Morphologische Analyse und Haftung unterschiedlicher Befestigungskomposite zur Verankerung glasfaserverstärkter Wurzelkanalstifte

Abstract

Problemstellung: Die Etablierung des adhäsiven Verbundes zum Wurzelkanaldentin erweist sich als weitaus problematischer als der Verbund zum koronalen Dentin. Aus diesem Grund werden die Entstehung eines solchen Verbundes sowie die Mechanismen, die zu einer wirksamen adhäsiven Befestigung von Wurzelkanalstiften führen, kontrovers diskutiert. Bisher publizierte Studien zu dieser Thematik beschäftigen sich entweder nur mit Haftwertuntersuchungen oder nur mit mikroskopischen Analysen. Zielsetzung: Die vorliegende Studie untersuchte die morphologischen Charakteristika und die Haftung verschiedener Befestigungssysteme bei der adhäsiven Verankerung von glasfaserverstärkten Wurzelkanalstiften. Hierzu wurde die Doppelfluoreszenzmethodik des CLSM mit Ausstoßversuchen zur Haftwertbestimmung kombiniert, um die Komponenten des Verbundes zu analysieren, die zur Haftung im Wurzelkanal beitragen. Material und Methoden: Es wurden 50 Glasfaserstifte in die Wurzeln extrahierter, oberer, menschlicher Schneidezähne mit fünf Befestigungsmaterialien eingesetzt (n = 10): mit Panavia F 2.0, PermaFlo DC, Variolink II, RelyX Unicem und Clearfil Core. Vor der den Herstellerangaben entsprechenden Insertion der Wurzelkanalstifte wurden die Adhäsivsysteme und Befestigungskomposite mit den fluoreszierenden Farbstoffen FNA und RITC angefärbt. Die Wurzeln wurden in drei Scheiben (Dicke 2 mm) zersägt und mit einem Konfokalen Laser-Raster- Mikroskop im Doppelfluoreszenzmodus hinsichtlich folgender morphologischer Charakteristika analysiert: Hybridschichtdicke, Gesamtanzahl der Tags, Zahl der komposithaltigen und der gebrochenen Tags sowie Penetrationstiefe der Komposit-Tags. Von den Proben wurde anschließend eine 1 mm dünne Scheibe abgetrennt und die Haftung des Komposit-Dentin-Verbundes im Ausstoßversuch ermittelt. Ergebnisse: Die Haftung zum Wurzelkanaldentin (Zwei-Wege-ANOVA; p = 0,001) sowie die mor-phologischen Charakteristika (p < 0,001; Kruskal-Wallis- Test) wurden von den ver-wendeten Materialien signifikant beeinflusst. Es kam bei allen mit Phosphorsäure konditioniertenden Befestigungssystemen zu einer deutlichen Hybridschichtausbildung und zu zahlreichen mit Komposit und/oder Adhäsiv penetrierten Dentintubuli. Die signifikant größten Hybridschichtdicken aller getesteten Materialien zeigten sich bei PermaFlo DC [Med. 4,0 (2,7; 4,3) µm] (p < 0,05; Mann-Whitney-U-Test). Bei der Gesamtzahl der Dentintubuli, die mit Adhäsiv oder Komposit gefüllt waren, wiesen Variolink und Clearfil signifikant mehr dieser Tags auf als Panavia F 2.0 und PermaFlo DC (p < 0,05; Mann-Whitney-U-Test). Im Bereich Haftkraft erreichte das selbstadhäsive Komposit RelyX Unicem [20,4 (6,1) MPa] [MW (SD)] die höchsten Werte aller untersuchten Materialien, bei einer sporadischen Hybridschichtbildung und kaum nachzuweisenden Tags. Die Komposite PermaFlo DC [9,9 (4,2) MPa] und Variolink II [9,5 (5,0) MPa] dagegen erzielten signifikant niedrigere Haftwerte als Clearfil Core [14,9 (3,9) MPa] und Panavia F 2.0 [13,3 (5,3) MPa] (p < 0,05; Tukey-B-Test). Schlussfolgerungen: Die Resultate belegen, dass der selbstadhäsive Zement RelyX Unicem im Vergleich zu den anderen getesteten System die höchste Haftkraft entwickelt, und zwar trotz einer nur vereinzelt nachzuweisenden Hybridisierung des Dentins und nur sporadisch auftretender kompositgefüllter Dentintubuli. Dies deutet wiederum darauf hin, dass die chemische Interaktion zwi-schen jenem Material und dem Hydroxylapatit einen wirksamen Beitrag zur Haftung leistet. Versagensmodus-analysen mit dem CLSM könnten künftig weitere Erkenntnisse zum adhäsiven Verbund im Wurzelkanal ermöglichen, da sie allem Anschein nach einen detaillierteren Einblick auf Bruchstellen und damit auf die Schwachstellen des Verbundes einzelner Materialien zulassen. Klinische Bedeutung: Für die Befestigung von Glasfaserstiften stellt RelyX Unicem eine einfache und gute Alternative zu Systemen mit separatem Adhäsiv dar. Dies sollte aber durch weitere klinische Studien untermauert werden.

