BIOMATERIALIEN IN ODF
Planen :
1-Einleitung und Definitionen.
2- In der Dento-Fazialen Orthopädie verwendete Biomaterialien
2.1 Impressumsmaterialien
2.2 Drähte und Bögen:
– Goldbasierte Legierungen.
– Edelstahl.
– Der Elgiloy.
– Der australische Thread.
– Die TMA
– Nickel-Titan-Legierungen.
2-3 Metallschlösser und Ringe
2-4 Keramik
2-5 Löten
2-6 Polymermaterialien
– Thermogeformte Dachrinne
– Acrylharz
– Elastomere Werkstoffe
Abschluss
Einführung :
Alle Materialien um uns herum bestehen aus Atomen und Molekülen. Ihre Anordnung und Beziehung zueinander erklärt einige ihrer Eigenschaften.
DAS ATOM: ist der grundlegende Bestandteil der Materie. Der Begriff stammt eigentlich von einem griechischen Wort, das „unteilbar“ bedeutet. Wenn sich zwei Atome miteinander verbinden, können sie ein Molekül bilden.
Das MOLEKÜL: stellt auf mikroskopischer Ebene den kleinsten Teil eines Körpers dar, der in der Natur wahrscheinlich in freiem Zustand vorkommt. Das Molekül ist eine Ansammlung von mindestens zwei identischen Atomen (einfacher Körper) oder nicht (zusammengesetzter Körper).
Atome und Moleküle sind die „Bausteine“ der Materie; ab dem Zeitpunkt, an dem Materie für einen bestimmten Einsatzzweck bestimmt ist, spricht man von Werkstoffen, im medizinischen Bereich spricht man von Biomaterialien.
Der Begriff „BIOMATERIALS“ bezieht sich auf Materialien, die zu diagnostischen, präventiven oder therapeutischen Zwecken in vorübergehenden oder dauerhaften Kontakt mit verschiedenen Geweben, Organen oder Körperflüssigkeiten eines Lebewesens kommen sollen. Sie können eine gutartige Funktion haben (sie werden zum Ersetzen von Herzklappen verwendet), da sie bioaktiv sein und für interaktivere Zwecke eingesetzt werden können, wie z. B. als vollständiger Hüftersatz, der mit einer Schicht aus Hydroxylapatit (einem Material, aus dem Knochen bestehen, wodurch eine bessere Kompatibilität mit dem Körpergewebe gewährleistet wird) überzogen ist.
Die Definition eines Biomaterials umfasst nicht nur künstliche Biomaterialien, die aus Metallen oder Keramik hergestellt sind; ein Biomaterial kann auch ein autologes oder allogenes Transplantat sein.
In der Kieferorthopädie basiert das Verhalten der in der Kieferorthopädie verwendeten Biomaterialien im oralen Milieu auf einem zweiseitigen Mechanismus:
Die Auswirkungen des Biomaterials auf die Umwelt (Biokompatibilität), aber auch die Auswirkungen der Umwelt auf das Biomaterial (biologische Abbaubarkeit).
Biokompatibilität:
Zur Biokompatibilität zählen die Korrosionsbeständigkeit und Gewebeverträglichkeit der verwendeten Legierungen. Sie entspricht der Fähigkeit eines Biomaterials, die Funktion, für die es entwickelt wurde, vollständig zu erfüllen, ohne die Vitalität der biologischen Umgebung, in die es eingefügt wird, zu beeinträchtigen.
Biologischer Abbau:
Unter biologischer Abbau versteht man die Verschlechterung der Eigenschaften eines Biomaterials durch die biologische Umgebung, in der es funktioniert. Die Ursache der Degradation kann elektrochemischer (Korrosion) oder biologischer Natur sein, hauptsächlich ein mikrobieller Angriff. Das Biomaterial kann seine Funktion nicht mehr richtig erfüllen und kann gefährlich werden (Freisetzung von Abbauprodukten).
