Aus der Zahnklinik 1 - Zahnerhaltung und Parodontologie Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg Direktor: Prof. Dr. A.

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1 Aus der Zahnklinik 1 - Zahnerhaltung und Parodontologie Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg Direktor: Prof. Dr. A. Petschelt Zum Einfluss von Chlorhexidin auf das Dentinbonding mit Syntac im Mikrozugversuch Inaugural-Dissertation zur Erlangung der Doktorwürde der Medizinischen Fakultät der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg vorgelegt von José Ignacio Zorzin aus Puerto Rico

2 Gedruckt mit Erlaubnis der Medizinischen Fakultät der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg Dekan: Referent: Korreferent: Prof. Dr. Dr. J. Schüttler Prof. Dr. R. Frankenberger Prof. Dr. A. Petschelt Tag der mündlichen Prüfung:

3 Inhaltsverzeichnis 1 Zusammenfassung Summary Einleitung Literaturübersicht Adhäsive Zahnmedizin Adhäsion am Zahnschmelz Adhäsion am Dentin Alterung der Hybridschicht Alterung des Kunststoffs Degradation demineralisierter freiliegender Kollagenfibrillen durch wirteigene Proteinasen MMP-2 und -9, Aufbau und Aktivierung CHX als Dentinprimer in vitro CHX als Dentinprimer in vivo Problemstellung Material und Methode Probenherstellung Mikrozugfestigkeit Untersuchung (µtbs) Statistische Analyse Ergebnisse Mikrozugfestigkeit nach 24 h Mirkozugfestigkeit nach 180 d Diskussion Ergebnisse nach 24 h Lagerung Ergebnisse nach 180 d Lagerung Methodik und Studiendesign Schlussfolgerung Literaturverzeichnis... 41

4 1 1 Zusammenfassung 1.1 Hintergrund und Ziele Mit der Zeit kommt es zum Zerfall der Hybridschicht durch Matrixmetalloproteinasen (MMPs). Chlorhexidindigluconat (CHX) ist ein potenter MMPs Inhibitor. Ziel dieser Arbeit war es den Einfluss einer 1%igen CHX-Lösung auf das Dentinbonding mit Syntac zu untersuchen. 1.2 Material und Methode 64 extrahierte, kariesfreie menschliche dritte Molaren wurden mit einer Diamantsäge unter Wasserkühlung dekapitiert, so dass eine flache Dentinoberfläche entstand. Diese Zähne wurden in 8 Gruppen, bestehend aus jeweils 8 Zähnen, unterteilt. Das Dentin wurde in allen Gruppen für 15 Sekunden mit 37% Phosphorsäure geätzt. Anschließend wurde dem geätzten Dentin der Gruppen 1 bis 4 eine 1%ige CHX-Lösung für unterschiedliche Zeit appliziert (jew. 10 s, 20 s, 30 s und 60 s), verblasen und mit dem Adhäsivsystem Syntac (Ivoclar Vivadent, Schaan, Liechtenstein) nach Herstellerangaben konditioniert. In Gruppe 5 wurde dem Syntac Primer eine 1%ige CHX-Lösung, in Gruppe 6 dem Syntac Adhesive eine 1%ige CHX-Lösung und in Gruppe 7 dem Syntac Primer und Adhesive eine 1%ige CHX-Lösung im Verhältnis 1:1 beigemischt und das Dentin nach Herstellerangaben damit konditioniert. Gruppe 8 diente als Kontrollgruppe. Die klinischen Kronen wurden mit 4 mm Komposit aufgebaut. Anschließend wurden die Zähne in 700 x 700 m dicke Stäbchen gesägt. Nach jeweils 24 h und 180 d Lagerung bei 37 C in destilliertem Wasser erfolgte an 20 Stäbchen jeder Gruppe die Mikrozugfestigkeitsprüfung mit einer Querhauptgeschwindigkeit von 1 mm/min. 1.3 Ergebnisse und Beobachtungen Nach 24 h nahm die Mikrozugfestigkeit (µtbs) für Gruppe 1 (21,9 MPa) und 2 (21,5 MPa) nicht signifikant (p>0,05) und die der Gruppe 3 (15,0 MPa), 4 (14,5 MPa), 5 (17,1 MPa), 6 (4,2 MPa) und 7 (8,5 MPa) gegenüber der Kon-

5 2 trollgruppe 8 (27,7 MPa) signifikant ab (p<0,05). 180 d später war die μtbs der Gruppe 1 (4,7 MPa, -78 %) und 2 (4,7 MPa, -78 %) signifikant niedriger (p<0,05) und die der Gruppe 3 (7,1 MPa, -52 %), 4 (13,6 MPa, -6 %), 5 (8,0 MPa, -53 %), 6 (6,5 MPa, 54 %) und 7 (5,0MPa, -41 %) gegenüber der Kontrollgruppe 8 (14,4 MPa, -46 %) nicht signifikant niedriger (p<0,05). Am geringsten war die Abnahme der μtbs nach 180 d in Gruppe Schlussfolgerung Die Applikation der 1%igen CHX-Lsg hatte einen Einfluss auf die μtbs von Syntac. Die Applikation der CHX-Lösung für 60 s konnte die Abnahme der μtbs nach 180 d stark reduzieren. Dieser Effekt ist aber nicht von Bedeutung, da die μtbs nach 180 d nicht signifikant (p>0,05) besser ist als die der Kontrollgruppe im gleichen Zeitraum bei signifikant niedrigeren (p<0,05) 24 h Wert.

6 3 2 Summary 2.1 Aim Over the years the hybrid layer tends to disintegration by matrixmetalloproteinases (MMPs) causing loss of bond strength. Chlorhexidine (CHX) is known as a potent MMPs inhibitor. The aim of this study was to investigate the influence of a 1% CHX solution to the dentin bond strength with Syntac. 2.2 Material and method 64 extracted, caries free human third molars were decapitated under profuse water cooling with a diamond saw, so that flat dentin surfaces were created. The teeth were divided into 8 groups, each consisting of 8 teeth. In all groups dentin was etched for 15 seconds with 37% phosphoric acid. Subsequently a 1% CHX solution was applied to the etched dentin of groups 1 to 4 for different periods of time (10 s, 20 s, 30 s and 60 s each), blown away and conditioned with the adhesive system Syntac (Ivoclar Vivadent, Schaan, Liechtenstein) according to manufacturer instructions. In group 5 Syntac Primer was mixed 1:1 with 1% CHX solution, in Group 6 Syntac Adhesive 1:1 with 1% CHX solution and in Group 7 Syntac Adhesive and Primer 1:1 with a 1% CHX solution and applied to dentin according to the manufacturer instructions. Group 8 served as control. The clinical crowns were rebuilt with 4 mm composite resin. All teeth were cut in 700 x 700 m thick sticks. After 24 h and 180 d of storage, at 37 C in distilled water, microtensile bond strength (μtbs) was tested on 20 sticks from each group with a crosshead speed of 1 mm/min. 2.3 Results After 24 h μtbs for group 1 (21.9 MPa) and 2 (21.5 MPa) decreased not significantly (p>0.05) and for group 3 (15.0 MPa), 4 (14.5 MPa), 5 (17.10 MPa), 6 (4.2 MPa) and 7 (8.5 MPa) significantly (p <0.05) compared to control group 8 (27.7 MPa). 180 d later μtbs strength of group 1 (4.7 MPa, -78%)

7 4 and 2 (4.7 MPa, -78%) was significant lower (p <0.05), whereas not significantly lower (p <0.05) for group 3 (7.1 MPa, -52%), 4 (13.6 MPa, -6%), 5 (8.0 MPa, -53%), 6 (6.5 MPa, 54%) and 7 (5.0 MPa, -41%) when compared to the control group 8 (14.4 MPa, -46%). The lowest decrease in microtensile bond strength over 180 d was observed in group Conclusion The application of 1% CHX solution had an influence on the microtensile bond strength of Syntac. The application of CHX-solution for 60 s reduced the decrease of μtbs over 180 d significantly. This effect has no clinical relevance, because the μtbs after 180 d is not significantly better (p>0.05) than the control group and significantly lower (p<0.05) after 24 h.

