DE60204217T2

DE60204217T2 - Verwendung von bioglas

Info

Publication number: DE60204217T2
Application number: DE60204217T
Authority: DE
Inventors: L. Hench; I. Thompson; J. Richard COOK; F. Timothy WATSON
Original assignee: Kings College London; Imperial College Innovations Ltd
Current assignee: Kings College London; Ip2ipo Innovations Ltd
Priority date: 2001-03-30
Filing date: 2002-03-28
Publication date: 2006-01-26
Anticipated expiration: 2022-03-29
Also published as: EP1372574A1; US7329126B2; DE60204217D1; DE60204225T2; ATE295829T1; EP1372574B1; US20030008263A1; US20040137827A1; WO2002079108A1; US7040960B2; WO2002078645A1; CA2442471A1; ES2242852T3; CA2442471C; EP1392611A1; ATE295714T1; CA2442492A1; ES2242851T3; DK1372574T3; DE60204225D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung von bioaktiven Gläsern als Schleifmittel bei der Behandlung von Zahnschmerzen.
Zahnschmerzen sind ein übliches Problem, das 17 % der Bevölkerung zu jedem Zeitpunkt haben, und steigern sich in der Häufigkeit mit dem Alter (Litkowski LJ., Hack GD., Scheaffer HB., Greenspan DC., 1997, Occlusion of dentine tubules by 45S5 Bioglass^®, Bioceramics 10 Procs 10^th Int., Symposium on ceramics in Medicine pp 411–414, Ed. Sedel L & Rey C. Elservier Science Ltd.). Die prinzipiellen Ursachen dieses fehlenden Zahnkomforts stammen aus dem Abrieb und der Säureerosion von externem Wurzeldentin, welches nach Gingivalrückgang (infolge Periodonterkrankung oder eines Merkmals der Beibehaltung von Zähnen weiter bis ins hohe Alter) oder infolge von Zahnkaries, d.h. Säureauflösung von Dentalgeweben, die von der Stoffwechselaktivität bakterieller Plaque resultiert.
Einer der derzeit akzeptierten Gründe für Zahnschmerzen ist die hydrodynamische Theorie (Litkowski, et al 1997), gemäß der eine Bewegung von Fluid durch die Dentinröhrenleitungen entweder die Odontoblasten, deren Prozesse (früher) die Röhren bewegten, oder benachbarte Nervenfasern direkt erregten. Bei dem normalen gesunden Zustand sind diese Röhren durch die darüberliegende Schmelzkrone oder Zement der Wurzel verschlossen. Wenn Dentin entweder durch Zerstörungen periodontaler Erkrankung (Gingivalrückgang) freigelegt wird, oder durch Zahnbehandlung z.B. Säureätzen nach Schneiden einer Wiederherstellungshöhlung, werden die Röhren geöffnet und erlauben, daß große Fluidbewegungen und folglich Zahnschmerzen auftreten.
Ungeachtet ihrer Ähnlichkeiten betreffen Zahnschmerzen, die aus der Höhlungsbildung resultieren, einen unterschiedlichen Problembereich gegenüber hypersensitivem Dentin. Empfindlichkeiten verbunden mit Karies und Schmerzen, die durch Reizung verursacht sind, werden gewöhnlich durch Entfernung von Karies und Wiederherstellung durch Füllungen behandelt. Am Boden der präparierten Höhlung wird ein im Handel erhältliches Präparat an der Pulpa plaziert, und die biologische aktive Komponente eines solchen Präparates ist gewöhnlich Calciumhydroxid. An dem Zellevel induziert das stark alkalische Calciumhydroxid zunächst eine Reizung, die zu der Nekrotisation des Gewebes führt. Über eine längere Zeitspanne jedoch schreitet das Heilungsverfahren voran. Das Ergebnis dieser Behandlung ist die Bildung von reparativem Sekundärdentin. Die gebildete Gewebeschicht trennt die Pulpa von dem zerstörten Bereich oder der Füllung, doch ist ihre Wirkung auf die Mineralisierung von Dentinröhren minimal.
Während des Füllens können die Dentinröhren auch durch Glasionomerzement oder bei anderer Herstellung, bezogen auf die Polymerchemie (Bindemittelkunststoffe, Harze und Dentinklebstoffe) verschlossen werden. Diese Substanzen verschließen Dentinröhren mechanisch und verbessern die Rückhaltung der bereiteten Füllung.
Die epidemiologischen Daten, das Ausmaß des Problems, das durch hypersensitives Dentin verursacht wird, und die Notwendigkeit ihrer Behandlung sind begrenzt. Es ist aber weitgehend akzeptiert, daß Röhrenverschluß durch Lacke, Harze oder Kristallausfällung die Dentinempfindlichkeit reduziert oder ausschaltet (Litkowski et al 1997). Die Dauer der Linderung gleicht der Lebensdauer des verstopfenden Materials (Litkowski et al 1997), die allzu kurz sein kann, z.B. wenn das Material auf eine Wurzeloberfläche aufgebracht, kontinuierlich durch eine Zahnbürste abgeschliffen wird.
In jüngster Vergangenheit hat Litkowski et al 1997 in Verbindung mit Zahnhypersensitivität in vitro gezeigt, daß bioaktive Gläser freiliegende Röhren verschließen können und Remineralisierung der Zahnoberfläche unterstützen.
Die USP 5,891,233 beschreibt Präparate, die bioaktives Glas enthalten, welches so wirkt, daß es Mineralisierung in freiliegendem Dentin, und die Verwendung bei der Behandlung von Pulpaentzündung, d.h. Zahnhypersensitivität und/oder Zahnfestigung, einleitet. Das demonstrierte bioaktive Glas muß in feuchter Form aufgebracht und gehalten werden, um chemische Wechselwirkung zwischen der Glasfaser und dem Dentin zu fördern.
So werden in der USP 5,891,233 die bioaktiven Glaspräparate in der Form von Lösungen, Suspensionen und Pasten präsentiert. Bei der Verwendung wird das bioaktive Glaspräparat in direkten Kontakt mit dem Bereich des Zahnes, der behandelt werden soll, gebracht. Beispielsweise wird die Paste oder Lösung in eine periodontale Tasche, in einen gebohrten Hohlraum gegeben oder auf einer polierten Oberfläche oder anderweitig exponierten Dentinoberfläche ausgebreitet. Das bioaktive Präparat wird mit Schutzpackung oder Zement bedeckt, um eine Verschiebung des Präparates zu verhindern.
Solche Methoden leiden jedoch an dem Nachteil, daß der zu behandelnde Bereich zunächst unter Verwendung herkömmlicher Zahntechniken vorbereitet werden muß. Beispielsweise im Falle einer Hohlraumbildung muß zunächst der Karies mit einem Bohrer oder dergleichen entfernt werden, bevor die bioaktive Paste aufgebracht werden kann. Außerdem muß, wie oben erwähnt, wenn das bioaktive Präparat als eine Paste aufgebracht wird, diese mit einer Schutzpackung über eine längere Zeitdauer an Ort und Stelle gehalten werden. Bei der Verwendung ist eine solche Packung empfänglich dafür, abgelöst zu werden, und die Paste wird dann einfach weggewaschen. Außerdem wird bei Verwendung zur Behandlung von Hypersensitivität die Packung oftmals während der Behandlungsdauer sichtbar. Eine solche unsichtbare Packung kann zu vorzeitiger Entfernung der Packung durch den Patienten und somit Fehler der Behandlung führen.
Die USP 5,735,942 beschreibt eine neue bioaktive Glaszusammensetzung auf Kieselsäurebasis mit einer Teilchengröße im Bereich von <90 μm für die Verwendung in Verbindung mit einem Abgabemittel, wie einer Zahnpaste, und die Verwendung solcher Zusammensetzungen bei der Behandlung von Dentinhypersensitivität.
Die USP 6,086,374 berichtet, daß die Zusammensetzungen der USP 5,735,942 verwendet werden können, um Zahnschmelz zu remineralisieren und eine Zahnzerstörung zu verhindern.
Luftschleifen als ein Mittel zum Schneiden und Vorbereiten von Zahnsubstratoberflächen durch Nutzbarmachung der übertragenen kinetischen Energie von Aluminiumoxidteilchen, die in einem kontrollierten komprimierten Gasstrom beschleunigt werden, ist seit den 50iger Jahren bekannt. Der abrasive Strom schneidet (abradiert) das ganze Targetsubstrat durch wiederholtes örtliches Auftreffen und serielles Entfernen von Material von dem Ziel. In noch jüngerer Vergangenheit erlangte Zahn-'Luftpolieren" unter Verwendung von Natriumbicarbonat als ein Schleifmittel für Zahnsteinentfernung Akzeptanz.
