Der Schwerpunkt auf Ästhetik in der Zahnheilkunde war ausschlaggebend für die Suche nach einem Material mit ausreichender Festigkeit und Langlebigkeit, um Metall zu ersetzen. Keramikrestaurationen erfuhren in den 2000er Jahren mit der Einführung von CAD/CAM-Systemen und der Verwendung von transformationsgehärtetem Zirkonoxid einen bedeutenden Wandel.
Frühe Geschichte von Zirkonia
Der Name Zirkonium leitet sich vom arabischen Wort „Zargun“ ab, das goldene Farbe bedeutet, und das wiederum von den persischen Wörtern „zar“ für Gold und „gun“ für Farbe stammt. Zirkonium ist ein natürlich vorkommendes Element mit der Ordnungszahl 40 und ein Übergangsmetall, das in der Natur als Mineral Zirkon vorkommt. Es wird gereinigt, um Zirkonium zu bilden, ein silberfarbenes Metall, das korrosionsbeständig ist und ähnliche Eigenschaften wie Titan aufweist. In Verbindung mit Sauerstoff bildet es Zirkoniumoxid, eine starke und hoch biokompatible Keramik. Zirkonium wurde erstmals im 18. Jahrhundert entdeckt.
Dem deutschen Chemiker Martin Heinrich Klaproth (1743-1817) gelang es, Zirkonoxid aus Zirkon zu extrahieren, wobei er einen transparenten Edelstein namens Hyazinth als Ausgangsmaterial verwendete. Jöns Jakob Berzelius (1779-1848), ein schwedischer Chemiker, war der erste, der metallisches Zirkonium isolierte. In den folgenden 150 Jahren galt Zirkonoxid als kaum mehr als eine Kuriosität und wurde hauptsächlich zur Herstellung von Hochleistungsziegeln und Spezialglas mit hohem Brechungsindex verwendet.
Medizinische Verwendung und Fortschritte
1969 veröffentlichten Helmer und Driskell die erste wissenschaftliche Studie über die biomedizinischen Eigenschaften von Zirkonoxid. 1972 stellten Garvie und Nicholson fest, dass die Legierung von Zirkonoxid mit Oxiden wie Calciumoxid, Yttriumoxid und Magnesiumoxid die tetragonale Modifikation von Zirkonoxid stabilisieren und so den Übergang von der tetragonalen in die monokline Phase verhindern konnte. So entstanden Keramiken mit bisher unerreichter Rissfestigkeit.
Yttriumstabilisiertes Zirkonoxid wurde in der Orthopädie zur Herstellung von Hüft- und Kniegelenken als Alternative zu Kobalt-Chrom-Legierungen verwendet. Dieses Biomaterial wird manchmal als „Keramikstahl“ bezeichnet, da sich seine Kristallstruktur ändert, wenn Kraft auf die Oberfläche ausgeübt wird. Diese Kraft versiegelt effektiv alle Risse, indem sie eine Volumenänderung bewirkt. Darüber hinaus unterstützt Zirkonoxid das Wachstum von Blutgefäßen und Knochenzellen.
Dentalmaterialien vor Zirkonoxid
Die zunehmende Betonung der Ästhetik in der Zahnheilkunde war ausschlaggebend für die Suche nach einem Material mit ausreichender Festigkeit und Langlebigkeit, um Metall zu ersetzen. Die Suche begann in den 1960er Jahren mit der Porzellanmantelkrone aus Feldspatporzellan, die später mit einem Kern aus Aluminiumoxid verstärkt wurde. Dieses Material hatte jedoch eine geringe Druckfestigkeit, sodass seine Verwendung auf Frontzahnkronen beschränkt war.
1963 wurde die aus Metallkeramik gefertigte Krone (Porzellan-Metall-Krone) entwickelt, die jahrzehntelang zum Goldstandard für Kronen- und Brückenrestaurationen wurde. Obwohl PFM-Kronen stabil sind, war das Abdecken der Metallunterstruktur schon immer eine Herausforderung; Vollkeramikkronen sehen immer besser aus als Kronen mit Metallbasis. Eines der Hauptprobleme bei PFMs besteht darin, dass die Farbe des Metalls mit einer undurchsichtigen Schicht abgedeckt werden muss, bevor die Krone mit natürlich aussehender Keramik beschichtet wird. Die undurchsichtige Schicht blockiert den Lichtdurchgang durch den Kronenkörper und beeinflusst so die Helligkeit der Krone um den Zahnfleischrand herum. Häufig erscheint eine PFM im zervikalen Drittel etwas grauer, besonders wenn die Restauration ohne Porzellanrand hergestellt wurde. Vollkeramikkronen haben diese Probleme nicht und strahlen die natürliche Farbe des Zahns aus, besonders in dünneren Abschnitten, was zu einer ästhetisch ansprechenderen Restauration führt.
