Objectives: Bloc materials have steadily gained importance in restorative dentistry because they have become more and more user-friendly. Indirect restorations can increasingly be manufactured chairside using CAD/CAM technology, which reduces the time and effort required and thereby enhances their attractiveness. As a result, lots of new materials have been developed and need to be tested for clinically relevant parameters such as their abrasion properties. Ideally a restorative material should be as abrasive and as abrasion resistant as natural enamel. The aim of this dissertation was to investigate the two-body wear of different new CAD/CAM materials in comparison to direct composite resins opposed to zirconia-ceramic antagonists.

Materials and Methods: In this study twelve materials have been tested, consisting of six CAD/CAM based composite blocs, one lithium disilicate ceramic, three direct composite resins and amalgam as well as bovine enamel as reference materials. The two-body wear of the chosen materials was examined by means of a CS-4.8 professional line chewing simulator manufactured by SD Mechatronik. Eight flat specimens per material were produced, ground and polished. All of them were stored in distilled water at 37 °C for at least four weeks, before being tested for 1.2 million cycles with a force of 49 N. The water washing around each specimen in its test chamber was kept at 37 °C. The spherical antagonists with a diameter of 6 mm were made of yttrium-stabilised zirconia. Wear resistance was analysed in a 3D optical non-contact profilometer with maximal vertical substance loss and volume loss being measured. The microstructure of the abraded surfaces was reviewed under a scanning electron microscope. Additionally, the Vickers hardness of all materials was measured. The data was statistically analysed using a single factor variance analysis and the Student-Newman-Keuls posthoc routine (α = 0.05).

Results: All the materials tested were significantly abraded. In absolute terms, bovine enamel showed the highest wear resistance against the zirconia antagonist. However, the volume losses of CLEARFIL MAJESTY Posterior, GrandioSO, amalgam and Grandio blocs were statistically similar to bovine enamel. Average volume loss was highest for Lava Ultimate and Filtek Supreme XTE, followed by IPS e.max CAD, a lithium disilicate ceramic, which performed worse than the polymer-based bloc materials except for Lava Ultimate. Vertical substance loss thereby correlated with volume loss. However, no correlation between wear resistance and Vickers hardness could be discovered. Some specimens made of CLEARFIL MAJESTY Posterior and GrandioSO exhibited cracks in the abraded areas.

Conclusions: This study shows no general difference in the abrasive behaviour of direct or indirect restorative materials. Bloc shaped materials and direct composite resins – which are based on identical filler technologies – show similar wear resistance: Both materials containing porous nanoclusters (indirect Lava Ultimate, direct Filtek Supreme XTE) show especially high volume losses in this two-body wear investigation against zirconia antagonists. The similarly composed materials GrandioSO (direct) und Grandio blocs (indirect) are statistically not differently abraded. Consequently, the inevitable inaccuracies resulting from manual material processing as well as the higher hydrolytic degradation and the lower flexural strength of GrandioSO do not seem to influence the two-body wear under the circumstances of this study. Nanoclusters seem to play a decisive role in damage tolerance: They might be the explanation of the lack of cracks in Filtek Supreme XTE, a material that contains nanoclusters, while both other tested composite resins show cracking. Additionally, this study proves that zirconia is a more suitable antagonistic material than steatite because it does not cause disproportionately deep notches in relation to the total amount of abraded material.

Hintergrund und Ziele: In der restaurativen Zahnheilkunde wächst die Bedeutung indirekter Restaurationsmaterialien stetig, da sich ihre Verarbeitung zunehmend anwenderfreundlich gestaltet. So können indirekte Restaurationen zum Teil schon chairside mittels computergesteuertem CAD/CAM-Verfahren hergestellt werden. Dadurch sinkt auch der zahntechnische Aufwand, was die Verwendung indirekter Materialien zunehmend attraktiv macht. Infolgedessen werden viele neue Materialien auf den Markt gebracht, die auf klinisch relevante Parameter wie etwa ihre Abrasionsfestigkeit geprüft werden müssen. Im Hinblick auf das Abrasionsverhalten sollte sich ein ideales Restaurationsmaterial wie natürlicher Zahnschmelz verhalten. Ziel dieser Dissertationsarbeit war es, das Zwei-Medien-Abrasionsverhalten neuer keramischer und polymerer CAD/CAM-Materialien im Vergleich zu direkten Kompositen gegen Zirkoniumdioxidantagonisten zu untersuchen.