8 5 3 Einleitung In der adhäsiven Zahnheilkunde ist die Langlebigkeit von Kompositrestaurationen ein Thema von großem Interesse [37]. Obwohl der adhäsive Verbund zwischen Komposit und Dentin, unabhängig vom Adhäsivsystem, kurzfristig recht gut ist [41], ist er langfristig bei weitem nicht so gut wie angenommen [19, 20, 25]. Zumeist wird dieses Phänomen der Hydrolyse der Kollagenmatrix im Dentin und Komposit zugeschrieben [38, 69]. Da es auch in Abwesenheit von bakteriellen Enzymen zur Hydrolyse von demineralisiertem Dentin kommt besteht der Verdacht, dass ein Agens innerhalb des Zahnes diesen Prozess bewirkt [60]. Diese Rolle wird den Matrixmetalloproteinasen (MMPs) zugeschrieben [66]. MMPs sind Enzyme die in der Lage sind demineralisierte Dentinmatrix proteolytisch zu spalten [81]. Sie kommen in intakter Dentinmatrix [51]sowie in kariösem Dentin [16] vor. Chlorhexidindigluconat (CHX) ist in der Lage die kollagenolytische Aktivität von MMPs sogar in sehr niedrigen Konzentrationen zu hemmen [30], somit die Degradation der Hybridschicht zu verhindern [13, 40] und den adhäsiven Verbund zwischen Komposit und Dentin langfristig zu erhalten [12]. Ziel dieser Arbeit war den Einfluss unterschiedlicher Applikationszeiten und Applikationsformen einer 1%igen CHX-Lösung auf den adhäsiven Verbund zwischen Komposit und Dentin im Mikrozugversuch kurzfristig (nach 24 h) und langfristig (nach 180 d) zu untersuchen.

9 6 4 Literaturübersicht 4.1 Adhäsive Zahnmedizin Direkte zahnfarbene Restaurationsmaterialien wie Komposite haben sich in der Zahnheilkunde etabliert und damit andere direkte Füllungsmaterialien wie Amalgam verdrängt [63]. Größter Nachteil des Komposits ist seine Polymerisationsschrumpfung [1]. Die Verringerung des Volumens der Kunststoffmatrix bei der Zusammenfügung der Monomere zu Polymeren führt zu einer Schrumpfung der Restauration. Die Polymerisationsschrumpfung der heutzutage verwendeten Füllungskunststoffe liegt bei circa 1,5-3 Vol.% [54]. Je nach Ausmaß der Polymerisationsschrumpfung würde sich ohne Schmelzund Dentinbonding am Füllungsrand ein Spalt bilden, der eine Eintrittspforte für kariogene Mikroorganismen bildet und somit für die Entstehung von Sekundärkaries verantwortlich ist. 4.2 Adhäsion am Zahnschmelz Als Bedingung für eine erfolgreiche direkte zahnfarbene Kompositfüllung bedarf es einer Technologie die der Polymerisationsschrumpfung entgegen wirkt. Ein effektiver Ansatz hierfür bildet die Schmelzätztechnik die erstmals von Buonocore 1955 beschrieben wurde. Er beobachtete den Einsatz von Phosphorsäure in der Industrie zum Verbessern der Haftung von Farben an Metallen. Buonocore übertrug dieses Prinzip auf die Zahnheilkunde um die Zahnoberfläche empfänglicher für die Adhäsion zu gestalten [9]. Durch eine Säurekonditionierung wird die für ein Komposite nicht retentive Schmelzoberfläche auf mikroskopischer Ebene umstrukturiert. Durch das Ätzen des Zahnschmelzes mit %iger Phosphorsäure entsteht eine raue Struktur, da die Schmelzprismen im Zentrum und in der Peripherie eine unterschiedliche Säurelöslichkeit aufweisen. Es kommt so zu einer enormen Oberflächenvergrößerung, sowie zu einer Erhöhung der Oberflächenenergie und damit zu einer besseren Benetzbarkeit des Schmelzes durch ungefüllten Kunststoff [32].

10 7 Durch die Schmelzätztechnik konnte eine ausreichende Haftung zwischen Füllungsmaterial und Schmelz erreicht werden die den Kräften der Polymerisationsschrumpfung klinisch erfolgreich entgegenwirkte [35, 83]. Jedoch beschränkt sich dieser Ansatz auf den Zahnschmelz und somit nur auf einen Teil der Kavität. 4.3 Adhäsion am Dentin Es stellte sich das Problem, ob trotz tubulärer Mikrostruktur, intrinsischer Feuchtigkeit und höherem Gehalt an organischem Material, Haftung zwischen dem hydrophoben Füllungsmaterial und dem Dentin hergestellt werden konnte. Dentin setzt sich zu 50 Vol.% aus organischen, zu 30 Vol.% aus anorganischen Bestandteilen und zu 20 Vol.% aus Wasser zusammen. Die organische Matrix des Dentins besteht zu Vol.% aus Kollagen und zu 8-9 Vol.% aus nichtkollagener Grundsubstanz [72]. Hinzu kommt die Tatsache, dass sich bei der Präparation einer Kavität eine 1-5 μm dicke Schmierschicht [6] aus Bakterien, Hydroxylapatit- und Kollagentrümmern bildet, welche die angeschnittenen Dentintubuli mit μm Pfropfen verschließt, so genannte Smearplugs [76]. Der Verschluss der Dentintubuli durch die Schmierschicht verhindert zwar den Austritt von Dentinliquor, setzt jedoch auch die Permeabilität des Dentins für ein Befestigungskomposit herab [3]. Durch Spülen mit Wasser lässt sich die Schmierschicht nicht entfernen. Zwar teilt man die Adhäsivsysteme seit geraumer Zeit nicht mehr in Generationen ein, sondern gemäß den Applikationsschritten und ihrer Herangehensweise, dennoch bleibt die Entwicklung der Adhäsivsysteme anhand unterschiedlicher Generationen gut nachvollziehbar [28]. Die frühen Adhäsivsysteme der 1. und 2. Generation waren recht hydrophob und wurden direkt auf den Schmelz und die Schmierschicht des Dentins appliziert [46], welche zu diesem Zeitpunkt noch nicht bekannt war. Diese Technik würde heute als No-Etch bezeichnet werden. Die geringen Haftwerte dieser frühen Systeme gingen darauf zurück, dass diese die Schmierschicht durch ihre Hydrophobizität nicht ausreichend penetrierten. Die erzielten

