Bleachingverfahren. special. Im test. Untersuchte Bleachingprodukte

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1 special Im test Bleachingverfahren Von Univ.-Prof. Dr. Johann Wernisch, institut für Festkörperphysik der TU Wien Es bedarf stärkerer Aufklärung über eventuelle Folgeschäden durch chemisches Bleaching sowohl bei den Patienten, wie auch bei den Behandlern. Vor allem durch den teilweise extrem niedrigen ph-wert von Bleachingprodukten kann der Fluorapatit in wasserlösliches Kalziumhydrogenphosphat umgewandelt werden. Bei oftmaliger Anwendung oder einem bereits vorgeschädigten Zahnschmelz sind Folgeschäden kaum auszuschließen, was unzählige Studien mittlerweile belegen. Der Anwender bemerkt die Zahnschädigung nicht gleich, da die Veränderungen vorerst im mikroskopischen Bereich liegen. Erst nach einiger Zeit erscheint die Zahnoberfläche matter - die Entmineralisierung der Zähne durch eine Oberflächenverätzung ist eingetreten. Diese Schäden sind irreparabel, Farbstoffe werden erst recht aufgenommen und eine rasche Zahnsteinbildung findet statt. Durch Energiezufuhr kann die Dauer der Einwirkzeit stark verkürzt und Folgeschäden dadurch eingeschränkt werden. Dioden-, Nd:YAG- und KTP-Laser ermöglichen, im Gegensatz zu anderen Energiequellen, eine schnelle und genaue Energiezufuhr. Ein Absorber im Gel verhindert zu starke Erwärmung des Zahnes und damit seine Schädigung und Schmerzen. Noch schonender arbeitet der von mir entwickelte Katalysator auf Halbleiterbasis für katalytisches Bleichen. Mit geringer Energie im Milliwattbereich, ohne Laser und mit einer 5-prozentigen Wasserstoffperoxidlösung werden zufriedenstellende Ergebnisse erzielt. Eine Schädigung des Zahnschmelzes konnte mit dieser Methode nicht beobachtet werden. An einer weiteren Verringerung der Wasserstoffperoxidlösung auf 3 % wird bereits gearbeitet. Die folgende Untersuchung der erwähnten Verfahren zeigt einen aufschlussreichen Überblick. Die Studie wurde in den Jahren 2004 bis 200 an der TU Wien, Institut für Festkörperphysik, in Zusammenarbeit mit der Bernhard Gottlieb Universität für ZMK, Wien, durchgeführt. Die getesteten Produkte wurden at random ausgewählt. A u s g A n g s l A g e : Zahnverfärbungen verschiedenen Ursprungs z i e l : meistens um die Ästhetik zu verbessern m ö g l i C H k e i T e n : Homebleaching, In-Office-Bleaching, photothermisches Bleaching, photochemisches Bleaching, Katalytisches Bleaching e i n T e i l u n g n A C H b l e i C H e f f e k T e n : oberflächlicher Effekt/Tiefenwirkungseffekt Zur Vermeidung der Oberflächenschädigung ist eine rasche Abgabe der O- bzw. OH-Radikale notwendig. Der Mechanismus des Bleaching liegt im Aufbrechen der C-H-O-Verbindungen an und in der Zahnoberfläche. Dafür gibt es vier Möglichkeiten, bei denen immer O- bzw. OH-Radikale entstehen: Chemisches Bleaching mit starken Peroxid-Verbindungen. (In der Regel verwendet man bei Homebleaching eine niedrige Peroxidkonzentration, bei In-office-Bleaching eine hohe.) Photothermisches Bleaching mit Peroxid-Verbindungen mit und ohne Licht bzw. Laser. Photochemisches Bleaching mit Farbstoffen und Laser. Katalytisches Bleaching mit schwachen Peroxid-Verbindungen und Licht. Untersuchte Bleachingprodukte H e r k ö m m l i C H e s b l e A C H i n g BLUE MIX (In-Office-Bleaching) COLGATE simply white (Homebleaching) POLA office 35 % (In-Office-Bleaching) TRESWHITE (Homebleaching) Visalys whitening 7,5 % (Homebleaching) Visalys whitening 13,5 % (In-Office-Bleaching) VivaStyle paint on (Homebleaching) VivaStyle 7,5 (Homebleaching) VivaStyle 1 % (Homebleaching) VivaStyle 30 % (In-office-Bleaching) VivaStyle 1 % + 30 % (In-office-Bleaching) Whitestrip (Homebleaching) l A s e r / l i C H T - b l e A C H i n g SMART bleach OPUS white Improved-Powder 30 % OPALESCENCE XTRA Boost 38 % Kat-Powder 5 % 41

