In-vitro-Untersuchung von Adhäsivapatitpasten im Verbund zum Dentin

Abstract

Zum adäquaten Ersatz verlorengegangenen Minerals der Zahnhartsubstanzen Schmelz und Dentin entwickelte die Forschung zahlreiche Methoden und Materialien, die die Wiederherstellung der Funktion und der Integrität des betroffenen Gewebes in hohem Maße erfüllen können. Die anfängliche Idee, aus Universaladhäsiven und Hydroxylapatitpulvern applizierbare Pasten zur einfachen Schmelzregeneration herzustellen (Seidel 2016), wurde in einer in vitro Studie aus dem Jahr 2021 bezüglich der Auswahl der Materialien, der Zusammensetzung der Pasten sowie der Vorbehandlung der Schmelzprüfkörper mit vielversprechenden Ergebnissen weitergeführt (Hennrich 2021). Ziel der vorliegenden in vitro Untersuchung war die Weiterentwicklung der Adhäsivapatitpasten (AAP) am Substrat Dentin mit rasterelektronenmikroskopischer Beurteilung der entstehenden Verbundzone sowie der Inkorporation der AAP in die Dentintubuli und darüber hinaus die Prüfung der Widerstandsfähigkeit aller beteiligten Strukturen gegenüber äußeren Einflüssen. Aus vier Universaladhäsiven und drei Apatitpulvern, darunter zwei Hydroxylapatite und ein Fluorapatit, wurden zwölf Kombinationen von Adhäsivapatitpasten in mehreren Versuchsreihen auf zuvor mit Phosphorsäure geätzte Dentinprüfkörper aufgetragen und lichtpolymerisiert. Die vier Kombinationen mit den überzeugendsten Verbundeigenschaften wurden darüber hinaus einer künstlichen Alterung in 3.000 Zyklen Thermocycling sowie einem Säuretoleranztest unterzogen und die Auswirkungen im Rasterelektronenmikroskop sowie mittels EDX-Analysen beurteilt. Die Prüfkörper unter Verwendung des Adhäsivsystems Clearfil Universal Bond Quick zeigten von Beginn an durchweg adhäsives Ver- bundversagen zwischen AAP und Dentin, was sich auch nach Änderung der Vorbehandlung der Dentinprüfkörper innerhalb des Versuchsprotokolls hinsichtlich verkürzter oder ausbleibender Ätzung nicht vermeiden ließ. Für alle übrigen Kombinationen konnte ein stabiler Verbund zum Dentin generiert werden, der auch nach Wasserlagerung nicht beeinträchtigt erschien. Vier Kombinationen aus den Universaladhäsiven Adhese Universal und OptiBond eXTRa Universal mit den drei Apatitpulvern zeigten die überzeugendsten Eigenschaften hinsichtlich homogener AAP-Auflagerungen, die über eine stabile Hybridzone im Sinne einer mi-kromechanischen Verankerung einen innigen Verbund zum Dentin erzielen konnten. Dem Thermocycling-Verfahren zur Simulation der künstlichen Alterung dentaler Strukturen und Materialien konnten alle Kombinationen weitestgehend standhalten, nach Säureexposition zeigten sich materialabhängige Unterschiede in der Ausprägung des Herauslösens von Pastenbestandteilen, wobei die Größe der Apatitpartikel und ihre homogene Einbindung in die Matrix des Adhäsivs eine entscheidende Rolle spielen. Die Weiterentwicklung der AAP brachte neue und entscheidende Erkenntnisse auf dem Weg zu einem potenziellen klinischen Einsatz am Substrat Dentin. Mögliche Anwendungsgebiete der Pasten könnten dabei die Okklusion freiliegender Dentintubuli im Rahmen der Therapie von Dentinhypersensibilitäten oder aber die Versiegelung erosiver Zahnhartsubstanzschäden darstellen. Weitere Untersuchungen zur Haftfestigkeit und die Simulation in der Mundhöhle vorherrschender Bedingungen sind hierfür unerlässlich.

Research has developed numerous methods and materials for the adequate replacement of lost minerals of the dental hard tissues enamel and dentin, which can fulfill the restoration of the function and integrity of the affected tissue to a high degree. The initial idea of producing applicable pastes from universal adhesives and hydroxyapatite powders for easy enamel regeneration (Seidel 2016) has been taken further in an in vitro study from 2021 regarding the selection of materials, composition of pastes, and pretreatment of enamel test specimens with promising results. (Hennrich 2021). The aim of the present in vitro study was the further development of the adhesive apatite pastes (AAP) on the substrate dentin with scanning electron microscopic evaluation of the resulting bonding zone as well as the incorporation of the AAP into the dentin tubules and, furthermore, the testing of the resistance of all structures involved to external influences. From four universal adhesives and three apatite powders, including two hydroxyapatites and one fluorapatite, twelve combinations of adhesive apatite pastes were applied to dentin test specimens previously etched with phosphoric acid and light-cured in several test series. The four combinations with the most convincing bonding properties were also subjected to artificial aging in 3.000 cycles of thermocycling and an acid tolerance test, and the effects were evaluated by scanning electron microscopy and EDX analyses. The test specimens using the adhesive system Clearfil Universal Bond Quick consistently showed adhesive bond failures between AAP and dentin from the beginning, which could not be avoided even after changing the pretreatment of the dentin test specimens within the test protocol in terms of shortened or absent etching. For all other combinations, a stable bond to the dentin could be generated, which did not appear to be impaired even after water storage. Four combinations of the universal adhesives Adhese Universal and OptiBond eXTRa Universal with the three apatite powders showed the most convincing properties with regard to homogeneous AAP deposits, which were able to achieve a close bond to the dentin via a stable hybrid zone in the sense of micromechanical anchorage. All combinations were able to withstand the thermocycling procedure for simulating artificial aging of dental structures and materials to a large extent. After exposure to acid, material-dependent differences were observed in the degree of detachment of paste components, with the size of the apatite particles and their homogeneous integration into the matrix of the adhesive playing a decisive role. The further development of the AAP brought new and decisive insights on the way to a potential clinical application on the substrate dentin. Conceivable fields of application of the pastes could be the occlusion of exposed dentinal tubules as part of the therapy of dentin hypersensitivity or the sealing of areas with erosive tooth wear. Further studies on bond strength and a simulation of the prevailing conditions in the oral cavity are essential for this.