2. Biomaterialien für die Kieferorthopädie
Das allgemeine Prinzip der Kieferorthopädie besteht darin, die Zähne im dreidimensionalen Raum zu bewegen, um einen möglichst funktionellen, ästhetischen und stabilen endgültigen Biss herzustellen. Diese Zahnbewegungen werden insbesondere durch die Installation eines kieferorthopädischen Geräts in der Mundumgebung durchgeführt
Der Kieferorthopäde kann hauptsächlich eine herausnehmbare Therapie oder eine festsitzende Multi-Attachment-Therapie anwenden und verfügt über eine Vielzahl von Biomaterialien, nämlich
Alginate und Pflaster
Befestigungsmaterialien (Versiegelungszement / Komposite)
Schlösser (Klammern) und Ringe..
Die Bögen
Keramik
Polymermaterialien
Herausnehmbare Therapie Festsitzende Therapie
2.1 Geprägte Biomaterialien
Durch die Abformung ist eine perfekte Nachbildung der Ober- und Unterkieferstrukturen und deren Relief möglich. Indem wir Gips in den so erhaltenen Abdruck gießen, erhalten wir eine originalgetreue und präzise Nachbildung unseres Zahnbogens, das sogenannte Studienmodell oder Arbeitsmodell.
In der Zahnheilkunde werden verschiedene Abformmaterialien verwendet. Die am häufigsten verwendeten Abformprodukte bei ODF sind irreversible Hydrokolloide oder Alginate.
Alginat ist ein Salz der Alginsäure, das aus bestimmten Braunalgen gewonnen wird. Es ist im Allgemeinen als Pulver in einer Metalldose oder in Beuteln erhältlich.
Alginat wird hergestellt, indem Alginatpulver mithilfe eines Alginatspatels in einer Plastikschüssel mit Wasser vermischt wird. Sobald der Abdruck genommen ist, muss er gegossen werden. Bei ODF ist das Material der Wahl für Abdrücke weicher Gips (von Paris) für Studienmodelle und harter Gips für Arbeitsmodelle.
2.3 In ODF verwendete Metalllegierungen (Drähte und Bögen)
In der Vergangenheit wurden nur wenige Legierungen zur Herstellung kieferorthopädischer Drähte verwendet.
- Goldbasislegierungen,
- Eisenlegierungen (Edelstahl),
- Kobalt-Basislegierungen (Elgiloy) und
- Legierungen auf Titanbasis.
Die Wahl des für die jeweilige kieferorthopädische Situation am besten geeigneten Drahtes hängt von der Kenntnis der Eigenschaften kieferorthopädischer Drähte und der Verfahren zu ihrer Modifizierung ab. Diese Wahl hängt auch vom Querschnitt, der Länge und der Zusammensetzung des Drahtes ab
2-3-1 Goldbasierte Legierungen:
Legierungen auf Goldbasis wurden trotz ihres hohen Preises zuerst verwendet. Sie wurden in der von Edward Angle befürworteten klassischen Edgewise-Technik verwendet. Sie bestehen zu 15 bis 65 % aus Gold, Kupfer, Silber, Palladium und Platin. Diese Goldlegierungen ermöglichten es, den Elastizitätskoeffizienten zu variieren und gleichzeitig die Fähigkeit zum Biegen mit einer Zange und zum Ausüben leichter Kräfte beizubehalten. Ab 1936 wurden aus wirtschaftlichen Gründen bei der Herstellung kieferorthopädischer Drähte Edelmetalllegierungen durch weniger teure Legierungen auf Eisenbasis ersetzt.
2-3-2 Edelstahl:
Stahl ist jede Legierung, deren Hauptbestandteil Eisen ist. Für den Einsatz in der Biomedizin musste er absolut rostfrei sein, damit er in der Mundhöhle, die aufgrund der hohen Temperaturen, der pH-Schwankungen und der Anwesenheit von Enzymen sehr aggressiv ist, nicht korrodierte.
Kieferorthopädische Stähle werden durch die Anwesenheit von Metallen mit besonderen Eigenschaften in der Legierung rostfrei: Nickel und Chrom.
Nickel erhöht die Rostfreiheit, Zugfestigkeit und Verschleißfestigkeit;
Chrom erhöht die Härte und verleiht Stählen Glanz.
In der Kieferorthopädie häufig verwendete Edelstahldrähte enthalten neben Eisen etwa 18 % Chrom, 8 % Nickel und 0,2 % Kohlenstoff.
Sie können zur Herstellung kieferorthopädischer Geräte geschweißt oder gelötet werden. Edelstahldrähte können einen runden oder rechteckigen Querschnitt sowie eine ein- oder mehrsträngige Form haben.