2 special Home-Bleaching 1 Colgate Simply White, 7 x 30 min. Geringe Veränderung an der Oberfläche P a r a m e t e r Produkt Empfohlene Einwirkzeit Pausen zwischen dem Bleaching Anwendungshinweise ph-wert Lichtquellen Colgate simply white 30 min. mind. 15 min. sauer keine VivaStyle Paint-On 20 min. 2x/d je nach Effekt basisch keine VivaStyle 10% 1% 0 min. 1x/d je nach Effekt sauer keine Blend-a-Med Whitestrip 30 min. 2x/d 21 d sauer keine Treswhite by Opalescence 30 0 min. 1x/d 7 10 d sauer keine Visalys 7,5 % 30 0 min. 2x/d 12 d basisch keine Colgate Simply White, 14 x 30 min.; Referenz: 8.000x; behandelt: 8.000x; Schädigungen (chem. Angriff) des Schmelzes erkennbar. Treswhite, 7 x 30 min. Ablagerungen (keine Veränderungen). Treswhite, 14 x 30 min. Keine Veränderungen. 5 7 Visalys, 7,5 %, x 30 min.; Referenz: 8.000x; behandelt: 8.000x; chemischer Angriff bereits bei 500x erkennbar. Visalys, 7,5 %, x 30 min.; Referenz: 8.000x; behandelt: 8.000x; oberflächlicher Angriff, speziell bei bereits lädierten Stellen. VivaStyle Paint On, 7 x 20 min. Mikrorauigkeit VivaStyle Paint On, 14 x 20 min. Geringer Angriff. VivaStyle, 10 %, 7 x 0 min. Geringe Veränderungen. VivaStyle, 10 %, 14 x 0 min. Starker chemischer Angriff VivaStyle, 1 %, 7 x 0 min. Chemischer Angriff VivaStyle, 1 %, 14 x 0 min. Starker Angriff erkennbar Whitestrips, 10 x 30 min. Veränderungen der Schmelzprismen Whitestrips, 20 x 30 min. Oberflächlicher Angriff. Whitestrips, 30 x 30 min. Oberflächlicher Angriff. Whitestrips, 40 x 30 min. Oberflächlicher Angriff Z u s a m m e n f a s s u n g u n d E r g e b n i s s e Homebleaching-Produkte chemischer Angriff am Schmelz VivaStyle paint on sehr gering Colgate simply White gering VivaStyle 7,5 % sehr gering TRESWHITE sehr gering VivaStyle 1 % mittel bis stark Visalys whitining 7,5 % mittel WHITESTRIP mit Anwendungsdauer zunehmend 42

3 special In-Office-Bleaching 17 P a r a m e t e r Produkt Empfohlene Einwirkzeit Pausen zwischen dem Bleaching Anwendungshinweise ph-wert Visalys 13,5% 30 0 min. 2x/d je nach Effekt sauer Viva Style 30% 0 min. 1x/d 8 10 s sauer Blue Mix office 20% 0 min. je nach Effekt sauer Visalys, 13,5 %, (auf Carbamidperoxidbasis), 1 x 30 min.; Referenz: 8.000x; behandelt: 8.000x; Angriff der Schmelzprismen Opalescence XTRA 38% 15 min. je nach Effekt neutral Opalescence Quick 35% 20 min. je nach Effekt neutral VivaStyle, 30 %, 2 x 30 min. Geringe Veränderungen VivaStyle, 30 %, 3 x 30 min. Geringer Angriff erkennbar Mikrorauigkeit VivaStyle, 30 %, 1 x 30 min.: + 1 %; 7 x 0 min. Starker chemischer Angriff Blue Mix Office, (20 % Carbamidperoxid) 20 min. Bereits nach 20 Minuten Angriff sichtbar. Blue Mix Office, (20 % Carbamidperoxid) 0 min.; ; sehr starker Angriff. Opalescence XTRA Boost, 38 %, 15 min. ; sehr geringe sichtbare Schäden (Mikrorauigkeiten). 