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Das Ziel einer Wurzelkanalbehandlung ist es, devitale Zähne oder Zähne mit irreversibel geschädigter bzw. entzündeter Pulpa langfristig zu erhalten. Dazu werden bekanntermaßen das Pulpagewebe und der bakterielle Biofilm durch chemo-mechanische Aufbereitung vollständig entfernt, die Wurzelkanäle erweitert und abschließend dicht verschlossen. Die Prognose eines Zahnes ist hierbei maßgeblich von der Qualität der Wurzelkanalfüllung abhängig. Das Wurzelfüllmaterial sollte die Wurzelkanäle idealerweise bakteriendicht verschließen, um die Passage von Mikroorganismen und Flüssigkeiten entlang der Kanäle zu verhindern.
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Es werden verschiedene biologische, physikalische und praktische Anforderungen an das Wurzelfüllmaterial gestellt. Es sollte biokompatibel, nicht resorbierbar, röntgenopak und leicht applizierbar sein.
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In der täglichen Praxis hat sich Guttapercha (wissenschaftlicher Name: Polytrans-Isopren) bewährt, eine Art Naturkautschuk, das in Form von Stiften verschiedener ISO-Größen erhältlich ist, um den Wurzelkanal möglichst optimal ausfüllen zu können. Die unter Zahnmedizinern am weitesten verbreitete Wurzelfülltechnik ist die laterale Kondensation, mittels derer bei einfacher Handhabung und geringem technischen Aufwand gute Langzeitergebnisse erzielt werden können.
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Anhand der 1a–c und 2 ist schematisch das entsprechende bekannte Vorgehen skizziert. In der 1c ist in Draufsicht ein Zahn Z mit einem zu füllenden Wurzelkanal K dargestellt. Nach chemo-mechanischer Aufbereitung des betreffenden Wurzelkanals K wird ein Guttapercha enthaltender Hauptstift 101 (Seitenansicht in 1a, Querschnitt in 1b entlang A-A der 1a) entsprechend der Größe des Kanallumens in den Wurzelkanal K eingeführt. Anschließend wird dieser bekannte Stift 101, der im Wesentlichen aus einer homogenen Mischung aus Zinkoxid und Guttapercha sowie in geringeren Mengen Bariumsulfat (BaSO4), Wachsen oder anderen Kunststoffen sowie Farbstoffen und Spurenelementen besteht, durch ein spitzes Spreizinstrument (sog. Spreader, nicht dargestellt), das längs neben dem Hauptstift 101 in den Kanal K gepresst wird, zur Seite an eine Kanalwand W verdrängt. Dieses Vorgehen wird laterale Kondensation genannt. Nach dem Herausziehen des Spreaders entsteht ein Hohlraum, der mit einem weiteren Guttapercha enthaltenden Stift 102 (auch häufig nur „Guttapercha-Stift” genannt) gefüllt wird. Dieses Vorgehen wird so oft wiederholt, bis auch ganz feine Guttapercha-Stifte nicht mehr in den Kanal K gesteckt werden können. In der Draufsicht der 1c sind vereinfachend nur die beiden Kanalstifte 101, 102 dargestellt, d. h. keine weiteren wie üblich verwendeten Kanalstifte. Zusätzlich eingesetzt wird ein Wurzelfüllmaterial bzw. Wurzelfüllungszement (sog. Sealer) 5, der Mikrounebenheiten zwischen den Guttapercha-Stiften 101, 102 und der Kanalinnenwand W ausgleichen und akzessorische Seitenkanäle füllen soll.
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Rasterelektronenmikroskopische Aufnahmen konventioneller Wurzelfüllungen zeigen, dass im Wurzelkanal K trotz korrekt durchgeführter lateraler Kondensation Bereiche A ohne Adaptation (s. 1c und 2) des Wurzelfüllmaterials 5 an die Wurzelkanal- bzw. Dentinwand W entstehen. In der 2 ist eine diesbezügliche Rasterelektronenmikroskop(REM)-Aufnahme eines Wurzelquerschnitts mit einer konventionellen Wurzelfüllung mit Guttapercha enthaltenden Stiften 101, 102 und unter Verwendung eines Wurzelfüllmaterials (Sealer) 5 wiedergegeben, die mittels lateraler Kondensation im Wurzelkanal K eingebracht wurden. Der Wurzelkanal K wird vom Dentin D umgeben. Im Bereich der Kanalwand W sind Bereiche A ohne Dentin-Adaptation des Wurzelfüllmaterials (Sealer) 5 erkennbar.
