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Diese
Anmeldung ist eine Continuation-in-part von US-Patentanmeldung,
Serial-No. 60/093 364, eingereicht am 20. Juli 1998, die eine Continuation-in-part
von US-Patentanmeldung, Serial-No. 09/136 320 ist, eingereicht am
6. Juli 1998 (als Case LDC-791 CON), die eine Continuation-in-part
von US-Patentanmeldung, Serial-No.
09/052 180, eingereicht am 31. März
1998, ist, die eine Continuation-in-part von Patentanmeldung, Serial-No.
08/946 612, eingereicht am 7. Oktober 1997, ist, die den Anspruch
auf die Anmeldedaten der Provisional patent application 60/042 585,
eingereicht am 2. April 1997, und der Provisional patent application, Serial
no. 60/043 812, eingereicht am 14. April 1997, erheben.
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Die
Erfindung betrifft ein Dentalmaterial, das zur Herstellung von künstlichem
Zahnschmelz, Inlays, Onlays und Überzügen geeignet
ist. Die Erfindung stellt ein Dentalmaterial bereit, das vorzugsweise
eine Opazität
von weniger als 50% und einen lokalisierten Verschleißvolumenverlust
von weniger als 0,025 mm3 aufweist, gebildet
aus einem Material mit einer härtbaren
Matrix und einem Füllstoff.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren
umfasst das Gestalten des Zahnschmelzmaterials. Vorzugsweise ist
der Brechungsindex des zur Herstellung von künstlichem Zahnschmelz verwendeten
Harzmatrix-Materials nicht größer als
5% des Brechungsindex des Füllstoffmaterials.
Insbesondere liegt der Brechungsindex des Harzmatrix-Materials unterhalb
von 1% des Brechungsindex des Füllstoffmasterials.
In erster Linie ist der Brechungsindex des Harzmatrix-Materials
nicht größer als
0,5% des Brechungsindex des Füllstoffmaterials.
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Das
Aussehen einer Dentalrestaurierung wird nicht nur durch die Intensität und den
Farbton der dabei verwendeten Pigmente modifiziert, sondern auch
durch den Grad der Transluzenz oder Opazität des Restaurierungsmaterials.
Dies trifft insbesondere auf Zahnschmelz zu.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Auf
dem Gebiet der Zahnschmelzmaterialien ist die Transluzenz (der Umkehrwert
der Opazität)
ein Charakteristikum, das wesentlich ist, und eine Verbesserung
von 5% oder mehr werden weit verbreitet als signifikante Verbesserungen
auf diesem Gebiet angesehen, insbesondere wenn sie von einer akzeptierbaren Verschleißfestigkeit
begleitet werden.
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Es
ist besonders bevorzugt, dass das Zahnschmelzmaterial homogen ist,
damit Luftblasen oder strukturelle Diskontinuitäten beim Einbringen in die
Zahnstruktur vermieden werden. Es ist zusätzlich bevorzugt, dass solche
Materialien während
des Verlaufs einer Zahnfüllung
ein Matrixband bilden können.
Solche Materialien sollten auch den physikalischen Belastungen im
hinteren Mundbereich widerstehen können und unter solchen Bedingungen
nicht zerbröckeln,
brechen oder erodieren.
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Der
Begriff Opazität,
wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf den Prozentsatz des
durch ein Spektrophotometer durch eine 1 mm dicke Probe des zu testenden
Materials durchgelassenen auftreffenden weißen Lichtes. Der hier verwendete
Begriff Opazität
des Probenmaterials, das nicht pigmentiert ist, wird insbesondere
unter Verwendung eines Macbeth Color Eye Spektrophotometer gemessen,
das gemäß der Kalibrationsmethode
des Herstellers CAL-030-95 kalibriert ist, wobei das Spektrophotometer
mit einem CompuAid 286-Mikrocomputer verbunden ist.
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Der
Begriff lokalisierter Verschleißvolumenverlust
(auch als Volumenverlust des lokalisierten Verschleißes bekannt),
wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf den Volumenverlust
in mm3 eines zu testenden Probenmaterials
nach 250.000 Zyklen in einer Leinfelder-in-vitro-Verschleißtest-Vorrichtung,
wie von Leinfelder et al. in An In Vitro Device for Predicting Clinical
Wear, Quintessence International, Band 20, Nr. 10/1989, Seiten 755–761, beschrieben.