24 Opalescence Quick, 35 % Carbamidperoxid, 20 min.; Vorgänger von Opalescence XTRA Boost 38 %. Referenz: 8.000x; behandelt: 8.000x; geringer Angriff. Chemisches Bleaching Vergleich: Einfluss der Stärke der Peroxidverbindungen 25a b c d Visalys 7,5 %, 12 x 30 min. a: gebleacht linke Seite abgedeckt; b: beide Seiten eingefärbt Visalys 13,5 %, 4 x 30 min. c: gebleacht, linke Seite abgedeckt; d: beide Seiten eingefärbt Z u s a m m e n f a s s u n g u n d E r g e b n i s s e In-Office-Bleaching chemischer Angriff am Schmelz BLUE MIX office sehr stark Visalys whitining 13,5 % mittel OPALESCENCE Quick gering VivaStyle 30 % gering POLA office 35 % sehr stark VivaStyle 1 % + 30 % sehr stark In-vivo-Untersuchungen von Homebleaching-Produkten aus den Vereinigten Staaten 2 27 Links: Kontrollzahn ohne Bleichmittel zeigt eine glatte Oberfläche mit leichten, auf Verschleiß und Abrasion zurückzuführenden Defekten. (Vergr. links: 2.000fach, viereckiger Ausschnitt, rechts: fach) Rechts:erster Fall, 14 Tage nach der täglichen 30-minütigen Bleichbehandlung mit Quick Start. Beachte die Entfernung der aprismatischen Schmelzschicht. (Vergr. links: 2.000fach, viereckiger Ausschnitt, rechts: fach) Links: erster Fall, 14 Tage nach der täglichen 30-minütigen Bleichbehandlung mit Quick Start. Beachte die Entfernung der aprismatischen Schmelzschicht. (Vergr. links: 2.000fach, viereckiger Ausschnitt, rechts: fach) Rechts: zweiter Fall nach 14 Tagen täglicher 30-minütiger Bleichbehandlung mit dem Bleichmittel von American Hygienics. (Vergr. links: 2.000fach, viereckiger Ausschnitt, rechts: fach) 43

4 special Links: der Zahn eines Patienten, der 90 Tage nach Absetzen des Bleichmittels von American Hygienics extrahiert wurde: Noch immer ist die weitreichende Entfernung der oberflächlichen Schmelzschichte zu sehen. (Vergr. Links: 2.000fach, viereckiger Ausschnitt, rechts: fach) Rechts: ein weiterer Zahn eines Patienten, der 90 Tage nach Absetzen des Bleichmittels von American Hygienics extrahiert wurde. (Vergr. Links: 2.000fach, viereckiger Ausschnitt, rechts: fach) R e s ü m e e : Alle Home- bzw. In-Office-Bleaching-Gels verursachen abhängig von der Anwendungsdauer und dem Anteil an Peroxidverbindungen mikroskopisch erkennbare Schmelzschäden. Bei be- Links: ein weiterer Fall nach 14 Tagen täglichem, 30-minütigem Bleichen mit Quick Start: Aprismatische Schicht entfernt, Schmelzbüschel exponiert. (Vergr. links: 2.000fach, viereckiger Ausschnitt, rechts: fach) Rechts: ein weiterer Zahn, der 21 Tage nach Absetzen des Bleichmittels Quick Start extrahiert wurde: Schmelzbüschel und Kavitationen sind zu sehen. (Vergr. links: 2.000fach, viereckiger Ausschnitt, rechts: fach) reits vorgeschädigten Zähnen ist ein größerer Angriff zu beobachten. Ursächlich könnte dafür verantwortlich sein, dass O- bzw. OH-Radikale bei zu geringer Energiezufuhr nicht genügend rasch freigesetzt werden. Photothermisches Bleaching Dabei kommt es zu einer Absorption von Licht in Komponenten des Bleachinggels, wodurch eine effizientere Freisetzung von bleichenden Radikalen als beim rein chemischen Bleaching erzielt werden kann. (Vergl. Luk K, Tam L, Hubert M.: Effect of light energy on peroxide tooth bleaching. J Am Dent Assoc Feb; 135(2): ). Die Effizienz der chemischen Reaktion ist vom verwendeten Absorber abhängig. Dieser muss in Abhängigkeit vom jeweils verwendeten Laser gewählt werden. Absorptionsverstärker sind gesundheitlich unbedenklich, feindispers (sub µm-bereich), inert (keine Reaktion mit H ² ), benötigen die maximale Absorption für die gewählte Wellenlänge und bedürfen eines optimalen Mischverhältnisses. Weitere maßgebende Faktoren beim Laserbleaching sind eine rasche Diffusion der O- bzw. OH-Radikale in den Zahn, rasche und vollständige Austreibung der Radikale aus dem Gel, eine maximale Absorption der Laserstrahlung im