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Die besagten Hohlräume begünstigen die bakterielle Rekolonisation im Wurzelkanal, wobei es nicht selten zu Reinfektionen und infolgedessen zu Entzündungsprozessen im Bereich der Wurzelspitze kommt (sog. apikale Parodontitis). Klinisch gehen diese oft mit akuten Beschwerden für die Patienten einher. Die Wurzelkanalfüllung muss in einem solchen Fall revidiert werden; eine chirurgische Therapie in Form einer Wurzelspitzenresektion ist häufig erforderlich.
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Die
FR 557 756 A offenbart ein System basierend auf Metallstiften bzw. Nadeln, die mit einem Harz beschichtet und mit Seiden- oder Baumwollfasern belegt werden. Diese Art von Wurzelfüllung erlaubt insbesondere keinen bakteriendichten Verschluss.
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Die
DE 10 2012 110 545 A1 beschreibt ein Stiftaufbausystem zur Rekonstruktion tief zerstörter Zähne bei bestehender Wurzelfüllung. Um einen Wurzelstift aus insbesondere Metall ist eine Aufnahmehülse vorgesehen, die einen starren und einen flexiblen Hülsenabschnitt umfasst, wobei der starre Hülsenabschnitt zur Verankerung in einem vollständig bearbeiteten koronalen Wurzelkanalabschnitt und der flexible Hülsenabschnitt zur Verankerung in einem apikalen Wurzelkanalabschnitt ausgebildet ist. Der flexible Hülsenabschnitt kann ein Metallgewebe, ein Metallgeflecht, ein Kunstfasergewebe, ein Kunsffasergeflecht oder ein aus anderen geeigneten Fasern hergestelltes strumpfähnliches Gebilde sein.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Wurzelkanalstift mit verbesserter Dichtigkeit sowie Verfahren zu dessen Herstellung zur Verfügung zu stellen.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1, 11 und 12 gelöst.
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Die Vorteile der Erfindung liegen insbesondere darin, dass durch die Guttapercha-Fasern enthaltende textile Ummantelung des stiftförmigen, ebenfalls Guttapercha enthaltenden Kerns – ohne grundsätzliche Änderung des Vorgehens seitens des behandelnden Arztes – eine wesentlich bessere Dichtigkeit der Wurzelfüllungen erzielt werden kann. Die Fasern der Ummantelung können in kleine Mikrokavitäten an der Wurzelkanaloberfläche kondensiert werden und somit die Dichtigkeit der Wurzelfüllung optimieren. Durch die aufgelockerten Fasern können diese auch in kleinste Kavitäten eindringen und diese verschließen.
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Dieser Effekt kann im Zusammenspiel mit einem Wurzelfüllmaterial (Sealer) vorteilhafterweise noch verbessert werden. Hierbei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die erfindungsgemäßen Stifte mit der beschriebenen Faserummantelung zusammen mit konventionellen Wurzelfüllmaterialien (Sealern) zu verwenden. Es wird hierdurch eine zusätzliche, sehr dünne Faser-Sealer-Verbundschicht an der Wurzelkanaloberfläche erhalten. Bei konventionellem Vorgehen findet sich hier lediglich eine reine Sealer-Schicht, die auch aufgrund der Schrumpfung als eine Schwachstelle der bekannten Wurzelfüllung angesehen wird.
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Gemäß der Erfindung wird bei prinzipiell gegenüber dem Stand der Technik gleichem klinischem Vorgehen eine optimierte Kondensation und Dichtigkeit erhalten. Wenn zudem erfindungsgemäß das bewährte Material Guttapercha für die Faserherstellung verwendet wird, treten außerdem keine toxikologischen Probleme auf.