Mehradrige Leitung
Schon 1934 berichtete Johnson, dass man durch die Verwendung von zwei dünnen Drähten anstelle eines dicken Drahtes einen flexibleren Lichtbogen erzielen könne.
Mehradrige Drähte sind mit runder oder rechteckiger Kontur erhältlich:
– Mehrsträngige Drähte mit runder Kontur sind entweder verdrillt oder koaxial: Die Verwendung mehrerer Stränge erhöht die Elastizitätsgrenze, ohne das Last-/Biegeverhältnis des Bogens zu verändern.
– Mehradrige Drähte mit rechteckigem Umriss sind entweder gedreht oder geflochten.
Bei geflochtenen Drähten mit rechteckiger Kontur erhöht die Verwendung mehrerer Litzen die Elastizitätsgrenze nicht, ohne das Last-/Verformungsverhältnis des Bogens zu verändern.
Diese Drähte weisen ein niedriges Last-/Biegeverhältnis auf und werden in der Nivellierungsphase empfohlen. Aufgrund der anspruchsvolleren und unregelmäßigeren Oberflächenbeschaffenheit weisen sie jedoch höhere Reibungskräfte auf.
2-3-3 Die Elgiloy:
Elgiloy wurde um 1950 von der Elgin Watch Company zur Herstellung von Uhrfedern entwickelt,
In der Kieferorthopädie enthält Elgiloy 40 % Kobalt, 20 % Chrom, 15 % Nickel, 16 % Eisen, 7 % Molybdän, 2 % Mangan, 0,15 % Kohlenstoff und 0,04 % Beryllium.
Es handelt sich daher nicht um einen Stahl (Bezeichnung für Legierungen, deren Hauptbestandteil Eisen ist).
Diese Legierung ist wie Edelstahl sehr korrosionsbeständig, da sich durch Chrom eine passive Oxidationsschicht bildet.
Andererseits ist Elgiloy sehr formbar und ermöglicht die Bildung mehrerer Schleifen in Ricketts‘ bioprogressiver Technik.
Elgiloy ist in vier Güteklassen mit gleicher chemischer Zusammensetzung erhältlich, weist jedoch je nach Drahtbearbeitungsmethode unterschiedliche Elastizitätsgrenzen auf. Vom meisten Plastik bis zum wenigsten Plastik, das wir haben:
- Der blaue Elgiloy;
- Gelbes Elgiloy;
- Grünes Elgiloy;
- Der rote Elgiloy.
2-3-4 Die TMA:
TMA für Titan-Molybdän-Legierung ist eine Legierung, die 79 % Titan und 11 % Molybdän enthält.
Es wurde erstmals 1980 von Burstone in der Kieferorthopädie eingeführt. Es hat den Vorteil, dass es einen niedrigeren Elastizitätsmodul als Stahl hat und mit einer Zange geformt werden kann. Es lässt sich stärker verformen als Edelstahl und gibt eine sanftere und kontinuierlichere Kraft wieder.
Seine Oberfläche weist ein satiniertes Aussehen auf (was auf seine kristalline Struktur zurückzuführen ist), sodass er im Vergleich zu Stahl und Elgiloy (die eine polierte Oberfläche haben) einen höheren Reibungskoeffizienten aufweist.
2-3-5 Ni-Ti-Legierungen:
Mittlerweile gibt es eine große Vielfalt an Ni-Ti-Bögen, deren Qualitäten und Eigenschaften jedoch nicht immer identisch sind:
– Nitinol: Zusammensetzung: Nickel: 52 %, Titan: 45 %, Kobalt
Bekannt für seine Formgedächtniseigenschaft und seinen niedrigen Elastizitätsmodul. Nitinol bietet während der Nivellierungs- und Ausrichtungsphasen sowie bei der Korrektur von Rotationen klare Vorteile gegenüber Stahl.
– Chinesisches Nitinol: hat eine höhere Elastizität als amerikanisches Nitinol. Es kann viermal stärker gebogen werden als ein Stahldraht, ohne bleibende Verformungen aufzuweisen.
