Randspaltverhalten und Sekundärkariesinhibition von Glasionomerzementen in einem In-vitro-Kariesmodell

Zielsetzung
In der vorliegenden experimentellen Studie wurde ein erprobtes in-vitro-Kariesmodell an der Justus-Liebig-Universität Gießen etabliert. Ziel der Untersuchungen in der künstlichen Mundhöhle war der Vergleich von drei verschiedenen Glasionomerzemen-ten in Bezug auf Sekundärkariesinhibition, Randspaltbildung und der Effekt von verschiedenen biologischen Belastungsdauern sowie die Weiterentwicklung des in-vitro-Modells.

Material und Methoden
108 kariesfreie, extrahierte Weisheitszähne wurden mit Klasse-V-Kavitäten versehen und mit einem konventionellen (Ketac Molar, 3M Espe) sowie einem lichthärtenden Glasionomerzement (Photac Fil, 3M Espe) und einem lichthärtenden kunststoffmodifi-zierten Nanoionomer-Füllungsmaterial (Ketac N100, 3M Espe) nach Herstellerangaben gefüllt. Die Ausarbeitung der Proben erfolgte mit Sof-Lex Scheiben unter Wasserküh-lung. Die Zähne wurden 2 Wochen lang in destilliertem Wasser bei 37 °C gelagert und daraufhin im Thermocycler über 10 000 Zyklen einer wechselseitigen Warm- und Kaltwasser-Belastung (5 °C/ 55 °C) ausgesetzt. Nach zweistündiger Desinfektion der Proben mit 70%igen Alkohol wurden die Zähne in die Reaktionskammer des automati-sierten Kariesmodells gesetzt. Über einen Zeitraum von 10 Tagen wurden die Proben drei unterschiedlichen Belastungsdauern (3, 4 und 6 Stunden Demineralisation/Tag) im Kariesmodell ausgesetzt. Demineralisationen wurden durch säureproduzierende S. mutans (DSM 20523) erzeugt, die alternierend mit künstlichem Speichel auf die Probenzähne gespült wurden. Der pH-Wert und die Temperatur in der Reaktionskam-mer wurden während des Versuches aufgezeichnet und kontrolliert. Nach Versuchsende wurden die Zähne in der Mitte der Füllung entlang ihrer Längsachse in zwei Hälften gesägt. Im Fluoreszenzmikroskop (Nikon AZ 100M) wurde direkt am Füllungsrand und in einer Entfernung von 0,5 mm die Demineralisationstiefe im Schmelz und im Dentin vermessen. Im Falle einer Randspaltbildung wurde die Breite des Spaltes notiert. Nach Thermocycling und nach Belastung der Proben im Kariesmodell wurden Doppelmisch-abformungen von den Proben genommen und diese mit einem Epoxidharz ausgegossen. Der Füllungsrandbereich der Replikas wurde danach mithilfe eines Rasterelektronen-mikroskops in 200-facher Vergrößerung beurteilt. Die Auswertung der REM-Bilder erfolgte durch quantitative Randspaltanalyse mithilfe des Computer-Programms Fiji und der Anwendung jQuantiGap nach Prof. Dr. Karl-Heinz Kunzelmann. Die Analyse der Daten erfolgte mit dem Statistikprogramm SPSS 15.0.

Ergebnisse
Exemplarisch konnten nach 4 Stunden folgende Demineralisationswerte am Füllungs-rand-Schmelz (A), im Schmelz (B) sowie am Füllungsrand-Dentin (C) und im Dentin (D) gemessen werden (in µm [SD]): KM: A 30 [15], B 49 [13], C 71 [17], D 95 [18]; PF: A 38 [8], B 52 [9], C 82 [27], D 111 [32]; KN: A 43 [14], B 55[11], C 78 [19], D 112 [22]. Bei allen drei Materialien gab es eine Zunahme der Mittelwerte der Demi-neralisationstiefen in Abhängigkeit von der Lokalisation des Messwertes (Schmelz Füllungsrand, Schmelz 0,5 mm Entfernung, Dentin Füllungsrand, Dentin 0,5 mm Entfernung) und der Belastungsdauer (3, 4, 6 Stunden). Das Füllungsmaterial hatte signifikanten Einfluss auf die entstandene Demineralisationstiefe: Ketac N100- Proben zeigten an allen vier Messpunkten höhere Demineralisationswerte als Ketac Molar-Proben (ANOVA, p < 0,05). Die Belastungsdauer hatte einen signifikanten Einfluss auf die Demineralisationstiefe und die Spaltbreite: Nach 6 Stunden Belastung im Karies-modell war die gemessene Demineralisationstiefe an allen Messpunkten größer als bei 4 und bei 3 Stunden Belastung (ANOVA, p < 0,01). Die Spaltbreite im Dentin war nach 6 Stunden Belastung größer als bei 3 oder 4 Stunden Belastungsdauer (ANOVA, p < 0,05). Desweiteren beeinflusste die Lage des Messpunktes die Demineralisationstie-fe: Am Füllungsrand war sie geringer als in 0,5 mm Entfernung von der Füllung (paired T-Test, p < 0,01). Die Auswertung der elektronenmikroskopischen Bilder zeigte, dass sich die Qualität des Füllungsrandes durch die Belastung der Proben im Kariesmodell ändert. Dabei kam es zu materialabhängigen Veränderungen des Randbereiches. Exemplarisch kam es nach 4-stündiger Belastung des Füllungsmaterials Ketac Molar zur Ausbildung einer negativen Stufe (Schmelz: 4 % des Füllungsrandes nach TC, 44 % nach KMO, Dentin: 3 % des Füllungsrandes nach TC, 36 % nach KMO) und zum Verlust von Überhang (Schmelz: 30 % des Füllungsrandes nach TC, 18 % nach KMO).

Schlussfolgerung
Je größer die Belastungsdauer im Kariesmodell war, desto stärker war die Deminerali-sation der Proben und desto häufiger bildeten sich Spalten zwischen Zahnsubstanz und Restauration aus. Die Wahl des Füllungsmaterials hatte nur einen Einfluss auf Demine-ralisationstiefe, nicht aber auf die Spaltbreite. Die Sekundärkariesinhibition am Fül-lungsrand der Proben könnte durch die Fluoridionenabgabe der drei untersuchten Materialien verursacht worden sein. Die Qualität des Füllungsrandbereiches wurde durch die Belastung im Kariesmodell negativ beeinflusst. Neben Spaltbildungen kam es offensichtlich zu einer Erosion des Füllungsmaterials.