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Die Fasern der textilen Ummantelung können Endlosfasern sein oder als Einzelfasern vorliegen.
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Der Kern des im Wesentlichen kegelförmigen Wurzelkanalstifts besteht vorzugsweise aus einem homogenen Material, d. h. einem homogenen Material oder einer homogenen Mischung mehrerer Materialien ohne Hohlräume und mit gleichmäßiger Dichte. Somit liegt bevorzugt keine Matrix mit eingelagerten Strukturen o. ä. vor. Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem homogenen Material um eine Guttapercha enthaltende Mischung mit Füllstoffen.
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Es hat sich insbesondere als vorteilhaft erwiesen, wenn der Kern zwischen 15 Gew.-% und 50 Gew.-% aus Guttapercha und zwischen 30 Gew.-% und 70 Gew.-% aus Zinkoxid besteht. Weitere Bestandteile sind Bariumsulfat (BaSO4), Wachse oder andere Kunststoffe, sowie in geringen Anteilen Farbstoffe und Spurenelemente. In dieser Zusammensetzung hat sich das Material in der Praxis überaus bewährt und erfüllt alle Anforderungen hinsichtlich Biokompatibilität, fehlender Resorbierbarkeit, Röntgenopazität und leichter Applizierbarkeit.
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Andere mögliche Materialien für Bestandteile des Kerns sind beispielsweise Resilon (besitzt eine Polycaprolacton-Basis) oder mit Guttapercha beschichtete Kunststoffkerne.
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Gleichfalls hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die textile Ummantelung zu mehr als 50 Gew.-%, bevorzugt zu mehr als 75 Gew.-%, besonders bevorzugt zu mehr als 95 Gew.-% und am meisten bevorzugt zu 100 Gew.-% aus Guttapercha besteht. Gemäß dieser besonders bevorzugten Ausführungsform der textilen Ummantelung wird ein Wurzelkanalstift erhalten, der den bisherigen Stiften äußerlich und von der Konsistenz her sehr stark ähnelt und somit für den praktizierenden Zahnarzt vertraut ist, so dass eine sehr hohe Akzeptanz für den erfindungsgemäßen Wurzelkanalstift mit der verbesserten Abdichtungswirkung zu erwarten ist.
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Zusätzlich zu Guttapercha kann bzw. können auch Polycis-Isopren und/oder Butadiene zur Herstellung der erfindungsgemäßen textilen Ummantelung verwendet werden. Eine weitere mögliche Alternative stellt Polyvinylacetat dar.
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Besonders bevorzugt besteht die erfindungsgemäße textile Ummantelung ausschließlich aus Fasern. Es ist also bevorzugt keine Matrix aus einem bestimmten Material „A” vorgesehen, in welche dann textile Strukturen eines Materials „B” (oder auch „A”) eingebettet sind. Vielmehr wird bevorzugt lediglich eine Faseransammlung eines einzigen Materials, nämlich Guttapercha, als textile Ummantelung verwendet. Besonders bevorzugt ist die textile Ummantelung hierbei als Vlies ausgebildet.
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In Kombination mit den herkömmlichen Sealern (epoxidbasierte Harze, Glasionomerzemente) entsteht dann zusätzlich im Wurzelkanal bei der Wurzelfüllung mit dem Sealer ein Faser-Sealer-Verbund, bei dem geringe Mengen des Sealers zusammen mit den Vliesfasern in den Kanal einkondensiert werden. Somit werden Mikrorisse und Unebenheiten entlang der Wurzelkanalwand obturiert.
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Die erfindungsgemäße textile Ummantelung ist vorzugsweise in einer oder mehreren Lagen um den besagten Kern gewickelt, wobei keine vollständigen bzw. ganzzahligen Wicklungen vorliegen müssen. Es ist also ohne weiteres möglich, beispielsweise eineinhalb Wicklungen vorzusehen.
