Einsatz von PEEK-Classix als Basismaterial für die Herstellung CAD/CAM gefertigter Provisorien: eine werkstoffkundliche Studie

Abstract

PEEK–Polyetheretherketone ein moderner Hochleistungskunststoff, wurde 1999 als Produkt PEEK-Optima 1999 für die Herstellung von Biomaterialien zugelassen. Inzwischen wird es verschieden genutzt, so als Gelenkpfanne, Zwischenwirbelscheibe, Schraube u.a. Probleme der farblichen Anpassung für zahnärztliche Anwendungen wurden durch die Entwicklung neuer Mischungen mit dem Produkt PEEK-Classix gelöst. Die bisher häufigste Anwendung ist die als Einheilkappe, bzw. Gingivaformer für dentale Implantate. Prothetische Applikationen sind bisher nicht dokumentiert. Anliegen dieser Arbeit war es, die Möglichkeiten der Bearbeitung und Verblendung von PEEK für mögliche zahnärztliche Restaurationen zu testen. Hierbei standen die werkstoffkundliche Prüfung, die Bearbeitbarkeit unter labortechnischen Gesichtspunkten sowie die Verblendung im Vordergrund des Interesses. Einige erste Patientenarbeiten, die mit Hilfe einer CAD/CAM Maschine hergestellt und den Untersuchungsergebnissen entsprechend mit Komposit verblendet wurden, wurden ebenfalls eingegliedert. Da keinerlei Erfahrung im Umgang mit PEEK bestanden wurden unterschiedlichste Vorbehandlungstechniken für die Optimierung der Festigkeit zum Verblendkunststoff getestet und untersucht. Im Ergebnis der Untersuchungen wurde festgestellt, dass das Abstrahlen mit Korund unterschiedlicher Korngröße, es wurde im Rahmen dieser Arbeit 50µm und 250µm großes Strahlgut eingesetzt, zu einer spürbaren Verbesserung der Verbundfestigkeit führt. Durch die Nutzung von silanisiertem Strahlgut kann dieser Effekt noch etwas verbessert und wie die Ergebnisse zeigen, auch für die Beanspruchung im Mundraum stabil gestaltet werden. Die Biegefestigkeit von PEEK ist ausreichend groß und bietet die Möglichkeit aus PEEK gefertigte zahnärztliche Konstruktionen auch längerfristig, dauerhaft einsetzen zu können. Letzteres ist insbesondere unter dem Gesichtspunkt interessant, dass auch bei grazil gestalteten Strukturen es bei Überbeanspruchung nicht zum Bruch, sondern nur zum Verbiegen kommt. Allerdings liegen hier die Grenzen in der Steifigkeit des Verblendkunststoffes, die bei einer Biegebeanspruchung von 70-80MPa zum Abplatzen des Verblendkunststoffes führt. Hier sind noch weitere Untersuchungen notwendig, um neben der Verbesserung der Verbundfestigkeit des PEEK-Classix mit dem Verblendkunststoff, durch einen möglicherweise anderen Kunststoff, durch einen Haftvermittler, oder eine andere Bearbeitung des PEEK- Classix Gerüstes, die bisher gezeigten Schwächen ausgleichen zu können. Die bisherigen Ergebnisse wie auch die ersten praktischen Erfahrungen weisen einen sehr viel versprechenden Weg hin zur Anwendung eines Materials, das Nachteile wie die Freisetzung von Monomeren und somit Irritationen des biologischen Umfeldes wie auch damit verbundenen Degradationserscheinungen nicht aufweist.

PEEK-Polyetheretherketone is a modern, high strength polymer. In 1999 the product with the brand name PEEK-OPTIMA god the FDA permission for biomaterial application. Since 1999 different applications using PEEK would be tested and successful transferred in the clinic routine as spine cages, screws, joint socket and others. The problem of mismatch of colour for dental application could be solved by development of new PEEK compound containing titanium dioxide. The name of such a product is PEEK Classix. The most interesting application of PEEK based dental devices are healing caps for implantology. Prosthetic applications are not described up to now. Aim of this work was to test possibilities of treatments and combining (gluing) of PEEK with commercial available dental composites. The main interest was focused as well on the test of physical and mechanical properties as the treatment under laboratory conditions to get reliable bondings to composites. Therefore different treatment conditions would be tested to find an optimal protocol for application in the laboratory. The results show that a treatment by blasting with aluminium oxide with different particle size, between 50 and 250µm, results in a serious improvement of bonding strength to the composite. The application of silanized blasting material drives to an additional improvement of bonding strength which is stable enough under conditions in the mouth at least. The mechanical properties of PEEK, here the bending strength, are high enough for production of dental devices as bridges and crowns for a long term application. This considers the necessity of manufacturing of very tiny, delicate structures, where in case of overloading a break comes up but in case of PEEK only a bending takes place. However the limitation of bending strength in case of a combination between PEEK frame and a composite cover is limited by the bending strength of the composite material and appear by delaminating of the cover material. Additional investigations are necessary to find a better fit between PEEK and a cover material possibly based on other chemical formulation. Technically are even more variation possible which should be investigated in the future too. The results show a very promising way for an application of a new material which avoids a lot of disadvantages as monomer release, water uptake, release of degradation products and mechanical instability.