Die Verwendung anderer Gase als Treibmittel (z.B. CO₂ oder N₂) wird in die Definition von "Luftschleifen" einbezogen, und die Verwendung von Wasser oder anderer Fluide, um als Staubunterdrückungsmittel zu wirken (ungeachtet potentieller Mitwirkung an dem Gesamtschneideffekt), sind ebenfalls eingeschlossen, werden jedoch entweder im Gasstrom enthalten oder um ihn herum mitgerissen abgegeben (z.B. The Aquacut air abrasive machine – Medivance Instruments Ltd, Harlesden, London).
Wir haben nunmehr gefunden, daß durch Verwendung von bioaktivem Glas als ein Schleifmittel (Schleif- und/oder Oberflächenstoßverformungsmittel) in einem herkömmlichen Luftschleifsystem Vorteile beobachtet werden im Schneiden sowohl von Zahnschmelz als auch von Dentin und in der Abgabe des bioaktiven Glases.
Demnach liefert die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Behandlung und/oder Prophylaxe einer Person, die an Störungen des Zahnhartgewebes und der Pulpa leidet oder hierfür empfänglich ist, hier so definiert, daß Zahnkaries, Zahnschmerzen, Zahnabnutzung, Verfärbung, Dentinhypersensitivität und angeborene Mißbildungen des Zahngewebes eingeschlossen sind und diese Methode besteht darin, daß man den befallenen Bereich mit bioaktivem Glas unter Verwendung eines Luftabrieb- oder -schleifsystems behandelt.
Alternativ liefert die vorliegende Erfindung die Verwendung eines bioaktiven Glases bei der Herstellung eines Luftschleifmittels für die Verwendung bei der Behandlung von Zahnerkrankungen.
Somit beruht die vorliegende Erfindung auf der Beobachtung, daß bei Aufbringung über ein herkömmliches Luftschleifsystem die bioaktiven Glasteilchen und Bruchstücke davon in der Oberfläche des behandelten Bereiches eingebettet werden und so eine Langzeitwirkung ergeben und die Menge an Glasverlust durch Erosion minimieren. Das eingebettete bioaktive Glas liefert einen Langzeiteffekt, unterstützt die rasche Remineralisierung des beeinträchtigten Bereichs, eine Beschleunigung der Oberflächenheilung und eine Reduzierung der Zahnschmerzen des Patienten.
Die Tatsache, daß Teilchen von bioaktivem Glas tatsächlich in die Oberfläche des behandelten Bereichs eingebettet werden, verhindert die Notwendigkeit einer Schutzpackung, um ihre Verschiebung zu verhindern und so eine Reduzierung des Risikos, daß das Präparat weggewaschen wird und die Erfolgsrate der Behandlung gesteigert wird.
Außerdem kann bioaktives Glas als ein Schleifmittel in dem Luftschleifsystem verwendet werden, um Zahnschmelz und von Karies zerstörte Oberflächen (d.h. demineralisierten Zahnschmelz und Dentin) zu schneiden und abzuschleifen. Daher vermeidet die vorliegende Erfindung die Notwendigkeit einer separaten Vorbereitungsstufe, wie sie erforderlich ist, wenn man bioaktive Glaspasten und -lösungen zur Behandlung von Zahnschmerzen verwendet, die mit Karies verbunden sind.
Weitere Vorteile entstehen durch sorgfältige Kontrolle der Härte und/oder Form des zu verwendenden bioaktiven Glases, unterschiedliche Typen von Zahnmaterial können geschnitten und/oder abgeschliffen werden. Dabei bekommt man unterschiedliches Schneiden und eine Minimierung der Möglichkeit, zu weit zu schneiden.
Kurze Beschreibung der Figuren
1 vergleicht unbehandeltes Kariesdentin (U) mit Karieswurzeldentin, das mit bioaktivem Glas (A) 45S5 abgeschliffen wurde, dargestellt mit einem Rasterelektronenmikroskop (SEM).
2 zeigt die Zahnschmelz(E)-Dentin(D)-Verbindung (EDJ) einer vorbereiteten Zahnoberfläche, die mit bioaktiven Glasteilchen 45S5 Luft-abgeschliffen wurden, dargestellt mit einem SEM.
3 erläutert die SEM-Prüfung der Zahnoberfläche, die in 2 entlang einer Achse senkrecht zu der der behandelten Oberfläche (D) gespalten dargestellt ist.
4 erläutert einen Abschnitt von menschlichem Dentin, befestigt in einer Basisplatte eines Behälters im Stil eines orthodontischen Behälters. Die Figur vergleicht mit bioaktivem Glas behandelte Oberfläche (B) und mit Aluminiumoxid behandelten Bereich (A). Eine dazwischentretende Dentinbrücke (D) liefert eine negative Kontrolle für die Oberflächen.
5 zeigt vergleichbare Tandem-Raster-konfokale Oberflächenreflektionsbilder bei 400facher Vergrößerung der experimentellen Dentinoberflächen. (A), (B) und (D) in 4 über eine volle Woche Verschleißperiode abgenommen. Die Bilder A und D von 5 erläutern einen Bereich (B-4) bei Beginn und am Ende der Versuchsperiode. Die Bilder B und E von 5 erläutern einen Bereich (D 4) bei Beginn und am Ende der Versuchsperiode.
Die Bilder C und F von 5 erläutern einen Bereich (A von 4) bei Beginn und am Ende der Versuchsperiode.
6 zeigt zwei Darstellungen einer bioaktiven Sol-Gel-Glaswabe 58S, eine abgeschliffen mit bioaktivem Glas 45S5 und die andere mit Aluminiumoxid, dargestellt unter SEM.
7 zeigt konfokale Fluoreszenzmikroskopiebilder mit Tandemraster der Zahnproben, erhalten aus dem Experiment in 5 nach dem Zerschneiden.
8a und 8b zeigen die Wirkung von Netzmodifiziermitteln (Härtungsmittel und Weichmacher) sowie die Dichte bei der Glashärte.
Der Begriff "bioaktives Glas", wie er hier verwendet wird, bezeichnet ein Glas oder Keramikmaterial mit Si-Oxid oder Si-Hydroxid, die in der Lage sind, eine Oberflächenapatitschicht aus Calciumphosphat/Hydroxycarbonatapatit-Schicht in Gegenwart eines wäßrigen Mediums oder an der Grenzfläche von Körpergeweben und des Glases zu entwickeln, und so eine biologisch brauchbare Antwort erzeugen.
Bioaktive Gläser, die für die Verwendung mit der vorliegenden Erfindung geeignet sind, schließen die bioaktiven Gläser auf Siliziumbasis ein, die sich von dem Sol-Gel-Verfahren (Hench LL., West JK., 1990, The Sol-gel Process, Chem. Reviews, 90, 33-72) oder dem Schmelzprozeß (Hench LL., Wilson J., 1993 Introduction to Bioceramics. Publisher: World Scientific) herleiten.
Obwohl es möglich sein mag für ein bioaktives Glas, das keine Calcium- oder Phosphorquelle hat, eine Apatitschicht in vivo durch Verwendung endogener Quellen dieses Ions zu erzeugen, wird typischerweise ein bioaktives Glas eine Quelle wenigstens eines der Elemente Calcium und Phosphor zusätzlich zu einer Quelle von Si-Oxid oder Si-Hydroxid umfassen. Typischerweise wird das bioaktive Glas eine Calciumquelle umfassen. Gegebenenfalls kann das bioaktive Glas weitere Härtungs- und/oder Weichmachermittel enthalten. Solche Weichmachermittel können unter Natrium, Kalium, Calcium, Magnesium, Bor, Titan, Aluminium, Stickstoff, Phosphor und Fluorid ausgewählt werden. Zusätze von Natrium, Kalium, Calcium und Phosphor werden am üblichsten verwendet, um die Schmelztemperatur des Glases zu senken und das Si-Netz in ihm zu unterbrechen. Gegebenenfalls können Härtungsmittel, wie TiO₂, in die Glaszusammensetzung eingearbeitet werden. Ihre Anwesenheit würde es erlauben, daß Kristallisation in ihrer Struktur auftritt und so ein Glas-Keramik-Material erzeugt wird, dessen Härte größer als jene des Glases alleine ist. Dies wird von größtem Vorteil bei der Herstellung eines bioaktiven Schleifmittels für das Schneiden der härteren Zahnstrukturen, wie Schmelz, wie nachfolgend diskutiert, sein.
So sind Zusammensetzungsbereiche für bioaktive Gläser, die mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, folgende:

SiO₂ oder Si(OH)₂ : 1–100 %

CaO : 0–60 %

P₂O₅ : 0–60 %

Na₂O : 0–45 %

K₂O : 0–45 %

MgO : 0–40 %

plus Zusätze von Na, K, Ca, Mg, B, Ti, Al, P, N und F, wenn notwendig.
Vorzugsweise wird ein bioaktives Glas zwischen 30 und 100 % Si-Oxid oder Si-Hydroxid enthalten, stärker bevorzugt zwischen 40 und 85 %.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird das bioaktive Glas zwischen 5 und 60 % Ca, vorzugsweise zwischen 30 und 55 % ausmachen.
Bezüglich einer Phosphorquelle wird das bioaktive Glas zwischen 5 und 40 % P, stärker bevorzugt zwischen 10 und 30 % enthalten.
So wird bei einer Ausführungsform das bioaktive Glas SiO₂, CaO und P₂O₅ umfassen.
Vorzugsweise enthält das bioaktive Glas 44 bis 86 Gew-% SiO₂, 4 bis 46 Gew.-% CaO und 3 bis 15 Gew.-% P₂O₅. Vorzugsweise wird das bioaktive Glas nach der Sol-Gel-Methode hergestellt und umfaßt 55 bis 86 Gew.-% SiO₂, 4 bis 33 Gew.-% CaO und 3 bis 15 Gew.-% P₂O₅.
Vorzugsweise hat ein solches bioaktives Glas die Zusammensetzung 58 Gew.-% SiO₂, 33 Gew.-% CaO und 9 Gew.-% P₂O₅.
In einer alternativen Ausführungsform kann die bioaktive Glaszusammensetzung nach der Schmelzmethode hergestellt werden, wie sie beispielsweise in der US 5,981,412 beschrieben ist. Ein solches Glas kann eine Zusammensetzung von 40 bis 51 Gew.-% SiO₂, 23 bis 25 Gew.-% CaO, 23 bis 25 Gew.-% Na₂O und 0 bis 6 Gew.-% P₂O₅ haben. Vorzugsweise hat ein solches bioaktives Glas die Zusammensetzung (Gew.-%)

