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Einzelne Verbraucherfragen

Nanomaterialien für Zahnersatz

Werden in den Materialien für Füllungen, Implantate und anderen Zahnersatz Nanomaterialien eingesetzt? Welche sind das und gibt es dafür Alternativen?

Antwort

Um Zahnschäden zu beheben oder Zähne ganz oder teilweise zu ersetzen, kann die Zahntechnik heute auf eine Fülle sehr verschiedener Materialien zurückgreifen. Dabei können auch Nanomaterialien zum Einsatz kommen.

Bild: Bernd Kasper / pixelio.de

Kunststofffüllungen bestehen aus einem verhältnismäßig geringen Anteil Kunststoff, in den Füllstoffe eingebracht sind. Sie werden als weiche Massen direkt vom Zahnarzt in den Zahn „gestopft“, gehärtet und anschließend in die richtige Form geschliffen. Keramikfüllungen (= Inlays, Onlays) sowie Brücken, Verblendungen und Kronen werden dagegen im Labor aus keramischen, festen Materialien herausgearbeitet und vorgeformt. In der Zahnarztpraxis wird dafür vorab ein Abdruck gemacht, die Zahntechniker stellen das „Ersatzteil“ her und der Zahnarzt setzt es ein, befestigt es und passt es gegebenenfalls noch einmal an. Auch diese keramischen Materialien bestehen aus stark vernetzenden Kunststoffen und Füllstoffen. Die Ausgangsmassen werden jedoch erst zu einem festen, sehr homogenen Block gebrannt und dann in die gewünschte Form gebracht. In beiden Fällen sind es die Füllstoffe, die dafür sorgen, dass die Füllung bzw. der Zahnersatz später beinahe so fest, belastbar, stabil gegen Säuren und gefärbt ist, wie die natürlichen Zähne. Um das zu erreichen, sollte der Kunststoffanteil möglichst klein, der der Füllstoffe aber möglichst groß sein. Das gelingt auch, weil viele Füllstoffe in Form von Nano-Partikeln eingesetzt werden. Auch in den Materialien zur Befestigung des Zahnersatzes spielen Nano-Partikel eine Rolle. Die folgenden Materialien sind derzeit in der Zahntechnik im Einsatz:

Nano-Dentalglas
Eigens für die Anwendung in Zahnersatzmaterialien aus Kunststoff werden Glassorten hergestellt, in denen neben Siliciumdioxid auch andere Mineralien sowie Metalloxide zu einem homogenen Glas geschmolzen werden. Dieses Spezialglas wird sehr fein vermahlen, die Körnchen können kleiner als 130 nm sein. Die einzelnen Glaspartikel werden zudem mit einer Hülle aus Silanen umgeben, die dafür sorgt, dass sie sich im Kunststoff gut verteilen lassen. Nano-Glas-Partikel lassen sich deshalb so verteilen, dass zwischen ihnen so gut wie kein Zwischenraum mehr ist, wobei jedoch das Füllmaterial im Ganzen beweglich bleibt. Ist der umgebende Kunststoff gehärtet, sind die Füllungen sehr stabil und unempfindlich gegen Säuren und Abrieb. Die Metalloxide im Glas sorgen dafür, dass die Füllungen auf Röntgenbildern zu sehen sind und tragen dazu bei, dass die Farbe der Füllung der des Zahnes so ähnlich wie möglich ist. Dentalglas geht keinerlei chemische oder biologische Wechselwirkungen ein und ist fest in den Kunststoff eingebunden. Wenn die Zahnfüllung im Laufe des Lebens abgerieben wird, wird stets der Verbund aus Kunststoff und Füllpartikeln abgerieben.

Nano-Siliciumoxid
Als Füllstoff in Kunststofffüllungen kann auch reines Siliciumoxid eingesetzt werden. Als Nano-Material haben die einzelnen Partikel meist eine Größe von etwa 20 nm. Sie sind mit Silanen umhüllt, damit sie sich gut im jeweiligen Kunststoff verteilen lassen. Siliciumoxid-Nanoteilchen machen die ausgehärtete Füllung hart, abriebfest und geben einen zahnähnlichen Schimmer. Fest in den Kunststoff eingebunden, können sie nicht einzeln in den Körper gelangen.

Nano-Zirkoniumdioxid
Zirkoniumdioxid (auch: Zirkonoxid) ist eine Verbindung des Elements Zirkon, das in der Erdkruste in Verbindung mit Siliciumoxid als Zirkonsilikat sehr weit verbreitet ist. Der mineralische Stoff wird mit Hilfe von Hitze zu sehr fester Keramik gebrannt. Das Zirkonoxid wird dabei mit dem Halbmetall Yttrium – manchmal auch mit Aluminium – stabilisiert, damit es die gewünschte Kristallstruktur beibehält. Feinst zermahlen zu Partikeln, die bis zu 4 nm klein sein können, wird auf diese Weise stabilisiertes Nano-Zirkoniumdioxid in der Zahnmedizin als Füllstoff für Keramik-Füllungen (Inlays), Brücken, Verblendungen und Kronen eingesetzt. In den Dentalwerkstoffen, aus denen die Zahnersatzteile herausgearbeitet werden, sind Nano-Zirkoniumdioxid-Teilchen zusammen mit Nano-Siliciumoxid-Partikeln in eine feste Matrix aus Kunststoff eingebunden (= Nano-Keramik). Ummantelt mit Silanen sind sie darin einzeln und in Clustern vertreten. Diese Cluster sind Zusammenballungen von Nano-Zirkondioxid- und Nano-Siliciumoxid-Teilchen zu größeren Einheiten, die durchaus mehr als 500 nm im Durchmesser haben können. Ihre innere Oberfläche ist jedoch weiterhin durch die Nanoskaligkeit der Einzelpartikel bestimmt. Zwischen diese großen Keramik-Körner lagern sich die einzelnen Nano-Kristalle ein und schließen die Lücken. Die so strukturierten nanokristallinen Materialien sind sehr hart, sehr unempfindlich gegen Bruch und in der Lage, auch starke Stoßbelastungen schadlos zu überstehen. Sie lassen sich zudem gut bearbeiten, schön polieren und sehen darüber hinaus natürlichen Zähnen optisch sehr ähnlich.