11 8 Haftwerte von circa 5 bis 10 MPa waren eher auf die kohäsive Festigkeit der Schmierschicht als auf den Kunststoff-Dentin-Verbund zurückzuführen und lagen weit unter den Kräften der Polymerisationsschrumpfung von ca. 15 bis 17 MPa [17]. Deshalb kam es zur Spaltbildung, Randverfärbung, postoperativen Hypersensitivitäten und Sekundärkaries zeigten Nakabayashi et al. [55], dass sich Dentin durch Ätzen von einem kristallinen, säureempfindlichen und relativ hydrophilen Substrat in eine organische, säureresistente und relativ hydrophobe Oberfläche verwandeln lässt. Dies beruht darauf, dass durch die Säure die mineralischen Anteile des Dentins aufgelöst, und anschließend mit Wasser abgespült werden. Zurück bleibt nur die Kollagenmatrix die sich nach Behandlung mit amphiphilen Molekülen mit Kunststoff infiltrieren lässt. Diese mit Kunststoff infiltrierte Kollagenschicht nannten Nakabayashi et al. Hybridschicht. Sie zeichnete sich durch Stärke und Festigkeit aus und ermöglichte die mikromechanische Retention von Kunststoff am Dentin. Somit klärte Nakabayashi den grundlegenden Mechanismus zur Haftung von Kunststoff an Dentin. Basierend auf dieser Erkenntnis wurden die Adhäsive der 3. Generation entwickelt. Bei diesen wurde nur der Schmelz mit %iger Phosphorsäure geätzt und das Dentin dabei ausgespart. Man nannte diese Technik Selective-Etch. Um die störende Schmierschicht teilweise aufzulösen und das darunter liegende Dentin oberflächlich zu demineralisieren wurde ein Konditionierer appliziert, bestehend aus einer schwachen Säure wie z.b. Maleinsäure, EDTA, Zitronen- oder Phosphorsäure) [61, 73]. Anschließend benetzte man das Dentin mit einem Primer aus einem amphiphilen Monomergemisch meist bestehend aus Hydroxyethylmethacrylat (HEMA) oder Triethylenglycoldimethacrylat (TEGDMA), der die freigelegten hydrophilen Strukturen wie Dentintubuli, Kollagenfasern oder intertubuläres Dentin imprägnierte und für die Aufnahme eines hydrophoben Adhäsivs vorbereitete [56]. Nach einer kurzen Einwirkphase wurde der Primer verblasen um die erhaltenen Lösungsmittel (Alkohol, Wasser oder Aceton) verdampfen zu lassen. Die imprägnierten Kollagenfasern waren nun für die Aufnahme des Adhäsivs, auch Bonding oder Bond genannt, vorbereitet [15, 22], ein geringvisköser Kunst-

12 9 stoff, meist Dimethacrylat, der sich mit dem Primer verbindet. Nach Polymerisation des Adhäsivs war die Hybridschicht fertig gestellt. Klinisch war es jedoch fast unmöglich den Anforderungen eines Selective- Etch Rechung zu tragen [27], vor allem bei kleinen Kavitäten. Mehr und mehr wurde dazu übergegangen Schmelz und Dentin mit %iger Phosphorsäure zu Ätzen und nannte es Total-Etch. So entstanden die Adhäsivsysteme der 4. Generation dessen Unterschied zur 3. Generation prinzipiell nur darin bestand, dass auf ein selektives Ätzen von Schmelz und Dentin verzichtet wurde. Beim Total-Etch wurde das Dentin demineralisiert, die Schmierschicht vollständig aufgelöst und beim Abspülen entfernt [67, 77]. Die selbstätzende Eigenschaft des Konditionierer war redundant, lediglich gewährleistete der Konditionierer mit seinen amphiphilen Molekülen zusammen mit dem Primer nur noch den Verbund der hydrophilen Unterlage mit dem hydrophoben Füllungsmaterial [84]. Das gleichzeitige Ätzen von Schmelz und Dentin stieß anfänglich auf breite Ablehnung da viele den Verdacht äußerten, dass durch das Ätzen von Dentin die Pulpa geschädigt würde. Eine Schädigung der Pulpa durch Ätzen konnte aber nicht nachgewiesen werden. Vielmehr lagen die Ursachen für die Schädigung der Pulpa an einer mangelhaften, nicht ausreichenden Versiegelung des Dentins durch das Bonding [58]. Gwinnett et al. untersuchten [34] die Dentinhaftung und Randdichtigkeit eines Adhäsivsystems der 3. Generation (Syntac, Ivoclar Vivadent, Schaan, Liechtenstein) in Abhängigkeit zur Verarbeitungstechnik entweder mittels Selective-Etch oder Total-Etch. Es zeigte sich, dass die Haftfähigkeit des Adhäsivsystems durch Total-Etch nicht verschlechtert, die Randdichtigkeit im Dentin jedoch verbessert wurde. Ein unerwünschter Nebeneffekt des Ätzens von Dentin mit Phosphorsäure ist, dass die demineralisierte Dentinmatrix beim Trocknen auf Zweidrittel ihres ursprünglichen Volumens schrumpft [15]. Die Kollagenmatrix schwimmt praktisch im Spülwasser. Pashley et al. zeigten, dass durch Verdunsten des Spülwassers beim Trocken der Kavität, diese schwimmende Kollagenmatrix kollabiert und einen relativ impermeablen organischen Film bildet, der

13 10 schlecht penetrierbar ist für ein Adhäsiv [59]. Durch Bildung von Kunststoffpforpfen in die Dentintubuli (resin tags) konnte dennoch Haftung erreicht werden, aber die Bildung einer Hybridschicht blieb aus. Als Folge der nicht Penetration vom Adhäsiv kam es zur keiner Fixierung der Kollagenmatrix, sie verbleibt ungeschützt und wird langsam hydrolytisch gespalten, was zur Spaltbildung zwischen Füllungsmaterial und Dentin führt. Daraufhin wurde das Wet-Bonding entwickelt, also ein Belassen von Feuchtigkeit im geätzten Dentin. Kanca konnte nachweisen, dass durch das Belassen von Restfeuchtigkeit im geätzten Dentin doppelt so hohe Haftwerte erreicht werden konnten [42-44] als bei absolutem Trocknen. Gwinnett konnte beobachten, dass durch Wet-Bonding dickere Hybridschichten entstanden [33]. Adhäsivsysteme basierend auf Wasser bzw. Wasser-Alkohol scheinen weniger von der Gefahr des Kollapses betroffen zu sein, da durch den hohen Eigenanteil an Wasser ein Wiederbefeuchten der Kollagenmatrix stattfindet. Dieses Wiederbefeuchten, auch Rewetting genannt, bewirkt, dass die zusammengefallene Kollagenmatrix wieder aufquillt und für die Penetration des Primers zugänglich ist. Die Gefahr der wasserhaltigen Primer liegt jedoch darin, dass im Falle eines ungenügenden aktiven Verdunstens des Lösungsmittels der Überschuss an Wasser in den Verbund integriert wird und diesen so nachhaltig schwächt. Aceton basierte Systeme wiederum brauchen eine feuchte Dentinoberfläche als unabdingbare Voraussetzung [78]. Nach dem Trocknen des Schmelzätzmusters ist das Kollagengeflecht meist schon so stark ausgetrocknet, dass der acetonhaltige Primer nur noch unvollständig penetrieren kann und unausgefüllte Bereiche entstehen. Diese Bereiche die normalerweise nur am Boden der Hybridschicht direkt über dem demineralisierten Dentin liegen sind als Nanoleakage dokumentiert [14]. Ein Rewetting der Dentinoberfläche vor der Applikation des Primers ist deshalb nötig um überhaupt eine suffiziente Penetration der Kollagenmatrix zu erhalten und damit eine ausreichend dicke Hybridschicht [63].

14 11 Ein typisches Merkmal der Adhäsivsysteme der 3. und 4. Generation ist, dass sie aus mehreren Flaschen bestehen: mindestens aus einem Primer und einem Bondingharz. Klinisch stellte sich die Anforderung die Arbeitsschritte zu reduzieren um Zeit zu sparen und Fehler in der Applikationsreihenfolge der Flüssigkeiten zu vermeiden [27]. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden entstanden die Adhäsivsysteme der 5. Generation, die Primer und Bondingharz in einer Flasche kombinierten. Somit sind nur zwei Arbeitsschritte notwendig: Ätzen und Bonden. Haftfestigkeitsmessungen zeigten für diese Adhäsivsysteme geringere Haftwerte und stärkere Schwankungen der Messwerte im Vergleich zu denen der 3. und 4. Generation [41]. Diese, auch Zwei-Schritt-Total-Etch genannten Adhäsivsysteme, schnitten sowohl im Randverhalten als auch in den Haftwerten schlechter ab als ihre Vorgänger [23]. Ziel der 6. Generation war auf die Phosphorsäureätzung zu verzichten mittels einem selbstätzenden Primer für Schmelz und Dentin [14]. Da dieses System aus instabilen, sauren, aktivierten Phosphorsäureestern besteht, kann es nicht aus einer einzigen Flasche appliziert werden [26, 62]. Somit sind bei diesen Systemen immer noch zwei Arbeitsschritte notwendig. Um den Vorgang auf einen Arbeitsschritt zu reduzieren wurden Präparate entwickelt die zwar aus zwei Flüssigkeiten bestehen, aber unmittelbar vor dem Applizieren miteinander vermischt werden um ein selbstätzendes und selbstkonditionierendes Adhäsiv bereitzustellen. Das erste so vermarktete All in-one Adhäsiv war Adper Prompt L Pop (3M Espe, Seefeld, Deutschland). Das aktuellste Konzept sind die selbstätzenden Ein-Schritt-Systeme der 7. Generation Ätzen (Etching), Haftvermittlung (Primen) und Adhäsiv-Wirkung (Bonden) wird mit einer einzigen Flüssigkeit aus einer einzigen Flasche erreicht.

