Fachbereich Angewandte Naturwissenschaften

Echtzeitanalyse des Aushärtverhaltens von Dentalmassen

Dentalkomposite bilden Ihre Werkstoffeigenschaften während der Lichthärtung im Zahn des Patienten aus. D.h. von der Kompositverarbeitung und dem Ablauf der Belichtung (Intensität und Bestrahlungsdauer), die auf dem Behandlungsstuhl erfolgt, hängt ab, ob die Zahnrestauration langlebig ist und ohne spätere Komplikationen (z.B. Sekundärkaries) bleibt. Ein Schlüssel bei der Entwicklung solcher Dentalkomposite ist die Analyse des Aushärtungsprozesses in Echtzeit unter realen Anwendungsbedingungen.

Projekt Denthart_teaser.jpg (DE)
Kooperationspartner:
  • Prof. Dr.-Ing. Martin Rosentritt (Poliklinik für Zahnärztliche Prothetik, Universitätsklinikum Regensburg)
  • Prof. Dr. med. dent. Matthias Frentzen (Poliklinik für Parodontologie, Zahnerhaltung und Präventive Zahnheilkunde der Universität Bonn)
  • Prof. doc. ing. Berenika Hausnerová, PhD (Faculty of Technology, Thomas Bata Universität in Zlin, Tschechische Republik)
Partner in der Industrie:
Echtzeitanalyse des Aushärtverhaltens von Dentalmassen

Viele der bisher gängigen Methoden zur Charakterisierung von Kunststoffen (wie z.B. lichthärtende Komposite, Zweikomponenten-Systeme) im Dentaleinsatz sind nicht in der Lage genaue Informationen darüber zu liefern, wie die Aushärtungsreaktion im Detail abläuft. Die meisten Untersuchungen des Materials dienen zur Beschreibung der mechanischen Eigenschaften nachdem der Kunststoff bereits abgebunden hat. Zu nennen wären hier die Härteprüfung, Abrasionstests, Druck- und Biegeversuche usw.

Diese untersuchten Materialeigenschaften sind allerdings das Ergebnis einer komplexen chemischen Reaktion, deren Ablauf sowohl durch die Rezeptur des Materials als auch durch dessen Verarbeitung stark beeinflusst werden kann. Es besteht also der Bedarf, im Hinblick auf die gewünschten Eigenschaftsänderungen eines bestimmten Kunststoffsystems, bereits während der Aushärtung den Vernetzungsvorgang genau charakterisieren zu können. Desweiteren schließt sich bei Dentalkompositen an die Lichthärtung (Dauer einige Sekunden) eine Nachhärtung bzw. Dunkelhärtung an. Diese Nachhärtung zeigt sich zum einen in den mechanischen Eigenschaften (messbar über DMA, s.u.). Zum Anderen kann eine fortschreitende Aushärtung über Tage hinweg über die Änderung der dielektrischen Eigenschaften des Komposits beobachtet werden.

Ziel dieser Forschungsgruppe ist es, das Aushärtverhalten von verschieden Dentalmassen in Echtzeit zu analysieren. Hierzu zählen z.B. lichthärtende Komposite für die Zahnrestauration sowie Kronen- und Brückenmaterialien für Provisorien. Dies geschieht mittels sog. thermischer Analysemethoden, die in der Kunststoffverarbeitenden Industrie eine wichtige Rolle in der Beurteilung von Materialeigenschaften spielen.

Im Wesentlichen stehen drei verschiedene Untersuchungsmethoden zur Verfügung, um die Charakterisierung der Reaktionskinetik von Dentalmaterialien auf Kunststoffbasisrealisieren zu können:

  1. Dielektrische Analyse/ Dielectrical Analysis (DEA), Messung der dielektrischen Eigenschaften in den ersten 20 s der Aushärtungsreaktion (mittels DEA 231) sowie die Nachhärtung in den ersten Tagen (mittels DEA 230) in einem elektrischen Wechselfeld (10-10000 Hz).
  2. Dynamische Differenzkalorimetrie (DDK)/ Differential Scanning Calorimetry (DSC), Messung der Reaktionswärme über den gesamten Vernetzungsvorgang (je nach Material bis zu 20 min)
  3. Dynamisch Mechanische Analyse/ Dynamic Mechanic Analysis (DMA), Messung der Steifigkeit und des elastisch-plastischen Materialverhaltens unter schwingender Belastung; geeignet zur Charakterisierung der Nachhärtung/ Dunkelhärtung die ersten Tage nach der Aushärtung

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Forschungsergebnisse und Veröffentlichungen zu diesem Thema
Abschlussarbeiten zu diesem Thema

  • Einfluss des Füllstoffgehaltes und der Polymerisationstemperatur auf das Härtungsverhalten von Modell-Dentalharzsystemen
    Durchgeführt von Fabian Duvenbeck (2013), gefördert von BMBF FHprofUnt Projekt "Denthart" (17081X10)

  • Vergleichende Untersuchung des Härtungsverhaltens der wichtigsten Dental-Komposite auf dem Europäischen Markt mittels DEA
    Durchgeführt von Michael Wieland (2012), gefördert durch das BMBF FHprofUnt Projekt "Denthart" (17081X10)

  • Einfluss der Polymerisationslampe und -temperatur auf das Härtungsverhalten von ungefüllten Modelldentalharzsystemen
    Durchgeführt von Katharina Kunz (2011), gefördert durch das BMBF FHprofUnt Projekt "Denthart" (17081X10)

  • Untersuchungen zum Einfluss verschiedener Mischungskomponenten auf das Härtungsverhalten ungefüllter Modelldentalharzsysteme
    Durchgeführt von Daniela Selig (2011), gefördert durch das BMBF FHprofUnt Projekt "Denthart" (17081X10)

  • Untersuchung der Nachhärtung von Dentalkompositen mittels DMA und DEA
    Durchgeführt von Tobias Wegner (2011), gefördert durch das BMBF FHprofUnt Projekt "Denthart" (17081X10)

  • Einfluss der Belichtungsstrategien auf die Fotopolymerisation und die Nachhärtung von Dentalkompositen
    Durchgeführt von Michael Meurer, gefördert durch das BMBF FHprofUnt Projekt "Denthart" (17081X10), 
    (2011, Förderpreis des Hochschulfördervereins)

  • Einfluss von Belichtungsintensität, Schichtdicke und Temperatur auf die Ionenviskosität lichthärtender Dentalkomposite während der Aushärtung
    Durchgeführt von Mandy Großgarten in Kooperation mit der Voco GmbH
    (2010, Förderpreis des Hochschulfördervereins)

  • Vergleichende Untersuchung der Nachhärtung verschiedener Dentalkomposite mittels DMA und DEA
    Durchgeführt von Daniel Lyssek in Kooperation mit der Voco GmbH (2010)

Links

Forschungsprojekt Denthart