In-vitro-Studie zur Oberflächenqualität eines Versieglers nach chemischer Belastung

Abstract

Dentale Kunststoffversiegler werden eingesetzt um die Entwicklung kariogener Biofilme in Fissuren und Grübchen der Zahnoberflächen zu unterbinden. Die Alterungsprozesse zahnmedizinischer Kunststoffe in der Mundhöhle sind bisher nicht umfassend untersucht. Alterung kann durch physikalische und chemische Degradation erfolgen. Mit steigendem Konsum industriell verarbeiteter, weicher, zucker- und säurehaltiger Nahrung gewinnen nicht nur Erosions-, sondern auch Korrosionsprozesse an allen oral exponierten natürlichen und artifiziellen Oberflächen an Bedeutung. Dentale Kunststoff-Degradation kann ebenfalls von intraoral vorkommenden Enzymen verursacht werden. Außerdem besitzen zahlreiche Mundhygieneartikel einen kritischen pH-Wert von < 5,5 und weisen somit erosives und korrosives Potential speziell für die Zahnhartsubstanzen auf. Die Merkmale chemischer Degradation von kunststoffbasierten Fissurenversieglern können eine Zunahme der Rauheit sowie die Erweichung der Oberfläche sein. Die chemische Widerstandsfähigkeit aktuell gebräuchlicher zahnärztlicher Materialien gegenüber alltäglich möglichen korrosiven Effekten ist häufig nicht bekannt. Intraoral sind die Wechselwirkungen von Alterung und Verschleiß aufgrund einer Vielzahl weiterer Umgebungseinflüsse äußerst komplex. Deshalb war es das Ziel der vorliegenden experimentellen Studie, die chemische Beeinflussung der Oberflächenqualität eines Kunststoffversieglers (Helioseal) in vitro zu untersuchen. Als Prüfagenzien wurden Zitronensäure (1%), alkoholhaltiges sowie ätherische Öle beinhaltendes Mundhygienespray (theranovis oral), eine ätherische Öle enthaltende, ethanolfreie Mundspülung (Listerine Zero) und das Enzym Pseudocholinesterase (PCE) eingesetzt. Tafelwasser diente der Kontrolle. Für die Versuchsreihen wurden kariesfreie menschliche Molaren (n = 78) verwendet, die vom Zeitpunkt der Extraktion beginnend in 0,1%iger Thymollösung gelagert wurden. Nach Rehydrierung, Abtrennen der Wurzeln, Reinigung und Schmelz-Ätzung wurden in vitro Fissurenversiegelungen erstellt. Zur Anfertigung interner Kontrollen erfolgte die halbseitige Abdeckung mit Silikon. Zur Simulation der chemischen Belastung wurden versiegelte Molaren über 2 Wochen für 3-mal 1 min oder 1 h täglich oder dauerhaft bei Raumtemperatur in die Prüfagenzien Zitronensäure, Mundspray und Mundspülung eingelegt. Die Belastung mit PCELösung und Tafelwasser erfolgte bei 37° C im Inkubator über 2 und 4 Wochen. Ziele waren die Bewertung der Oberflächenqualität sowie die Analyse der Randzonen der Fissurenversiegelungen mittels Licht- und Rasterelektronenmikroskopie. In Vorversuchen wurden die Parameter Politur, Sauerstoffinhibitionsschicht und Lagerungsdauer geprüft. Als weitere Proben dienten Materialplättchen (n = 90). Diese wurden für 14 Tage in die 5 Prüfagenzien eingelegt, um die Oberflächenhärte und die Rauheit zu messen. Nach chemischer Belastung konnten keine visuell erkennbaren Oberflächenveränderungen und keine Zunahme der Oberflächenrauheit des Kunststoff-Fissurenversieglers detektiert werden. Nach Exposition gegenüber 1%iger Zitronensäure zeigten sich bei allen versiegelten Molaren Randstufen und Unterminierungen durch erosiven Verlust des umgrenzenden Zahnschmelzes. Die Mikrohärte der Materialplättchen war insbesondere nach chemischer Belastung mit der Mundspülung signifikant verringert, aber auch nach Belastung durch Zitronensäure und Mundspray gegenüber der in Wasser gelagerten Kontrollproben reduziert (p < 0,05). Aus den Ergebnissen dieser In-vitro-Studie kann geschlussfolgert werden, dass die Haltbarkeit von Fissurenversiegelungen mittels chemischer Degradation durch Mundhygieneprodukte beeinträchtigt werden kann. Saure Nahrungsmittel und Getränke können durch Schmelzerosion zu einer Destabilisierung der Interaktionszone zwischen Zahnschmelz und Fissurenversiegelung führen

Dental resin-based sealants are used to inhibit the development of cariogenic biofilms in fissures and pits of tooth surfaces. The aging processes of synthetic dental materials in the oral cavity have not yet been comprehensively examined. Ageing can occur through physical and chemical degradation. Due to the growing consumption of commercially processed, soft diet rich in sugar and acids, erosion and corrosion processes of all orally exposed natural and artificial surfaces have become increasingly important issues. Degradation can also be caused by intraorally occurring enzymes. In addition, numerous oral hygiene products have critical pH values of < 5.5 and thereby represent erosive and corrosive potential, particularly for tooth structures. The pattern of chemical degradation of resin-based fissure sealants can include an increase in roughness and softening of the surface. The chemical resistance of dental materials currently in use with regard to everyday possible corrosive effects is mostly not known. Intraoral interdependencies of age and wear due to a variety of other environmental influences are extremely complex. The objective of the present experimental study was therefore to examine the chemical impact of the surface quality of a resin-based sealant (Helioseal) in vitro. The used testing agents were: citric acid (1%), oral hygiene spray containing alcohol and essential oils (theranovis oral), an ethanol-free mouthwash containing essential oils (Listerine Zero) and the enzyme butyrylcholinesterase (BChE). Water was used as control. Human molars without caries (n = 78) were used for the testing series; after extraction, the molars had been stored in a 0.1 percent thymol solution. After rehydration, separation of the roots, cleaning and etching of the enamel, fissure sealant was applied in vitro. Half of the occlusal surface was covered with silicon in order to provide internal controls. To simulate chemical exposure, the sealed molars were submerged in the testing agents citric acid, mouth spray and mouthwash at room temperature three times for one minute each, one hour a day or continously for two weeks. They were exposed to the BChE solution and water in an incubator at 37° C for two and four weeks. The objectives were to evaluate the surface quality and to analyze the marginal zones of the fissure sealant by means of light and scanning electron microscopy. In preliminary tests polish, oxygen inhibition layer and storage periods were tested. Material platelets (n = 90) were used as additional specimens. These were submerged in the five testing agents for 14 days in order to measure the surface hardness and roughness. After chemical exposure, no visually recognizable surface changes and no increase in the surface roughness of the resin-based fissure sealant could be detected. After exposure to the citric acid, all of the sealed molars displayed marginal ridges and undermining caused by erosive loss of the surrounding enamel. The microhardness of the material platelets in particular was significantly reduced after chemical exposure with the mouthwash, as well as after exposure to citric acid and mouth spray compared to control specimens exposed to water (p < 0.05). It can be concluded from the results of this in-vitro-study that the durability of fissure sealants can be compromised by chemical degradation from oral hygiene products. Acidic foods and drinks can lead to a destabilization of the interaction zone between tooth enamel and fissure sealant due to enamel erosion.