Die Messungen können
z.B. gemäß dem AST
Products User's
Manual durchgeführt
werden, unter Verwendung eines VCA 2500 Video Contact Angle System,
vertrieben von AST Products, Inc., Billerico, MA, und einem Mikrocomputer
mit MicroSoft Windows-Software. Die Abriebkolben werden mit einer
Rückkehrgrenze
von 8,3 mm, einer Belastung auf 10 kg maximum (die auf den Kolben
applizierte Belastung beträgt
7,6 bis 8,0 kg), einer auf 200 mm/min eingestellten Crosshead-Geschwindigkeit
kalibriert. Eine solche Vorrichtung wird an der University of Alabama,
University of North Carolina, Creighton University und bei DENTSPLY
International Inc. verwendet.
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Der
Begriff erweiterter lokalisierter Verschleißvolumenverlust (auch als Volumenverlust
des lokalisierten Verschleißes
bekannt), wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf den Volumenverlust
in mm3 eines zu testenden Probenmaterials
nach 400.000 Zyklen in einer Leinfelder-in-vitro-Verschleißtest-Vorrichtung, wie von
Leinfelder et al. in An In Vitro Device for Predicting Clinical
Wear, Quintessence International, Band 20, Nr. 10/1989, Seiten 755–761, beschrieben.
Die Messungen können
z.B. gemäß dem AST
Products User's
Manual durchgeführt
werden, unter Verwendung eines VCA 2500 Video Contact Angle System,
vertrieben von AST Products, Inc., Billerico, MA, und einem Mikrocomputer
mit MicroSoft Windows-Software. Die Abriebkolben werden mit einer
Rückkehrgrenze
von 8,3 mm, einer Belastung auf 10 kg maximum (die auf den Kolben
applizierte Belastung beträgt
7,6 bis 8,0 kg), einer auf 200 mm/min eingestellten Crosshead-Geschwindigkeit
kalibriert. Eine solche Vorrichtung wird an der University of Alabama,
University of North Carolina, Creighton University und bei DENTSPLY
International Inc. verwendet.
-
Bei
der Messung des Materialvolumenverlustes wird die Probe von der
Leinfelder-University of Alabama-Abriebvorrichtung auf den Abrieb
in dem Form Taysurf Profilometer gemessen, das einen sich quer bewegenden
Abtaststift verwendet, um eine 3D-topographische Karte der verschlissenen
Fläche
mittels einer elektronischen Interfaceeinheit, die mit einem Host-Computer
verbunden ist, zu konstruieren. Ein im Host-Computer installiertes
Oberflächenanalysenprogramm
stellt die verschlissene Fläche
graphisch dar und berechnet das Volumen. Dieses Volumen, ausgedrückt in mm3, wird als "Verschleißvolumenverlust" des Testmaterials
angesehen. Je größer der
Volumenverlust ist, desto höher
ist der Verschleiß des
Materials.
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Der
Index der Brechung (oder Brechungsindex) für eine Substanz ist das Verhältnis der
Geschwindigkeit des Lichts in einem Vakuum (üblicherweise wird anstelle
eines Vakuums Luft mit 1 Atmosphäre
Druck verwendet) zur Geschwindigkeit in dem zu testenden Material.
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Der
hier verwendete Brechungsindex der Flüssigkeit (liquid refractive
index) bezieht sich auf den Brechungsindex einer Flüssigkeit.
Vorzugsweise wird der hier verwendete Brechungsindex der Flüssigkeit
mit einem Abbe-Refraktometer (refractometer-Abbe Model) (hergestellt
von BAUSH & LOMB)
gemessen.
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Der
hier verwendete Brechungsindex des Füllstoffs (filler refractive
index) bezieht sich auf den Brechungsindex von anorganischen Füllstoffteilchen.
Vorzugsweise ist der hier verwendete Brechungsindex des Füllstoffs
derjenige, der durch den Hersteller angegeben wird, und kann z.B.
unter Verwendung eines Mikroskops gemessen werden.
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Das
Kontrastverhältnis
des Dentalverbundstoffs ist das Verhältnis zwischen dem Reflexionsvermögen der
Probe im Tageslicht vor einem schwarzen Standard-Hintergrund, und
dem Reflexionsvermögen
der Probe vor einem weißen
Standard. Die Transluzenz des Verbundmaterials ist abhängig von
der Teilchengröße, der Form
und der Differenz der Brechungsindices zwischen dem Glas-Füllstoff
und der Harzmatrix, in der sich die Glaspulver befinden. Die im
wesentlichen perfekte Anpassung (tatsächliche Gleichheit) in den
Brechungsindices zwischen dem im erfindungsgemäßen Material verwendeten anorganischen
Glas-Füllstoff
und der organischen Harzmatrix ergibt die verbesserte Transluzenz
des erfindungsgemäßen Zahnschmelzmaterials.