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Die Fasern der textilen Ummantelung weisen bevorzugt einen mittleren Durchmesser von 500 nm bis 15 μm, besonders bevorzugt zwischen 1 μm bis 10 μm, auf. Diese mittleren Durchmesser sind insbesondere dann bevorzugt, wenn ein für die textile Ummantelung verwendetes Vlies mittels Elektrospinnen hergestellt wird. Bei dieser erst seit einigen Jahren genutzten Spinntechnik (s. beispielsweise
US 6,753,454 B1 ) kann beispielsweise Guttapercha in Chloroform, einer leicht verdampfbaren Flüssigkeit, gelöst und aus einer dünnen Metall-Kanüle auf einen einige Zentimeter entfernten Metallkollektor gesponnen werden. Zwischen Kanüle und Kollektor liegt eine Hochspannung (0–50 kV) an, durch welche die Polymerlösung beschleunigt und in Rotation versetzt wird, während das Lösungsmittel verdampft und es zur Faserbildung kommt. Im Ergebnis lagern sich feinste Fasern als ungeordnetes Vlies auf dem Kollektor ab, das dann vom Kollektor abgenommen werden kann.
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Werden andere Herstellungsverfahren als das Elektrospinnen eingesetzt, können durchaus andere mittlere Faserdurchmesser erhalten werden, beispielsweise bei der Herstellung eines Vlieses mittels des bekannten Zentrifugalspinnens.
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Die Dicke einer einzigen Lage der textilen Ummantelung, vorzugsweise in Vliesform vorliegend, liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 50 μm und 1500 μm, vorzugsweise zwischen 75 μm und 1000 μm, und besonders bevorzugt zwischen 75 μm und 750 μm.
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Die Dicke der textilen Ummantelung, wenn um den Kern gewickelt, liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 50 μm und 1500 μm, vorzugsweise zwischen 75 μm und 1000 μm, und besonders bevorzugt zwischen 75 μm und 750 μm. Wenn die Wicklung um den Kern einlagig ist, entspricht die Dicke einer Lage der textilen Ummantelung der Dicke der um den Kern gewickelten Ummantelung. Auch andere Dicken kommen einzelfallabhängig in Frage.
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Zweckmäßigerweise erstreckt sich die textile Ummantelung – ausgehend von der Spitze des Kerns – entlang des Kerns mindestens so hoch, wie die erwartete Tiefe eines zu füllenden Wurzelkanals ist. Es sind aber auch geringere Höhen möglich.
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Offenbart ist gleichfalls ein Set aus mehreren erfindungsgemäßen Wurzelkanalstiften unterschiedlicher Geometrien, welche die erfindungsgemäßen textilen Ummantelungen aufweisen. So kann ein Zahnarzt je nach zu behandelnder Kanalanatomie den oder die geeigneten Wurzelkanalstifte verwenden. Hierbei kann der Arzt ummantelte sowie nicht ummantelte Stifte zur Erstellung einer Wurzelfüllung einsetzen.
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Zudem ist Gegenstand der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von besagten Wurzelkanalstiften, wobei eine textile Ummantelung als Faservlies mit Guttapercha-Fasern mittels Elektrospinnen oder Zentrifugalspinnen hergestellt wird und anschließend das Faservlies um einen stiftförmigen Kern, Guttapercha enthaltend, gewickelt und an den Kern angepresst wird.
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Alternativ erfindungsgemäß kann kann die textile Ummantelung auch direkt auf den stiftförmigen Kern gesponnen werden. Mittels Elektrospinnen oder Zentrifugalspinnen kann das Faservlies direkt auf dem Kern abgelegt werden.
