Der Effekt der Silanisierung auf die Haftung zwischen Aufbaumaterialien und verschiedenen faserverstärkten Kompositwurzelkanalstiften

Abstract

Problemstellung: Nach der Einführung faserverstärkter Wurzelkanalstifte auf dem Dentalmarkt 1990 stehen heute zahlreiche Aufbaukomposite und Faserstiftsysteme zur Versorgung endodontisch behandelter Zähne zur Verfügung. Sie unterscheiden sich bezüglich Faserart und Faseranteile, Oberflächentextur und Matrixzusammensetzung sowie im Hinblick auf Fülleranteil und Polymerisationsart. Bislang sind die Auswirkungen von Vorbehandlungen auf den Haftverbund, unter Berücksichtigung dieser Faktoren, jedoch nur unzureichend untersucht. Zielsetzung: Das Ziel dieser In-vitro-Studie war es, die Effekte der Silanisierung als Vorbehandlung sowie des Thermocyclings auf den Haftverbund zweier Aufbaukomposite zu drei faserverstärkten Wurzelkanalstiften zu analysieren. Darüber hinaus sollte überprüft werden, ob die Stärke des Haftverbundes durch die verwendeten Komposite beziehungsweise Faserstifte beeinflusst wird. Material und Methoden: Zu diesem Zweck wurden insgesamt 240 Wurzelkanalstifte verwendet, die je nach Stifttyp in drei Gruppen (n = 80) aufgeteilt wurden. Alle konfektionierten Glas- (FRC Postec Plus) und Quarzfaserstifte (Unicore Post) sowie die individuell formbaren Glasfaserstifte (everStick Post) wurden mit genormten Aufbauten aus dünn fließendem (MultiCore Flow) beziehungsweise hoch viskösem (ClearfilTM Core) Komposit versehen. Die Hälfte aller verwendeten Faserstifte wurde vor der Herstellung der Kompositaufbauten silanisiert, die restlichen Wurzelstifte blieben als Kontrollgruppe unbehandelt. Die Ermittlung der Haftwerte erfolgte durch Ausstoßversuche, initial nach 24 Stunden Lagerung in 0,9 %iger Kochsalzlösung sowie nach 28 Tagen Lagerung in 0,9 %iger Kochsalzlösung und anschließender thermischer Wechselbelastung (5000 Zyklen) mit einer Universalprüfmaschine. Die ausgestoßenen Proben wurden anschließend durch eine optische Bruchflächenanalyse ausgewertet. Ergebnisse: Die Haftkraft wurde signifikant durch das Thermocycling (p < 0,0005), den Stifttyp (p < 0,0005) und die Vorbehandlung (p < 0,0005) beeinflusst, jedoch nicht durch den Komposittyp (p = 0,149) (4-Wege ANOVA). Ebenfalls signifikanten Einfluss auf die Haftwerte hatten die Faktorkombinationen Stifttyp - Aufbaumaterial (p < 0,0005), Aufbaumaterial - Vorbehandlung (p < 0,0005), Aufbaumaterial - Thermocycling (p = 0,001) und Stifttyp - Thermocycling (p = 0,018). Durch das Silanisieren konnte nach 24-stündiger Wasserlagerung eine signifikante Steigerung (p < 0,005, Tukey-B) der Haftwerte erreicht werden (silanisiert [21,0 (6,3) MPa], unbehandelt [19,0 (6,2) MPa]). Die initialen Haftwerte [24,0 (4,8) MPa] sanken nach der thermischen Wechselbelastung [16,0 (5,0) MPa] (p < 0,005, Tukey-B), wobei aber keine signifikanten Unterschiede der Haftwerte zwischen den vorbehandelten [16,9 (5,4) MPa] und den unbehandelten faserverstärkten Wurzelkanalstiften [15,1 (4,6) MPa] (p < 0,018, Tukey-B) auftraten. Nach 24-stündiger Wasserlagerung zeigte der silanisierte individuell formbare everStick Post im Post-Hoc-Test die höchsten Haftwerte [23,6 (6,5)] gegenüber dem FRC Postec Plus [18,8 (4,8)] und dem Unicore Post [18,0 (6,3)]. Auch nach der thermischen Wechselbelastung wies der silanisierte everStick Post [20,5 (6,8) MPa] statistisch signifikant (p < 0,005, Tukey-B) höhere Haftwerte auf, im Vergleich zu den anderen silanisierten Faserstiften (Unicore Post [15,1 (3,8) MPa], FRC Postec Plus [15,3 (2,9) MPa]). Schlussfolgerung: Die Ergebnisse der vorliegenden In-vitro-Studie belegen, dass der Haftverbund zwischen Faserstift und Komposit durch die Silanisierung der Faserstifte geringfügig verbessert werden kann. Zudem hat die Kombination von Stiftsystem und Aufbaukomposit eine große Bedeutung für den dauerhaften Haftverbund. Schlagwörter: faserverstärkte Wurzelkanalstifte, Kompositaufbaumaterialien, Ausstoßversuche, thermische Wechselbelastung, Silanisierung Klinische Bedeutung: Durch die Verringerung der initialen Haftwerte nach der thermischen Wechselbelastung ergibt sich die Empfehlung, dass der Stift auch nach der Präparation mit Komposit bedeckt bleiben sollte, um eine Beeinträchtigung seiner physikalischen Eigenschaften durch Wasseraufnahme zu verhindern.

