Mechanische Bewertung eines neuen Füllungskomposits in Abhängigkeit einer neuartigen Kurzzeitbelichtung
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Abstract
Background and objectives
The aim of this work was to test the effects of a shortened polymerisation time of 3 se-conds with a high-power LED on composites in terms of their biaxial flexural strength and fatigue resistance and to compare these with a standard exposure of 20 seconds with a halogen lamp, as well as with industrially polymerised CAD/CAM composite blocks.
Methods
The bulk-fill composite Tetric® PowerFill (TPF, Ivoclar Vivadent, Schaan, Liechten-stein), the commonly used composite Tetric® EvoCeram (TEC, Ivoclar Vivadent) and Tetric® CAD (TC, Ivoclar Vivadent), which is suitable for CAD/CAM procedures, were tested in a biaxial ball-on-three-balls test procedure. The direct composite was polymeri-sed once with Bluephase® PowerCure (Ivoclar Vivadent) at 3050 mW/cm2 and with Elipar® TriLight (3M ESPE AG, Seefeld, Germany) at 800 mW/cm2. The exposure times were 3 seconds with the Bluephase® PowerCure and 2 seconds in underexposure, 20 seconds with the Elipar® TriLight and 10 seconds in underexposure. For the test pro-cedure, disc-shaped samples (n=30) with a diameter of 11.5 mm and a thickness of 2 mm were prepared and subsequently stored at 37 °C in distilled water for 14 days. For this purpose, the composites were applied in a mould and exposed to light with the ap-propriate polymerisation lamp clamped in a holder at a constant distance. The blocks of TC were cut into slices by the precision saw (ISOMET 5000 precision cutter, Buehler GmbH, Düsseldorf, Germany), brought to the same thickness by the precision surface grinder (MPS 1, G&N Genauigkeits Maschinenbau Nürnberg GmbH, Erlangen, Germa-ny) and polished by the polishing motor (Phoenix beta, Buehler GmbH, Düsseldorf, Germany). The biaxial flexural strength was determined on the universal testing machi-ne (Zwick 2.5, Zwick Roell AG, Ulm, Germany). 60 % of the determined value was set as the 1st level for the staircase method on the DYNAdent (DYNAdent 14801, DY-NA-MESS Prüfsysteme GmbH, Aachen/Stolberg, Germany) for measuring the fatigue re-sistance at 5 Hz and with 10 000 cycles. Statistical analysis was carried out using the Kolmogorov-Smirnov test, a single factor analysis of variance, as well as the post-hoc test with a significance level of α=0,05.
Results and Observations
The Ulbricht sphere test confirmed sufficient irradiance and the wavelength spectrum described by the manufacturer. The highest bending strength was achieved by TC with 236.33 MPa, the lowest value was shown by TEC with 89.11 MPa, which was exposed for 3 seconds. There was no significant difference between the comparison groups TPF exposed for 3 seconds with LED and a standard exposure of 20 seconds of this bulk-fill composite, as well as no significant difference when TPF and TEC were polymerised in standard exposure. However, in contrast, the lowest Weibull modulus for TC was found to be m=13.5, which was significantly lower than the TPF exposed for 3 seconds with m=23. TC also achieved the highest value for fatigue resistance with 150.01 MPa. Simi-larly, no significant difference was found between the two direct composites TPF and TEC when cured at the manufacturer's recommended exposure time (TPF 3 seconds, TEC 20 seconds). TEC showed the smallest decrease in flexural strength in underex-posure at 32.66%. Overall, the percentage reduction in flexural strength under cyclic loading was between 32.66% and 38.76%.
Conclusion
All test results of the direct composites exceeded the ISO standard 4049 limit for flexural strength of 80 MPa and the indirect composite for the CAD/CAM procedure also excee-ded the minimum flexural strength of 100 MPa. The product system consisting of the LED lamp and the bulk-fill composite can be considered suitable. Off-label use of other materials together with the LED lamp in 3s Cure mode is not indicated, as it leads to a decrease in biaxial flexural strength and fatigue resistance and, in contrast to this labo-ratory study, the success of a restoration is additionally influenced in practice by the superimposition of various other influencing factors.
Abstract
Hintergrund und Ziele
Das Ziel dieser Arbeit war es, die Auswirkungen einer verkürzten Polymerisationszeit von 3 Sekunden mit einer Hochleistungs-LED auf Komposite im Bezug auf ihre biaxia-le Biegefestigkeit und Ermüdungsbeständigkeit zu prüfen und diese mit einer Stan-dardbelichtung von 20 Sekunden mit einer Halogenlampe, sowie mit industriell polyme-risierten CAD/CAM-Kompositblöcken zu vergleichen.