SiO₂ – 45 %

NaO₂ – 24,5 %

CaO – 24,5 %

P₂O₅ – 6 %
Ein solches bioaktives Glas ist im Handel als Bioglass^® 45S5 erhältlich.
Die Herstellungs- und Verarbeitungsmethoden, die in der bioaktiven Glasfamilie auf Siliciumbasis verwendet werden, sind geeignet für die Herstellung von Teilchen, die für das Schneiden unter unterschiedlichen klinischen Bedingungen in der restorativen Zahnheilkunde zugeschnitten sind.
Wie oben erwähnt, können Härtungsmittel und Weichmacher als Komponenten zugegeben werden, um die Härte des bioaktiven Glases zu modulieren und damit die Natur des Substrates, sofern es schneidfähig ist, zu kontrollieren. Typischerweise werden Aluminiumoxidteilchen in Luftschleifsystemen verwendet. Wie aus Tabelle 1 ersichtlich ist, hat Aluminiumoxid eine Vickers-Härte von 2300, härter als Zahnschmelz und Dentin. Wenn somit Aluminiumoxid als das Schneidmittel verwendet wird, muß der Betätiger sorgfältig das Ausmaß des Schneidens kontrollieren, um nicht den Zahn zu schädigen. Ein bioaktives Glas mit einer Vickers-Härte größer als jene von Zahnschmelz wird durch den Schmelz hindurchschneiden und ein bioaktives Glas mit einer Vickers-Härte zwischen Schmelz und Dentin nur durch letzteres hindurchschneiden. So wird entweder durch Auswahl aus bekannten bioaktiven Gläsern oder durch Variieren der Mengen an Härtungsmitteln der Fachmann in der Lage sein, bioaktive Glas-Luft-Schleifmittel herzustellen, die in der Lage sind, Zahnschmelz oder Dentin oder beides, wenn erforderlich, zu durchschneiden.
Tabelle 1.
Schneiden durch Schmelz, um Zugang zu verfaulter Zahnsubstanz zu bekommen, erfordert idealerweise ein hartes bioaktives Glas, wie Apatit/Wollastonit-Glaskeramik oder die hartkantigen Teilchen von zerstoßenem Bioglass^® 45S5. Für selektive Entfernung von erweichtem verfaultem Dentin oder zur Behandlung von freiliegenden empfindlichen Dentinoberflächenmaterialien sind ein schwächeres und stärker abgerundetes Teilchen erwünscht. Durch Steuerung der Arbeitsbedingungen in der Verdichtungsphase des Sol-Gel-Verfahrens (Hench LL., West JK., 1990, The Sol-gel Process, Chem. Reviews, 90, 33-72. Hench LL., West JK., 1996, Biological applications of Bioactive glasses, Life Chemistry Reports, 13, 187-241) können die Sol-Gel-Varianten von bioaktivem Glas so bearbeitet werden, daß die Dichten und Endfestigkeiten und Härten angewendet werden, um dazuzupassen, wie ein Herausschneiden oder eine Oberflächenbehandlung erfordern. Wie in Tabelle 1 gezeigt, ergab eine gut verdichtete Sol-Gel-Bioglasprobe 58S eine Vickers-Härte von etwa 110 (weniger verdichtete Proben haben niedrigere Härten) im Vergleich mit Aluminiumoxid 2300, gesundem menschlichem Zahnschmelz 300, gesundem menschlichem Dentin 70, während zerstörtes Dentin zu weich für eine Auf zeichnung ist. So haben für selektive Entfernung von verfaultem Dentin aus einem Hohlraum oder für sklerotisches oder zerstörte Dentinröhren auf einer freiliegenden äußeren empfindlichen Dentinoberfläche Sol-Gel-Biogläser die am stärksten erfolgversprechenden physikalischen Eigenschaften, um Dentinempfindlichkeit oder Pulpaschmerzen zu reduzieren oder auszuschalten, während die Zerstörung von gesundem Dentin minimiert wird.
So nimmt durch Steigerung der Menge an Netzmodifiziermittel (Nicht-Kieselsäureart, z.B. Na, K, Ca, Mn, Br, Al, N, P, F etc.) die Härte des fertigen Glases ab (siehe 8a). Diese Modifiziermittel können zu den geschmolzenen Gläsern zugesetzt werden, während sich diese in ihrem geschmolzenen Zustand befinden, oder sie können zu den Sol-Gel-Materialien bei der Mischphase der Herstellung zugesetzt werden. Die Härte kann auch durch Steigerung der Porosität in dem Glas, erhalten durch Variationen in den Trocknungs- und Stabilisierungsphasen und Verdichtungsphase des Sol-Gel-Verfahrens erreicht werden. Wie oben beschrieben, kann die Härte von Gläsern gesteigert werden, indem man Kristallbildung in ihnen zuläßt, wie die Verwendung von TiO2 als ein Härtungsmittel wirken kann, wenn das Glas eine Glaskeramik wird. Auch Modifikationen der Sol-Gel-Bearbeitungsphasen erlauben ein dichteres Glasprodukt, welches zu einem härteren Produkt führt (siehe 8b).
Eine weitere Betrachtung bei der Herstellung eines bioaktiven Glases für die Verwendung bei der vorliegenden Erfindung ist die Form der bioaktiven Glasteilchen. Diese können in Abhängigkeit von der beabsichtigten klinischen Anwendung ausgewählt werden. Winkelige Teilchen sind besser geeignet für das Schneiden durch harte Materialien, wie Zahnschmelz, während abgerundete Teilchen besser geeignet für die Entfernung von weichem Gewebe, wie zerstörtem Dentin oder sklerotischen Röhrchen auf einer exponierten empfindlichen Dentinoberfläche, sind. Die Form von bioaktiven Glasteilchen kann durch Auswahl der geeigneten Methode der Teilchenbildung beispielsweise Zerreiben, Zerstoßen oder Luftzusammenstoß-Vermahlen während ihrer Herstellung kontrolliert werden. So erzeugt Zerstoßen schärferkantige Teilchen, während Luftkollisionsmahlen stärker abgerundete Teilchen produziert. Vermahlen (z.B. Kugelmühlebehandlung) jedoch wird Teilchen einer mittelscharfen Form ergeben. Diese Methoden sind geeignet für Gläser, die auf beiden Wegen über die Sol-Gel-Methode und die Schmelzmethode produziert wurden.
Am meisten für die Verwendung bei der vorliegenden Erfindung geeignete Teilchen haben einen Durchmesser im Bereich von 1 μm bis 1 mm, stärker bevorzugt im Bereich von 10 μm bis 500 μm.
So können bei der Behandlung einer Höhlung ein oder mehrere Gläser verwendet werden, um durch den Zahnschmelz und/oder Dentin zu schneiden, je nach der Forderung. Herkömmliche Luftschleifsysteme, wie das zugelassene Velopex^®-Alycat der Firma Medivance Instruments Ltd., erlauben ein Umschalten der Quelle des Schleifmittels. Zum Schneiden von Zahnschmelz wird das bioaktive Glas vorzugsweise eine Vickers-Härte von wenigstens 300 haben, und die Teilchenform wird vorzugsweise kantig sein. Für selektives Schneiden von Dentin wird das Glas vorzugsweise eine Vickers-Härte zwischen etwa 70 und etwa 300 haben, und die Teilchenform wird vorzugsweise stärker abgerundet sein. Für selektive Entfernung von zerstörtem Dentin aus einer Höhlung oder für sklerotische oder zerstörte Dentinröhren auf einer freiliegenden äußeren sensitiven Dentinoberfläche wird das Glas vorzugsweise eine Vickers-Härte zwischen etwa 35 und etwa 150 haben und wird die Teilchenform vorzugsweise abgerundet sein.
Es wird verstanden werden, daß die vorliegende Erfindung alle Kombinationen geeigneter und bevorzugter Gruppen, die hier beschrieben sind, abdeckt.
Die vorliegende Erfindung wird nun, jedoch nicht zur Beschränkung, mit Hilfe der folgenden Beispiele erläutert.
Beispiel 1
Ermittlung, ob bioaktives Glas 45S5 in kariösem Dentin schneidet und ein Herausschneiden desselben erlaubt, wenn es als ein Schleifmittelpulver in einem Luftschleifsystem verwendet wird.
Methode
Fünf frisch extrahierte, zurückgehaltene menschliche Zahnwurzeln wurden von zwei Patienten mit deren Zustimmung gemäß den örtlichen Hospital Ethical Committee Guidelines gesammelt. Die Kriterien für die Akzeptanz waren, daß die Zahnwurzeln nach Entfernung intakt sein sollten und gemäß Diagnose aktiv voranschreitende Karieszerstörung über der gesamten Wurzelfläche zum Zeitpunkt der Behandlung haben.
Die Zähne wurden in normaler Kochsalzlösung gewaschen und direkt zu dem Laboratorium in noch feuchtem Zustand unter Verwendung abgedichteter Glasprobenbehälter überführt. Mit dem Minimum an Verzögerung (um ausgetrocknete Artefakte zu vermeiden) wurden die spitzen Zahnfragmente an einer festen Metallbasisplatte unter Verwendung eines (Kerr Italia S.p.a., Salerno, Italien) Thermoplasten "Zahnabdruckverbindung"-Medium mit der obersten Wurzelfläche mit Karies befestigt.
Unter Verwendung eines traditionellen Scherblattes aus nichtrostendem Stahl als Schild wurde eine schätzungsweise zu 50 % jeweils von Karies befallene Zahnwurzelfläche geschützt, während der freiliegende Bereich einem Luftschleifschneiden unterzogen wurde. Bioaktive Glasteilchen 45S5 mit einem Durchmesser von 20–90 μm wurden als das Schleifmittel verwendet und durch eine moderne, im Handel erhältliche "Zweikammer"-Luftschleifmaschine (Medivance Instruments Ltd., London, England) geschickt. Das Schleifmittel wurde durch eine Düse mit einem Innendurchmesser von 0,6 mm vom Target aus über eine 5-Sekundenperiode unter Verwendung eines Beschleunigungsdruckes von 0,5 MPa und einer mittleren Schleifmittelpul verfließgeschwindigkeit (0,01 g je Sekunde) abgegeben. Alle Luftschleifaktivitäten wurden innerhalb einer zweckgebundenen selbstevakuierenden Kammer durchgeführt, um Umweltverschmutzung zu minimieren (Handler, Westfield, NJ, USA). Die fünf behandelten Wurzelflächen wurden unter Verwendung einer herkömmlichen Kieselsäuregelvakuumkammer entwässert, die vor der Kohlenstoffbeschichtung und vor der Rasterelektronenmikroskopprüfung (SEM) eingestellt wurden.