15 Alterung der Hybridschicht Eine stabile Haftung zwischen Füllungsmaterial und Dentin beruht auf der Bildung einer kompakten und homogenen Hybridschicht. Laut Breschi et al. [8] wird diese Haftung durch chemische und physikalische Faktoren beeinflusst. Zu den physikalischen Faktoren zählen die okklusale Kaubelastung sowie die durch Wärme und Kälte verursachte Expansion und Kontraktion des Kunstofffüllmaterials [19, 29]. Chemische Faktoren wie Säuren aus Nahrung oder bakteriellem Stoffwechsel beanspruchen den Zahn und das Füllungsmaterial. Die Hybridschicht wird beansprucht durch Zerstörung von nicht penetrierten Kollagenfibrillen [37], Auswaschung von Kunststoffmonomeren [10] und Zerfall von Kunststoffbestandteilen [70]. Wie beschrieben wird die Hybridschicht durch unterschiedliche Bestandteile gebildet welche Alterungs- und Zerfallsprozessen unterliegen. Sano [66] schlägt folgenden Zerfallsmechanismus für den Dentinhaftverbund vor: zuerst erfolgt die Säureätzung des Dentins mit Entfernen der Schmierschicht, Freilegung der fibrillären Kollagenmatrix und anschließender Penetration des Adhäsivs, mit der Zeit erfolgt durch Microleakage Wasserzutritt und die Hydrolyse des Kunstoffadhäsivs und dessen Auswaschung aus der Hybridschicht mit Freilegung der Kollagenfibrillen. Diese nun freiliegende Kollagenfibrillen können durch enzymatische Einwirkung gespalten werden und die verbliebenen Reste der Hybridschicht so verschwinden. 4.5 Alterung des Kunststoffs Nach einjähriger Lagerung eines Total-Etch Adhäsivs konnten Hashimoto et al. [39] eine Abnahme der Mikrozugfestigkeit feststellen. Diese wurde auf zweierlei Zerfallsprozesse zurückgeführt: eine Hydrolyse des Kunstoffadhäsivs in den interfibrillären Räumen der Hybridschicht und eine Desorganisation und Degradation von Kollagenfibrillen. Für Tay et al. [80] ist die Hydrolyse die Hauptursache für den Zerfall des Kunstoffadhäsivs in der Hybridschicht und somit auch für die Schwächung

16 13 vom Dentinhaftverbund. Die Zerfallsprodukte des Kunstoffadhäsivs werden ausgewaschen und die Kollagenfibrillen freigeleget. Die Hydrolyse ist die Umkehrreaktion der Veresterung von Karbonsäuren, hierbei wird Wasser an Estergruppen addiert und diese so gespalten. Damit dieser Zerfallprozess überhaupt stattfinden kann muss Wasser an die Hybridschicht gelangen. Sano et al. [68] beschrieben einen Eintritt von Wasser in die basale Hybridschicht, in Ermangelung von Spaltbildung zwischen Zahn und Restauration (auch bezeichnet als Microleakage), und nannten dieses Phänomen Nanoleakage. Bei Total-Etch Adhäsivsystemen ist, laut Sano, die Ursache dieses Nanoleakage ein Missverhältnis zwischen Dentindemi-neralisationstiefe und Kunstoffpenetration im Kunstoff-Dentin Interface. Tay et al. [79] konnten das Vordringen von Wasser bis in das Adhäsiv feststellen und bezeichneten diese Form des Nanoleakages als Watertrees wegen ihres charakteristischen elektronenmikroskopischen Erscheinungsbildes. 4.6 Degradation demineralisierter freiliegender Kollagenfibrillen durch wirteigene Proteinasen Entweder durch Nanoleakage oder durch unvollständige Penetration von Adhäsivkunststoff kommt es zu freiliegenden, durch Säureätzung demineralisierten, Kollagenfibrillen. Studien von Tjäderhane et al. [81] belegen, dass wirteigene Proteinasen zum Zerfall der Kollagenmatrix bei Karies beitragen. Lee et al. [47] entdeckten, dass diese auch eine Rolle bei Parodontalerkrankungen spielen. Da es im Fall von Nanoleakage (sprich ohne Spaltbildung zwischen Hybridschicht und Mundhöhle und somit ohne Einfluss von bakteriellen Enzymen) in vivo zum Zerfall von demineralisierten Kollagenfibrillen kommt, stellten sich Pashley et al. [60] die Frage ob wirteigene Proteinasen eine Rolle beim Zerfall von geätztem Dentin spielen. Dazu lagerten sie Proben von humanem, durch ätzen mit Phosphorsäure, demineralisiertem Dentin in künstlichem Speichel, in künstlichem Speichel mit Zusatz von Enzyminhibitoren und in Mineralöl. Nach 250 Tagen ergab die Untersuchung, dass bei Lagerung in künstlichem Speichel und in Mineralöl die demineralisierte Kollagenschicht vollständig

17 14 zerstört war, sie aber dagegen bei Lagerung in künstlichem Speichel mit Enzyminhibitoren erhalten blieb. Im Transmissionselektronenmikroskop (TEM) zeigten die Proben dieser Gruppe nach 24 Stunden, 90 und 250 Tagen eine in ihrer Struktur und Dicke (von 5-7 µm) unveränderte demineralisierte Kollagenschicht. Somit erbrachte Pashley den Beweis, dass es unter Ausschluss von bakterieller Kontamination zum Zerfall demineralisierter Kollagenfibrillen kommt. Da es beim Einsatz von Kollagenaseinhibitoren nicht zur Degradation kam, untermauert diese Studie die Hypothese, dass der Zerfall von demineralisierten Kollagenfibrillen durch wirteigene Kollagenasen verursacht wird. Zusätzlich untersuchte Pashley die intrinsische kollagenolytische Aktivität von humanem Dentin und dessen Hemmung durch unterschiedliche Proteaseihnibitoren. Durch 15 s Ätzen mit 37%iger Phosphorsäure konnte die intrinsische Kollagenaseaktivität um 65% reduziert werden, jedoch um fast 100% bei der Applikation von 0,2%iger Chlorhexidindigluconatlösung (CHX) für 60 s. Gendron et al. [30] konnten nachweisen, dass die Matrixmetalloproteinasen 2 (MMP-2) und MMP-9 durch 0,03%ige CHX-Lösung vollständig gehemmt werden können. Daraufhin schreibt Pashley die wirteigene kollagenolytische Aktivität der MMP-2 zu. Mazzoni et al. [52] konnten mittels Zymographie und Westernblot die vermuteten MMP-2 und -9 in gesundem humanem Dentin nachweisen. 4.7 MMP-2 und -9, Aufbau und Aktivierung Die Entdeckung der Matrixmetalloproteinase geht zurück auf Beobachtungen enzymatischer Aktivitäten in der Metamorphose von Kaulquappen durch Gross et al. [31]. Eisen et al. [21] isolierten 1968 dieses Enzym aus der menschlichen Haut und Harper et al. [36] erkannten, dass es als Zymogen synthetisiert wird. Bis zum heutigen Tag wurden 28 Matixmetalloproteinasen identifiziert. Nach Tjäderhane et al. [81] verbleiben die MMPs nach dem Prozess der Zahnbildung im mineralisierten Dentin und können auch durch O- dontoblasten exprimiert werden [82]. Visse et al. [85] erläutern Aufbau, Funktion und Biochemie der MMPs: Es handelt sich um Zink und Calcium abhängige Endopeptidasen welche aus

