DE3887303T2

DE3887303T2 - An Kollagen und Kalzium haftende Adhäsivzusammensetzung.

Info

Publication number: DE3887303T2
Application number: DE3887303T
Authority: DE
Inventors: Chin-Teh Huang; Steven R Jefferies
Original assignee: Dentsply International Inc
Current assignee: Dentsply Sirona Inc
Priority date: 1987-11-06
Filing date: 1988-11-02
Publication date: 1994-08-25
Anticipated expiration: 2008-11-03
Also published as: DE3887303D1; US4814423A; EP0321683B1; EP0321683A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Klebstoffzusammensetzung, die sowohl mit Kollagen als auch mit Calcium verbindet.

1. STAND DER TECHNIK

Billington et al. lehren in der US-PS 4,514,342 polyethylenisch ungesättigte Monophosphate die brauchbar sind als Klebstoffe zum Verbinden von Dental-Verbundmaterial mit Zahnschmelz.
Asmussen et al. lehren in der US-PS 4,593,054 ein Haftmittel zum Verbinden von Acrylatharzen mit Kollagenmaterialien, umfassend ein Monomer des Acrylattyps, der reaktionsfähigen Wasserstoff und ein Aldehyd enthält.
Antonucci lehrt in "J. Dent. Res.", Band 57, Nr. 3, (März 1978) in "Aldehyde Methacrylate Derived from Hydroxybenzaldehydes", Seiten 500-505, Methacrylate mit einer Aldehydgruppe zum Einsatz als Kupplungsmittel zur Aufbringen auf die Grenzphase zwischen Dental-Füllzusammensetzungen und hartem Zahngewebe, wie Dentin.
Blackwell et al. lehren in der US-PS 4,657,941 einen biologisch verträglichen Klebstoff, der ein lagerstabiler Einkomponenten-Klebstoff ist, der eine Mischung eines Klebstoffes ist, der ein polymerisierbares Monomersystem mit einem durch freie Radikale polymerisierbaren Monomer oder ein Vorpolymer mit ethylenischer Ungesättigtheit aufweist und einen Phosphor enthaltenden Adhäsionsvermittler einschließt.