Ergebnisse
1 zeigt ein repräsentatives Bild der ermittelten Tatsachen, wobei klar die Schneidwirkung des bioaktiven Glases 45S5 im Vergleich mit unbehandeltem Kariesdentin gezeigt ist und ein Karieswurzeldentin dargestellt ist, das der Entfernung von Oberflächengewebe, verbunden mit Glättung und Abrundung der behandelten Oberfläche dient. Trotz der kurzen Belichtungszeit wurde signifikant zerstörtes Gewebe entfernt, und die restliche Dentinoberfläche zeigte Charakteristika einer luftgeschliffenen Oberfläche.
Die Ergebnisse zeigten klar, daß bioaktives Glas 45S5 erweichtes angefaultes Dentin von einer Wurzeloberfläche entfernen konnte, wenn es als ein Luftschleifmittel verwendet wurde.
Beispiel 2
Es war festzustellen, ob die sich aus der Schmelze herleitenden bioaktiven Gläser gesundes Zahnschmelz und Dentin schneiden würden, und weiterhin war jeglicher Einfluß der unterschiedlichen Härte der beiden Substrate auf der Gesamtrate der Substratentfernung zu prüfen. Weiterhin war festzustellen, ob bioaktive Glasteilchen und Bruchstücke hiervon auf der restlichen Schneidoberfläche vorliegen und ob Dentinröhrenöffnungen bei der Oberflächennachbehandlung geschlossen würden oder offen blieben.
Methode
Fünf frisch extrahierte menschliche Weißheitszähne wurden von vier Patienten gesammelt, die gemäß den örtlichen ethischen Committee-Richtlinien zugestimmt hatten.
Die Kriterien für eine Akzeptanz waren, daß die Zähne nach der Entfernung intakt sein sollten und keine klinischen Anzeichen für Karieszerstörung oder anormale Entwicklung zum Zeitpunkt der chirurgischen Behandlung haben dürften.
Die Zähne wurden in normaler Kochsalzlösung gewaschen und direkt zu dem Laboratorium unter feuchten Bedingungen überführt, wobei dicht verschlossene Glasprobenbehälter verwendet wurden. Mit der Mindestverzögerung (zur Vermeidung ausgetrockneter Artefakte) hatten die Zähne ihr Pulpagewebe entfernt und wurden unter Verwendung einer wassergekühlten Drehdiamantsäge (Labcut 1010, Agar Scientific, Stanstead, Essex, UK) axial unterteilt. Die Schnittflächen wurden dann von Hand bis Grieß P1200 poliert und in 37 %iger Phosphorsäure während 40 Sekunden geätzt (zeigt oben die Entfernung aller Spuren einer signifikanten Oberflächenverunreinigung von Silizium aus dem Polierverfahren, identifiziert im Rasterelektronenmikroskop SEM unter Verwendung von EDXA (Energy Dispersive X-Ray Analysis)). Die fünf halbgeschnittenen Zähne ergaben somit 10 Proben, die in Serie an ihren herausgeschnittenen obersten und horizontalen Oberflächen auf einer festen Metallbasisplatte unter Verwendung einer niedrigtemperierten thermoplastischen "Dental Impression Compound", mittelstark (Kerr Itala S.p.a., Salerno, Italien) verwendet wurde.
Die vorbereiteten Zahnschmelz-/Dentinoberflächen wurden gleichmäßig einem Luftschleifschneiden unterzogen, während welcher Zeit der Betätiger die gesamte abschnittsweise Oberfläche des Zahns gleichmäßig behandeln mußte. Bioaktive Glasteilchen 45S5 mit einem Durchmesser von 20–90 μm wurden als das Schleifmittel verwendet, welches durch eine moderne handelsübliche "Zwillingskammer"-Luftschleifmaschine (Medivance Instruments Ltd., London, England) geliefert wurde. Das Schleifmittel wurde durch eine Düse mit einem Innendurchmesser von 0,6 mm bei einem konstanten Abstand von 5 mm von dem Target unter Verwendung eines Beschleunigungsdruckes von 0,5 Mpa und einer mittleren Schleifpulverfließgeschwindigkeit (0,01 g je Sekunde) erzielt. Die gesamten Luftschleifaktivitäten wurden in einer zu diesem Zweck gebauten selbst evakuierenden Kammer durchgeführt, um Umweltverschmutzung zu minimieren (Handler, Westfield, NJ, USA). Dann wurden zehn behandelte Wurzelstirnseiten unter Verwendung einer herkömmlichen Kieselgel-Lab-Vakuumkammer, die vor der Kohlenstoffbeschichtung und SEM-Prüfung entwässert wurde.
Ergebnisse
Fünf der behandelten Proben wurden insgesamt in dem SEM (2) geprüft, und alle zeigten ein ähnliches ausgebogenes Restschneidflächenbild sowohl über dem Zahnschmelz als auch über Dentin. Dieses zeigte eine ausgesprochene Stufenhöhe (20–30 μm) in der Position der Schmelz-Dentin-Verbindung, wobei das natürlich weichere Dentinelement in einem größeren Ausmaß als der härtere Schmelz extrahiert worden war.
Beim Prüfen der Schmelzoberflächenstruktur selbst wurde weiterer Beweis für unterschiedliches Schneiden erhalten, wie die Hunter-Schreger-Banden (eine gut erkannte normale anatomische Struktur) leicht identifizierbar waren, wobei sie selbst etwas elastisch gegenüber Luftschleifschneiden sind (Boyde 1984).
Die restlichen fünf Proben wurden unter Verwendung eins Osteotoms und eines Hammers eines Kieferchirurgen gespalten, wobei zunächst der Zahn fest in der Ecke eines schweren Winkeleisens befestigt wurde. Der Schlag wurde an der untersten Extremität des Zahnes durchgeführt mit der Absicht, die halbierte Probe axial zu spalten und so die unbehandelte Dentinröhrenstruktur in einer Ebene senkrecht zu der freiliegenden Oberfläche zu offenbaren. Figur 3 zeigt klar Dentinröhren, die zu der behandelten Oberfläche hin verlaufen, aber nicht in einer offenen Mündung enden, wie eine solche, die erwartet würde, wenn eine mit Phosphorsäure geätzte Dentinoberfläche ähnlich geprüft würde.
Außerdem zeigte die geschnittene/stoßverformte Dentinoberfläche, die in 3 erläutert ist, klar eine Offenbarung von Restteilchen auf der behandelten Oberfläche und darin eingebettet (es sollte daran erinnert werden, daß diese Teilchen vor dem SEM-Rastern dem spaltenden hohen Energieauftreffen widerstand.) Die EDXA-Analyse dieser Teilchen offenbarte ein klares Siliziumsignal, was andeutet, daß es Trümmer aus bioaktivem Glas waren, wenn die Siliziumpolierverfälschung durch das beschriebene Säureätzverfahren entfernt wurde. Dies wurde weiterhin durch EDXA-Aufzeichnungen bestätigt, die von Material zwischen den Teilchen gemacht wurden und die keine Gegenwart von signifikanten Siliziumpeaks ergaben.
Daß das unterschiedliche Schneiden identifizierbar in einer Struktur sowie zwischen zwei unterschiedlichen Elementen des Zahnes anzeigt, daß die Härte des Substrats die Rate beeinflußt, mit der es durch bioaktive Gläser geschnitten wird. Somit wird durch Zusammenpassen der Härte eines bioaktiven Glases und derjenigen von erweichtem Dentin selektive Entfernung von erkranktem Dentin erlaubt. Außerdem sollte Material, das zu der Härte von intaktem Dentin paßt, die sensitive Oberfläche stoßverformt oder minimal geschnitten werden, während ihre Röhrchen langzeitige Schmerzlinderung ergeben. Ein solches Material sollte einen vernachlässigbaren Effekt auf den härteren Oberflächenschmelz haben, während anhaftender Zahnstein und unsichtbare färbende Ablagerungen entfernt werden und so aus dem unterschiedlichen Schneidphänomen Kapital schlagen.
Die klare Demonstrierung von restlichen bioaktiven Glasteilchen und Bruchstücken (weit kleiner als die ursprünglich verwendeten Schleifmittel, was ein Zertrümmern des Schleifmittels beim Aufprall zeigt), elastisch auf/in die behandelte Oberfläche angeordnet, ergibt das Bindemittel für die erwünschte bioaktive Reaktion einer Generation einer neuen Calciumphosphatoberfläche über den freiliegenden behandelten Oberflächen. Gemäß Definition erzeugen die bioaktiven Gläser alle eine Calciumphosphatoberfläche, die über einer anionenverarmten Kieselsäuregelschicht liegt. Diese neue physikalisch-chemisch erzeugte Mineraloberfläche (allgemein ohne zelluläre Unterstützung oder Kontrolle) wird die Remineralisierung erlauben und zerstörte Zahnstrukturen an der fertigen Höhlungsoberfläche reparieren, d.h. die Grenze von Karieserkrankungsreaktion in einem Zahn, oder eine behandelte, sensitive freiliegende Dentinoberfläche, um eine elastischere und länger anhaltende desensitivierte mineralisierte Oberfläche zu erhalten. Die Hydrationsquelle ist entweder übersättigte (Ca-P) Lösung von Speichel oder die natürlich in den Dentinröhren gefundene Gewebeflüssigkeit, so daß sie zu einem "feuchten" Material in vivo gemacht wird. Beide Fluide sind als reichliche Ca- und P-Quellen bekannt.
Beispiel 3