18 15 einer Prodomäne, einer katalytischen Domäne, einer hinge Region und einer Hämopexin Domäne bestehen. Die von Mazzoni et al. [52] im Dentin nachgewiesene MMP-2 und -9 zählen zu den Gelatinasen. Da MMPs als Zymogene (auch prommps genannt) vorliegen, bedarf es einer Aktivierung (zu MMPs) durch Entfernen des Propeptids über einen Cystein-Switch, damit diese ihre kollagenolytische Aktivität entfalten können. Visse schlägt zweierlei Aktivierungsmechanismen vor, entweder durch Proteolyse oder durch Chemikalien besonders durch solche mit niedrigem ph. Dass ph-werte zwischen 2, 3 und 5 zur Aktivierung von MMPs führen können bestätigen Beobachtungen von Tjäderhane [81]. Mazzoni et al. [53] konnten nachweisen, dass vereinfachte Total-Etch Adhäsive die endogene enzymatische Aktivität reaktivieren können die zuvor durch Phoshporsäureätzung gehemmt wurde. Dabei überstieg die enzymatische Aktivität sogar die ursprünglich gemessene Aktivität der Kontrollgruppe mit unbehandeltem Dentin. Nishitani et al. [57] untersuchten die kollagenolytische Aktivität von Dentinpulver nach Applikation von Self-Etch Adhäsiven. Es konnte eine Zunahme der Enzymaktivität festgestellt werden und ein signifikanter Zusammenhang zwischen dem ph- Wert des Adhäsivs und der Zunahme der Enzymaktivität. Die von Nishitani und Mazzoni verwendeten Adhäsivsysteme besaßen ph-werte im von Tjäderhane erwähnten Bereich. 4.8 CHX als Dentinprimer in vitro Pashleys Hypothese, dass der Zerfall der Hybridschicht durch Denaturierung von demineraliserten Kollagenfibrillen durch MMP-2 und -9 zu Stande kommt, regte viele Forschergruppen an den Effekt von CHX-Lösungen als zusätzlichen Primer im Dentinbonding zu untersuchen. De Castro et al. [18] untersuchten den Effekt von 2%iger CHX-Lösung auf die Haftfestigkeit drei unterschiedlicher Dentinbondings im Mikrozugversuch. Hierbei handelte es sich um vereinfachte Total-Etch Systeme wie Prime & Bond NT (Dentsply DeTrey, Konstanz, Deutschland), Adper Single Bond (3M Espe, Seefeld, Deutschland) und das Self-Etch System Clearfil SE Bond (Kuraray, Kurashiki, Japan). Die Applikation der CHX-Lösung erfolgte entweder vor oder nach dem Ätzen. Die Proben wurden anschließend 24 Stunden bei

19 16 37 C in Wasser gelagert. Es konnte beobachtet werden, dass der Zeitpunkt der Konditionierung des Dentins mit der CHX-Lösung, egal ob vor oder nach dem Ätzen, keinen signifikanten Einfluss auf die Haftkraft im Mikrozugversuch hatte. Die gemessenen Haftkräfte der Versuchsgruppen wiesen gegenüber der Kontrollgruppe keine signifikanten Veränderungen auf. Pilo et al. [64] sowie Say et al. [71] kamen zu ähnlichen Ergebnissen. Das die Anwendung von CHX-Lösungen auf geätztes Dentin nach 24 Stunden keinen Einfluss auf die Mirkozugfestigkeit, bei Verwendung eines Total-Etch Adhäsivs, hat konnten Soares et al. [74] und Komori et al. [45] bestätigen. Carrilho et al. [12] untersuchten die Auswirkung von CHX-Lösung auf das geätzte Dentin im Mikrozugversuch. Zusätzlich wurden die Frakturmechanismen untersucht. Als Adhäsivsystem wurde Adper Single Bond (3M Espe, Seefeld, Deutschland) verwendet. Die Proben wurden in künstlichem Speichel gelagert, einmal mit und einmal ohne Proteaseinhibitoren. Die Messung der Mikrozugfestigkeit fand nach 24 Stunden und nach 6 Monaten statt. Einmal mehr konnte festgestellt werden, dass die Verwendungvon CHX-Lösung nach dem Ätzen keinen Einfluss auf die Mikrozugfestigkeit nach 24 Stunden Lagerung hat. Nach sechs monatiger Lagerung fand sowohl in der Versuchswie in der Kontrollgruppe eine Abnahme der Mikrozugfestigkeit statt, unabhängig davon ob der Lagerflüssigkeit Proteaseinhibitoren zugesetzt wurden oder nicht. Die Abnahme der Mikrozugfestigkeit der Kontrollgruppe fiel jedoch mit 45,3%, im Vergleich zur jeweiligen 24 Stunden Messung, signifikant stärker aus als jener der Versuchsgruppe mit nur 23,4%. Auffällig war auch die Verteilung der im Rasterelektronenmikroskop untersuchten Frakturmodi. Während nach 24 Stunden Lagerung keine Unterschiede zwischen Kontrollund Versuchsgruppe festzustellen waren, lagen nach 6 Monaten Lagerung bei der Kontrollgruppe zunehmend die Frakturen am Grund der Hybridschicht. In der Versuchsgruppe konnten vermehrt Frakturen im Adhäsiv und im Kunststoff beobachtet werden. Diese Ergebnisse untermauern die Hypothese, dass nach Lagerung der Kontrollproben ein Zerfall der demineralisierten Kollagenfibrillen vorliegt.

20 17 Campos et al. [11] untersuchten den Effekt von 0,2%- und 2%iger CHX- Lösungen auf Dentin extrahierter dritter Molaren, in Verbindung mit dem Total-Etch, Adper Single Bond (3M Espe, Seefeld, Deutschland) und einem Self-Etch Adhäsiv Clearfil Tri S Bond (Kuraray, Kurashiki, Japan). Die Mikrozufestigkeit der Proben wurde nach 24 Stunden und nach 6 Monaten untersucht. Die 6 Monate Proben wurden unter simulierten pulpalen Druck thermomechanisch belastet und die Frakturmodi untersucht. Nach 6 Monaten Belastung konnte für alle Gruppen eine Abnahme der Mikrozugfestigkeit gemessen werden, dabei fiel diese am niedrigsten aus wenn die Proben mit 2%iger CHX-Lösung nach dem Ätzen geprimt wurden. Es konnte festgestellt werden, dass 0,2%ige CHX-Lösung bei der Anwendung des Self-Etching Adhäsivs nicht in der Lage war den Verlust an Mikrozugfestigkeit im Vergleich zur jeweiligen Kontrollgruppe zu reduzieren. Die Untersuchung der Frakturmodi im Rasterelektronenmikroskop zeigte vorwiegend Frakturen im Adhäsiv. Stanislawczuk et al. [75] widmeten sich der Frage ob das Beimengen von 2% CHX in das Ätzgel auch einen Effekt auf die Mikrozugfestigkeit nach Lagerung hervorruft. Dazu wurden die Total-Etch Adhäsive Prime & Bond NT (Dentsply DeTrey, Konstanz, Deutschland) und Adper Single Bond 2 (3M Espe, Seefeld, Deutschland) benutzt. Neben den Kontrollgruppen wurden pro Adhäsiv zwei Versuchsgruppen gebilded: Eine Gruppe wurde mit Phosphorsaure die 2% CHX enthält geätzt, bei der anderen Gruppe wurde 2%ige CHX-Lösung nach dem Ätzen auf das Dentin aufgetragen. Die Messung der Mikrozugfestigkeit erfolgte nach 24 Stunden und nach 6 Monaten Lagerung in destilliertem Wasser bei 37 C. Nach 24 Stunden Lagerung war kein signifikanter Unterschied in der Mirkrozugfestigkeit der Kontoll- und Versuchsgruppen festzustellen. Nach 6 Monate Lagerung konnte eine signifikante Abnahme der Mikrozugfestigkeit in den Kontrollgruppen beobachtet werden, jedoch keine signifikante Abnahme bei den Versuchsgruppen. Das Nanoleakage war nach Lagerung in den Kontrollgruppen stärker zu beobachten als in den Versuchsgruppen.