Gel, keine pulpaschädigende Temperaturerhöhung der Zähne sowie ein annähernd neutraler ph-wert der erforderlichen Bleachinggels. Laserlicht ist monochromatisch, kollimiert und kohärent. Lampentypen Halogen Plasma-Lichtbogenlampe (Argon, Xenon) LEDs (Indium Gallium Nitrid) Lasertypen Argon-Laser KTP-Laser Dioden-Laser Nd:YAG-Laser Ho:YAG-Laser Er:YAG-Laser Er:YSGG-Laser CO²-Laser Wellenlänge nm nach Filterung Intensität: mw/ cm² nm nach Filterung Intensität: mw/cm² um 470 nm (Spitzenwert) Derzeit noch geringe Intensität. Wellenlänge nm 532 nm 805 nm 1.04 nm nm nm nm nm A. Lampenbleaching (Halogen mit POLA Office) Pola Office, 35 %, je (empfohlen 8 x 30 sec. Licht Fototec) + 5min. Einwirkzeit, ph: sehr sauer. ; sehr starker chemischer Angriff. Pola Office (In-Office-Bleaching), 35 %, je (4 x 30 sec. Licht) + 5 min. Einwirkzeit, Referenz: 8.000x; behandelt: 8.000x sehr starker chemischer Angriff. B. Diodenlaserbleaching mit OPUS WHITE, OPALESCENCE, Improved Opus White D i o d e n l a s e r - P a r a m e t e r Produkt Empfohlene Einwirkzeit Pausen zwischen dem Bleaching Anwendungshinweise ph-wert Lichtquelle Diodenlaser Opus White 30 0 s 5 min. je nach Effekt neutral 1,5 W OPALESCENCE 30 0 s 5 min. je nach Effekt neutral 1,5 W Improved Opus White 30 0 s 5 min. je nach Effekt basisch 1,5 W 44

5 special Diodenlaser + Opus White, 1,5 Watt + (35 %), 1x (0 sec., + 120s Einwirkzeit + 30s Spülung). Referenz: 8.000x; behandelt: 8.000x; geringer Angriff. Diodenlaser + Opus White, 1,5 Watt cw, + (35 %), 2 x je (0 +120s Einwirkzeit + 30s Spülung), ; Erkennbarer Angriff, geringer bis kein Bleicheffekt. Diodenlaser + Opalescence XTRA Boost, 1,5 W cw,, (38 %) je (2 x 30 sec., + 10 min. EWZ) Referenz: 8.000x; behandelt: 8.000x;geringe, sichtbare Schäden Diodenlaser + Opalescence XTRA Boost, 1,5 W cw,, (38 %) je (4 x 30 sec., + 10 min. EWZ) Referenz: 8.000x; behandelt: 8.000x; geringer Angriff. Diodenlaser + improved Opus white, 1,5 W cw,, (30 %) 1 x (je s EWZ + 30s Spülung) Referenz: 8.000x; behandelt: 8.000x; sehr geringe Veränderungen sichtbar. Diodenlaser + improved Opus white, 1,5 W cw,, (30 %) 2 x (je s EWZ + 30s Spülung) Referenz: 8.000x; behandelt: 8.000x; sehr geringe Veränderungen sichtbar. 38 Diodenlaser + Improved Opus white, 1,5 W cw,, (30 %) 2 x (je s EWZ + 30s Spülung) Referenz: 8.000x; behandelt: 8.000x; keine Veränderungen sichtbar. 39 Diodenlaser + Improved Opus white, 1,5 W cw,, (30 %) 2 x (je 30 sec., 10min EWZ) ; keine Veränderungen sichtbar. Z u s a m m e n f a s s u n g u n d E r g e b n i s s e : Dioden-Laser: chemischer Angriff am Schmelz OPUS WHITE: gering Improved Opus White: sehr gering OPALESCENCE: gering R e s ü m e e : Es ergeben sich zwei unterschiedliche Bleichmechanismen: ein oberflächlicher Effekt und ein tiefes Bleichen. Schäden an der Schmelzoberfläche können durch einen hohen Absorptionseffizienten im Bleichmittel, mittels hoher Temperatur im Bleichmittel und einer maximalen Freisetzung von im Bleichmittel vermieden werden. Tetrazykline 195 erstmals beobachtet: Tetrazyklinmoleküle binden an Hydroxylapatitkristallen in Schmelz und Dentin Aureomyzin Vibramycin Terramycin Achromycin graubraun gelb gelb 40 C. KTP-Laserbleaching Hier kommt es zu zwei verschiedenen Arten photochemischer Effekte. Zum ersten ergab sich eine Reaktion mit den Farbstoffen im Bleachinggel (Rhodamin), was eine zusätzliche Produktion von wirksamen Radikalen bewirkte. Weiters kam es zu einer direkten, photochemischen Wirkung auf Verfärbungen im Zahn, vor allem durch Tetrazyklin und einer zusätzlichen Unterstützung des Bleachingeffektes. Durch Tetrazyklin verfärbte Zähne werden durch Sonnenlichtexposition dunkler. Eine weitere Lichtexposition führt dann wiederum zur Aufhellung. Bei der Anwendung des KTP-La- 41, 30 sec. Referenz: 8.000x; behandelt: 8.000x; keine Veränderungen sichtbar. 