Es ist festzustellen, ob die geschnittene/stoßverformte Oberfläche, die durch die bioaktiven Gläser erzeugt wird und eine Abscheidung von bioaktiven Teilchen und Bruchstücken derselben auf der Oberfläche hat, den Erschütterungen einer intraoralen Existenz widerstehen würde, und weiterhin ist ein mögliches Auftreten neuer Calciumphosphatabscheidungen auf der geschnittenen Oberfläche zu identifizieren.
Methoden
Vier Freiwillige stimmten zu, eine intraorale Prothese gemäß den Linien eines Gestells zu bekommen, das orthodontische Einrichtung (inaktiv) behielt 4. Jede Einrichtung trug vier Proben von Zahnschmelz und Dentin, die vorher steril gegen Bakterien, Viren und Prionentransfer gemacht worden waren, wobei zwei Zyklen von SDS-Detergensbehandlung (5 %ige Lösung von Natriumdodecylsulphat während 24 Stunden) (Azzopardi 2000: Messung der Erosion und des Schutzes von exponiertem Dentin mit einem Klebstoffharzüberzug) verwendet wurden: einer in vitro- und einer in situ-Bewertung. PhD-Thesis des GKT-Dental Institute – Guy's Campus, King's College, University of London) und Gammabestrahlung (600 Curie bei 22,272 Rad/hr Caesium 137-Quelle Gammazell 1000, Elite Nordion Int. Inc. Ontario). Eine einzelne Dosis von 24 Stunden Gammabestrahlung wurde verwendet, da sie sich als sicherste in einer Pilotuntersuchung erwies, die Sterilisationsmethode zu testen (Azzopardi 2000).
Nach den örtlichen Protokollen des Hospital Ethical Committee wurde jede der Zahntestproben von einem Paar unverletzter extrahierter menschlicher dritter Backenzähne (denen vorher das Pulpagewebe entfernt worden war) abgeschnitten, wobei eine wassergekühlte drehende Diamantsäge (Labcut 1010, Agar Scientific, Stanstead, Essex UK) verwendet wurde. Die Scheiben (insgesamt 16) wurden zu P1200-Sand poliert und in der Acrylbasisplatte unter Verwendung eines kalthärtenden orthodontischen PMMA-Harzes (Orthoharz) befestigt. Die Proben wurden anschließend einer 37 %igen Phosphorsäure während 40 Sekunden ausgesetzt, um ihre verfälschte Oberfläche zu reinigen und die wahre poröse Dentinstruktur (siehe Beispiel 2) freizulegen. Der mittige Abschnitt einer jeden Probe wurde dann unter Verwendung eines 3 mm breiten Streifens von PTFE-Band geschützt, um Verunreinigung dieser Kontrollstelle zu vermeiden.
Die Verwendung eines herkömmlichen rostfreien Stahl-Scherblattes als Schild wurde der untere Abschnitt einer jeden Probe einem Luftschleifschneiden unterzogen. Bioaktive Glasteilchen 45S5 mit einem Durchmesser von 20–90 μm wurden als Schleifmittel verwendet und wurden durch eine moderne handelsübliche "Zweikammer"-Luftschleifmaschine (Medivance Instruments Ltd., London, England) verwendet. Das Schleifmittel wurde durch eine Düse von 0,6 mm Innendurchmesser und einen konstanten Abstand von 5 mm von dem Target während einer 5 Sekundenperiode unter Verwendung eines Beschleunigerdruckes von 0,5 MPa und eines mittleren Schleifpulverflusses (0,01 g je Sekunde) verwendet wurden. Durch erneute Umkehr des Scherblattschildes wurden die unteren zwei Drittel einer jeden Probe geschützt, während der obere Abschnitt einem Luftschleifen mit Teilchen von Aluminiumoxid vergleichbaren Durchmessers unterzogen wurde. Sämtliche Luftschleifaktivitäten wurden in einer speziell hierfür gebauten selbst evakuierenden Kammer durchgeführt, um die Umweltverschmutzung zu minimieren (Handler, Westfield, NJ, USA).
Die Einstellung des Luftschleifinstrumentes blieb unverändert während des gesamten Experimentes, obwohl die Linien von bioaktivem Restpulver geklärt wurden, indem während einer 2-minütigen Periode Ungenutztes in die "Staubkammer" gesprüht wurde. Die Proben wurden reingeblasen unter Verwendung von trockener Druckluft, und der Schutzstreifen wurde entfernt. Die Zubehörteile wurden zumeist in orthodontischen Behälterboxen gehalten, während Verschleißperioden abgewartet wurden.
Nach einem gut akzeptierten täglichen Verschleißprotokoll (Azzopardi 2000) wurden die Zubehörteile während acht Stunden je Arbeitstag von allen Freiwilligen getragen, doch wurden sie bei Mahlzeiten in einem Versuch, hygienische Handhabung der Proben bei Überblicken (pro Tragen nach 3 Tagen und 1 Woche) zu bekommen, abgelegt. Jede Rückschau erfaßte Eckprüfung aller drei Bereiche jeweils von Dentin-/Zahnschmelzproben mit einem konfokalen Tandem-Rastermikroskop mit reflektiertem Licht (Nora Instruments Middlenton, Wisconsin, USA) unter Verwendung einer 40fachen Vergrößerung/0,55 na Trockenlinsen (Nikon Corp. Japan), um so jegliche Oberflächenverunreinigung mit mikroskopischem Linsenöl zu vermeiden. Digitale Bilder von repräsentativen Abschnitten einer jeden Oberfläche wurden unter Verwendung eines Augenstücks, das auf Coolpix 990 Digital Camera (Nikon Corp. Japan) montiert war, eingefangen. Die befestigten Proben konnten nicht wiederholt in dem SEM geprüft werden, und direkte Reflexionsabbildungen wurden für Harzkopiertechniken bevorzugt, da dies weitere Zersplitterung der Oberfläche als erforderlich, vermied.
Ergebnisse
5 zeigt eine Montage des von einer repräsentativen Probe über die volle Woche als Trageperiode erhaltenen Bilder. Die Bilder A und D entsprechen dem Bereich (B) von 4 bei Beginn und am Ende der Versuchsperiode, die Bilder B und E entsprechen dem Bereich (D) von 4 bei Beginn und am Ende der Versuchsperiode, und die Bilder C und F entsprechen dem Bereich (A) von 4 bei Beginn und am Ende der Versuchsperiode. Das erste offensichtliche Merkmal ist die Änderung des Dentinbildes mit offenen Röhren durch Luftschleifen/Stoßverformung mit Aluminiumoxid und bioaktiven Glasteilchen. Ein optisch ähnliches Bild erhält man mit einem Verschluß der offenen Röhrenöffnungen. 5, Bild D zeigt keinen Abbau der Oberfläche nach einer Woche bei intraoralem Tragen. Das Vorhandensein von blau auf grün in dem Bild ist ein optisches Phänomen: chromatische Aberration, die einen höheren Be reich der Oberfläche zeigt, was die Entwicklung eines neuen Oberflächenmerkmals (Watson 1997) vorschlägt. Die unberührte Dentinoberfläche (E) zeigte eine kleine ähnliche Veränderung gegenüber der gleichen Periode, die mit Aluminiumoxid behandelte Oberfläche zeigte dagegen nichts (C-vor und F-nach der Versuchsperiode). Das Fehlen ähnlicher zusätzlicher Merkmale auf den Aluminiumoxidoberflächen bedeutet eine elastische Zunahme oder ein Mineralwachstumsphänomen, beschleunigt auf den Dentinoberflächen, die mit bioaktiven Gläsern behandelt wurden. Wenn das Phänomen vorübergehend Trümmer war, bestand eine gleiche Chance des Auftretens auf den anderen Oberflächen, obwohl nichts in den geprüften Proben gefunden wurde.
Daß ähnliche neue Zunahmen nicht auf den aluminiumoxidbehandelten Oberflächen zu sehen waren, paßt auch zu dem Vorschlag, daß dieses neue Material in der Tat eine neue Calciumphosphatabscheidung ist, wie in Gegenwart von mehr als 3 % Aluminiumoxid, da die bioaktive Reaktion bekanntermaßen abgetötet wird (Hench 1998).
Zur Bestätigung der obigen Ergebnisse wurde festgestellt, daß ohne Freilegen der Zähne zur Entwässerung, die für die SEM-Zubereitung erforderlich ist, die klassische Stufenhöhe in den mit bioaktivem Glas besprühten EDJ-Bereiche beibehalten wurden, was anzeigt, daß das Dentin tatsächlich mit einer größeren Geschwindigkeit als der härtere Schmelz entfernt wurde. Die mit Aluminiumoxid besprühte Oberfläche zeigte eine raschere Entfernung von Gewebe (4) und die EDJ-Stufenhöhe war weit weniger hervorspringend, da beide Substrate so viel weicher als Aluminiumoxidteilchen waren.
Die gezeigten Bilder demonstrieren klar die geänderte Oberfläche, die unter Verwendung von bioaktiven Gläsern als Luftschleifmittel erhalten wird. Die Beibehaltung eines Verschlusses der Röhrenöffnungen während intraoralen Abnutzens schlägt vor, daß die Oberfläche elastisch ist und die geänderte Morphologie mit der Zeit weiter den Anspruch substantiiert, daß die bioaktiven Glasschleiftrümmer in der Lage sind, die Erzeugung einer Calciumphosphatmineraloberfläche in der intraoralen Service-Umgebung mit einer viel größeren Geschwindigkeit als freigelegtes Dentin zu impfen und zwar das mit Aluminiumoxid behandelte.
Beispiel 4
Bestätigende Demonstration des unterschiedlichen Schleifens ähnlich großer Teilchen unterschiedlicher Härte.
Methoden
Zwei monolithische Platten 1 cm × 1 cm × 3 mm Tiefe von bioaktivem Sol-Gel-Glas 58S wurden zu Waben unter Verwendung einer Diamantdrahtsäge (Bennettech, Leicester, England) zersägt. Jede der Waben war 2 mm breit und 6 mm lang. Auflegen jeder Wabe auf einer Schicht von bei niedriger Temperatur thermoplastischem "Dental Impression Compund"- Medium (Kerr Italia S.p.a., Salerno, Italien) erlaubte, daß das Testsubstrat in der Sprühkammer in horizontaler Position zu halten ist. Verwendung rostfreier Stahlscherblätter als Schutzschilde jeweils dazwischen konnte mit Luft ohne Zerstörung oder Verfälschung der Nachbarproben erfolgen. Jede Wabe ergab drei Proben und führte zu jeweils drei von zwei Schleifmittelteststellen.