2. HINTERGRUND

Bei der Behandlung von Löchern in Zähnen besteht das seit vielen Jahren benutzte Verfahren darin, schlecht gewordenes Material unter Anwendung von, zum Beispiel, einem Hochgeschwindigkeitsbohrer, aus dem Zahn zu entfernen und den durch den Bohrer vorbereiteten Zahn so zuzubereiten, daß er eine Zahnfüllung aufnimmt, und zwar durch Schaffung einer Unterschneidung in dem vorbereiteten Zahn, wobei die Unterschneidung als ein Mittel zum Festhalten der Zahnfüllung in dem vorbereiteten Zahn benutzt wird. Ein solches Verfahren erfordert die Entfernung einer beträchtlichen Menge gesunden Gewebes. In den letzten Jahren wurde, da der Einsatz polymerer Verbundmaterialien zum Füllen von Zähnen akzeptiert wurde, gefunden, daß bei Benutzung eines angemessenen Klebstoffes ein Verbundmaterial allein unter Einsatz des Klebstoffes mit dem Zahn verbunden werden kann, was die Notwendigkeit des Unterschneidens und die Entfernung beträchtlicher Mengen gesunden Gewebes unnötig macht. Praktizierende Zahnärzte haben auch festgestellt, daß solche Klebstoffe und ähnliche Zusammensetzungen auch dazu benutzt werden können, das Mikroeindringen um restaurative Füllungen herum zu minimieren, wenn das Verfahren mit dem Unterschneiden zum Vorbereiten eines Zahnes benutzt wird.
Es gibt zwei vorherrschende Mechanismen oder Systeme, die in der Zahnheilkunde für das Verbinden mit Dentin bekannt sind. Ein System benutzt einen Klebstoff, der einen aktiven Bestandteil enthält und eine Bindung mit Kollagen eingeht. Beispiele solcher Klebstoffe sind Isocyanat-Zusammensetzungen, wie Dentin Adhesit®, erhältlich von Vivadent, und Glutaraldehyd/Hydroxyethylmethacrylat enthaltende Zusammensetzungen, wie Gluma- Dentin-Bond, das von Bayer erhältlich ist. Eine zweite Art von Dentin-Klebstoff benutzt ein Phosphat oder ein anderes chelatbildendes Mittel als einen Haftungsvermittler, um ein Verbinden mit Calcium zu bewirken. Beispiele dieser zweiten Art von Klebstoff sind Prisma Universal Bond®, erhältlich von der L.D. Caulk-Division der Dentsply International Inc., und Scotchbond®, erhältlich von der 3M Co.
Unabhängig von der Art des benutzten Klebstoffes ist es im Stande der Technik häufig ein Problem, daß bei Einsatz solcher Klebstoffe zum Verbinden von Füllmaterialien in einem Zahn bei der Behandlung von Löchern biologisches Material eine Neigung zu einem Mikroeindringen um das Füllstoffmaterial herum aufweist, was schließlich eine Verunreinigung des Dentinmaterials des Zahnes unter der Füllung verursacht. Aufgrund der Kontraktion des Harzes bei der Polymerisation werden häufig Randspalten gebildet, wenn restorative Harze in Zahnlöchern benutzt werden. Der Gebrauch von Dentin-Klebstoffen mit Verbundfüllmaterial kann die Randspalten zu einem gewissen Grade minimieren. Obwohl das Problem des Mikroeindringens minimiert werden kann, gibt es im Stande der Technik kein Mittel, um ein solches Eindringen im wesentlichen vollständig zu vermeiden. Eine Verbindung zwischen dem Verbundmaterial und dem Dentin in einem Zahn wird auch durch Kontraktion des Polymer-Füllmaterials, durch Kaukräfte und durch Temperaturänderungen beansprucht. Weil es einen Unterschied zwischen dem Koeffizienten der thermischen Ausdehnung eines Zahnes und des Verbundmaterials gibt, verursachen Temperaturen oberhalb und unterhalb der Härtungstemperatur des Verbundmaterials Druck- und Zugkräfte auf die Bindungen zwischen dem Wiederherstellungs- bzw. Restaurationsmaterial und dem Zahn, die schließlich das Brechen der Verbindung verursachen und ein Einsickern in den zwischen der Füllung und dem Zahn geschaffenen Spalt gestatten. Es ist daher ein Ziel auf diesem Gebiete, so viel wie möglich das Mikroeindringen um Füllmaterialien in Zähnen zu beseitigen oder zumindest zu minimieren.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Klebstoff sowie einen Klebstoff mit verbesserten Eigenschaften gegen das Mikroeindringen zu schaffen und andere Mängel in den Klebstoffen nach dem Stande der Technik zu überwinden.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die Erfindung bezieht sich auf eine in zweifacher Hinsicht verbindende Klebstoffzusammensetzung, um Material sowohl mit Kollagen als auch Calcium zu verbinden, die sowohl als ein Knochenzement als auch als ein Zahnklebstoff benutzt werden kann. Die Zusammensetzung umfaßt ein ethylenisch ungesättigtes polymeres Monophosphat, Phosphat oder Phosphonat zum Verbinden mit Calcium und einen Aldehyd, ein Halbacetal, einen blockierten Aldehyd (Acetal) und einen Ester einer ethylenisch ungesättigten organischen Säure, entweder separat oder im gleichen Molekül, zum Verbinden mit Kollagen. Vorzugsweise sind der in der Zusammensetzung benutzte Aldehyd und die Zusammensetzung wasserfrei. Die Zusammensetzung enthält vorzugsweise einen Initiator und Beschleuniger, die das Härten der Zusammensetzung unter Verwendung von Licht im sichtbaren Wellenlängenbereich ermöglicht.
Es wird ein Verfahren zum Verbinden von Füllmaterialien mit einem Zahn, das im wesentlichen das Eindringen vermeidet, geschaffen. Das Verfahren umfaßt die Stufen des Herstellens der Klebstoffzusammensetzung der Erfindung, das Vorbereiten einer Zahnstruktur für die Füllung, das Überziehen der vorbereiteten Zahnstruktur mit der Klebstoffzusammensetzung und das Füllen der Zahnstruktur mit dem Füllmaterial. In der bevorzugten Ausführungsform schließt das Verfahren der Erfindung die Stufe des Härtens der Klebstoffzusammensetzung unter Anwendung von aktivem Licht in sichtbarem Wellenlängenbereich ein.