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Ethoxylierkes
Bisphenol A-Dimethacrylat (EBPADMA), auch als 2,2-Bis[4-(2-methacryloxyethoxy)phenyl]propan
bekannt, weist die Strukturformel auf:
und wird
als Harzmatrix verwendet.
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Triethylenglykoldimethacrylat,
auch als 2,2'-[Ethandiylbis(oxy)bisethyl-di-2-methylpropenat
bekannt,
weist die Strukturformel auf:
und wird als Harzmatrix verwendet.
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Cyclodi-2,2'-bis{4-[3-methacryloxy-2-(1,12-dioxa-2,11-dioxo-3,10-diazadodecan)propoxy]phenyl}propan
(NCO-Monomer) weist die Strukturformel auf:
und wird
als Harzmatrix verwendet.
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1,7,7-Trimethylbicyclo[2.2.1]heptan-2,3-dion
(Campherchinon oder CQ).
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Ethyl-(4-N,N-dimethylamino)benzoat
(EDAB) ist ein VLC-Initiatorsystem und weist die Strukturformel auf:
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Butyliertes
Hydroxytoluol (BHT), auch als 2,6-Bis(1,1-dimethylethyl)-4-methylphenol
bekannt, ist ein Stabilisator mit der Strukturformel:
-
(2-Hydroxymethoxyphenyl)phenylmethanon
ist ein UV-Stabilisator mit der Strukturformel:
vertrieben von BASF Corporation
als Uvinul M40.
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Diethyl-2,5-dihydroxyterephthalat
ist ein Fluoreszenzmittel mit der Strukturformel:
und wird von Riedel-de Haën AG als
Lumilux
® Blau
LZ vertrieben.
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2,7,7,9,15-Pentamethyl-4,13-dioxo-3,14-dioxa-5,12-diazahexadecan-1,16-diyldimethacrylat
(UDMA) weist die Strukturformel auf:
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AUFGABENSTELLUNGEN DER
ERFINDUNG
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Eine
Aufgabenstellung der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung
eines Zahnschmelzmaterials mit einer Opazität von weniger als 50% und einem
lokalisierten Verschleißvolumenverlust
von weniger als 0,025 mm3.
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Eine
weitere Aufgabenstellung der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung
einer eine polymerisierbare Matrix bildenden Flüssigkeit und von anorganischen
Füllstoffteilchen,
wobei die Flüssigkeit
polymerisierbares Material mit einem ersten Brechungsindex aufweist,
und der Füllstoff
eine Vielzahl von Teilchen mit einem zweiten Brechungsindex aufweist,
und der erste Brechungsindex nicht größer ist als 5% des zweiten Brechungsindex.
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Eine
weitere Aufgabenstellung der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung
eines Zahnschmelzmaterials, das, wenn es bei Dentalprothesen verwendet
wird, dauerhaft ist.
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Diese
und andere erfindungsgemäße Aufgabenstellungen,
die aus der nachstehenden Beschreibung ersichtlich werden, werden
durch die nachstehend beschriebene und beanspruchte Erfindung erzielt.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und Material zur Ausbildung eines
transluzenten verschleißfesten Zahnschmelzes,
und das ausgebildete Zahnschmelzmaterial mit einer Opazität von weniger
als 50% und einem lokalisierten Verschleißvolumenverlust von weniger
als 0,025 mm3 und einem erweiterten lokalisierten Verschleißvolumenverlust
von weniger als 0,04 mm3. Das Zahnschmelzmaterial
wird gebildet aus einer polymerisierbaren Matrix und einem Füllstoff.
Das Material zur Ausbildung eines transluzenten verschleißfesten Zahnschmelzes
mit einer Opazität
von weniger als 50% und einem lokalisierten Verschleißvolumenverlust nach
250.000 Zyklen von weniger als 0,025 mm3 umfasst
eine polymerisierbare Matrix bildende Flüssigkeit und anorganische Füllstoffteilchen.
Die Flüssigkeit
weist ein polymerisierbares Material mit einem ersten Brechungsindex
auf. Der Füllstoff
weist eine Vielzahl von Teilchen mit einem zweiten Brechungsindex
auf. Die erste Vielzahl von Teilchen wird aus einer Vielzahl von
Teilchen mit einer kleinen und einer großen mittleren Teilchengröße ausgebildet.
