Shofu Dental) verwendet. Alle Geräte arbeiten mit der Wellenlänge von 400 bis 550 Nanometer und sind in  Dentallaboren gebräuchliche Geräte. Die Polymerisationszeit betrug bei allen Geräten 120 Sekunden. Die empfohlene Polymerisationszeit beträgt laut Hersteller für das Klebekomposit zirka 20 Sekunden bei einer Wellenlänge von 400 bis 500 Nanometer. Nach der Lichtpolymerisation ruhten die Prüfkörper und die Dualhärtungseigenschaften konnten weiter wirken. Die Ergebnisse der  beiden Geräte zeigen eine sehr deutliche Abweichung gegenüber dem Referenzwert mit dem Spectramat (Ivoclar Vivadent AG). Mit dem Visio Beta Gerät wurden nur 44 Prozent und mit dem Solidilite Ex 48 Prozent des Referenzwertes erreicht. Zwei Versuchsreihen untersuchten den Einfluss der Dunkelhärtung. Da der verwendete Kleber eine Dualaushärtung zulässt. Die maximale Klebkraft muss der DIN- Norm nach erst nach 24 Stunden erzielt werden. In dieser Zeit sollte das verklebte Objekt ruhen. Da dies im Laboralltag in der Regel nicht praktikabel ist wurde in einer Versuchsreihe einer Dunkelaushärtung von 2 Stunden gewählt. Eine weitere Variante wurde mit der Aushärtung unter Rotlicht untersucht, da auch diese Methode in den Laboren Anwendung findet.

Silan steigert die Haftung

Bei einer weiteren Versuchsanordnung wurde die Titanbasis nach dem Strahlen mit Al2O3 / 2 bar zusätzlich mit Rocatec Soft abgestrahlt und mit dem Haftvermittler Espe™ Sil (3M Espe) aktiviert. In Untersuchungen wurden bewiesen, dass dieses Silan die Haftung zwischen Metallgerüsten und Verblendkunststoffen steigert, daher erwarteten wir hier ebenfalls eine Erhöhung der Abzugskraft. Diese Versuchsanordnung wurde gewählt, obwohl laut Aussage des Herstellers für RelyX™ Unicem kein Haftvermittler notwendig ist. Das Ergebnis brachte gegenüber dem Referenzwert von 399,1 Newton eine Erhöhung um zirka 31 Prozent auf 523,7 Newton.

Fazit

Die Abzugskraft – Klebkraft – ist anhängig von verschiedenen Faktoren. Da diese Verklebungen für einen dauerhaften Einsatz über viele Jahre ausgelegt
sein müssen, sollte ihnen eine große Bedeutung beigemessen werden! Die in der ersten Testphase verwendeten Klebekomposite Panavia™ F 2.0 und RelyX™ Unicem weisen vergleichbare Ergebnisse auf. Die veränderten Parameter in der
Testphase 2 zeigen deutlich welche Einflüsse beachtet werden müssen. Aus wirtschaftlichen und zeitlichen Gründen erfolgte diese Testphase mit RelyX™ Unicem. Die Ergebnisse können aber vermutlich auch auf Panavia™ F 2.0 übertragen werden.

Damit die Klebestelle dauerhaft ist sollten folgende Dinge beachtet werden:

• Der Klebespalt sollte zwischen 30 und 50 ?m betragen, in keinem Falle jedoch mehr als 50?m.
• Die Titanbasis sollte mit 50?m Al2O3 abgestrahlt und mindestens mit AlloyPrimer aktiviert werden. Wenn möglich kann mit dem Rocatec Verfahren in Verbindung mit Espe Sil eine weitere Erhöhung der Klebkraft erzielt werden.
• Die Aushärtung der Klebestelle sollte für mindestens 2 Minuten in einem leistungsstarken Lichtpolymerisationsgerät (zum Beispiel Spectramat Ivoclar-Vivadent AG) erfolgen. Vor allem vor dem Hintergrund, dass die Keramikaufbauten nur eine geringe Wandstärke auswiesen. Bei voluminöseren Aufbauten ist eine längere Einwirkdauer der Lichtwellen von Vorteil.
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  Grafik 4: Einfluss der Aushärtverfahren auf die Klebkraft.
  
  Vor einer Dunkelhärtung ist generell abzuraten oder nur dann durchzuführen, wenn die ungestörte Aushärtung über 24 Stunden gewährleistet ist.

Selbstverständlich wurden in dieser Diplomarbeit weitere Parameter untersucht, wie zum Beispiel die Verteilung des Klebers auf der Titanbasis und dem ZrO₂-Aufbaues nach dem Zugversuch. Das Verhalten der Klebefläche bei Belastung im 30 Grad Winkel, die dieser Test simuliert sowie die auftretenden Kaukräfte. Diese Ergebnisse werden in einem weiteren Bericht veröffentlicht.

Näheres zum Autor des Fachbeitrages: ZTM Rüdiger Meyer

Bilder soweit nicht anders deklariert: ZTM Rüdiger Meyer