21 18 Breschi et al. [7] testeten die Nullhypothese, dass ein Adhäsiv oder CHX die Aktivität von MMPs nicht verändern und das die Anwendung von CHX- Lösungen als Primer nach dem Ätzen die Stabilität des adhäsiven Interfaces nach Lagerung nicht verbessert. Dazu wurde Dentinpulver, entweder unbehandelt oder mit 0,2-2%iger CHX Lösung geprimt und mit dem Adhäsiv Adper Scochbond 1 XT (3M Espe, Seefeld, Deutschland) versetzt. Proteinextrakte dieser Proben wurden gewonnen und im Zymogram auf MMP Aktivität untersucht. Auch jeweilige Proben für Mikrozugfestigkeit und Nanoleakageuntersuchugn wurden hergestellt. Die Messung der Mikrozugfestigkeit erfolgte nach 24 Stunden und nach 2 Jahren Lagerung in künstlichem Speichel bei 37 C. Das Zymogramm der Kontrollgruppen zeigte, dass durch das Adhäsiv Adper Scotchbond 1 XT die Aktivität von MMP-2 zunimmt. Bei den Versuchsgruppen konnte jedoch eine Inhibition der MMPs unabhängig der Konzentration der CHX-Lösung festgestellt werden. Einmal mehr konnte gezeigt werden, dass nach 24 Stunden Lagerung die Applikation von CHX-Lösung keinen signifikanten Einfluss auf die Mikrozugfestigkeit hat. Nach 2 Jahren Lagerung in künstlichem Speichel bei 37 C war eine Abnahme der Mikrozugfestigkeit zu verzeichnen, sowohl in der Kontroll-, wie in den Versuchsgruppen. Die Abnahme der Mikrozugfestigkeit sowie die Häufigkeit von Nanoleakage, fiel bei den Versuchsgruppen signifikant niedriger aus gegenüber der Kontrollgruppe unabhängig von der benutzten CHX-Konzentration der Lösung. Loguercio et al. [48] versuchten festzustellen welche die kleinste wirksamste Konzentration zum Erhalt der Hybridschicht ist und dessen wirksamste Applikationszeit. Hierzu wurden zwei Versuche durchgeführt. Im ersten Versuch wurde das Dentin nach dem Ätzen mit Phosphorsäure mit Wasser oder mit 0,002-, 0,02-, 0,2-, 2- oder 4%iger CHX-Lösung für 60 s behandelt. Im zweiten Versuch wurde das Dentin nach dem Ätzen mit Wasser wiederbefeuchet oder mit 0,002% oder 2% Chlorhexidin für 15 oder 60 s. Es erfolgte eine Mikrozugfestigkeitsprüfung nach 24 Stunden und nach 6 Monaten Lagerung in Wasser bei 37 C. Die Proben jeder Gruppe wurden auch auf Nanoleakage und auf Frakturmodi untersucht. Als Adhäsiv wurden Prime & Bond NT und Adper Single Bond (3M Espe, Seefeld, Deutschland) benutzt. Erhöhtes Na-

22 19 noleakage und starker Verlust der Mikrozugfestigkeit wurde in den Kontrollgruppen festgestellt. Nach 6 Monate Lagerung erwiesen alle Proben die mit CHX-Lösung behandelt wurden gute Haftwerte und stabile Hybridschichten unabhängig von der benutzten CHX-Konzentration und Einwirkzeit. Somit stellten die Autoren fest, dass die Applikation von 0,002%-iger CXH-Lösung für 15 s eine signifikante Verbesserung der Mikrozugfestigkeit und Stabilität des Dentinbondings verursachen. 4.9 CHX als Dentinprimer in vivo Hebling et al. [40] testeten die Nullhypothese, dass es keinen Unterschied im Zerfall des Dentinbondings gibt, wenn dieses nach dem Ätzen mit Phosphorsäure mit einer CHX-Lösung behandelt wird. Dazu wurden in vivo Klasse 1 Kavitäten an ersten Milchmolaren kontralateral präpariert. Eine Kavität diente als Kontrolle und eine Kavität wurde nach dem Ätzen für 30 s mit einer 2%igen CHX-Lösung behandelt. Als Bondingsystem wurde Adper Single Bond verwendet und anschließend mit Kunststoff gefüllt. Nach 6 Monaten intraoraler Funktion erfolgte die Extraktion der Zähne. Nach Aufbereitung der Proben wurden diese im Transmissionselekronenmikroskop untersucht. Die mit CHX-Lösung behandelten Zähne zeigten Hybridschichten mit intaktem Kollagennetzwerk während in der Kontrollgruppe die fibrilläre Kollagenstruktur kaum noch festzustellen war. Die Nullhypothese musste daraufhin verworfen werden. Die Nullhypothese wurde verworfen. Brackett et al. [5] führten einen ähnliche Versuch wie Hebling et al durch. Hierbei wurden Klasse I Füllungen in Adhäsivtechnik an Prämolaren gelegt die aus kieferorthopädischen Gründen zur Extraktion vorgesehen waren. Kontralateral wurde je eine Kontroll- und eine Versuchsfüllung gelegt die nach dem Ätzen mit 2%iger CHX-Lösung konditioniert wurde. Als Adhäsiv wurde Single Bond Plus (3M Espe, Seefeld, Deutschland) verwendet. Um sich abzusichern, dass durch die CHX Konditionierung der Haftverbund nicht kompromittiert wurde erfolgte in vitro eine Mikrozugtestung des Haftverbunds an bereits extrahierten Zähnen 24 Stunden nach Probenherstellung. Es konnte hierbei keine signifikanter Unterschied zwischen den Haftwerten der