– Japanisches Ni-Ti: Wird derzeit unter den Namen Bioforce, Sentalloy und Neosentalloy vermarktet. Dieser Draht zeichnet sich durch seine Superelastizität und seinen Formgedächtniseffekt aus.
– Kupfer-Ni-Ti: Es handelt sich um eine quaternäre Legierung (bestehend aus Nickel, Titan, Kupfer und Chrom) mit überlegenen Superelastizitäts- und Formgedächtniseigenschaften im Vergleich zu klassischem Ni-Ti. Kupfer-Ni-Ti liefert eine konstante Kraft über einen größeren Aktivierungsbereich und ist außerdem widerstandsfähiger gegen dauerhafte Verformung.
2-4- Metallschlösser und Ringe:
Der kieferorthopädische Aufsatz oder Verschluss, auf Englisch Bracket, ist eine an jedem Zahn eines Zahnbogens befestigte Vorrichtung, die auf den Zahn geklebt oder an einen Ring geschweißt werden kann und als Vermittler zwischen dem zu bewegenden oder ruhigzustellenden Zahn und dem mechanischen Effektor dient, der den aktiven Teil der kieferorthopädischen Apparatur darstellt.
Zur Herstellung von Schlössern verwendete Materialien:
Edelstahl, Titan, Chrom-Kobalt-Legierungen
Keramikschlösser:
In den 60er Jahren kamen Schlösser aus Kunststoff oder Polycarbonat auf den Markt, um das unansehnliche Erscheinungsbild der Mehrfachbefestigungsvorrichtungen aus Metall zu verbessern; sie sind für Jugendliche und Erwachsene geeignet, die sensibel auf ästhetische Faktoren reagieren.
Keramikaufsätze bestehen aus 2 Metalloxiden:
– Zirkoniumoxid (ZrO2).
-Aluminiumoxid (Al2O3), das am häufigsten zur Herstellung von Verbindungselementen verwendet wird.
Keramik ist chemisch inert gegenüber Luft, Mundflüssigkeiten, Säuren und Basen; Sie sind biokompatibel, verursachen keine Allergien, nehmen kein Wasser auf und hinterlassen keine Flecken oder Verfärbungen. Keramik weist eine sehr geringe Bruchzähigkeit auf und ist daher äußerst spröde.
2-5 Löten und Weichlöten:
In der Kieferorthopädie ist das Löten das herkömmliche Fügeverfahren.
Dabei werden Metallelemente durch Zwischenfügung eines Füllmaterials miteinander verbunden. In der Kieferorthopädie wird Silberlot mit einem desoxidierenden Flussmittel (egal ob eingearbeitet oder nicht) und mit einem Gasbrenner verwendet.
Daher kann es beim Löten zu Brüchen und zur Oxidation von Geräten kommen und in manchen Fällen auch zu Allergien im Mundbereich.
Im Vergleich zum herkömmlichen Löten ist das Laserschweißen bei ODF-Innovationen sehr interessant. Es handelt sich dabei um die Verbindung zweier Metallteile mit thermischen Mitteln. Im Gegensatz zum Löten ermöglicht das Laserschweißen eine exakte Positionierung der Elemente ohne die Möglichkeit einer Verformung. Es gewährleistet eine punktuelle Verschmelzung des Materials, ohne die angrenzenden Bereiche zu erhitzen und stellt so eine unübertroffene Qualität der geschweißten Teile sicher.
2-6_Polymermaterialien:
Physikalische Klassifizierung von Polymeren:
- Thermoplaste (Polyethylen, PVC, Nylon)
- Duroplaste oder Harze (Epoxid, Polyurethan, Silikon)
- Elastomere oder Gummis
- Natürliche Polymere (Zellulose, Proteine
2-6-1 Thermogeformte Dachrinne:
2-6-2Acrylharz:
Acrylharz ist ein bekanntes Material, das seit langem in der Kieferorthopädie verwendet wird. Es wird meist in flüssiger Pulverform angeboten.
Pulver (Polymer): Hierbei handelt es sich um vorpolymerisiertes Methylmethacrylat in Form kleiner kugelförmiger Partikel.
Die Flüssigkeit (Monomer): Es handelt sich um ein Monomer von Methylmethacrylaten. Kieferorthopädisches Harz besteht aus Polymethylmethacrylat und ist in verschiedenen Formen, durchscheinend oder gefärbt, erhältlich.
