Glas Ionomer Material hat viel Potenzial

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JDR  February 1986   vol. 65  no. 2  146-148

Glass-ionomer Cements of Improved Flexural Strength


H.J. Prosser , D.R. Powis. A.D. Wilson

Laboratory of the Government Chemist, Cornwall House, Waterloo Road, London, England SE1 8XY

Zusammenfassung

wilson

Der Effekt der Komposition aus Glas und der Mehrfachsäure auf die Stärke des Zementes wurde untersucht mit dem Blick auf eine Verbesserung des Glas Ionomer Zementes. Die Biegefestigkeit von Glas Ionomer Zementen stellt sich heraus als stark abhängig von den Gläsern und den Mehrfachelekrolyten, die für ihre Herstellung benutzt werden.
Opake (nicht durchscheinende) und opale (trübe) Gläser, die Kristallite enthalten, neigen dazu, Zemente mit hohen Biegefestigkeiten zu bilden. Auch steigt die Biegefestigkeit mit steigenden Molekulargewicht der Mehrfachsäuren. In wässrigen Abbindeverhätnissen [= also immer] zeigt sich die Biegefestigkeit als entscheidend abhängig vom Glas/Säure [= Pulver/Flüssigkeit] Verhältnis.

 

Abstract

The effect of glass and polyacid composition on cement strength has been investigated with a view to improving the glass-ionomer cements. The flexural strength of glass-ionomer cements was found to be greatly dependent on the glass and polyelectrolyte used to prepare them. Opaque and opal glasses containing crystallites tended to yield cements with high flexural strength. Flexural strength was also found to be increased by increasing the molecular weight of the polyacid. In water-setting systems, cement strength was shown to be critically dependent on the glasslpolyacid ratio.

 

Den Satz "...zeigt sich die Biegefestigkeit als entscheidend abhängig vom Glas/Säure [= Pulver/Flüssigkeit] Verhältnis." schrieb also Dr. Alan D. Wilson bereits 1986 hin. Bemerkenswert daran ist zweierlei: 1. Die Werkstoffklasse Glas Ionomer Zemente entwickelten 1972 - 1977 im ihrem Londoner Labor die beiden Herren A.D. Wilson und John W. McLean aus bekannten dentalen Zementen und gelten daher auch als die Erfinder von GIZ. Und 2. hat die in Bild 1 dargestellten Kurve bis heute nichts an ihrer Gültigkeit und Bedeutung verloren. Es handelt sich schließlich um einen physikalisch/chemisch gut überblickbaren Zusammenhang, der sich nicht dadurch ändert, dass kommerzielle Anbieter das Material in kleine Kapseln abfüllen und dadurch angeblich "anwenderfreundlicher" verkaufen wollen.

Zurück zur Kurve

Der Höhepunkt der Kurve findet sich bei einem Gewichtsverhältnis von Glas zu Säure bei 7 zu 1. Schon bei kleinen Variationen in Richtung flüssigerer Zusammensetzung der Mischung - was in der Grafik in Verschiebung nach links, ausgehend vom Höhepunkt, bedeutet - sinkt die Biegefestigkeit dramatisch (!) ab. Beispiel aus einem wissenschaftlichen Papier:

Zitat

For a constant volume of liquid (1ml) the mean compressive strength decreased from 102.1+/-23.1MPa for 7.4g of powder, to 93.8+/-22.9, 82.6+/-18.5 and 55.7+/-17.2MPa for 6.66, 5.94 and 3.7g of powder, respectively

Übersetzung

Bei einem gleichbleibenden Flüssigkeitsvolumen von 1ml fällt die Druckfestigkeit  von a) 102.1+/-23.1MPa bei 7.4g Pulver, über b) 93.8+/-22.9 bei 6.66 g Pulver, über c)  82.6+/-18.5 bei 5,94 g Pulver bis auf d)  55.7+/-17.2MPa bei 3.7g Pulver.

 

Für die Aufpasser unter Ihnen: Im angegebenen Beispiel ist plötzlich von der Druckfestigkeit die Rede, weiter oben war es noch die Biegefestigkeit. Hier gilt aber, dass alle Materialeigenschaften wie Druckfestigkeit, Biegefestigkeit, Klebekraft auf Dentin, E-Modul, Wasseraufnahme in den ersten Minuten etc durch ein erniedrigtes Pulver /Flüssigkeitsverhältnis negativ beeinflußt werden. Die Wasseraufnahme des Zementes in den ersten Minuten wiederum selber beeinflusst den Zement negativ, bedeutet: je mehr Wasser er durch zu flüssiges Anmischen aufnehmen kann, desto schlechter die Werte.

flexuralstrengthsDieser Zusammenhang geht aus der Tabelle 2 hervor. Hier wurden die Biegefestigkeiten von kunststoffverstärkten GIZ (Vitremer, Ionosit, Photac Fil) und reinen GIZ (Chemfil Superior, Ionofil Molar, Argion Molar) gemessen und zwar jeweils nach 1 Stunde im Wasser und 1 Woche im Wasser und dazu noch Variation mit und ohne Lackierung (= Coating). Die Lackierung dient zur Verhinderung der schnellen Wasseraufnahme direkt nach dem Legen der Füllung. Mit Ausnahme von Vitremer (kunststoffverstärkter GIZ) liegen alle nicht lackierten Proben deutlich unter den lackierten.