Weil Zirkondioxid besonders gut verträglich ist und vor allem vom Zahnfleisch gut toleriert wird, arbeiten Dentaltechniker auch an Implantaten aus Nano-Zirkondioxid. Da diese Hochleistungskeramik aber deutlich länger als die heute üblichen Titanwerkstoffe braucht, um in den Kiefer einzuwachsen, hat sie sich bisher für diese Anwendung nicht durchgesetzt.

Nano-Aluminiumoxid
Aluminiumoxid wird Zirkonkeramik als Stabilisator beigemischt. Es macht den Werkstoff deutlich härter und bruchfester. Weil nanoskaliges Aluminiumoxid nicht nur hart und bruchfest, sondern auch lichtundurchlässig ist, wird es auch als Füllstoff in den Materialien für Brackets eingesetzt.

Bild: Harry Hautumm / pixelio.de

Nano-Hydroxylapatit
Zahnschmelz besteht zu 95 % aus Hydroxylapatit (Calcium-Phosphat). Um feine Risse im Zahnschmelz zu kitten und den darunter liegenden Zahn vor weiteren Schäden zu schützen, werden seit einiger Zeit Pasten oder Lösungen angeboten, mit denen Hydroxylapatit auf die Zähne aufgetragen werden kann, das dem körpereigenen Zahnschmelz sehr ähnlich ist. Die meisten handelsüblichen „Repair-Produkte“ (mehr dazu finden Sie hier) enthalten Hydroxylapatit mit Partikelgrößen von einigen Mikrometern, einige wenige setzen auf nanoskaliges Hydroxylapatit. Produkte mit Nano-Hydroxylapatit werden vor allem in zahnärztlichen Praxen eingesetzt. Dort finden sie unter anderem Verwendung, wenn Füllungen eingebracht werden: Bevor die eigentliche Füllung eingesetzt wird, trägt der Zahnarzt ein entsprechendes Mittel als Unterfüllung auf, die einerseits den zu füllenden Zahn schützen soll und andererseits dafür sorgt, dass das eigentliche Füllmaterial gut haftet und sich überall gleichmäßig verteilt.

Nano-Fluorapatit
Sind auch Fluorteilchen in den Kristallen aus Calcium-Phosphat, spricht man von Fluorapatit. Weil es dem körpereigenen Zahnschmelz sehr ähnlich ist, wird es als Nano-Material in Produkten zur Versiegelung kleiner Risse und Schäden des Zahnschmelzes sowie als Unterfüllung eingesetzt. Auch in Materialien, mit denen Inlays, Brücken, Verblendungen, Kronen usw. am Zahn befestigt werden, kommt inzwischen Nano-Fluorapatit zum Einsatz. Indem es der Zahnsubstanz Mineralien zuführt und zugleich gegen Kariesbakterien wirkt, soll es verhindern, dass sich unter den Zahnersatzteilen neuer Karies bildet (Sekundärkaries). Die gleiche Funktion erfüllt es als Füllstoff in Kunststofffüllungen: Dort verleiht es der Füllung Festigkeit und Belastbarkeit und gibt zugleich kontinuierlich Fluorid-Ionen an seine Umgebung ab. Auf diese Weise beugt es vor allem an der Unterseite der Füllung und an ihren Rändern der Karies-Neubildung vor. Das Nano-Fluorapatit ist in den Füllungen ebenso wie in den Befestigungskompositen fest und dauerhaft in einen Kunststoff eingebunden. Es wird nach bisherigem Kenntnisstand nicht in Nanoform herausgelöst. Der normale Abrieb der Füllungen besteht aus Kunststoff und den verschiedenen Füllstoffen – sie werden zusammen heruntergeschluckt und ausgeschieden.


Für Schäden im Bereich der hintern Zähne sind auch Amalgam- und Goldfüllungen möglich. Beide Materialien sind lange erprobt und in der Zahnheilkunde etabliert. Allerdings wird auch bei ihnen eine Unterfüllung aufgetragen, Goldfüllungen werden zudem wie Keramikfüllungen mit Verbundmaterialien befestigt - auf diesem Wege könnten dann doch wieder Nanomaterialien zum Einsatz kommen. So genannte „Zementfüllungen“ sind ebenfalls im Einsatz, werden aber für Erwachsene hierzulande kaum mehr angewendet, weil sie nicht so langlebig sind wie andere Materialien. Konkrete Auskünfte über die eingesetzten Materialien, ihre genaue Zusammensetzung und die Vor- und Nachteile ihrer Anwendung kann Ihnen Ihr Zahnarzt geben.

(Stand: April 2014)

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