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Die Anbindung des Vlieses an den Kern kann beispielsweise mittels Erwärmen und/oder Plasmavorbehandlung des Kerns und/oder des Vlieses verbessert werden. Durch eine derartige Behandlung kann ggf. die Haftfestigkeit sowie die Langzeitstabilität der Verbindung zwischen Kern und textiler Ummantelung gesteigert werden. Alternativ oder zusätzlich kann auch ein Kleber zum Haften der textilen Ummantelung an den Kern eingesetzt werden. Weiterhin kann eine Vorbehandlung mit einem Gaslaser vorteilhaft sein.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigen:
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1a–c eine Seitenansicht und einen Querschnitt (entlang A-A) eines Guttaperchastifts sowie eine Draufsicht auf einen Zahn mit einer Wurzelfüllung;
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2 eine REM-Aufnahme eines Wurzelquerschnitts mit konventioneller Wurzelfüllung;
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3a–b eine Seitenansicht sowie einen Querschnitt (entlang B-B) eines erfindungsgemäßen Wurzelkanalstifts;
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4 eine REM-Aufnahme eines Wurzelquerschnitts mit erfindungsgemäßem Wurzelkanalstift ohne Sealer, und
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5 eine REM-Aufnahme eines Wurzelquerschnitts mit erfindungsgemäßem Wurzelkanalstift mit Sealer.
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Gegenüber den bekannten Guttapercha enthaltenden Wurzelkanalstiften (auch kurz „Guttapercha-Stifte” genannt) und der ebenfalls oben beschriebenen bekannten Einbringmethode in einen zu füllenden Wurzelkanal ist in den 3a–b ein erfindungsgemäßer Wurzelkanalstift 1 dargestellt. Die Seitenansicht gemäß der 3a sowie der Querschnitt in 3b entlang B-B der 3a stellen einen prinzipiell bekannten stiftförmigen, Guttapercha enthaltenden Kern 2 dar, der mit einer textilen Ummantelung 3 umwickelt ist. Die textile Ummantelung 3 besteht aus einem Vlies aus Guttapercha-Fasern. Entsprechende Guttapercha-Nano- und Mikrofaservliese sind mittels Elektrospinning herstellbar, welche dann zurechtgeschnitten und um konventionelle Guttapercha-enthaltende Stifte gewickelt werden können. In dem vergrößerten Ausschnitt der 3b sind die Fasern (hier: Einzelfasern) deutlich zu sehen. Ihr mittlerer Durchmesser beträgt vorzugsweise zwischen ca. 1–8 μm.
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Die Erfinder haben zur Herstellung entsprechender Guttapercha-Vliese verschiedene Parameter beim Elektrospinnen, wie Polymerkonzentration (1–7%), Nadeldurchmesser (0,4; 0,8; 1,2 mm) und Kollektorform variiert. Die gewonnenen Vliese wurden dann vom Kollektor abgelöst, zugeschnitten, einlagig (oder mehrlagig) um die Guttapercha-Kerne gelegt und fixiert. Die Fixierung kann beispielsweise durch mechanisches Anpressen oder durch Kleben mittels geeigneter Lösungsmittel realisiert werden.
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Die Ummantelung des Guttapercha enthaltenden Kerns kann ebenfalls direkt während des Elektrospinnens erfolgen. Bei dieser alternativen Methode des direkten Erspinnens des Faservlieses auf den Kern entfällt die mechanische Bearbeitung und Übertragung des Vlieses.
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In ersten Pilotversuchen wurden extrahierte Zähne nach entsprechender Aufbereitung mit den erfindungsgemäßen Stiften samt Guttapercha-Ummantelung durch laterale Kondensation gefüllt und rasterelektronenmikroskopisch untersucht: Die Guttapercha-Fasern der textilen Ummantelung 3 schmiegen sich im Wurzelkanal K dicht an die Dentinwand W und lagern sich auch in seitliche Kanäle ein. In der hochaufgelösten 4 (s. Balkenlänge 100 μm) ist eine REM-Aufnahme eines Wurzelquerschnitts nach Wurzelfüllung mit erfindungsgemäßen Wurzelkanalstiften, d. h. mit Guttapercha enthaltendem Kern 2 und darum gewickeltem Guttapercha-Vlies 3 dargestellt, wobei kein Wurzelfüllmaterial (Sealer) verwendet wurde. Wie zu erkennen ist, lagert sich das Faservlies bzw. die textile Ummantelung 3 in freiliegende kleine Dentinkanäle der Kanalwand W ein. Die Qualität der Wurzelkanalfüllung wird somit in Bezug auf die Dichtigkeit deutlich erhöht.