Fazit

Reiner Glas Ionomer Zement sollte immer so fest wie irgend möglich angemischt werden, denn das garantiert die höchste Druckfestigkeit über 100 MPa, die höchste Biegefestigkeit bis 35 MPa, die höchste Klebekraft auf Dentin nach 24 Stunden bis 12 MPa und die geringste Wasseraufnahme innerhalb der ersten Minuten.

Man sollte meinen, dass alle Halb- und Ganzprofis über diese Zusammenhänge informiert sind und entsprechend vorgehen. Großer Irrtum. Unlängst durchforstete ich Youtube nach Videos über Glas Ionomer Materialien und wurde eines Films der Universität Michigan mit über 12 Minuten Länge ansichtig. U.a. rührt dort ein Hiwi den GIZ so tropfnass an, dass er sich wie ungeschlagene Sahne auf der Anmischplatte benimmt und ein weiterer Unwissender schöpft anschließend diese Sauce mittels Heidemannspatel auf den zu reparierenden Zahn und wartet brav, bis die Flüssigkeit erstarrt. Damit nicht genug, zeigen fast alle weiteren Filmchen, in denen GIZ angemischt wird, den gleichen Mißgriff: es fehlt an locker 50%, wenn nicht 100% mehr Glaspulver, das da problemlos noch hätte untergemischt werden können.

Und wer denkt, dass zumindest die GIZ herstellende Dentalindustrie in der Lage sein sollte, bei ihren Kapselprodukten (= pro Portion mit Pulver und Flüssigkeit vordosierte Kapsel, die mit einem elektrischen Rüttler punktgenau gemischt wird) das optimale, nämlich höchstmögliche, Pulver- zu Flüssigkeitsverhältnis einzustellen, sieht sich getäuscht. In allen (!) GIZ Kapselprodukten mit reinem Glas Ionomer Zement (also z.B. Ketac Molar aplicap) befindet sich eine nicht optimale Zusammensetzung von Flüssigkeit zu Pulver. Die Vordosierung enthält immer etwas zu viel Flüssigkeit, weil die bisherigen Systeme aus Kapsel und Mischer nicht in der Lage sind, die ganz trockenen Mischungen in der kurzen Zeit von 15 Sekunden vollständig zu durchmischen. Dazu kommt, dass die "Trockenmischung" derart viskös (= fast nicht mehr  fließfähig) ausfällt, dass ein Auspressen der Kapsel mit Zange und Spritzenansatz vornedran technisch nicht mehr machbar ist. Um beim Zahnarzt weiterhin mit dem Stichwort der "Anwenderfreundlichkeit" für die Kapseln statt der Handmischvariante argumentieren *) zu können, wählen die Hersteller einfach eine etwas flüssigere Endmischung des GIZ. Das Material läßt sich in 15 Sekunden noch gut automatisch mischen und anschließend auch durch den Spritzenansatz der Kapsel durchpressen.

Erkauft wird die Bequemlichkeit durch den Verzicht auf geschätzte 20% bis 30% der mit der Handmischvariante erzielbaren Spitzenwerte bei allen mechanischen / physikalischen Werten der endgültigen Füllung einschließlich der Klebekraft auf Dentin und Schmelz. Hier darf und muß die Frage gestellt werden, ob a) die Nichtinformation der Hersteller über diesen Punkt noch hinnehmbar ist und b) warum das Thema - wie so einiges in der Zahnmedizin - zuerst mal wieder nur in Zahnfilm.de zu finden ist.

 

*) Ganz selbstlos bietet man bei 3M/Espe (Ketac) oder Voco (Ionofil) oder DeTrey (Chemfil) dem Zahnarzt die Kapselsysteme mit GIZ drin natürlich nicht an. Es darf auch etwas Profit dabei sein. Alle Kapselsysteme, und das gilt besonders auch für die von Kunststoff Füllstoffen, verdoppeln - grob über den Daumen - immer die Marge gegenüber den 2. Klasse Abfüllungen in Gläsern, bzw. Tuben.

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