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Ziel der Arbeit war der Einfluss verschiedener Belichtungskonzepte (16 verschiedene Belichtungsmodi) auf die Eigenschaften moderner Bulk-fill Komposite zu eruieren. Material und Methode: Sieben Bulk-Fill Materialien wurden nach Belichtung mit einer blau/violett LED Polymerisationslampe untersucht. Hierbei wurde das Inkrement unter direkten Kontakt der Lampe (Abstand 0mm) und im Abstand von 7mm ausgehärtet. Der Abstand von 7mm sollte die klinische Situation simulieren, in welcher eine direkte Platzierung der Polymerisationslampe am Inkrement nicht möglich ist. Außerdem wurde die Polymerisationszeit variiert. Die Aushärtung erfolgte bei einer Lichtintensität von 1.000mW/cm² („Standard“) für eine kurze Polymerisationszeit von 5s und eine längere Polymerisationszeit von 20s sowie 40s. Des Weiteren bei Intensität von 1.400mW/cm² („High“) für 3s, 4s, 8s und bei Intensität von 3.200/cm² („Plasma“) für eine Polymerisationszeit von 3s sowie 6s. Die Analyse wurde in einer individuellen, speziell für diese Studie angefertigten, zylindrischen Matrize, deren Kern aus einem trepanierten Molar bestand, vorgenommen. Die Polymerisation der Proben (n=5) erfolgte dabei in einen Spektrometer, was die real-time Variation der Irradianz an der Unterseite der Probe erlaubte. Die so gewonnenen Proben (n=5) der Inkrementstärke von 6mm wurden für 24 Stunden in destilliertem Wasser bei 37°C gelagert, aufbereitet und in einem Universalhärtemessverfahren in axialer Richtung hinsichtlich der Vickershärte, Intendierungsmodul, Kiechen und elastische Arbeit (Messpunktabstand 200µm) vermessen. Ergebnisse: Mit dem höheren Abstand der Polymerisationslampe (7mm) von dem Inkrement halbierte sich die einwirkende Lichtleistung sowie Gesamtenergie. Bei der Auswertung der max. Inkrementdicke zeigte sich, dass sich eine lange Polymerisationszeit (20s, 40s) bei der Lichtintensität „Standard“ (1.000mW/cm²) unter direktem Kontakt der Polymerisationslampe am günstigsten auf die Aushärtetiefe auswirkte Schlussfolgerungen: Es zeigte sich eine gute Polymerisationsgüte an der Probenoberfläche, welche in der Tiefe des Materials, besonders bei einer niedrigen applizierten Gesamtenergie, stärker abnahm. Die vom Hersteller vorgegebene max. Inkrementdicke von 4mm konnte in den Versuchen unter Einwirkung einer hohen Gesamtenergie auf die Probe zu meist übertroffen werden. Eine hohe Gesamtenergie wird durch eine lange Polymerisationszeit, hohe Lichtleistung sowie inkrementnahe Positionierung der Lampe erzielt. Im Allgemeinen können die untersuchten Bulk-Fill Komposite in einer Schichtstärke von 4mm bei einer Polymerisationszeit von 20s und einer Lichtintensität von 1.000mW/cm² suffizient gehärtet werden. Eine längere Polymerisationszeit wirkt sich günstiger auf die Aushärtetiefe aus. Aufgrund der Reziprozität zwischen Bestrahlungsdauer und Bestrahlungsstärke kann bei einer höheren Lichtintensität die Polymerisationszeit entsprechend reduziert werden.

Das Ziel der Forschungsarbeiten zu dieser Dissertation war zu überprüfen, ob die Anwendung von Wärme einen Einfluss auf GIZ und GCP hat und ob der Lack die mechanischen Eigenschaften von GCP beeinflusst. Als Erstes wurden die mikromechanischen Parameter wie die Vickershärte, das mikroskopische Elastizitätsmodul (Emirko) und das Kriechverhalten von fünf konventionellen, hoch viskösen GIZ unter verschiedenen Temperaturbedingungen und Lagerzeiten verglichen. Im zweiten Teil wurden makromechanische Parameter (Biegefestigkeit und Elastizitätsmodul im Drei-Punkt-Biegeversuch) und mikromechanische Parameter (Vickershärte, Emikro und Kriechverhalten) von GCP in Abhängigkeit von der Verwendung eines Lacks und unter unterschiedlichen Temperaturbedingungen gemessen und die Werte mit kunststoffmodifizierten GIZ verglichen. Die Wärmebehandlung zeigte weder bei konventionell, hoch viskösen GIZ (ChemFil Rock, Fuji IX GP Fast und Equia), noch bei Glass Carbomer Zement eine Veränderung der mechanischen Eigenschaften. Diese waren hauptsächlich von der Art des verwendeten Zements abhängig. Die Lagerung der GIZ zeigte einen geringen Einfluss auf die mechanischen Parameter. Für ChemFil Rock und Equia wurde bei einem Monat Lagerzeit der größte Anstieg der gemessenen mechanischen Werte beobachtet. In der zweiten Versuchsreihe überragten die kunststoffmodifizierten GIZ bei den makromechanischen Versuchen GCP, während GCP bezüglich der mikromechanischen Parameter dominierte. Ebenso wie Wärme beeinflusste der Lack die mechanischen Eigenschaften von GCP nicht.