Die Vielzahl von Teilchen mit einer kleinen mittleren Teilchengröße weisen
eine mittlere Teilchengröße zwischen
0,3 und 0,7 μm
auf. Die Vielzahl von Teilchen mit hoher mittlerer Teilchengröße weisen
eine mittlere Teilchengröße zwischen
1 und 10 μm
auf. Der erste Brechungsindex ist nicht größer als 5% des zweiten Brechungsindex.
Die Vielzahl von Teilchen mit einer großen mittleren Teilchengröße weisen insbesondere
eine mittlere Teilchengröße zwischen
1 und 2 μm
auf. Der Füllstoff
umfasst auch eine zweite Vielzahl von Füllstoffteilchen mit einer mittleren
Teilchengröße von ca.
0,01 bis ca. 0,04 μm.
Vorzugsweise liegen die Teilchen der zweiten Vielzahl von Füllstoffteilchen
mit einer mittleren Teilchengröße von ca.
0,01 bis ca. 0,04 μm
in agglomerierter Form vor, mit Agglomeratgrößen von ca. 0,2 bis ca. 0,4 μm.
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Gemäß einer
bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform
wird ein Material zur Ausbildung eines transluzenten verschleißfesten
Zahnschmelzes bereitgestellt, mit einer Opazität von weniger als 50% und einem
lokalisierten Verschleißvolumenverlust
von weniger als 0,025 mm3, das eine polymerisierbare
Matrix-bildende Flüssigkeit
und anorganische Füllstoffteilchen
aufweist. Die Flüssigkeit
umfasst ein polymerisierbares Material mit einem ersten Brechungsindex.
Der Füllstoff
umfasst eine erste Vielzahl von Teilchen mit einem zweiten Brechungsindex.
Die erste Vielzahl von Teilchen wird aus einer Vielzahl von Teilchen
einer kleinen und einer großen
mittleren Teilchengröße gebildet.
Die Vielzahl der Teilchen mit kleiner mittlerer Teilchengröße weist
eine mittlere Teilchengröße zwischen
0,3 und 0,7 μm
auf. Die Vielzahl von Teilchen hoher mittlerer Teilchengröße weist
eine mittlere Teilchengröße zwischen
1 und 10 μm
und vorzugsweise zwischen 1 und 2 μm auf. Der erste Brechungsindex
ist nicht größer als
5% des zweiten Brechungsindex. Der Füllstoff weist auch eine Vielzahl
von Füllstoffteilchen
mit einer mittleren Teilchengröße von ca.
0,01 bis ca. 0,04 μm
auf.
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BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORMEN
ZUR DURCHFÜHRUNG
DER ERFINDUNG
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Ein
erfindungsgemäßes Zahnschmelzmaterial
umfasst ein härtbares
Harz und einen Füllstoff.
Das Zahnschmelzmaterial kann hinsichtlich des wiederherzustellenden
Gebisses an seine Stelle gebracht werden und dann aufgrund seiner
nicht-fließenden
Eigenschaften, wie erforderlich, geformt oder bearbeitet werden. Das
erfindungsgemäße Zahnschmelzmaterial
ist als Zahnschmelzüberzug über Restaurationsmaterial
in einem Zahn im Mund eines Patienten, als Verschönerungsüberzug,
als Inlay und als Onlay geeignet. Das Zahnschmelzmaterial weist
eine Polymermatrix und eine Füllstoffkomponente
auf. Der Füllstoff
umfasst eine erste Vielzahl von Teilchen mit einem zweiten Brechungsindex.
Die erste Vielzahl von Teilchen wird aus einer Vielzahl von Teilchen
mit einer kleinen und einer großen
mittleren Teilchengröße ausgebildet.
Die Vielzahl von Teilchen mit einer mittleren Teilchengröße weist
eine mittlere Teilchengröße zwischen
0,3 und 0,7 μm
auf. Die Vielzahl von Teilchen mit hoher mittlerer Teilchengröße weist
eine mittlere Teilchengröße zwischen
1 und 10 μm und
vorzugsweise zwischen 1 und 2 μm
auf. Der erste Brechungsindex ist nicht größer als 5% des zweiten Brechungsindex.
Der Füllstoff
weist auch eine Vielzahl von Füllstoffteilchen
mit einer mittleren Teilchengröße von ca.
0,01 bis ca. 0,04 μm
auf. Ein bevorzugtes Füllstoffmaterial
ist ein radioopakes Dentalglas. Insbesondere umfasst der Füllstoff
eine erste Vielzahl von vorzugsweise Glas-, insbesondere Bariumglas-Teilchen,
mit einer mittleren Teilchen größe von ca.