43, 30 sec. Laser, je 3 x. Referenz: 8.000x; behandelt: 8.000x; geringe Veränderungen bei Vorschädigungen. 42, 30 sec. Laser, je 2 x. Referenz: 8.000x; behandelt: 8.000x; keine Veränderungen. 44, 30 sec. Laser, je 4 x. Referenz: 8.000x; behandelt: 8.000x; keine Veränderungen. 45

6 special sers addieren sich also die genannten Effekte zu einer hocheffizienten Aufhellung. Mit Hilfe des KTP-Lasers lässt sich eine höhere Effektivität als beim rein photothermischen Verfahren erzielen. Eine weitere Schonung der Zahnhartsubstanz und der Pulpa, durch geringe Temperaturbelastung, ist bei diesem Verfahren gegeben. Es zeigt sich im Vergleich als klinisch wesentlich wirksamer (Walsh). R e s ü m e e : Der KTP-Laser bietet ein Bleichverfahren im Zeitraffer, da es zu einer unmittelbaren Freisetzung 45, 30 sec. Laser + 10 min. EWZ, je 2 x. Veränderungen an der Oberfläche, Aufrauungen. 4, 30 sec. Laser + 10 min. EWZ, je 4 x. Geringe Veränderungen an der Oberfläche, speziell bei Vorschädigungen (Einwirkzeit). Gel ist nicht optimal für diese Wellenlänge. freier Radikale kommt und diese mit Pigmenten im Schmelz reagieren. Es kommt zu nahezu keinem Verlust an Zahnhartsubstanz. Die Temperaturerhöhung erweist sich als unbedenklich. Unter ärztlicher Kontrolle durchgeführt scheint diese Methode sicherer als chemisches Homebleaching. Katalytisches Bleaching Für eine Schädigung des Schmelzes (oxidierende Wirkung) sind neben der Konzentration die Normalpotenziale 0 von H ², für den Bleachingerfolg sind 0 von, abhängig vom ph-wert des Gels, verantwortlich. H ² 0 in saurer Lösung 1,7 2,42 0 in basischer Lösung 0,87 1,59 47 Ohne Bestrahlung Thermoelement Nachweis von Aktivsauerstoff in Form von Blasenbildung: UV-nahe Lichtstrahlung Kat.-Gel (5% ) Inwieweit die Größe von Nanopartikeln Einfluss auf eine Zellgängigkeit aufweist, ist wissenschaftlich noch nicht gesichert. Nachweis von Aktivsauerstoff erfolgt in Form von Blasenbildung. nach 1 min. Bestrahlung nach 3 min. Bestrahlung Abkühlung um ca. 2 C! Thermoelement Glas zur person Johann Wernisch, ao.univ.-prof.dipl.-ing.dr.techn. geb. 5. April 1941 in Mörtschach 1955 bis 192 Humanistisches Gymnasium 192 bis 1971 Studium an der TU Wien, Studienrichtung Techn.Physik 1973 Doktorat 1985 Habilitation (Angew. Atomspektrometrie) Bis 1. Oktober 200 Ao. Prof. am Institut für Festkörperphysik, TU Wien Forschungsgebiete: Elektronenstrahlmikroanalyse, Physik. Analytik, Atomabsorptionsspektrometrie. Materialienkunde für Zahnmediziner an der Uniklinik f. ZMK, Wien. Rund 150 wissenschaftliche Publikationen. Etwa 50 Vorträge bei internationalen Fachtagungen. Gründungsmitglied der European Micro Analysis Society (EMAS) 1987 in Eindhoven. E johann.wernisch@ifp.tuwien.ac.at 48 Photokatalytisches Bleichen, 20 x (je 3 min. + je 10 min. EWZ) Keine Veränderung zu erkennen! Fazit Verfahren Aufwand Schädigung Chemisches Bleaching mit starker Peroxid-Verbindung gering hoch Photothermisches Bleaching mit Peroxid-Verbindungen mit und hoch gering ohne Licht bzw. Laser Photothermisches Bleaching mit Farbstoffen + Laser hoch gering Katalytisches Bleaching mit schwacher Peroxid-Verbindung und Licht gering gering 4