Es wurde festgestellt, daß die Klebstoffzusammensetzung der vorliegenden Erfindung hervorragende Klebstoffeigenschaften ergibt, während sie im wesentlichen ein Mikroeindringen in die Zahnstruktur beseitigt. Der Klebstoff ist bemerkenswert stabil gegenüber Wärmeänderungen und Belastung, wie sie beim Kauen auftritt. Die Klebstoffzusammensetzung ist in ihrer bevorzugten Form einfach zu benutzen, da sie als eine Einkomponenten-Zusammensetzung geschaffen wird, die unter Anwendung von Licht im sichtbaren Wellenlängenbereich gehärtet wird. Da eine Einkomponenten-Zusammensetzung benutzt wird, kann der Klebstoff einfach und billig zubereitet und in der Fabrik in einer Form vorverpackt werden, die für die Verwendung einer billigen Verpackung geeignet ist. Die Zusammensetzung ist überraschend stabil, und sie hat eine gute Lagerbeständigkeit. Da nicht zwei Komponenten zu vermischen sind, werden die Chancen des Einführens von Luftblasen in den Klebstoff minimiert. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben, besonders im Anspruch 14.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Die Klebstoffzusammensetzung der Erfindung sorgt für das Verbinden sowohl mit Kollagen (d. h. organischem Peptid, Proteinen usw.) und mit Calciumsalz (d. h. Hydroxyapatit) des Dentins. Die Komponente der Zusammensetzung, die besonders geeignet ist zum Verbinden mit Calcium, ist ein ethylenisch ungesättigtes polymeres Monophosphat, Phosphat oder Phosphonat. Die Komponente der Zusammensetzung, die die Zusammensetzung zum Verbinden mit Kollagen geeignet macht, ist ein Aldehyd, ein blokkiertes Aldehyd (Acetal) oder ein Halbacetal. Es wird angenommen, daß das Aldehyd, Acetal oder Halbacetal der Zusammensetzung mit der organischen Phase (Kollagen) in einer solchen Weise reagiert, daß es das System stabilisiert, was es dem ethylenisch ungesättigten Polymer des Monophosphats gestattet, sich wirksamer mit der anorganischen Phase (Hydroxyapatit) zu verbinden. Ein Ester einer ethylenisch ungesättigten organischen Säure kann zu der Zusammensetzung hinzugegeben werden, um das Verbinden mit Kollagen zu fördern. Es wurde festgestellt, daß die Zusammensetzung, die die oben erwähnten Komponenten kombiniert, ein Mikroeindringen im wesentlichen beseitigt, wenn die Zusammensetzung dafür benutzt wird, ein Füllmaterial in einem Zahn zu verbinden, welche Eigenschaft augenscheinlich durch keinen der im Stande der Technik bekannten Klebstoffe gezeigt wird.
Calcium, wie es hier benutzt wird, soll auf Calciumionen in irgendeiner im Körper natürlich vorkommenden Form hinweisen, insbesondere auf solche Ionen, die in Knochen- oder Zahnstrukturen vorhanden sind.
Der Begriff "Phosphat", wie er hier benutzt wird, kann Monophosphate, Diphosphate und Phosphonate einschließen.
Aldehyd, wie es hier benutzt wird, soll chemische Gruppierungen einschließen, die ähnlich Aldehyden reagieren oder die in situ in Aldehyde umgewandelt werden können, wie Acetale und Halbacetale.
Mikroeindringen kann als das Einsickern von oralen Flüssigkeiten, insbesondere Bakterien oder Bakterien-Nebenprodukten, in den Raum definiert werden, der, falls vorhanden, zwischen dem restaurativen Material und der Zahnstruktur vorhanden ist.
Die ethylenisch ungesättigte polymere Gruppierung des Monophosphats, Phosphats oder Phosphonats kann ein Polyester, Polyether oder Polyurethan sein, und in seiner bevorzugten Ausführungsform wird es das Polymer eines Esters einer ungesättigten Säure mit 3 bis 30 Kohlenstoffatomen und vorzugsweise 3 bis 15 Kohlenstoffatomen sein.
Der in der Zusammensetzung benutzte Aldehyd hat vorzugsweise 1 bis 25 Kohlenstoffatome und bevorzugter 1 bis 20 Kohlenstoffatome. Der Aldehyd kann aromatisch oder aliphatisch sein, und er kann durch chemische Gruppen substituiert sein, die die Aktivität des Aldehyds in der Zusammensetzung nicht beeinträchtigen. Solche Substituentenkönnen beispielsweise Halogene, Amine, Hydroxyl, heterocyclische Ringe, Sulfhydryl, Amine, Amide, Carboxyl, Ethergruppen, Estergruppen, Oxo, Sulfonsäuren und NO&sub2; sein, doch sind sie darauf nicht beschränkt.
Der in der Zusammensetzung benutzte Aldehyd kann in Form eines blockierten Aldehyds (Acetal) oder eines Halbacetals vorliegen.
In der bevorzugten Ausführungsform wird der Ester einer ethylenisch ungesättigten organischen Säure zu der Zusammensetzung hinzugegeben, um das Verbinden mit Kollagen zu fördern, und er hat 4 bis 30 Kohlenstoffatome und kann in polymerer Form vorliegen. Der Ester hat vorzugsweise einen Substituenten mit einem beweglichen Wasserstoff. Bei der am meisten bevorzugten Ausführungsform ist der Ester der von Acryl- oder Methacrylsäure, die eine -OH, -NH&sub2; oder -NH- Gruppe enthält.
Wie oben erwähnt, kann der Klebstoff der Erfindung ohne einen separaten Ester einer ethylenisch ungesättigten organischen Säure hergestellt werden. Bei einer solchen Ausführungsform enthält der polymere Teil des polymeren Monophosphats, Phosphats oder Phosphonats Estergruppen ethylenisch ungesättigter organischer Säure, und diese Gruppen in Verbindung mit dem Aldehyd, Acetal oder Halbacetal in der Zusammensetzung sorgen für das Verbinden mit Kollagen. Der Fachmann wird erkennen, daß eine Aldehydgruppe im polymeren Phosphat oder Phosphonat oder in dem Ester der ungesättigten organischen Säure als Teil des gleichen Moleküls vorhanden sein und eine ähnliche chemische Aktivität schaffen kann, wie sie durch einen zur Zusammensetzung hinzugegebenen Aldehyd erhalten wird.
Der Klebstoff der vorliegenden Erfindung, der ein Verbinden sowohl mit Calcium als auch dem Kollagen des Dentins gewährleistet, zeigt ein stärker verringertes Mikroeindringen, als man aufgrund des separat gemessenen Mikroeindringens von mit Calcium und Kollagen verbindenden Klebstoffzusammensetzungen allein vorhergesagt haben würde.