0,1 bis ca. 10, und eine Vielzahl von Füllstoffteilchen, vorzugsweise Quarzstaub
mit einer mittleren Teilchengröße von ca.
0,01 bis ca. 0,04 μm.
Das erfindungsgemäße Material kann
verwendet werden als intraoraler Zahnschmelz, kann vom Zahntechniker
aber auch in extraoralen Dentalapplikationen, wie zur Herstellung
oder Restaurierung von Kronen, Einlagen oder dergleichen, verwendet werden.
Die Erfindung wird nun der Einfachheit halber in Bezug auf inraorale
Applikationen beispielhaft veranschaulicht, wobei es aber verständlich ist,
dass extraorale Applikationen in den Rahmen der Erfindung fallen.
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Beispiele
für geeignete
Harze für
Compomere sind solche Materialien, die als prinzipiellen Bestandteil polymerisierbare
ungesättigte
saure Monomere aufweisen, wie z.B. ein substituierte Butan-Komponente
mit der Funktionalität
einer Säure
oder eines reaktiven Säure-Derivats.
Ein Beispiel für
die Funktionalität
einer Säure
oder eines reaktiven Säure-Derivats
umfasst solche mit der allgemeinen Formel (RO2C)x-C4H6-(CO2R')y, worin
R ein Säure-Radikal
oder ein reaktives Säure-Derivat
ist, und R' ein
polymerisierbares ungesättigtes
Radikal mit ca. 2 bis ca. 13 Kohlenstoffatomen, x 2 bis 3 ist, und
y 1 bis 2 ist. Eine Beschreibung solcher Materialien wird im US-Patent
5 218 070 gegeben, das hiermit unter Bezugnahme darauf Bestandteil
dieser Beschreibung ist. Eine Beschreibung der Beispiele anderer
geeigneter Harze wird im US-Patent 5 338 773 gegeben.
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Irgendeine
härtbare
Harzmatrix, die für
inraorale oder extraorale Dentalapplikationen geeignet ist, liegt innerhalb
des Rahmens der Erfindung. Bevorzugte Harze umfassen solche, die
härtbar,
insbesondere durch Belichtung mit aktinischem Licht, sind. Beispiele
für solche
Harze umfassen ethoxyliertes Bisphenol-A-Dimethacrylat, Bisphenol-A-Glycidylmethacrylat,
Triethylenglykoldimethacrylat und Mischungen davon. Gegebenenfalls
können
auch ein tönendes
Pigment oder andere Additive verwendet werden, wie z.B. Fluorid-freisetzende
Mittel, antibakterielle Mittel, Antikariesmittel und dergleichen.
-
Ein
bevorzugtes Harzmaterial ist das Reaktionsprodukt von Bisphenol-A-Glycidylmethacrylat (Bis-GMA) und einem Ketten-Initiator,
wie z.B. Hexamethylendiisocyanat (HMDI). Die Umsetzung kann auch andere
reaktive Komponenten umfassen. Die Urethan-Komponente kann z.B.
das Reaktionsprodukt von ca. 27 bis ca. 31 Gew.-%, insbesondere
von ca. 29 Gew.-%, von Bis-GMA als reaktives Harz, von ca. 29 bis
ca. 33 Gew.-%, insbesondere von ca. 31 Gew.-%, Triethylenglykoldimethacrylat
(TEGDMA) als reaktiver Verdünner,
und von ca. 29 bis 33 Gew.-%, insbesondere von ca. 31 Gew.-%, von
ethoxyliertem Bisphenol-A-Dimethacrylat (EBPADMA), ebenfalls als
reaktiver Verdünner,
sein, zusammen mit einer geeigneten Menge an HMDI (vorzugsweise
ca. 8 Gew.-%). Die Umsetzung wird zum Beispiel vorzugsweise mit
einem Katalysator, wie z.B. Dibutylzinndilaurat, katalysiert und
verwendet einen Inhibitor, wie z.B. butyliertes Hydroxytoluol.
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Zur
Ausbildung von 100 Gew.-% der aktivierten Harz-Komponente werden
vorzugsweise ca. 97 bis ca. 99 Gew.-% der Urethan-Komponente, und
insbesondere ca. 98 Gew.-%, verwendet. Die verbleibenden Bestandteile
des aktivierten Harzes umfassen Inhibitoren, Photoinitiatoren, UV-Absorber,
Beschleuniger, Fluoreszenzmittel und dergleichen. Obwohl das bevorzugte
Material photohärtbar
ist, kann auch ein chemischer Härter,
einschließlich
solchen, die auf dem Gebiet der Dentalanwendung allgemein bekannt
sind, einschließlich von
Peroxid, Amin, einem Ascorbinsäure-Derivat,
einem Metallionensalz und dergleichen, verwendet werden.