Jede Probe wurde einem Luftschleifschneiden unter Verwendung von bioaktiven Glasteilchen 45S5 mit einem Durchmesser von 20–90 μm oder einem ähnlich bemessenen Aluminiumoxidfeinstoff, der von einer modernen im Handel erhältlichen "Zwillingskammer"-Luftschleifmaschine abgegeben wurde, unterzogen (Medivance Instruments Ltd., London, England). Das Schleifmittel wurde über eine Düse mit einem Innendurchmesser von 0,6 mm bei einem konstanten Abstand von 5 mm vom Target während nur einer zweiten Periode unter Verwendung eines Beschleunigungsdruckes von 0,5 MPa und einer mittleren Schleifpulverfließgeschwindigkeit (0,01 g je Sekunde) angeliefert. Alle Luftschleifmittelaktivitäten wurden in einer zu diesem Zweck gebauten selbst evakuierenden Kammer durchgeführt, um Umweltverschmutzung zu minimieren (Handler, Westfield, NJ, USA). Die Einstellung des Luftschleifinstruments blieb unverändert während des Experiments, obwohl die Linien von restlichem Bioaktivpulver befreit wurden, indem man eine 2-minütige Periode von Abfallbesprühung in die "Staubkammer" durchführte. Die Proben wurden saubergeblasen, wobei man trockene Preßluft verwendete, und dann zu der SEM-Anlage zum Beschichten mit Gold und zur Bilderzeugung überführt wurde.
Ergebnisse
6 wird als repräsentativ für diese Kenntnisse angegeben. Die mit bioaktivem Glas 45S5 behandelten Oberflächen waren weit weniger als jene die einer Aluminiumoxidbehandlung unterzogen wurden, gekerbt.
Das bioaktive Glas 45S5 hinterließ restliche Teilchen von sich selbst, in/auf der Schneidoberfläche eingebettet, während das härtere Sandprodukt eine reinere Oberfläche hatte. (Ein ersichtlicher Materialpfropfen, der an der Basis des Aluminiumoxidsektionsbereichs teil hatte, trat infolge einer Verstopfung der Apparatur auf.)
Die in 6 gezeigten Daten demonstrieren, daß Schleifaggregate unterschiedlicher Härte einen sehr unterschiedlichen Schneideffekt haben, wenn man die unter den gleichen Schneidbedingungen auf dem gleichen Substrat aufbringt und so die Voraussetzung unterschiedlicher Schleifeigenschaften mit unterschiedlichen Schneid-, Nachbearbeitungs- und minimalen Resektionsoberflächenbehandlungsarten schafft.
Beispiel 5
Demonstration von Röhrenverschluß nach Verwendung gemäß der Erfindung in einem in-vivo-Modell
Methoden
Das in Beispiel 3 durchgeführte Experiment ließ man sich während einer Zeitdauer von 13 Tagen insgesamt fortsetzen, und an seinem Ende wurden die Proben sorgfältig aus den Basisplatten derart herausgeschnitten, daß es keine Verunreinigung der freiliegenden behandelten Dentinoberflächen gab. Jede Probe wurde klar markiert, um genaue Wiederorientierung zu gestatten. Gemäß einer weit verbreiteten Praxis für die Identifizierung der Bewegung von Dentin bindenden Mitteln durch das Zahngewebe (Griffiths BM, Watson TF, Sherrif M, 1999 The influence of dentine bonding systems and their handling characteristics on the morphology and micro-permeability of the dentine – adhesive interface. J. Dent. 27 63-71) wurde in Überschuß an Rhodamin-B-markiertes Dentinbindeharz (EBS Bond Espe, Seefeld, Deutschland) über den horizontal orientierten Dentintestoberflächen angerührt, und man ließ so gut man konnte die Proben in totaler Finsternis für die experimentelle Periode sich vollsaugen. Die Polymerisation des Harzes und die Einstellung wurden vermieden, indem die Proben in totaler Finsternis für die experimentelle Periode erhalten wurden (alte fotografische Filmbehälter dienten als Lichtabhaltekammern). Keine Probe zeigte vorzeitige Härtung am Ende der zweistündigen Periode unter Verwendung des vom Hersteller zugeführten härtenden Lichts mit einer Wellenlänge von 470 nm.
Unter Verwendung einer mit Wasser gekühlten rotierenden Diamantsäge (Labcut 1010, Agar Scientific, Stanstead, Essex UK) wurden die Proben zersägt, um markierte Harzpenetration senkrecht zu der experimentellen Oberfläche (siehe 7) zu bekommen, die Schnittflächen wurden dann von Hand poliert P1200-Sand, bevor mit einem konfokalen Tandem-Raster-Fluoreszenzlichtmikroskop (Noran Instruments Middlenton, Wisconsin, USA) unter Verwendung einer 60fachen 1,40 na Öllinse (Nikon Corp. Japan) betrachtet wurde, und ein Objektiv mit 10facher Vergrößerung ergab eine 600fache Vergrößerung der Abbildungen (7). Das konfokale Mikroskop erlaubte eine Abbildung auf einer Unteroberfläche in solchen durchscheinenden Proben, so daß eine Verwechselung durch Schmierschicht von der Schneid-/Polierphase verhindert wurde.
Ergebnisse
7. Kombinationsabbildung, die eine konfokale Tandem-Raster-Fluoreszenzabbildung eines repräsentativen Dentinzahnblättchen halbiert nach 13 Tagen intraoralem Verschleiß. Die Probe ist gegenüber Teil A, der bioaktiven glasbehandelten Fläche abgebildet, und keine markierte Harzpenetration ist ersichtlich. Gelegentliche Schattenmarkie rungen leerer Röhren sind zu sehen, beleuchtet durch das Fluoreszenzsignal von dem Oberflächenharz. Man bemerke, daß keine Röhrenmarkierungen an der Zahn-Harzgrenzfläche sichtbar sind, was die Entwicklung einer neuen dichtenden Oberflächenschicht zeigt. Teil B zeigt das Ansprechen von freigelegtem Dentin auf die gleiche intraorale Umgebung. Einige offene Röhren verbleiben, obwohl die meisten in ihren Innenvolumina abgedichtet sind, was einen verschiedenen, langsameren Stenosemechanismus zeigt. Teil C zeigt die mit Aluminiumoxid behandelte Oberfläche der gleichen Probe. Klar wurden die Röhren nicht verschlossen, und keine zusätzliche Remineralisierung ist in der Lage aufzutreten, hauptsächlich da die bioaktive Reaktion durch die Aluminiumoxidbruchstücke vergiftet ist. So würde es den Anschein haben, daß die derzeit verfügbaren Schleifmittel zwar rasch schneiden (man bemerke den übermäßigen Verlust an Gewebe in dem mit Aluminiumoxid behandelten Bereich – C der Probendarstellung), aber jegliche Chance auf Oberflächenremineralisierung durch einen Mechanismus wie auch immer verhindert. Außerdem beschleunigen die bioaktiven Gläser die Bildung einer neumineralisierten Oberfläche, vorausgesetzt, daß eine schnellere Dichtung als die unbehandelte Dentinoberfläche vorliegt.
Diskussion
Aus den Abbildungen in 7 ist klar ersichtlich, daß über die experimentelle Zeitperiode das Dentin in der Lage war, teilweise selbst zu heilen, da nur wenige Harzspitzen in den geprüften Bereichsflächen vorlagen. Dies war eine erwartete Erkenntnis, da es bekannt ist, daß Dentin langsam Sklerose an offenen Röhren durch CaP-Kristallwachstum ergeben kann, wenn es sich in einer geeigneten Umgebung befindet. Die mit bioaktiven Gläsern behandelten Dentinoberflächen jedoch erlaubten keinen Zugang zu einem der markierten Harze, nur die Schatten der leeren geschlossenen Röhren konnte man sehen, da sie durch das Strahlungslicht von dem markierten Harz auf die Dentinoberfläche beleuchtet wurden. Die Bilder zeigen auch, daß wenige, wenn überhaupt, Röhren sich zu der Zahn-Harzgrenzfläche erstrecken, einen peripheren Verschluß der Röhren bewirken, indem sie neue Mineralabscheidung ergeben ungleich der exponierten Dentingrenzfläche, wo Harz, das in offene Röhrenöffnungen eintritt, zu sehen ist. Das Sklerose-/Stenoseverfahren scheint in den offenen Röhren aufzutreten und zwischen diesen Verfahren und dem Oberflächenheilphänomen zu unterscheiden, welches man in den mit bioaktivem Glas behandelten Oberflächen sieht.
Das mit Aluminiumoxid behandelte Dentin zeigte einen bemerkenswerten Grad an Leckage, das Bild in 7, das klar markiertes Harz zeigt, das das Röhrennetz in dem Abbildungsfeld durchdringt. Das Vorhandensein von mehr als 3 % Aluminiumoxid in der Nachbarschaft eines bioaktiven Verfahrens tötet bekanntermaßen die Reaktion vollständig. Es scheint so, daß dies in diesem Experiment erfolgte, wobei die behandelte Oberfläche unfähig gemacht wurde, weitere Salzkristallisation von CaP zu bekommen. Dieser Beweis bestätigt, daß die Ab scheidung von bioaktiven Gläsern auf Zahnoberflächen nach dieser Methode schneiden oder stoßverformen kann, beschleunigte Mineralkristallisation auf den behandelten Flächen erlauben kann, die Oberflächen in einer günstigen Weise für die Verwendung in der Reaktion verändern kann, Hemmung und Behandlung von Zahnkaries, Dentinhypersensitivität und Pulpaschmerzen, angeborene Defekte des Zahnhartgewebes, Verfärbung und Zahnverschleiß ergeben kann.