Ziel dieser Arbeit war es, die existierende Infrastruktur und Messmethodik für die Beurteilung von Zahnrestaurationsmaterialien zu verbessern und zu erweitern, mit der Intention eine komplexe Materialcharakterisierung unter simulierten klinischen Bedingungen durchzuführen, die eine Interpretation des Materialverhaltens, sowie die Optimierung der Werkstoffe erlauben soll. Für die Konkretisierung der Messverfahren wurden in dieser Arbeit, aus einer in den letzten drei Jahren angelegten Materialdatenbank, acht Zahnrestaurationsmaterialien ausgewählt. Hierfür wurden sowohl physikalische Materialeigenschaften (Festigkeit und E-Modul im Biege-, Druck und diametralen Zugversuch, Bruchzähigkeit, mechanische Eigenschaften gemessen in einem Univer-salhärteversuch, Kriechverhalten, Härte, Polymerisationsschrumpfung) als auch der Einfluss der Polymerisationsquelle und Alterung durch Wasserlagerung und der Verbund zwischen Restaurationsmaterial und Zahnhartsubstanz, präsentiert. Als neue Untersuchungsmethoden wurden die indirekte Beurteilung der Polymerisationsgüte und Alterung, die Bestimmung der mechanischen Eigenschaften im Universalhärteversuch sowie ein Mikrozug-Prüfverfahren für die Beurteilung der Haftfestigkeit zwischen Zahnhartsubstanz und Restauration evaluiert. Korreliert mit Messungen der Polymerisationsschrumpfung, erlauben die neuen Methoden eine komplexe Charakterisierung der gesamten Restauration. Für die Abhängigkeit der Härte von der Belichtungsart und Alterung kann zusammenfassend abgeleitet werden, dass die 80% Reduktion der Vickershärte durch die Polymerisation mit LED-Lampen in den Programmen, die entweder eine geringere Intensität oder einen langsamen Anstieg der Lichtintensität aufweisen, in eine zunehmende Tiefe erreicht wird. Die Halogenlampen und eine schnelle Polymerisation schnitten entscheidend schlechter ab. Hingegen wurde die höchste Vickershärte mit der Halogenlampe und den Pulse-Programm der LED-Lampe GC erreicht. Die Polymerisation mit der Plasmalampe und den Lichtofen, sowie mit der niedrig energe-tischen LED Lampe Freelight 1, verursachten schlechtere Ergebnisse. Weiterhin zeigte sich, dass, mit Ausnahme des Pulse Programms der Lampe GC, die Lichtdosis eine entscheidende Rolle für die Qualität der Polymerisation spielt. Die Polymerisation mit der Lampe GC im Fast Cure Programm wird durch die unzureichende Härte und Dicke der polymerisierbaren Schicht nicht empfohlen. Für die Polymerisation mit der Plasmalampe Easy Cure wird eine längere Belichtungszeit empfohlen, da nach 6 s der 80%-Härtewert schon in einer Tiefe von 1,7 mm erreicht wurde. Für eine Reduktion der Belichtungszeit (12 s) bei gleichzeitiger hoher Härte und geringer Polymerisationsschrumpfung erwies sich die Lampe GC im Pulse-Programm als sehr effektiv. Weiterhin ist zu beachten, dass die geringeren Polymerisationsspannungen durch die LED-Lampen erreicht wurden, während die Plasma- und die Halogenlampe zwei bis drei mal höheren Spannungen verursachten. In der Studie der Haftfestigkeit an Dentin, zeigten alle Materialien eine auszureichende Polymerisation in den tiefen Klasse 1 Kavitäten. Die Härte an der Grenze zum Dentin ist wesentlich höher als der 80 % Wert der maximalen Härte und korreliert gut mit der Polymerisationsspannung. Eine hohe Polymerisationsspannung und ein hoher E-Modul (bzw. Vickershärte) wirkten sich negativ auf die Haftfestigkeit aus. Ein niedriger E-Modul bewirkte nur bedingt eine hohe Haftfestigkeit, jedoch einen reduzierten Verlust bei der Herstellung der Proben für den Mikrozugversuch. Bei einer ausreichenden Polymerisation an der Grenze zum Dentin, zeigten die getesteten Materialien eine gute Korrelation der Polymerisationsspannung mit der Haftfestigkeit. Für alle acht dargestellten Hybrid- und mikrogefüllten Kompositen wurden die Anforderungen der ISO 4049 und der American Dental Association Specifications erfüllt. Bezogen lediglich auf die Monomermatrixzusammensetzung, wirkte sich die Modifikation der Matrix durch Zugabe von UDMA auch in dieser Studie positiv auf die Biegefestigkeit aus. Außerdem zeigte die Weibullanalyse auch hohe Weibullparameter für diese Materialien, was auf eine gute Zuverlässigkeit zurückschließen läst. Die Schlussfolgerung der Asmussen Studie (1998) nach der auch die diametrale Zugfestigkeit mit dem Anteil an UDMA im Monomergemisch signifikant steigt, konnte in dieser Studie jedoch nur partiell bewiesen werden, wohingegen die Annahme, dass der E-Modul mit dem UDMA Gehalt sinkt, bestätigt wurde. Eine nichtparametrische Korrelationsanalyse der Festigkeiten, gemessen in den drei Belastungsarten ergab, dass zwischen der Biege- und Druckfestigkeit keine Korrelation existiert, die Biege- und diametrale Zugfestigkeit korrelieren nur schwach miteinander. Zwischen Druckfestigkeit und diametraler Zugfestigkeit ist jedoch die Korrelation auf dem Niveau von 0,01 zweiseitig signifikant. So kann zwischen Zug-, Biege- und Druckfestigkeit keine eindeuti-ge Abhängigkeit festgestellt werden. Die E-Moduli gemessen in allen vier Belastungsarten korrelie-ren gut miteinander.