-
Es
können
auch andere geeignete Harze verwendet werden, einschließlich jenen,
die beschrieben werden in den US-Patenten 4 514 342, 4 675 941,
4 816 495, 5 338 773 und 5 710 194.
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Beispiele
für geeignete
Glasteilchen umfassen Bariumaluminiumborsilikat-Glas, Bariumaluminofluorsilikat-Glas,
Mischungen davon und dergleichen. In diesen Materialien kann Barium
auch durch Strontium und dergleichen substituiert sein, und sie
können
auch Fluorid enthalten. Andere geeignete Materialien umfassen Calciumhydroxyl-Keramiken
und andere Füllstoffe,
wie sie z.B. beschrieben sind in den US-Patenten 5 338 773, 5 710 194, 4 758
612, 5 079 277 und 4 814 362. Diese Materialien können irgendeine
Morphologie oder Form aufweisen, einschließlich von Kugeln, regulären oder
irregulären
Formen, Filamenten oder Whiskern oder dergleichen. Jede Teilchenform,
die die anderen wie hier beschriebenen Charakteristika der Erfindung aufweist,
einschließlich
von z.B. der mittleren Teilchengröße, liegt im Rahmen der Erfindung.
Vorzugsweise sind solche Gläser
auch silaniert, obwohl dies kein absolutes Erfordernis der Erfindung
ist. Die Füllstoffteilchen können silanbehandelt
(silangekuppelt) sein oder mit anderen Behandlungen, wie dies für dentale
Füllstoffe üblich ist,
versehen sein.
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Zusätzlich zu
den Verbesserungen der Opazität
zeigen die erfindungsgemäßen Materialien
im Vergleich zu bisher bekannten Dental-Verbundstoffmaterialien ähnliche
oder verbesserte physikalische Eigenschaften. Diese umfassen z.B.
Tiefenhärtung,
diametrale Reißfestigkeit,
transversale Bruchfestigkeit, Biegemodul, Radioopazität, Härte, Bruchzähigkeit,
Polymerisationsschrumpfung und Verschleiß. Diese Eigenschaften und
ihr Vergleich mit bekannten Zusammensetzungen werden nachstehend
vollständiger
untersucht. Es wurde auch gefunden, dass die vorliegenden Materialien
mit üblichen
Poliertechniken auf Hochglanz poliert werden können. Es wird gezeigt, dass
bestimmte Eigenschaften, insbesondere Opazität und Verschleißfestigkeit,
gegenüber
Materialien des Standes der Technik verbessert sind.
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Es
wurde gefunden, dass erfindungsgemäße Zusammensetzungen gute oder
sogar verbesserte ästhetische
Eigenschaften besitzen. Die Materialien sind, trotzdem sie hoch
gefüllt
sind, auf Hochglanz polierbar. Es wurde auch gefunden, dass die
Produkte eine hervorragende Radioopazität aufweisen, die an die von
Gold und Amalgam-Produkte heranreicht. Es wurde außerdem gefunden,
dass die erfindungsgemäßen Materialien im
Vergleich zu konventionellen Materialien gleiche oder bessere Nachhärtungs-
oder Polymerisations-Schrumpfeigenschaften aufweisen. Es ist festzustellen,
dass das erfindungsgemäße Material
im Vergleich zu handelsüblich
erhältlichen
Produkten ähnliche
oder bessere physikalische Eigenschaften aufweist. Besonders hinzuweisen
ist darauf, dass das erfindungsgemäße Material eine verbesserte
Transluzenz und Opazität aufweist.
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BEISPIEL 1
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Ein
polymerisierbares monomeres Harzmatrix-bildendes Material mit einem
Brechungsindex von 1,52 wurde hergestellt durch Mischen bei 23°C von 49,33
Teilen EBPADMA-Urethanharz-Mischung (reaktives Methacrylatharz),
49,33 Teilen NCO-Monomer-Mischung (reaktives Methacrylatharz), 0,025
Teilen butyliertem Hydroxytoluol (BHT, Inhibitor), 0,2 Teilen Diethyl-2,5-dihydroxyterephthalat
(Fluoreszenzmittel), 1,0 Teilen (2-Hydroxy-4-methoxyphenyl)phenylmethanon
(UV-Stabilisator), 0,10 Teilen Campherchinon (Photoinitiator) und
0,04 Teilen Ethyl-(4-N,N-dimethylamino)benzoat (Beschleuniger).