23 20 Kontroll- und Versuchsgruppe festgestellt werden. In der Untersuchung der Frakturmodi wurde beobachtet, dass Kontroll- und Versuchsgruppe vorwiegend im Adhäsiv fakturierten. Nach Extraktion der in vivo Gruppen wurde die Hybridschicht im Transmissionselektronenmikroskop untersucht. Für Zähne die nach 2 Monaten in vivo extrahiert wurden konnten keine Anzeichen für einen Zerfall der Hybridschicht festgestellt werden, weder in der Kontrollnoch in der Versuchsgruppe. Dagegen zeigten zwei, von insgesamt sechs Zähnen der Kontrollgruppe, lokalisierte Debandierung von Kollagen und Ablösung der Hybridschicht vom darunter liegenden Dentin, was als Zerfall der Hybridschicht gedeutet wurde. In der Versuchsgruppe lag keine Veränderung der Hybridschicht vor. Brackett et al. [4] führten einen weiteren Versuch mit einem Aceton basierten Adhäsiv, in diesem Falle Prime & Bond NT (Dentsply DeTrey, Konstanz, Deutschland) durch und kamen zu den gleichen Ergebnissen wie mit dem wasser- und alkoholbasiertem Single Bond Plus. Carrilho et al. [13] führten einen vom Aufbau weitgehend ähnlichen Versuch mit zur Extraktion vorgesehenen dritten Molaren durch. Als Adhäsiv diente Adper Single Bond. Die Mikrozugfestigkeit wurde jeweils nach legen der Füllung und nach 14 Monaten Funktion in der Mundhöhle gemessen. Dabei bestätigen die Ergebnisse, dass die CHX-Konditionierung keinen signifikanten Einfluss auf die Mikrozugfestigkeit sofort nach legen der Füllung hat. Nach 14 Monaten in vivo nahm die Mikrozugfestigkeit der Kontrollgruppe stark ab während die der mit CHX konditionierten Gruppe sich nicht signifikant verändert hatten. Im Transmissionselektronenmikroskop konnte in der Versuchsgruppe auch nach 14 Monaten keine Veränderung des Hybridlayers festgestellt werden. Analog zu Bracketts Beobachtungen konnte nach 14 Monaten in vivo ein Zerfall des Hybridlayers festgestellt werden. In diesen in vivo Versuchen wurden alle Proben auf einen unversehrten Füllungsrand untersucht um auszuschließen, dass Mikroleakage vorlag und die Hybridschicht hätte kompromittieren können. Zusammenfassend erweist sich die Applikation von CHX-Lösungen auf das geätzte Dentin zumindest nicht als Nachteil, sondern sogar als Vorteil beim

24 21 langfristigen Erhalt der Hybridschicht. Diese Erkenntnis bekräftigt die Hypothese, dass MMPs eine zentrale Rolle im Zerfall der Hybridschicht spielen.

25 22 5 Problemstellung Zielsetzung dieser Untersuchung war es den Einfluss einer 1%igen CHX- Lösung, in unterschiedlicher Applikationsform und -dauer, auf die Effektivität des Dentinbondings mit Syntac nach 24 h und 180 d zu untersuchen.

26 23 6 Material und Methode 6.1 Probenherstellung (s. Abb. 1, Tab. 1) 64 frisch extrahierte, karies- und füllungsfreie menschliche Weisheitszähne wurden mit Hilfe einer langsam drehenden Säge (Bueheler IsoMet Low Speed Saw, Lake Buff, Illinios, USA) mit diamantierter Sägescheibe (Buehler IsoCut Diamond Wafering Blade 15HC No , Lake Buff, Illinios, USA, s. Abb. 4) unter profuser Wasserkühlung dekapitiert bis die okklusale Schmelzschicht entfernt war und eine annähernd gleichmäßige Dentindicke von ca. 2mm oberhalb der Pulpenkammer entstand. Die 64 dekapitierten Zähne wurden in acht Gruppen á acht Zähne unterteilt. Die freigelegten Dentinflächen der Zähne aller Gruppen wurden mit 37%igem Phosphorsäuregel für 15s behandelt. Dem Dentin der Gruppen 1 bis 4 wurde eine 1%ige CHX-Lösung mit einem Microbrush appliziert. Nach einer bestimmten Einwirkzeit (Abb. 1) erfolge das Verblasen der applizierten Lösung, bis makroskopisch keine Flüssigkeit festzustellen war. Die Einwirkzeiten für die 1%ige CHX-Lösung für die Gruppen 1 bis 4 kann Tabelle 1 entnommen werden. Das Adhäsiv Syntac (Ivoclar Vivadent, Schaan, Liechtenstein) wurde streng nach Herstellerangaben verarbeitet (s. Tab. 1) und die Zähne mit Komposit (Clearfil Majesty Posterior A3, Kuraray, Kurashiki, Japan) in 4 Inkrementen zu je 1mm Dicke wieder rekonstruiert und jeweils 40s bei 800 mw/cm 2 Lichtgehärtet (Elipar TriLight, 3M Espe, Seefeld). Bei den Gruppen 5 bis 7 wurde das Adhäsivsystem Syntac modifiziert durch unterschiedliche Beimischung von 1%iger CHX-Lösung im Verhältnis 1 zu 1. In Gruppe 5 wurde dem Primer 1%ige CHX-Lösung beigemischt, in Gruppe 6 dem Adhesive 1%ige CHX-Lösung und in Gruppe 7 dem Primer und dem Adhesive 1%ige CHX-Lösung beigemischt. Das jeweils unterschiedlich veränderte Adhäsiv Syntac wurde streng nach Herstellerangaben verarbeitet (s. Tab. 1).

27 24 Der koronoale Aufbau der Zähne erfolgte mit dem Komposit Clearfil Majesty Posterior A3 (LOT-Nr B, Kuraray, Kurashiki, Japan) in 4 Inkrementen zu je 1mm Dicke und jeweils 40s bei 800 mw/cm 2 lichtgehärtet (Elipar Tri- Light, 3M Espe, Seefeld). Die Zähne wurden sofort nach Versorgung bei Raumtemperatur entlang der Zahnachse mit einer Diamantsäge (Isomet, Buehler, Lake Bluff, Illinois, USA) in Stäbchen gesägt. Die Sägeschnitte hatten einen Abstand von 1 Millimeter und mit einer Sägeblattstärke von 300 m ergab sich eine Stäbchendicke von 700 x 700 m (s. Abb. 1), so dass jede Gruppe aus ca. n = 160 Stäbchen mit einer Dentindicke von mm bestand. Die Dentinstäbchen wurden gruppenweise in Aqua dest bei 37 C gelagert. Material Bestandteile Verarbeitung Etchtant 37%-ige Phosphorsäure Applikation für 15s Absprühen Trocknen Syntac Primer LOT-Nr.: K36299 Syntac Adhesive LOT-Nr.: K55730 Heliobond LOT-Nr.: K28890 Maleinsäure 4 Gew.-% Tetraethylenglycoldimethacrylat 25 Gew.-% (TEGDMA) Aceton 14 Gew.-% Wasser 30 Gew.-% Polyethylenglycoldimethacrylat 35 Gew.-% (PEGDMA) Glutaraldehyd 10 Gew.-% Wasser 55 Gew.-% Bisphenol A Glycidylmethacrylat 60 Gew.-% (Bis-GMA) 40%TEGDMA Applikation für 20s Verblasen Applikation für 15s Verblasen Applikation Verblasen Photopolymerisation für 40s Tab. 1: Adhäsivsystem Syntac, Bestandteile der einzelenen Kompornenten und vom Hersteller empfohlenen Verarbeitung. 6.2 Mikrozugfestigkeit Untersuchung (µtbs) Die Stäbchen wurden jeweils nach 24h und 180d der Mikrozugfestigkeitsprüfung in einer Universalprüfmaschine (Zwicki Modell 21120, Zwick-Roell, Ulm) unterworfen. Dabei sind die Materialproben vertikal mit der Dentin- und Kom-

28 25 positfläche an der Abzugsvorrichtung mittels Klebewachs befestigt. Die Abzugsvorrichtung (s. Abb. 2-3) bewegte sich mit einer Querhauptgeschwindigkeit von 1mm/min eine bis zur Fraktur der Probe. Durch die vorher ermittelte Klebefläche und Bruchkraft lässt sich der Quotient für die Dentinhaftung in MPa errechnen. 6.3 Statistische Analyse Die statistische Analyse der Daten erfolgte mit dem Programmpaket IBM SPSS für Windows, Version 19 (IBM Corp., Somers, USA). Folgende statistische Testverfahren fanden Verwendung: 1. Der Kolmogorow Smirnov Test überprüft die Normalverteilung der Variablen in einer Gruppe. 2. Der ANOVA-Mittelwertvergleich zur Feststellung von signifikanten Unterschieden zwischen den normalverteilten Gruppen. 3. Der Tukey-HSD Test legte fest welche Gruppen untereinander signifikante Unterschiede aufwiesen.

