So sorgt etwa das Universalkomposit Ceram.X universal (Dentsply Sirona Restorative) seit mittlerweile mehr als einem Jahr für positive Resonanz aus der Praxis. Aufbauend auf diesem Erfolg wurde mit Ceram.X. duo ein Füllungsmaterial für die natürliche Schichttechnik für eine einfache High-End-Ästhetik entwickelt. Es verfügt – wie Ceram.X universal – über eine spezielle „Mikrostruktur“ (die innovativen SphereTec-Füller), dank derer es sich laut Herstellerangaben wesentlich von anderen Kompositen abhebt.
Größe der Füllkörper kein stringentes Kriterium
Die Grundstruktur ist bei fast allen Kompositmaterialien gleich: Sie bestehen aus organischer Matrix, anorganischen Füllkörpern und, nach dem Aushärten, einer Verbundschicht. Eine weitere Unterteilung dieser Werkstoffgruppe wird für gewöhnlich anhand der Größe der enthaltenen Füllkörper vorgenommen. Diese ist historisch gewachsen und nicht immer stringent – Mikrofüller-Komposite etwa enthalten Glasfüller mit einer mittleren Größe von ≤ 0,4 µm – und nicht, wie zu erwarten, < 1 µm – sowie in vielen Fällen Vorpolymerisate des gleichen Mikrofüller-Komposits. In Mikrohybridkompositen wiederum finden sich neben den Mikrofüllern weitere Glasfüller mit einer durchschnittlichen Größe von 0,6 bis 1 µm. Moderne Nanohybridkomposite auf der anderen Seiten enthalten Submikronpartikel von ≤ 0,4 µm, Nanopartikel ≤ 0,1 µm und die bereits genannten Vorpolymerisate.
Werkstoffliche Grundlagen
Im ersten Teil der Artikelserie zum neuen Ceram.x duo aus dem Hause Dentsply Sirona Restorative stehen die werkstofflichen Grundlagen im Mittelpunkt. Dabei wird unter anderem die Frage geklärt, inwiefern sich dieses Komposit von traditionellen Kompositen unterscheidet.
Kleinere Füllkörper für eine bessere Ästhetik
Welche Auswirkungen haben diese „Mikrostrukturen“ auf die Materialeigenschaften? Grundsätzlich ist es so, dass ein hoher Füllkörperanteil und größere Füllkörper verbesserte mechanische Eigenschaften und eine geringere Polymerisationsschrumpfung zur Folge haben. Kleinere Füllkörper hingegen tragen zu einer besseren Ästhetik bei und wirken sich zudem positiv auf Verschleißfestigkeit und Polierbarkeit aus.
Problem der homogenen Verteilung in der Matrix
Allerdings sind sie aufgrund ihrer größeren Oberfläche schwieriger mit der organischen Matrix zu benetzen. Anders ausgedrückt: Gerade Feinstpartikel mit einer Größe von ≤ 1 µm neigen zur Bildung von Agglomeraten und liegen dementsprechend nicht ohne Weiteres homogen verteilt vor. Die vorteilhaften ästhetischen und mechanischen Eigenschaften der kleineren Füllkörper kommen durch dieses Phänomen nicht im vollen Umfang zum Tragen. In der Praxis führt das unter anderem dazu, dass 74 Prozent der Zahnärzte die Verarbeitungseigenschaften ihres Komposits in Bezug auf Adaptierbarkeit und Klebrigkeit beanstanden.
Hinter der besonderen Mikrostruktur von Ceram.x duo steckt ein neuartiges Herstellungsverfahren. Mit ihm werden die sogenannten SphereTec-Füllkörper hergestellt.
Die Lösung: organisch modifizierte Partikel
Die Antwort auf dieses Problem für nanoskalige Partikel lieferte die nanokeramische Technologie schon vor mehr als zehn Jahren. Um die vollständige Benetzung kleinster anorganischer Partikel durch die organische Matrix zu erreichen, setzten die Produktentwickler bei Ceram.X auf organisch modifizierte Partikel mit einer Größe von lediglich 0,002 bis 0,003 µm.
Sie wurden in Form sogenannter Polysiloxan-Netzwerke gezielt aufgebaut. Der Clou: Auf ihrer Oberfläche befinden sich fest gebundene Methacrylat-Reste, die bei der Polymerisation eine feste und dauerhafte Vernetzung sowohl mit den benachbarten Nanopartikeln als auch mit der organischen Matrix eingehen. Der Verklumpung dieser Nanopartikel kann so entgegengewirkt und stattdessen ihre homogene Verteilung gewährleistet werden.
Im neuen Ceram.X. duo werden die größeren Füllkörper in einem speziellen Verfahren aus vielen kleineren Primärfüllern aufgebaut.
Aus vielen kleineren die größeren Partikel aufbauen
Nachdem dieser Entwicklungsschritt also bei den kleineren Füllkörpern angesetzt hatte, stehen bei der aktuellen Weiterentwicklung die größeren Füllkörper im Mittelpunkt. Die sogenannte SphereTec-Technologie, auf der das neue Ceram.X duo beruht, markiert in diesem Zusammenhang den entscheidenden Fortschritt. Denn bislang hatte man sich mit dem folgenden Problem konfrontiert gesehen: Die größeren Glasfüller hatten zwar einen positiven Einfluss auf die Festigkeit des Komposits, wirkten sich aber negativ auf Polierbarkeit und Abrasionsfestigkeit aus. Die Lösung: Im neuen Ceram.X duo werden diese größeren Partikel – wie bereits im Ceram.x universal – in einem zum Patent angemeldeten Verfahren aus vielen kleineren aufgebaut.
Vorpolymerisierte, annähernd perfekt sphärische Füller
Aus den sogenannten Primärfüllern mit einer Größe von 0,6 µm entsteht in einem mehrstufigen Prozess ein Granulat mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 15 µm. Hierfür wird eine Suspension aus den Primärfüllern in einer Mischung aus Lösemittel und aktiviertem Harz zerstäubt. Die so entstandenen Suspensions-Tropfen bilden in der Gasphase kugelförmige Strukturen, die namensgebenden Sphären. Nachdem das Lösemittel verdampft ist, verfestigen sich die Tröpfchen zu Partikeln. Die harzbedeckten Interphasen in ihrem Inneren werden nun thermisch gehärtet. Das Ergebnis sind vorpolymerisierte, annähernd perfekt sphärische Füller.
Materialtechnische Vorzüge in einem Komposit vereinen
Ceram.x duo unterscheidet sich wie auch Ceram.x universal von anderen Kompositen durch die spezielle „Mikrostruktur“. Die Kombination aus nanokeramischer und SphereTec-Technologie erlaubt es, die materialtechnischen Vorzüge großer und kleiner Füllkörper in einem einzigen Komposit zu vereinen. Welche Auswirkungen diese werkstoffliche Grundlage auf die physikalischen Eigenschaften von Ceram.x duo hat, nimmt der zweite Teil dieser Artikelserie in den Blick.
(wird fortgesetzt)