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Besonders vorteilhaft wird zusätzlich zu den erfindungsgemäßen Wurzelkanalstiften – bestehend aus einem Guttapercha enthaltendem Kern und einer um den Kern gewickelten textilen Ummantelung aus Guttapercha-Fasern in Vliesform – ein konventionelles Wurzelfüllmaterial (Sealer) verwendet. Hierdurch können kleinste Unebenheiten in der Wurzelkanalwand W ausgeglichen werden, so dass die Versiegelung des Wurzelkanalsystems noch weiter verbessert werden kann. Das Wurzelfüllmaterial bildet eine zusätzliche, sehr dünne Faser-Sealer-Verbundschicht an der Wurzelkanaloberfläche aus, welche sich noch besser an die Wurzelkanaloberfläche anzulegen vermag.
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In der im Vergleich zu 4 noch höher aufgelösten 5 (s. Balkenlänge 10 μm) ist eine REM-Aufnahme eines Wurzelquerschnitts nach Wurzelfüllung mit erfindungsgemäßen Wurzelkanalstiften mit Guttapercha enthaltendem Kern 2 und darum gewickeltem Guttapercha-Vlies 3 sowie einem Wurzelfüllmaterial (Sealer) 5 dargestellt. Die Fasern lagern sich an die Wurzelkanalwand an. Zusätzlich werden Unebenheiten im Bereich der Kanalwand W durch das Wurzelfüllmaterial (Sealer) 5 ausgeglichen.
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Zusammengefasst kann durch die Faserummantelung von konventionellen Guttapercha-Stiften das Ergebnis der am weitesten verbreiteten Wurzelfülltechnik deutlich optimiert werden. Das bewährte klinische Vorgehen bleibt das gleiche, es müssen weder neue Materialien entwickelt noch neue Instrumente hergestellt werden. Gleichzeitig kann die Verdichtung im Wurzelkanal durch das Faservlies gesteigert werden. Toxikologische Gefahren können ausgeschlossen werden, da es sich bei dem Faservlies besonders bevorzugt um fein gesponnene Guttapercha-Fasern handelt. Die Qualität einer Wurzelkanalfüllung kann somit auf einfachem Weg verbessert werden, was den langfristigen Zahnerhalt sicherstellt. Hierbei ist die Verwendung von an sich bekanntem Wurzelfüllmaterial (Sealer), welches zu einer zusätzlichen Faser-Sealer-Verbundschicht führt, zur weiteren Steigerung der Qualität der Versiegelung bevorzugt.
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Ganz allgemein ist die Erfindung anwendbar zum Erhöhen des Füllgrads jeglicher Hohlräume, beispielsweise von unerwünschten Kavitäten an anderen Stellen des menschlichen Körpers, z. B. in Knochen. Hierzu können nicht erfindungsgemäß statt Guttapercha-Fasern andere Werkstoffe, insbesondere bio-medizinisch relevante wie Chitosan, Polylactide oder andere Isoprene – in Faserform und zusammengefasst in einem Vlies – verwendet werden.
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Die Erfindung lässt sich nicht erfindungsgemäß beispielsweise auch bei der Reparatur von Fahrzeugen oder Maschinen einsetzen, bei denen Kavitäten abgedichtet werden sollen. Die Materialien von Kern und textiler Ummantelung sind hierbei nicht zwangsläufig die gleichen. Auch können nicht erfindungsgemäß andere Herstellungsverfahren als das Elektrospinnen und Zentrifugalspinnen eingesetzt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Wurzelkanalstift
- 2
- Kern
- 3
- textile Ummantelung
- 5
- Wurzelfüllmaterial (Sealer)
- 101
- Hauptkanalstift
- 102
- weiterer Kanalstift
- D
- Dentin
- K
- Wurzelkanal
- W
- Wurzelkanalwand
- A
- Bereiche ohne Dentin-Adaptation
- Z
- Zahn