Die Herstellung erfolgt durch Mischen der Flüssigkeit und des Pulvers (es entsteht eine Kunststoffpaste, die in die gewünschte Form gebracht werden kann), gefolgt von einem Härtungszyklus (Erhitzen in heißem Wasser unter Druck, um das Harz zu polymerisieren und auszuhärten).
Die Verwendung von Acrylharz zur Herstellung herausnehmbarer Zahnplatten kann für den Patienten riskant sein, da bei unvollständiger Polymerisation die verbleibenden Monomerbestandteile die Haut reizen und allergische Reaktionen hervorrufen können.
Harzplatten
Seine mechanischen Eigenschaften sind gut: Härte, Zugfestigkeit.
Allerdings ist die Abriebfestigkeit gering.
2-6-3_Elastomere Werkstoffe:
Ein Elastomer ist ein sogenannter elastischer Polymer, der sehr große, fast vollständig reversible Verformungen verträgt.
Unter dem Begriff Elastomer werden somit alle synthetischen Kautschuke zusammengefasst, die über eine sogenannte Gummielastizität verfügen.
Alterung und biologischer Abbau:
Funktioneller biologischer Abbau: Elastomere Bauteile sind nicht in der Lage, über einen längeren Zeitraum eine Kraft mit konstanter Intensität auszuüben.
Biologischer Abbau in der Umwelt: Der Abbau physikalischer und chemischer Eigenschaften in der feuchten und aggressiven Umgebung der Mundhöhle ist ein Faktor, der zur Alterung und Porosität von Elastomeren beiträgt.
Im Mund wirken verschiedene Faktoren:
-Chemische Faktoren: Speichel, Nahrung und Hygiene.
-Thermische Faktoren: Schwankungen der Lebensmitteltemperatur.
-PH-Schwankungen.
-Mechanische Faktoren: Kauen und Zähneputzen.
_Kieferorthopädischer Einsatz von Elastomeren:
Die Gummibänder.
Elastomerketten.
Elastomere Ligaturen.
Elastomere Dachrinnen
Abschluss :
In der Kieferorthopädie werden Zahnbewegungen und Einwirkungen auf die Knochenbasis durch intraorale Geräte erreicht , die den Großteil des mechanischen Therapiearsenals ausmachen.
Die für kieferorthopädische Geräte verwendeten Materialien müssen mechanische Kriterien erfüllen, vor allem aber müssen sie biokompatibel und chemisch stabil sein, um einen längeren Einsatz im Mundmilieu zu ermöglichen.
Bibliographie:
1-Jean-Pierre Attal: Bioklinische Dentalmaterialien
Dental-Informations-Review 02.03.2016.
2-F.Bassigny Handbuch der Kieferorthopädie
Masson-Ausgabe 1996
3- G. Burdairon: Zusammenfassung der dentalen Biomaterialien,
Masson-Ausgabe, (1981).
4- J. Jacques Guyonnet, J. Champion, G. Gregoire, B. Grosgogeat, P. Millet, F. Moya, P. Rocher,
5-Dentallegierungen, Französische Zahnärztevereinigung, (Paris,) 2004 Marie José Boileau: Kieferorthopädie für Kinder und junge Erwachsene Band 1
Prinzipien und therapeutische Methoden
Ausgabe Elsevrier Masson 2011
6-M.Chateau: Kieferorthopädie. Band 1
Ausgabe Cdp 1992
7- P. MILLET, P. WEISS: Physikalische Eigenschaften von Dentalmaterialien
Französischsprachige Gesellschaft für dentale Biomaterialien 2010
BIOMATERIALIEN IN ODF
Bei tiefen Karieserkrankungen kann eine Wurzelkanalbehandlung erforderlich sein.
Zahnveneers korrigieren abgebrochene oder verfärbte Zähne.
Eine Zahnfehlstellung kann zu ungleichmäßigem Verschleiß führen.
Zahnimplantate erhalten die Knochenstruktur des Kiefers.
Fluoridhaltige Mundspülungen helfen, Karies vorzubeugen.
Kariöse Milchzähne können die Stellung der bleibenden Zähne beeinträchtigen.
Eine elektrische Zahnbürste reinigt schwer erreichbare Stellen effektiver.