Material und Methoden: Getestet wurden zwölf verschiedene Materialien, davon sechs Kompositblöcke, eine Lithium-Disilikat-Glaskeramik, drei direkte Komposite, sowie Amalgam und Rinderzahnschmelz als Referenzmaterialien. Das Zwei-Medien-Abrasionsverhalten wurde im Kausimulator CS-4.8 professional line der Firma SD Mechatronik untersucht. Von jedem Material wurden acht flache Proben hergestellt, planparallel geschliffen und poliert. Alle Proben wurden für mindestens vier Wochen in destilliertem Wasser bei 37 °C gelagert und anschließend im oben beschriebenen Kausimulator 1,2 Mio Zyklen lang mit jeweils 49 N belastet. Hierbei wurden die Proben von Wasser umspült, dessen Temperatur konstant auf 37 °C gehalten wurde. Als Antagonisten wurden Kugeln aus Yttrium-stabilisiertem Zirkoniumdioxid mit 6 mm Durchmesser verwendet. Die Versuchsauswertung erfolgte mit einem optischen Profilometer. Gemessen wurde die maximale Tiefe der Abrasionsspur sowie das abradierte Volumen. Außerdem wurde die Mikrostruktur der abradierten Oberflächen mit Hilfe eines Rasterelektronenmikroskops untersucht. Zusätzlich wurde die Vickershärte aller Materialien bestimmt. Die statistische Analyse der erhobenen Daten erfolgte mittels einfaktorieller Varianzanalyse und der Student-Newman-Keuls-Prozedur als Post-Hoc-Test (α = 0,05).

Ergebnisse: Alle untersuchten Materialien wurden deutlich messbar abradiert. Rinderzahnschmelz erwies sich als das absolut betrachtet abrasionsresistenteste Material gegenüber Zirkoniumdioxidantagonisten. CLEARFIL MAJESTY Posterior, GrandioSO, Amalgam und Grandio blocs wiesen jedoch keinen statistisch signifikant höheren Volumenverlust als Rinderzahnschmelz auf. Bei Lava Ultimate und Filtek Supreme XTE war, gefolgt von IPS e.max CAD, der größte Volumenverlust zu verzeichnen. Somit erwies sich die Glaskeramik IPS e.max CAD als weniger abrasionsresistent als die polymerbasierten Blockmaterialien – mit Ausnahme von Lava Ultimate. Die maximale Tiefe der Abrasionsspuren korrelierte hierbei mit dem Volumenverlust. Es konnte jedoch keine Korrelation der Vickershärte mit der Abrasionsresistenz festgestellt werden. Bei einigen Proben aus CLEARFIL MAJESTY Posterior und GrandioSO fielen nach durchlaufener Kausimulation Risse in der Abrasionsspur auf.

Schlussfolgerungen: Diese Studie ist ein Hinweis darauf, dass das unterschiedliche Abrasionsverhalten von Restaurationsmaterialien nicht davon abhängt, ob es sich um direkte oder indirekte Materialien handelt. Blockmaterialien und direkte Komposite, die auf der gleichen Füllstofftechnologie basieren, zeigen ein ähnliches Abrasionsverhalten: Die beiden getesteten Materialien, die poröse Nanocluster enthalten (indirekt Lava Ultimate, direkt Filtek Supreme XTE), unterliegen einer besonders hohen Zwei-Medien-Abrasion durch die Zirkoniumdioxidantagonisten. Da die ähnlich aufgebauten Materialien GrandioSO (direkt) und Grandio blocs (indirekt) nicht statistisch signifikant unterschiedlich stark abradiert werden, scheinen unvermeidbare Ungenauigkeiten bei der händischen Materialverarbeitung, sowie die erhöhte hydrolytische Degradation und die geringere Biegefestigkeit von GrandioSO keinen Einfluss unter den hier gewählten Bedingungen zu haben. Eine entscheidende Rolle bezüglich der Schadenstoleranz eines Materials scheinen Nanocluster zu spielen: Sie bieten eine Erklärung dafür, dass – anders als bei den beiden anderen direkten Kompositen – einzig das Nanocluster enthaltende Filtek Supreme XTE keine Risse aufweist. Des Weiteren lässt sich aus dieser Studie folgern, dass Zirkoniumdioxid ein geeigneteres Antagonistenmaterial darstellt als Steatit, da es bei seinem Einsatz nicht zu punktuell unverhältnismäßig tiefen Abrasionsspuren in Form von Einkerbungen kommt.