Methoden
Im Rahmen eines biaxialen Ball-on-three-Balls Testverfahren wurden das Bulk-Fill Komposit Tetric® PowerFill (TPF, Ivoclar Vivadent, Schaan, Liechtenstein), das gängige Komposit Tetric® EvoCeram (TEC, Ivoclar Vivadent) und das für CAD/CAM-Verfahren geeignete Tetric® CAD (TC, Ivoclar Vivadent) untersucht. Polymerisiert wurden die stopfbaren Komposite einmalig mit der Bluephase® PowerCure (Ivoclar Vivadent) bei 3050 mW/cm2 und mit der Elipar® TriLight (3M ESPE AG, Seefeld, Deutschland) bei 800 mW/cm2. Die Belichtungszeiten betrugen bei der Bluephase® PowerCure 3 Sekunden, sowie in Unterbelichtung 2 Sekunden, bei der Elipar® TriLight 20 Sekunden und in Unterbelichtung 10 Sekunden. Für das Prüfverfahren wurden scheibenförmige Proben (n=30) mit einem Durchmesser von 11,5 mm und einer Dicke von 2 mm hergestellt und im Anschluss bei 37 °C in Aqua dest. für 14 Tage gelagert. Dafür wurden die stopfbaren Komposite in eine Form appliziert und mit der entsprechenden Polymerisationslampe, die in eine Halterung mit einem konstanten Abstand eingespannt war, belichtet. Die Blöcke von TC wurden durch die Präzisions-säge (Präzisionstrenner ISOMET 5000, Buehler GmbH, Düsseldorf, Deutschland) in Scheiben geschnitten, mit der Präzisions-Flachschleifmaschine (MPS 1, G&N Genau-igkeits Maschinenbau Nürnberg GmbH, Erlangen, Deutschland) auf die gleiche Dicke gebracht und mit dem Poliermotor (Phoenix beta, Buehler GmbH, Düsseldorf, Deutsch-land) poliert. Die biaxiale Biegefestigkeit wurde an der Universal-Prüfmaschine (Zwick 2.5, Zwick Roell AG, Ulm, Deutschland) bestimmt. 60 % des ermittelten Wertes wurde als 1. Niveau für das Staircase-Verfahren an der DYNAdent (DYNAdent 14801, DYNA-MESS Prüfsysteme GmbH, Aachen/Stolberg, Deutschland) zur Messung der Ermü-dungsbeständigkeit bei 5 Hz und mit 10 000 Zyklen eingestellt. Die statistische Auswer-tung erfolgte über den Kolmogorov-Smirnov-Test, einer einfaktorielle Varianzanalyse sowie den Post-hoc-Test mit einem Signifikanzniveau von α=0,05.
Ergebnisse und Beobachtungen
Im Ulbrichtkugelversuch konnte eine ausreichende Bestrahlungsstärke und das vom Hersteller beschriebene Wellenlängenspektrum bestätigt werden. Die höchste Biegefestigkeit erreichte TC mit 236,33 MPa, den niedrigsten Wert wies TEC mit 89,11 MPa auf, das 3 Sekunden belichtet wurde. Es zeigte sich kein signifi-kanter Unterschied zwischen den Vergleichsgruppen TPF 3 Sekunden mit LED belich-tet und einer Standardbelichtung mit 20 Sekunden dieses Bulk-Fill-Komposits, ebenso wie kein signifikanter Unterschied, wenn TPF und TEC in Standardbelichtung polyme-risiert wurden. Allerdings konnte gegenläufig dazu der niedrigste Weibullmodul für TC mit m=13,5 nachgewiesen werden und war damit deutlich niedriger als das TPF, das 3 Sekunden belichtet wurde, mit m=23. Auch für die Ermüdungsbeständigkeit konnte TC mit 150,01 MPa den höchsten Wert erzielen. Ebenso war kein signifikanter Unterschied zwischen den beiden direkten Kompositen TPF und TEC, wenn sie in der vom Herstel-ler empfohlenen Belichtung (TPF 3 Sekunden, TEC 20 Sekunden) ausgehärtet wur-den, zu finden. Die kleinste Abnahme der Biegefestigkeit zeigte TEC in Unterbelich-tung mit 32,66 %. Insgesamt befand sich die prozentuale Reduktion der Biegefestigkeit bei zyklischer Belastung zwischen 32,66 % und 38,76 %.
Schlussfolgerungen und Diskussion
Alle Testergebnisse der direkten Komposite überstiegen den Grenzwert der ISO-Norm 4049 für die Biegefestigkeit von 80 MPa und auch das indirekte Kompositmaterial für das CAD/CAM-Verfahren lag über der Mindestbiegefestigkeit von 100 MPa. Das Pro-duktsystem aus der LED-Lampe und dem Bulk-Fill-Komposit kann als geeignet ange-sehen werden. Ein Off-Label-Use anderer Materialien zusammen mit der LED-Lampe im 3s Cure-Modus ist nicht indiziert, da es zu einer Abnahme der biaxialen Biegefestig-keit und Ermüdungsbeständigkeit führt und im Gegensatz zu dieser Laborstudie in der Praxis zusätzlich durch Überlagerung verschiedener weiterer Einflussfaktoren der Er-folg einer Restauration beeinflusst wird.