In den 1980er Jahren wurde die erste Produktreihe von Glaskeramiken eingeführt, beginnend mit Dicor. Dicor ist schön und doch zerbrechlich. Es war das erste Glas, das im Wachsausschmelzverfahren hergestellt wurde. Seine Verwendung beschränkte sich auf die Verwendung an Vorderzähnen.
In den 1990er Jahren wurde Cerec eingeführt, eine Fräsmaschine, die ein Harzinlay aus einem massiven Keramikblock duplizierte. In dieser Zeit wurden auch Empress-Keramik, In-Ceram und Alternativen zu Procera eingeführt. Procera bestand aus einem gepressten Aluminiumoxidkern, der unter Druck bei hohen Temperaturen gesintert wurde, um einen dichteren und stärkeren Aluminiumoxidkern zu erzeugen. Dem Kern konnte Verblendporzellan hinzugefügt werden. Vor der Einführung dieser Materialien war gesintertes Aluminiumoxid das stärkste nichtmetallische Material für Kronen.
Einführung von Zirkonoxid in der Zahnmedizin
Im Gegensatz zu früheren Formen vollkeramischer Restaurationen erfüllt Zirkonoxid die kombinierten Anforderungen an hervorragende Ästhetik und überlegene Festigkeit. Es erfüllt auch den Bedarf an einem vollkeramischen Material für Patienten mit einer Metallallergie. Es ist eine beliebte Alternative zu Aluminiumoxidrestaurationen. Zu den zahnmedizinischen Anwendungen gehören:
Zirkonia Dental Beiträge:Zirkonia-Zahnstifte bieten eine ästhetischere Lösung bei der Wiederherstellung von Vorderzähnen und wenn Metallstifte zu einer Grauverfärbung des Zahnfleischrands führen könnten. Ihre Verwendung kann auch Komplikationen vermeiden, die durch korrosive Reaktionen mit der Mundumgebung und dem umgebenden Gewebe verursacht werden, wie Brennen, Schmerzen oder einen metallischen Geschmack.
Zirkonkronen und -brücken:Monolithische Zirkonoxid-Restaurationen und geschichtete Zirkonoxid-Gerüste bieten eine hohe Biegefestigkeit und gute Ästhetik.
Zahnimplantate und Abutments aus Zirkonoxid:Zirkonoxidimplantate und -abutments bieten eine metallfreie Lösung für Patienten mit Metallempfindlichkeit oder -problemen. Abutments werden an die Farbe der Zähne angepasst und weisen eine gute Gewebeverträglichkeit und geringe Plaquebildung auf.
Zirkonoxid wird auch für kieferorthopädische Brackets verwendet. Zirkonoxid-Brackets sind billiger als Brackets aus Aluminiumoxidkeramik, sind jedoch sehr undurchsichtig, was ihre ästhetische Anziehungskraft mindert. Zirkonoxid-Brackets weisen gute Reibungseigenschaften, eine geringere Plaquehaftung und eine akzeptable Bindungsstärke auf. Diese Eigenschaften bieten jedoch keine wesentlichen Vorteile im Vergleich zu Brackets aus polykristallinem Aluminiumoxid.
Die Zukunft von Zirkonoxid in der Zahnmedizin
Zirkonoxidrestaurationen werden seit Jahren erfolgreich eingesetzt und bieten Patienten eine hervorragende Biokompatibilität und mechanische Eigenschaften. Ursprünglich war es schwierig, Zirkonoxidrestaurationen erfolgreich zu verblenden, da ihre knochenweiße Farbe schwer zu verbergen war, ohne der Restauration zu viel Masse hinzuzufügen. Die Einführung neuerer, farbiger und durchscheinenderer Zirkonoxidmaterialien hat dieses Problem größtenteils gelöst und ermöglicht die Herstellung hochästhetischer Restaurationen, die für jeden Bereich im Mund geeignet sind. Monolithisches Zirkonoxid eignet sich besonders für hintere Restaurationen, bei denen der Platz begrenzt und der Okklusalraum minimal ist. Es ist auch für Patienten mit Bruxismus geeignet, da poliertes Zirkonoxid den antagonistischen Zahnverschleiß wirksamer reduziert. Durch computergestütztes Design und Fertigung erhalten Kliniker präzise gefertigte, gut sitzende Restaurationen, die nur minimale Anpassungen am Behandlungsstuhl erfordern. Derzeit übersteigt die Nachfrage nach Zirkonoxid die Nachfrage nach PFMs bei weitem, und diese Restaurationen im älteren Stil gehören allmählich der Zahngeschichte an.
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Verweise:
https://benthamopen.com/contents/pdf/TOBIOMTJ/TOBIOMTJ-5-1.pdf
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1883195813000972
https://application.wiley-vch.de/books/sample/3527337431_c01.pdf
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4854641/
https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/13102818.2016.1177470