29 26 a) b) c) d) e) Abb. 1: Schematischer Versuchsaufbau. a) Vorbereitung der Zähne, b) Aufteilung der Versuchsgruppen und Erläuterung der unterschiedlichen Dentinkonditionierung, c) okklusale Rekonstruktion mit Komposit, d) Stäbchenherstellung für den Mikrozugversuch (µtbs) und Lagerung, e) Mikrozugversuch nach 24 h und 180 d.

30 27 * Abb. 2: Haltevorrichtung für µtbs-messung ohne Probekörper. Abb. 3: Haltevorrichtung für µtbs-messung mit eingeklebten Probekörper (*). a) b) c) Abb. 4: Isomet Slow Speed Saw Säge zur Probenherstellung. Abb. 5: a) Dentinadhäsivsystem Syntac, b) Phosphorsäure-Ätzgel, c) Mikrobürstchen zur Applikation des Dentinadhäsivs.

31 µtbs [MPa] 28 7 Ergebnisse Die erhaltenen Mittelwerte der µtbs werden im Balkendiagramm dargestellt (s. Abb. 6). 30,0 27,7 a 25,0 21,9 a, b 21,5 a, b 20,0 15,0 15,0 b, c, d 14,5 17,1 b, c b, c, d, e, f 13,6 b, c, d, e, f, g 14,9 b, c, d, e 10,0 5,0 4,7 f, g 4,7 f, g 7,1 d, e, f, g 8,0 c, d, e, f, g 4,2 g 8,5 c, d, e, f, g 6,5 d, e, f, g 5,0 e, f, g,0 Abb. 6: Mittelwerte der µtbs der unterschiedlichen Gruppen, nach 24 h und 180 d Lagerung. Hochgestellte Buchstaben bezeichnen homogene Untergruppen. Veränderung der µtbs Nach 180 d Gruppe 1 Gruppe 2 Gruppe 3 Gruppe 4 Gruppe 5 Gruppe 6 Gruppe 7 Gruppe 8-78 % - 78 % - 52 % - 6 % - 53 % 54 % - 41 % - 46 % Tab. 2: Prozentuale Veränderung der 180 d µtbs gegenüber den gemessenen 24 h Werten. 7.1 Mikrozugfestigkeit nach 24 h (s. Abb. 7, Tab. 3) Die Dauer der Einwirkung der CHX-Lösung hatte nur teilweise einen Einfluss auf den Verbund zwischen Dentin und Füllungsmaterial. Die Mikrozugfestig-

32 29 keit nahm für die Gruppen 1 (10 s CHX-Lösung Applikation) und 2 (20 s CHX-Lösung Applikation) gegenüber der Kontrollgruppe 8 nicht signifikant ab (Signifikanzniveau p>0,05). Hingegen fielen die Haftwerte der Gruppen 3 (30 s CHX-Lösung Applikation) und 4 (60 s CHX-Lösung Applikation) in Bezug auf die Kontrollgruppe 8 signifikant ab (p<0,05). Die Zugabe von CHX-Lösung in die unterschiedlichen Komponenten des Adhäsivsystems Syntac veränderte die Stärke des Dentinbondings unterschiedlich. Gruppe 5, in welcher der Primer mit CHX-Lösung im Verhältnis 1:1 vermischt wurde, zeigt eine signifikant niedrigere Adhäsion als die Kontrollgruppe 8 (p<0,05), jedoch nicht signifikant niedriger als die experimentellen Gruppen 1, 2, 3 und 4 (p>0,05). Die Haftung stellte sich am geringsten in Gruppe 6, in welcher dem Adhesive CHX-Lösung im Verhältnis 1:1 beigemengt wurde, heraus mit 4,2 MPa der signifikant niedrigste Wert aller Gruppen (p<0,05). Die Zugabe von CHX-Lösung sowohl zum Primer wie auch dem Adhesive, wie in Gruppe 7 erfolgt, ergab signifikant niedrigere Werte gegenüber den Gruppen 1, 2, der Kontrollgruppe 8 und der Gruppe 7, in der nur dem Primer CHX-Lösung beigemischt wurde (p<0,05). Gegenüber den Gruppen 3 und 4 verringerte sich der Wert für Gruppe 7 jedoch nicht signifikant (p>0,05). 7.2 Mirkozugfestigkeit nach 180d (s. Abb. 8, Tab. 2 und 4) Die 180 d Lagerung führte zu einer signifikanten Abnahme (p<0,05) der Mikrozugfestigkeit aller Gruppen gegenüber der 24 h Kontrollgruppe 8. Die Dauer der CHX-Lösung Applikation hatte unterschiedliche Auswirkungen auf den Haftverbund nach 180 d. Gruppe 1 (10 s CHX-Lösung) und Gruppe 2 (20 s CHX-Lösung) zeigten signifikant niedrigere Werte (p<0,05) als die 180 d Kontrollgruppe 8. Gruppe 3 (30 s CHX-Lösung) erreichte ebenfalls niedrigere Werte als Gruppe 8, jedoch fiel dieser Unterschied nicht signifikant aus (p>0,05). Den höchsten experimentellen Wert erreichte Gruppe 4 (60 s CHX-Lösung) mit 13,6 MPa und war somit nicht signifikant (p>0,05) niedriger als der Wert der 180 d Kontrollgruppe 8. Unterschiedliches Beimischen von

33 µtbs [MPa] 30 CHX-Lösung in die Komponenten des Adhäsivsystems führte zu einer nicht signifikanten (p>0,05) Abnahme der Haftung in Bezug auf die 180 d Kontrollgruppe 8. Alle experimentelle Gruppen präsentierten unterschiedliche Werte, welche aber keine signifikante (p>0,05) Unterschiede untereinander aufweisen. Betrachtet man die Veränderung der Mikrozugfestigkeit nach 180 d prozentual war die Veränderung der Kontrollgruppe von ca %. Am geringsten fiel die prozentuale Veränderung bei Gruppe 4 aus mit nur ca. - 6 %. Die Gruppen 1 und 2 veränderten sich mit - 78 %. 30,0 27,7 a 25,0 20,0 15,0 21,9 a, b 21,5 a, b 15,0 b, c, d 14,5 b, c, d 17,1 b, c 10,0 8,5 c, d, g 5,0 4,2 g,0 Abb. 7: Mittelwerte der µtbs der unterschiedlichen Gruppen, nach 24 h Lagerung im Balkendiagramm. Hochgestellte Buchstaben bezeichnen homogene Untergruppen. µtbs [MPa] Gruppe 1 21,9 (8,9) Gruppe 2 21,5 (16,6) Gruppe 3 15,0 (9,3) Gruppe 4 14,5 (10,9) Gruppe 5 17,1 (14,3) Gruppe 6 4,2 (5,1) Gruppe 7 8,5 (5,8) Gruppe 8 27,7 (9,8) Tab. 3: Mittelwerte und Standardabweichung (in Klammern) der µtbs der unterschiedlichen Gruppen nach 24 h Lagerung.

34 µtbs [MPa] 31 16,0 14,0 13,6 b, c, d, e, f 14,9 b, c, d, e 12,0 10,0 8,0 7,1 d, e, f 8,0 c, d, e, f 6,5 d, e, f 6,0 4,0 4,7 f 4,7 f 5,0 e, f 2,0,0 Abb. 8: Mittelwerte der µtbs der unterschiedlichen Gruppen, nach 180 d Lagerung im Balkendiagramm. Hochgestellte Buchstaben bezeichnen homogene Untergruppen. µtbs [MPa] Gruppe 1 4,7 (4,8) Gruppe 2 4,7 (4,4) Gruppe 3 7,1 (6,8) Gruppe 4 13,6 (11,4) Gruppe 5 8,0 (5,2) Gruppe 6 6,5 (5,1) Gruppe 7 5,0 (3,1) Gruppe 8 14,9 (9,5) Tab. 4: Mittelwerte und Standardabweichung (in Klammern) der µtbs der unterschiedlichen Gruppen nach 180 d Lagerung.