Statement of problem: The formation of adhesive bonds to root canal dentin turned out to be much more difficult than bonding to coronal dentin. For this reason, the formation process and the mechanisms of effective fiber post bonding are currently an issue of considerable scientific debate. Previous studies either analyze bond strengths or use microscopic analysis to investigate this issue. Objectives: This study correlated the morphological characteristics with the bond strengths of various resin cements used for bonding fiber posts to root canal dentin to analyze the com-ponents of the bond that lead to adhesion to the root dentin. Materials and meth-ods: Fifty glass-fiber posts (FRC Postec Plus) were luted into the root canals of ex- tracted human anterior teeth using five resin cements (n = 10): Panavia F 2.0, PermaFlo DC, Variolink II, RelyX Unicem, and Clearfil Core. Before insertion of the post, the adhesive systems were labeled with fluorescein, and the resin cement was labeled with rhodamine isothiocyanate. The roots were sectioned into three slices (of 2 mm thickness), and each slice was analyzed using confocal laser scanning microscopy in dual fluorescence mode to determine hybrid layer thickness, the number of resin tags, and the number of broken tags. Bond strengths were measured using a micro push-out test. Results: Bond strengths to root canal dentin (p = 0.001; 2-way-ANOVA), as well as the morphological characteristics (p < 0.001; Kruskal-Wallis test), were significantly affected by the materials. Adhesive systems that require the use of phosphoric acid demonstrated uniform hybrid layers and high amounts of penetrated dentinal tubules filled with adhesive and/or resin cement. The hybrid layer thickness of PermaFlo DC [4.0 (2.7; 4.3) µm] was significantly higher than the other resin cements (p < 0.05; Mann-Whitney-U test). Concerning the number of dentinal tubules penetrated with adhesive or resin cement, the materials Variolink II and Clearfil Core demonstrated significantly more penetrated tags than the materials Panavia F and PermaFlo DC (p < 0.05; Mann-Whitney-U test). Concerning bond strength, the self- adhesive material RelyX Unicem [20.4 (6.1) MPa] showed significantly higher bond strengths than the other tested materials, while forming a hybrid layer and considerable tags only sporadically. In contrast, PermaFlo DC [9.9 (4.2) MPa] and Variolink II [9.5 (5.0) MPa] revealed significantly lower bond strength than Clearfil Core [14.9 (3.9) MPa] and Panavia F 2.0 [13.3 (5.3) MPa] (p < 0.05; Tukey-B test). Conclusions: These results indicate for the self-adhesive resin cement RelyX Unicem that chemical interactions between the adhesive cement and hydroxyapatite may be more crucial for root dentin bonding than the ability of the same material to hybridize dentin. The analysis of failure modes using CLSM examinations can be of considerable use to further investigations of the adhesive bond to root canal dentin due to the capability of showing the places of fracture and therefore allowing the weak spots within the composite of bonding materials to be identified. Clinical Significance: From the results of the present study, it can be concluded that the self- adhesive resin cement system RelyX Unicem seems to be a simple and ef-fective alternative to etch-and-rinse and self-etch bonding systems for luting fiber posts to radicular dentin. In addition, randomized controlled clinical trials using these materials are clearly warranted.