Auf der Grundlage der Ergebnisse, die mit dem Klebstoff der Erfindung erhalten wurden, wird angenommen, daß die Räume molekularer Größe, die üblicherweise zwischen einer Zahnstruktur und Füllmaterial vorhanden sind, durch den Klebstoff der Erfindung verschlossen werden, der eine stabilere Bindung oder ein stabileres Netzwerk bildet, was das Auftreten von irgendeinem Mikroeindringen im wesentlichen verhindert.
Der Klebstoff der Erfindung wurde hergestellt mit dem Ziel, beim Wärmealtern bei 50ºC mindestens eine Woche lang stabil zu sein. Der Klebstoff der Erfindung erwies sich bei einer Wärmealterung bei 50ºC für zwei Wochen stabil, wie die Tests hinsichtlich der Bindefestigkeit und des Mikroeindringens zeigten.
Die Zusammensetzung, die nach dem Stande der Technik für ein Verbinden mit Kollagen benutzt wurde, ist eine wässerige Lösung, umfassend 5% Glutaraldehyd und 35% Hydroxyethylmethacrylat (HEMA). Diese Lösung wird zuerst auf mit Ethylendiamintetraessigsäure (EDTA) behandeltes Dentin aufgebracht, gefolgt von einem Bindemittel und wiederherstellendem bzw. restorativem Material. In Tests hinsichtlich des Mikroeindringens ergab dieses System ein Eindringen von 0,7 bis 0,96. Die Quantifizierung des Mikroeindringens wird bestimmt, wie durch Hammesfahr et al. in "Dental Materials", Band 3, Nr. 4, August 1987, Seiten 194-199 beschrieben.
Im Gegensatz dazu wird in dem Klebstoff der Erfindung ein wasserfreier Aldehyd in der Klebstoffzusammensetzung der Erfindung auf der Grundlage nichtwässerigen Harzes benutzt, und die Konzentration von Glutaraldehyd und HEMA, die in dem Klebstoff vorhanden sind, beträgt nur 0,05-1%, vorzugsweise 0,3-0,6% bzw. 2-5%, vorzugsweise 2,2-4,4% und sorgt doch für Eindringergebnisse mit einem Wert im Bereich von etwa 0,02-0,50. Die Menge des Aldehyds und des HEMA, die in dem Klebstoff eingesetzt werden, wurde in den nichtwässerigen Systemen um einen Faktor von 10 vermindert, und es wurden bessere Ergebnisse erzielt, verglichen mit dem wässerigen Klebstoff nach dem Stande der Technik. Es gab daher keinen Bedarf an einem separaten Harz-Bindemittel, da die Klebstoffzusammensetzung der vorliegenden Erfindung ein ungesättigtes Bindeharz enthält. Die Vorbehandlung von Dentin mit EDTA unter Verwendung des Klebstoffes der Erfindung wird für schädlich gehalten, da das EDTA die Dentinoberfläche an anorganischen Materialien, wie Calcium, verarmt, mit denen das Phosphat des Klebstoffes der Erfindung sich verbinden soll. Überraschenderweise ist das Mikroeindringen bei diesem Klebstoff geringer als entweder bei dem mit Kollagen verbindenden Klebstoff oder dem mit Calcium verbindenden Klebstoff nach dem Stande der Technik allein. Die Bindefestigkeiten mit Dentin bei dem Klebstoff der Erfindung ergeben Werte ähnlich solchen der mit Calcium verbindenden Klebstoffe und verbesserte Werte gegenüber mit Kollagen verbindenden Klebstoffen.
Beispielhafte Aldehyde, die sich als geeignet zum Einsatz in der Klebstoffzusammensetzung der Erfindung erwiesen haben, schließen Formaldehyd, eine Formaldehyd abgebende Verbindung, Acetaldehyd, Propionaldehyd, Butyraldehyd und Glutaraldehyd ein, doch sind sie darauf nicht beschränkt.
In der bevorzugte Ausführungsform ist der benutzte Aldehyd Glutaraldehyd und der Ester einer ungesättigten organischen Säure ist Hydroxyethylmethacrylat.
Das in der Klebstoffzusammensetzung benutzte ethylenisch ungesättigte polymere Monophosphat kann ein Polyestermonophosphat, ein Polyethermonophosphat oder ein Polyurethanmonophosphat sein.
In der bevorzugten Ausführungsform hat das ethylenisch ungesättigte polymere Monophosphat die Formel
, und es können dessen Salze eingesetzt werden, worin:
R ein Pentaerythritrest mit 4 bis 16 Kohlenstoffatomen ist;
R&sub1; ein Wasserstoffatom, Alkyl mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen, Halogen oder -CN ist und
n eine ganze Zahl von mindestens 3 ist.
Bevorzugter sind die oben definierten Zusammensetzungen, worin R&sub1; H oder Methyl und n eine ganze Zahl von 3 bis 6 ist.
Bei den am meisten bevorzugten Ausführungsformen wird das in der Zusammensetzung eingesetzte ethylenisch ungesättigte polymere Monophosphat ausgewählt aus der Gruppe umfassend Pentaerythrittriacrylatmonophosphat, Pentaerythrittrimethacrylatmonophosphat, Dipentaerythritpentaacrylatmonophosphat, Dipentaerythritpentamethacrylatmonophosphat und deren Mischungen.
Die Klebstoffzusammensetzung der Erfindung umfaßt ein elastomeres Harz, hydroxyalkyl-substituiertes Dimethacrylat, hydroxyaryl-substituiertes Dimethacrylat, Ester von ethylenisch ungesättigter polymerer Phosphorsäure, N-alkyl-substituiertes Methacrylat, Aldehyd mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, hydroxyalkyl-substituiertes Methacrylat und mindestens einen Katalysator und mindestens einen Beschleuniger.
In der bevorzugten Ausführungsform umfaßt die Klebstoffzusammensetzung ein elastomeres Urethanharz, Triethylenglykoldimethacrylat (TEGDMA), Bisphenol-A-dimethacrylat, Dipentaerythritpentaacrylatphosphorsäureester (PENTA), 2-N-Morpholinoethylmethacrylat, Kampferchinon, Lithiumtoluolsulfinat, butyliertes Hydroxytoluol (BHT), Glutaraldehyd und Hydroxyethylmethacrylat.
Das bevorzugte elastomere Urethanharz der Erfindung (und das in den unten beschriebenen Beispielen eingesetzte) ist das mit Hydroxyethylmethacrylat-Endgruppen bzw. -kappen versehenen Reaktionsprodukt von Trimethylhexamethylendiisocyanat mit Polytetramethylenetherglykol. Das Harz wird unter Einsatz von Zinn(II)octoat als Katalysator gebildet.
Das in der bevorzugten Ausführungsform des Klebstoffes der Erfindung benutzte Harz wird gemäß dem folgenden Beispiel hergestellt:

Herstellung von wasserfreiem Glutaraldehyd

Zu 150 ml einer 25%igen wässerigen Glutaraldehydlösung gab man 33 g Natriumchlorid und 100 ml Ether hinzu und rührte 15 Minuten lang. Der Etherextrakt wurde abgetrennt und in einem Kolben gelagert. Die wässerige Schicht wurde weiter zweimal mit 100 ml Ether, wie oben, extrahiert. Die kombinierten Etherextrakte wurden mit 8 g wasserfreiem Natriumsulfat 1/2 Stunde lang gerührt, filtriert und unter Vakuum auf einem Rotationsverdampfer gestrippt und ergaben 15,6 g öliges Produkt.

Herstellung von PENTA

Dipentaerythrit-pentaacrylatphosphorsäureester (PENTA).
Eine Lösung von technischem Dipentaerythrit-monohydroxypentaacrylat (1 Mol) und Triethylamin (1 Mol) in trockenem Ether wurde langsam unter Rühren zu einer Lösung von Phosphoroxychlorid (1 Mol) in trockenem Ether bei 0ºC hinzugegeben. Nach zweistündigem Rühren bei Raumtemperatur wurde die Reaktionsmischung unter Rühren bei unter 10ºC zu Eiswasser hinzugegossen. Die resultierende Mischung wurde abgetrennt und die abgetrennte Etherschicht mit einer 25%-igen wässerigen Natriumcarbonat-Lösung extrahiert. Der wässerige Extrakt wies einen pH von etwa 8 auf. Der alkalische wässerige Extrakt wurde mit 18%-iger Chlorwasserstoffsäure angesäuert, und es bildete sich ein öliges Material. Das ölige Material wurde mit Methylenchlorid extrahiert, und der Extrakt über wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet. Das Methylenchlorid wurde dann aus dem getrockneten Extrakt unter vermindertem Druck entfernt und ergab die Titelverbindung als ein klares strohfarbenes Öl.

Herstellung von Urethandimethacrylat (UDMA)

Zu einer mechanisch gerührten Mischung von 28,59 Gewichtsteilen von Trimethylhexamethylendiisocyanat und 0,4 Gewichtsteilen Zinn(II)octoat in einem Reaktor, der mit trockener Luft gespült wurde, gab man 44,80 Gewichtsteile Polytetramethylenetherglykol, während man die Reaktionstemperatur bei 50 bis 60ºC hielt. Nach vollständiger Zugabe erhitzte man die Mischung auf 70 bis 80ºC und hielt sie 3 Stunden lang. 26,58 Gewichtsteile Hydroxyethylmethacrylat (HEMA) wurden hinzugegeben und die Mischung bei 70 bis 80ºC gerührt, bis der prozentuale NCO- Assay unter 0,01% lag.

Herstellung der Zusammensetzung A

Eine Mischung von 55,44 Gewichtsteilen von UDMA, 27,77 Gewichtsteilen von TEGDMA, 9,6 Gewichtsteilen von Bisphenol-A-dimethacrylat und 0,02 Gewichtsteilen butyliertem Hydroxytoluol wurde in einem Reaktor auf 40 bis 45ºC erhitzt, bis eine homogene Mischung erhalten wurde. Zu dieser homogenen Mischung gab man 4,73 Gewichtsteile von PENTA und 2,08 Gewichtsteile von N-Morpholinoethylmethacrylat hinzu und mischte 1/2 Stunde lang bei 40 bis 45ºC. Eine Mischung von 0,12 Gewichtsteilen Lithium-p- toluolsulfinat und 0,24 Gewichtsteilen Kampferchinon wurde zu der obigen Mischung hinzugegeben und 1 Stunde bei 40 bis 45ºC gerührt.

Herstellung der Zusammensetzung 1, 2 und 3

Ein allgemeines Verfahren für die Herstellung dieser Zusammensetzungen war das folgende: Zusammensetzung - Gew.-% Materialien 1 2 3 Zusammensetzung A Glutaraldehyd (wasserfrei) HEMA
Eine Mischung dieser drei Komponenten wurde unter Rühren bei 40 bis 50ºC gemischt, bis man eine homogene Mischung erhielt.
Die Zusammensetzung einer beispielhaften Ausführungsform des Klebstoffes ist die folgende:

Zusammensetzung des Klebstoffes der Erfindung

Materialien Gew. -%
Harz 52,67
TEGDMA 26,38
Bisphenol-A-dimethacrylat 9,12
BHT 0,02
PENTA 4,49
N-Morpholinoethylmethacrylat 1,98
Lithiumtoluolsulfinat 0,11
Kampferchinon 0,23
Glutaraldehyd 0,63
Hydroxyethylmethacrylat 4.37
Gesamt 100,00
Der bei der Zusammensetzung eingesetzte Glutaraldehyd war wasserfrei. Der wasserfreie Glutaraldehyd wurde aus einer 25%-igen wässerigen Lösung hergestellt, die mit einem organischen Lösungsmittel extrahiert wurde. Der Glutaraldehyd wurde aus dem organischen Lösungsmittel durch Vakuumdestillation in einem Rotationsverdampfer gewonnen.
Es wurden die Bindefestigkeiten zu Dentin, die Stabilität und das Mikroeindringen bewertet. Im einzelnen wurden PRISMA UNIVERSAL BOND® und der oben beschriebene Kollagen-Klebstoff als Vergleich beim Testen des Eindringens benutzt. Die Stabilität wurde in einem auf 50ºC erhitzten Ofen für einwöchige und zweiwöchige Perioden getestet. Das Verfahren zum Testen des Mikroeindringens war folgendes:

Mikroeindring-Verfahren

Gezogene menschliche Backenzähne wurden gereinigt und mit einer Natriumhypochlorit-Lösung (1% in Wasser), wie oben beschrieben, desinfiziert. Die Zähne wurden dann in Wasser gelagert, bis sie benötigt wurden. Es wurden dann zwei nichthaltende V-förmige Löcher der Klasse V auf gegenüberliegenden Seiten jedes Zahnes, zum Beispiel den bukkalen und lingualen oder mesialen und distalen Oberflächen, hergestellt, um sowohl einen Vergleich als auch ein Testsystem zu schaffen. Ein mit hoher Geschwindigkeit betriebener Karbid-Bohrer Nr. 58 mit Wasserkühlung wurde zum Einschneiden am Übergang vom Schmelz zum Zement benutzt, so daß die Hälfte der Oberflächenränder des Loches im Schmelz und die andere Hälfte im Zement (Dentin) lagen. Nach dem Schneiden von 5 Löchern wurde ein neuer Bohrer Nr. 58 benutzt. Die etwaigen Abmessungen der Löcher waren 4 mm mesiodistal, 3 mm okkluso-gingival und 2 mm pulpal. Jedes Loch wurde mit Wasser gespült und dann mit komprimierter Luft getrocknet, ohne daß die Dentinoberfläche vor dem Verbinden einer zusätzlichen Behandlung unterworfen wurde, sofern nicht durch den Hersteller vorgeschrieben.
Für jedes Experiment wurde eine Gruppe von mindestens fünf Zähnen benutzt. Mehrfache Wiederholungen jedes Experimentes waren notwendig, um eine genügende Probengröße für die Bewertung sicherzustellen. Nur die Schmelzwand des Loches wurde 60 Sekunden lang mit einem Säuregel (CAULK TOOTH CONDITIONER GEL*) behandelt, das mit einem kleinen Pinsel aufgebracht und für die vorgeschriebene Zeit ungestört gelassen wurde, gefolgt von einem 15 Sekunden dauernden Spülen mit Luft-Wasser-Sprühung. Die Löcher wurden dann mit einem komprimierten ölfreien Luftstrom 10 Sekunden lang luftgetrocknet.
Das folgende repräsentiert ein Beispiel der angewendeten Technik: Die behandelte Schmelz- und frisch geschnittene Dentinoberfläche wurden mit einer gleichmäßig dünnen Schicht aus einem Schmelz/Dentin-Klebstoff (PRISMA UNIVERSAL BOND®) überzogen. Es wurde eine kleine Bürste benutzt, um den Klebstoff aufzubringen, und aus einer Dentalspritze geblasene Luft wurde dazu benutzt, das Aufgebrachte weiter zu verdünnen und überschüssigen Klebstoff zu entfernen. Der Klebstoff wurde dann 10 Sekunden lang mit einer Dental-Polymerisationseinheit für sichtbares Licht (PRISMETICS LITE®) gehärtet. Eine zweite Schicht des PRISMA UNIVERSAL BOND-Klebstoffes wurde mit einer kleinen Bürste aufgebracht und mit geblasener Luft verdünnt. Der zweite Klebstoffüberzug wurde ebenfalls 10 Sekunden lang mit Licht polymerisiert.