Statement of problem: Since the introduction of fiber reinforced composite posts (FRC) in 1990, increasingly high numbers of different core build ups and FRC posts are available on the market to restore endodontically treated teeth. They vary in ratio between fibers and matrix, surface structure, matrix composition, filler ratio and kind of polymerization. Until today little is known about the effects of pretreatment and the long-term bonding behavior of different material combinations. Objectives: The aim of this study was to evaluate the effects of pre-treatment (silanization) and thermocycling on bond strengths of two core materials to three different types of fiber posts. Moreover, it should be studied if bond strength is affected by the type of core material respectively by type of fiber post. Materials and methods: A total of 240 fiber posts were used for this study. All investigated posts were surrounded by discs (thickness 2 mm) of two different core materials. The bond strength of prefabricated posts (FRC Postec Plus, Unicore Post) and as well as individually formed glass fiber posts (everStick Post) to either a flowable (MultiCore Flow) or a highly viscous composite resin core material (ClearfillTM Core), were measured by using push-out test. All posts were investigated with or without the application of a silane. Half of the specimens were stored in distilled water for 28 days, and were subsequently subjected to thermocycling (5000 cycles, 5 to 55 °C), whereas the other half was investigated after 24 h water storage. After push-out testing each specimen was observed using a stereomicroscope (DV 4; Zeiss, Jena, Germany) at 40 × magnification to determine the failure mode. Results: Analysis of variance demonstrated that bond strengths were significantly affected by thermocycling (p < 0,0005), post type (p < 0,0005), and pre-treatment (p < 0,0005) but not by the core material (p = 0,149, 4-way ANOVA). Significant interactions were observed among post type and core material (p < 0,0005), core material and pre-treatment (p < 0,0005), core material and thermocycling (p < 0,01) as well as between post type and thermocycling (p = 0,018). Considering all investigated posts together, silanization significantly increased mean (SD) bond strengths [21,0 (6,3) MPa] compared to the untreated posts [19,0 (6,2) MPa] after 24 h water storage (p < 0,005, Tukey-B). After TC, bond strengths were reduced from 24,0 (4,8) to 16,0 (5,0) (p < 0,005, Tukey-B) and no difference between untreated [15,1 (4,6)] and silanized posts [16,9 (5,4)] could be observed (p < 0,018, Tukey-B). After 24 h water storage post-hoc comparisons including all silanized posts revealed that the everStick posts demonstrated significantly higher bond strengths [27,3 (4,3) MPa] compared to FRC Postec Plus [23,8 (4,2) MPa] and Unicore Post [24,2 (3,6) MPa] (p < 0,05, Tukey-B). After thermocycling, the silanized everStick Post still demonstrated superior bond strength values [20,5 (6,8) MPa] compared to all other silanized posts types (p < 0,05, Tukey-B), no differences between FRC Postec Plus [15,3 (2,9) MPa] and Unicore Post [15,1 (3,8) MPa] could be detected. Conclusions: The findings of the present study demonstrate that bond strength can be increased negligible by silanization. Combination of fiber post and core material affects long-term stability of bond strength. Keywords: fiber posts, composite core materials, push-out bond strength, silanization, thermocycling. Clinical Significance: The decrease of initial bond strength after thermocycling infers that fiber posts should be covered with composite material even after preparation to avoid negative impacts of physical properties caused by water absorption into the fiber posts.