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BEISPIEL 1A
-
Ein
polymerisierbares monomeres Harzmatrix-bildendes Material mit einem
Brechungsindex von, 1,52 wurde hergestellt durch Mischen bei 23°C von 97,8
g EBPADMA-Urethanharz-Mischung (reaktives Methacrylatharz), 0,025
g butyliertem Hydroxytoluol (BHT, Inhibitor), 0,2 g Diethyl-2,5-dihydroxyterephthalat
(Fluoreszenzmittel), 1,0 g (2-Hydroxy-4-methoxyphenyl)phenylmethanon
(UV-Stabilisator), 0,165 Teilen Campherchinon (Photoinitiator) und
0,81 g Ethyl-(4-N,N-dimethylamino)benzoat (EDAB) (Beschleuniger).
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BEISPIEL 2
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Eine
Füllstoffmischung
wurde hergestellt durch Mischen von Bariumfluoraluminiumborsilikat-Glas
(97 Gew.-Teile) und Silan-behandeltem Quarzstaub (TS720, 3,0 Gew.-Teile).
Das Bariumfluoraluminiumborsilikat-Glas wies einen Brechungsindex
von 1,52 auf und wurde zuerst unter Verwendung einer Kugelmühle auf einen
mittleren Durchmesser von 1,0 μm
gemahlen, und dann wurde das Glas silaniert. Der Füllstoff
wies eine erste Anzahl von Glasteilchen mit einer mittleren Teilchengröße von ca.
1 bis ca. 10 μm
auf; eine zweite Vielzahl von Glasteilchen mit einer mittleren Teilchengröße von ca.
0,1 bis ca. 1 μm.
Der Quarzstaub wies eine Vielzahl von Füllstoffteilchen mit einer mittleren
Teilchengröße von ca.
0,01 bis ca. 0,04 μm
auf.
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BEISPIEL 3
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Eine
polymerisierbare einen Verbundkörper
bildende Zusammensetzung wurde hergestellt durch Mischen von 22,5
Gew.-Teilen einer monomeren Harzmatrix (nach dem Verfahren des Beispiels
1 ausgebildet) und 77,5 Gew.-Teilen Füllstoffmischung (nach dem Verfahren
des Beispiels 2 ausgebildet). Die polymerisierbare Zusammensetzung
wies die in Tabelle 1 angegebene Zusammensetzung auf. Die Zusammensetzung wird
auf einen künstlichen
Zahn aufgestrichen und polymerisiert unter Bildung eines Überzugs-Verbundkörpers mit
den in Tabelle 1 angegebenen physikalischen Eigenschaften.
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BEISPIEL 4
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Ein
polymerisierbares monomeres Harzmatrix-bildendes Material mit einem
Brechungsindex von 1,51 wurde hergestellt durch Mischen bei 23°C von 49,31
Teilen EBPADMA-Urethanharz (reaktives Methacrylatharz), 19,74 Teilen
NCO-Monomer (reaktives Methacrylatharz), 29,61 Teilen UDMA (reaktives
Methacrylatharz), 0,025 Teilen butyliertem Hydroxytoluol (BHT, Inhibitor),
0,2 Teilen Diethyl-2,5-dihydroxyterephthalat (Fluoreszenzmittel),
1,0 Teilen (2-Hydroxy-4-methoxyphenyl)phenylmethanon (UV-Stabilisator),
0,10 Teilen Campherchinon (Photoinitiator) und 0,04 Teilen Ethyl-(4-N,N-dimethylamino)benzoat
(Beschleuniger).
-
BEISPIEL 5
-
Eine
Füllstoffmischung
wurde hergestellt durch Mischen von Bariumfluoraluminiumborsilikat-Glas (99,5
Gew.-Teile) und Silan-behandeltem Quarzstaub (TS720, 0,5 Gew.-Teile).
Das verwendete Bariumfluoraluminiumborsilikat-Glas wies einen Brechungsindex
von 1,52 auf und wurde zuerst unter Ver wendung einer Kugelmühle auf
einen mittleren Durchmesser von 1,0 μm gemahlen, und dann wurde das
Glas silaniert. Der Füllstoff
wies eine erste Anzahl von Glasteilchen mit einer mittleren Teilchengröße von ca.
1 bis ca. 10 μm
auf; eine zweite Vielzahl von Glasteilchen mit einer mittleren Teilchengröße von ca.
0,1 bis ca. 1 μm.
Der Quarzstaub wies eine Vielzahl von Füllstoffteilchen mit einer mittleren
Teilchengröße von ca.