Ein mit Licht härtbares Verbundmaterial

(PRISMA-FIL®, FUL-FIL®) oder mit Licht härtbares mikrogefülltes Harz (PRISMA- MICRO-FINE) wurde auf einmal in dem vorbereiteten Loch angeordnet. Nach der Anordnung der Masse wurde das Verbundmaterial 30 Sekunden gehärtet. Die wiederhergestellten Zähne wurden unmittelbar mit Schleifscheiben (Soft-LexTM 3M Company) grob, mittel und fein, endbehandelt. Nach der Endbehandlung wurden die Proben in Wasser (destilliertes oder Leitungswasser) 16 bis 48 Stunden bei 37ºC gelagert.
Die Zähne jeder Gruppe wurden dann abwechselnd insgesamt 24 Stunden lang (540 Zyklen) in jeweils einem Wasserbad von 48ºC ± 2ºC und 10ºC ± 2ºC aufbewahrt. Die Eintauchzeit betrug etwa eine Minute in jedem Bad, bei einer Übertragungszeit von 13 Sekunden in Luft zwischen den Bädern. Nach diesem thermozyklischen Behandeln wurden die Zähne auf Mikroeindringen am Rand untersucht durch Modifikation einer Färbetechnik mit Silbernitrat, die durch Wu et al. (16) beschrieben ist. Dentalverbindung wurde in den intraradikulären Bereichen aufgebracht und die Zähne mit Fingernagellack bis zu innerhalb von 2 mm von der Wiederherstellung überzogen, um zu verhindern, daß Silbernitrat von anderen Bereichen als dem wiederhergestellten Loch in den Zahn eindringt. In einem abgedunkelten Raum wurden die Zähne in 50 gew.-%-iger wässeriger Silbernitrat-Lösung angeordnet und in vollständiger Dunkelheit zwei Stunden gelagert. Die Zähne wurden aus der Silbernitrat-Lösung herausgenommen und in Leitungswasser gespült. Nach dem Spülen wurden die Zähne mit einer Diamantscheibe längs durch das Zentrum der wiederhergestellten Bereiche geschnitten.
Der Entwicklungsprozeß bestand aus einem fünf Minuten dauernden Exponieren jeder geschnittenen Probe gegenüber einer Flutlichtlampe. Bereiche der Silbernitrat-Eindringung (Mikroeindringen) wurden aufgrund der Exponierung schwarz. Der Grad des Mikroeindringens entlang der Gingivalwand (Dentin) wurde durch den Grad des Eindringens von Silbernitrat-Färbung bestimmt.
Das Eindringen entlang der Gingivalwand des Loches wurde als das Verhältnis der Eindringtiefe längs der Wand zur Gesamtlänge der Wand vom Zement bis zum Scheitel angegeben. Ein Färbungseindringen von, zum Beispiel, der Hälfte des Abstandes zum Scheitel ist 0,5, während ein Eindringen bis zum Boden (Scheitel) des Loches 1,0 als den Eindringwert ergibt. In den Fällen, in denen das Eindringen über den Scheitel hinausging und auf der okklusalen Wand beobachtet wurde, wurde das Verhältnis in einer ähnlichen Weise berechnet und ergab Eindringwerte zwischen 1,0 und 2,0. Das Verfahren, das zum Messen dieser Verhältnisse benutzt wurde, führte man mit einem Mikroskop aus.
Die Bindefestigkeiten zu Dentin sind in Tabelle 1 angegeben. Tabelle 1 Bindemittel* Verbundmaterial Testbedingungen** (Bindefestigkeiten PSI) (S.D.) N CTH2-109-7 PRISMA-FIL Raumtemperatur 1.259 (316) 5 CTH2-109-7 PRISMA-FIL Nach 1 Woche 1.606 (362) 5 bei 50ºC CTH2-109-7 PRISMA-FIL Nach 2 Wochen 1.096 (504) 5 bei 50ºC * CTH2-109-7 ist Verbindung 1 ** Für das Bindemittel
Die Ergebnisse des Mikroeindringens des experimentellen Dual-Bindemittels CTH2-109-7 gegenüber PRISMA UNIVERSAL BOND® (PUB), 041086, sind in Tabelle 2 zusammengefaßt. Tabelle 2 Eindringwert* Verbundmaterial Eindringwert* * Der Eindringwert wurde gemessen entlang der Gingivalwand des Loches. Die Testproben wurden 540 mal zwischen 10ºC und 50ºC wärmebehandelt. ** Das experimentelle Bindemittel wurde 2 Wochen bei 50ºC gealtert.
Wurde das Bindemittel CTH2-109-7 mit dem oben beschriebenen Kollagen-Klebstoff in dem Mikroeindring- Test verglichen, dann wurde das gleiche Verbundmaterial, PRISMA-FIL, benutzt und der entsprechende Eindringwert war 0,15 gegenüber 0,96.
Wie aus den obigen Ergebnissen ersichtlich, ergibt das experimentelle Dual-Bindemittel gute Bindefestigkeiten zu Dentin und eine hervorragende Leistungsfähigkeit hinsichtlich des Mikroeindringens, verglichen mit PRISMA UNIVERSAL BOND® und Kollagen-Klebstoffen nach dem Stande der Technik.
Es wurden weiter drei Konzentrationsniveaus von Glutaraldehyd/HEMA auf Mikroeindringen untersucht. Diese Zusammensetzungen sind in Tabelle 3 gezeigt. Es wurden das modifizierte Klasse V Vee-Präparat, bestehend aus 1/2 Schmelz und 1/2 Dentin und das Standardklasse II-Präparat untersucht. Die Eindring-Ergebnisse sind in Tabelle 4 gezeigt.
Wie in Tabelle 4 gezeigt, war der mittlere Eindringwert von 12 Experimenten, die alle drei Zusammensetzungen einschlossen, 0,20, verglichen mit einem Mittelwert von 0,75 für PUB mit PRISMA-FIL als Verbundmaterial. Bei dem Klasse II-Präparat ist das Ergebnis ebenso günstig für den experimentellen Klebstoff. Es wird bemerkt, daß im Experiment CTH2-132-1 das Eindring-Ergebnis der experimentellen Klebstoffe hervorragend gegenüber den oben beschriebenen Kollagen-Klebstoffen nach dem Stande der Technik ist. Ähnliche Verbesserungen hinsichtlich des Mikroeindringens wurden erhalten, wenn PRISMA MICRO-FINE und FUL-FIL als Wiederherstellungsmaterial benutzt wurden. Die Bindefestigkeit dieses experimentellen Klebstoffes zu Dentin ergibt ähnliche Resultate wie die für PUB erhaltenen, mit einer demonstrierten Verbesserung hinsichtlich des Mikroeindringens. Daraus kann geschlossen werden, daß das zusätzliche Binden an Kollagen aufgrund von Glutaraldehyd/HEMA nicht so gut ist wie das Phosphat- Binden; die obere Haftungsgrenze zu Dentin erhöht sich daher nicht. Es erhöht sich jedoch die Dichte der Bindestellen, und folglich nimmt das Eindringen beim experimentellen Klebstoff ab. Tabelle 3 Materialien Zusammensetzung 1 PRISMA UNIVERSAL BOND® Glutaraldehyd (100%) Hydroxyethylmethacrylat Tabelle 4 Experiment Verbundmaterial Bindemittel Ort*¹ des präparierten Loches Eindringwert Zusammensetzung 1 PUB *¹ A-bezieht sich auf die uneingekerbte Seite der Zähne B-bezieht sich auf die eingekerbte Seite der Zähne *² Dieses Bindemittel wurde zwei Wochen bei 50ºC gealtert φ³ Dieses Experiment war ein Klasse II-Präparat *&sup4; PUB - PRISMA UNIVERSAL BOND®