Claims

Verwendung eines Bioglases für die Herstellung eines Luftschleifmittels für die Verwendung bei der Behandlung von Zahnhartgewebe und Pulpastörungen.
Verwendung nach Anspruch 1, bei der das Bioglas eine SiO- oder Si(OH)₂-Quelle und eine CaO₂- und/oder P₂O₅-Quelle umfaßt.
Verwendung nach Anspruch 2, bei der das Bioglas weiterhin wenigstens ein Härtungsmittel und/oder wenigstens ein Weichmachermittel umfaßt.
Verwendung nach Anspruch 3, bei der das Weichmachermittel unter Na, K, Ca, Mg, B, Al, P, N, F ausgewählt ist und das Härtungsmittel TiO₂ ist.
Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der das Bioglas 1 bis 100 % SiO₂ oder Si(OH)₂, 0 bis 60 % CaO, 0 bis 60 % P₂O₅, 0 bis 45 % Na₂O, 0 bis 45 % K₂O und 0 bis 40 % MgO umfaßt.
Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der das Bioglas nach der Sol-Gel-Methode erhältlich ist.
Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der das Bioglas nach der Schmelzmethode erhältlich ist.
Verwendung nach Anspruch 6, bei der das Bioglas 44 bis 86 Gew.-% SiO₂, 4 bis 46 Gew.-% CaO und 3 bis 15 Gew.-% P₂O₅ umfaßt.
Verwendung nach Anspruch 6, bei der das Bioglas 58 Gew.-% SiO₂, 33 Gew.-% CaO und 9 Gew.-% P₂O₅ umfaßt.
Verwendung nach Anspruch 7, bei der das Bioglas 40 bis 51 Gew.-% SiO₂, 23 bis 25 Gew.-% CaO, 23 bis 25 Gew.-% Na₂O und 0 bis 6 Gew.-% P₂O₅ umfaßt.
Verwendung nach Anspruch 7, bei der das Bioglas in Gew.-% umfaßt: SiO₂ – 45 % Na₂O – 24,5 % CaO – 24,5 % P₂O₅ – 6 %
Verwendung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei der das Bioglas eine Vickers-Härte wenigstens wie jene von Zahnschmelz hat.
Verwendung nach Anspruch 12, bei der das Bioglas eine Vickers-Härte von wenigstens etwa 300 hat.
Verwendung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei der das Bioglas eine Vickers-Härte wenigstens wie jene von gesundem Zahndentin und höchstens wie die von Zahnschmelz hat.
Verwendung nach Anspruch 14, bei der das Bioglas eine Vickers-Härte von wenigstens etwa 70 und höchstens etwa 300 hat.
Verwendung nach Anspruch 12 oder 13, bei der die Bioglasteilchen im wesentlichen nichtkugelig sind.
Verwendung nach Anspruch 14 oder 15, bei der die Bioglasteilchen im wesentlichen kugelförmig sind.
Verwendung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei der die Bioglasteilchen einen Durchmesser von 10 μm bis 500 μm haben.
Verwendung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei der die Zahnstörung die Behandlung von Zahnkaries ist.
Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, bei der die Zahnstörung die Behandlung von Zahnhypersensibilität ist.
Verwendung nach Anspruch 19, bei der die Zahnhartgewebe- und Pulpusstörungen Zahnkaries, Schmerzen, Zahnabnutzung, Verfärbung, Dentin-Überempfindlichkeit und angeborene Zahngewebemißbildungen sind.
Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der das Bioglas durch Zahnschmelz schneiden kann.
Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der das Bioglas durch Zahndentin und Nichtzahnschmelz schneiden kann.