Claims

1. Klebstoffzusammensetzung zum Verbinden sowohl mit Kollagen als auch Calcium, umfassend ein ethylenisch ungesättigtes polymerisierbares Phosphat und einen Aldehyd.

2. Klebstoffzusammensetzung nach Anspruch 1, bei der der Aldehyd wasserfrei ist.

3. Klebstoffzusammensetzung nach Anspruch 1, bei der der Aldehyd ein Aldehydsubstituent an dem ethylenisch ungesättigten Phosphat ist.

4. Klebstoffzusammensetzung nach Anspruch 1, die einen Ester von Acryl- oder Methacrylsäure einschließt.

5. Klebstoffzusammensetzung nach Anspruch 3, bei der der Ester der Acryl- oder Methacrylsäure eine -OH, -NH&sub2; oder -NH-Gruppierung enthält.

6. Klebstoffzusammensetzung nach Anspruch 1, bei der der Aldehyd ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Formaldehyd, einer Verbindung, die Formaldehyd freizusetzen in der Lage ist, Acetaldehyd, Propionaldehyd, Butyraldehyd und Glutaraldehyd.

7. Klebstoffzusammensetzung nach Anspruch 1, bei der der Aldehyd Glutaraldehyd und der Ester Hydroxyethylmethacrylat ist.

8. Klebstoffzusammensetzung nach Anspruch 1, bei der das ethylenisch ungesättigte polymere Phosphat ein Polyestermonophosphat, ein Polyethermonophosphat oder ein Polyurethanmonophosphat ist.

9. Klebstoffzusammensetzung nach Anspruch 1, bei der das ethylenisch ungesättigte polymerisierbare Monophosphat die Formel hat

und deren Salze, worin R ein Pentaerythritrest mit 4 bis 16 Kohlenstoffatomen ist;

R&sub1; ein Wasserstoffatom, Alkyl mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen, Halogen oder -CN ist und n eine ganze Zahl von mindestens 3 ist.

10. Klebstoffzusammensetzung nach Anspruch 9, worin R&sub1; Wasserstoff oder Methyl und n eine ganze Zahl von 3 bis 6 ist.

11. Klebstoffzusammensetzung nach Anspruch 9, worin das Monophosphat Pentaerythrittriacrylatmonophosphat, Pentaerythrittrimethacrylatmonophosphat, Dipentaerythritpentaacrylatmonophosphat oder Dipentaerythritpentamethacrylatmonophosphat oder deren Mischungen ist.

12. Klebstoffzusammensetzung nach Anspruch 1, umfassend ein Harz, Hydroxyalkylsubstituiertes Dimethacrylat, hydroxyarylsubstituiertes Dimethacrylat, ethylenisch ungesättigten polymerisierbaren Phosphorsäureester, N-alkylsubstituiertes Methacrylat, Aldehyd mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, hydroxyalkylsubstituiertes Methacrylat und mindestens einen Katalysator und mindestens einen Beschleuniger.

13. Klebstoffzusammensetzung nach Anspruch 1, umfassend ein elastomeres Urethanharz, Triethylenglykoldimethacryllat, Bisphenol-A-dimethacrylat, Dipentaerythritpentaacrylatphosphorsäureester, 2-N-Morpholinoethylmethacrylat, Kampferchinon, Lithiumtoluolsulfinat, butyliertes Hydroxytoluol, Glutaraldehyd und Hydroxyethylmethacrylat.

14. Klebstoffzusammensetzung nach Anspruch 1, die, bezogen auf das Gewicht, umfaßt: 51-55% elastomeres Urethanharz, 23-29% Triethylenglykoldimethacrylat, 10-22% Bisphenol-A-dimethacrylat, 3-6% Dipentaerythritpentaacrylatphosphorsäureester, 1-3% 2-N-Morpholinoethylmethacrylat, 0,1-1% Kampferchinon, 0,1-1% Lithiumtoluolsulfinat, 0,02% butyliertes Hydroxytoluol, 0,05-1% Glutaraldehyd und 2-5% Hydroxyethylmethacrylat.

15. Verwendung der Zusammensetzung nach Anspruch 1 zur Zubereitung eines Knochenzements oder eines Dentalklebstoffes.