0,01 bis ca. 0,04 μm
auf.
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BEISPIEL 6
-
Eine
polymerisierbare einen Verbundkörper
bildende Zusammensetzung wurde hergestellt durch Mischen von 23
Gew.-Teilen der polymerisierbaren monomeren Harzmatrix (nach dem
Verfahren des Beispiels 4 ausgebildet) und 77 Gew.-Teilen Füllstoffmischung
(nach dem Verfahren des Beispiels 5 ausgebildet). Die polymerisierbare
Zusammensetzung wies die in Tabelle 1 angegebene Zusammensetzung
auf. Die Zusammensetzung wird auf einen künstlichen Zahn aufgestrichen
und polymerisiert unter Bildung eines Überzugs-Verbundkörpers mit
den in Tabelle 1 angegebenen physikalischen Eigenschaften.
-
TABELLE
1: FORMULIERUNG UND PHYSIKALISCHE EIGENSCHAFTEN
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Tabelle
2 zeigt den lokalisierten Verschleißvolumenverlust von drei kommerziellen
Zahnschmelzprodukten und dem in Beispiel 3 gebildeten Material.
-
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Erfindungsgemäße verschleißfeste Zahnschmelz-Verbundstoffmaterialien
mit niedriger Opazität
werden aus Mischungen von polymerisierbarer Flüssigkeit und Füllstoffteilchen
gebildet. Die polymerisierbare Flüssigkeit weist einen Flüssigkeits-Brechungsindex
auf und der Füllstoff
einen Füllstoff-Brechungsindex. Die erfindungsgemäßen Zahnschmelz-Verbundmaterialien
mit niedriger Opazität
werden aus Mischungen von polymerisierbarer Flüssigkeit mit einem Flüssigkeits-Brechungsindex
und Füllstoffteilchen
mit einem Füllstoff-Brechungsindex,
der ca. der gleiche ist wie der Flüssigkeits-Brechungsindex, gebildet. In bevorzugter Reihenfolge
ist der Füllstoff-Brechungsindex
nicht größer als
5, 4, 3, 2, 1 oder 0,5% des Flüssigkeits-Brechungsindex.
Gemäß einer
bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform
weisen mindestens 70% des Füllstoffs
einen Brechungsindex auf, der, in bevorzugter Reihenfolge, nicht
größer als
5, 4, 3, 2, 1 oder 0,5% des Flüssigkeits-Brechungsindex
ist. Vorzugsweise weisen mindestens 80% des Füllstoffes einen Brechungsindex
auf, der, in bevorzugter Reihenfolge, nicht größer als 5, 4, 3, 2, 1 oder
0,5% des Flüssigkeits-Brechungsindex
ist. Insbesondere weisen mindestens 90 Gew.-% des Füllstoffes
einen Brechungsindex auf, der, in bevorzugter Reihenfolge, nicht
größer als
5, 4, 3, 2, 1 oder 0,5% des Flüssigkeits-Brechungsindex
ist. In erster Linie weisen mindestens 99% des Füllstoffes einen Brechungsindex
auf, der, in bevorzugter Reihenfolge, nicht größer als 5, 4, 3, 2, 1 oder
0,5% des Flüssigkeits-Brechungsindex
ist.
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Das
Material zur Ausbildung eines transluzenten verschleißfesten
Zahnschmelzes mit einer Opazität von
weniger als 46% und einem lokalisierten Verschleißvolumenverlust
von weniger als 0,025 mm3 umfasst vorzugsweise:
eine polymerisierbare Matrix-bildende Flüssigkeit und anorganische Füllstoffteilchen,
wobei die Flüssigkeit
polymerisierbares Material umfasst, das einen ersten Brechungsindex
aufweist, der Füllstoff
eine erste Anzahl von Teilchen mit einem zweiten Brechungsindex
und eine zweite Anzahl von Füllstoffteilchen
mit einer mittleren Teilchengröße von ca.
0,01 bis ca. 0,04 μm,
und der erste Brechungsindex nicht größer ist als 5% des zweiten
Brechungsindex.
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Vorzugsweise
umfasst das Material ca. 12 bis ca. 25 Gew.-% der polymerisierbaren
Matrix-bildenden Flüssigkeit
und ca. 75 bis ca. 88 Gew.-% des Füllstoffs. Vorzugsweise umfasst
die polymerisierbare Matrixbildende Flüssigkeit polymerisierbare ungesättigte Säuremonomere
einer substituierten Butan-Komponente
mit der Funktionalität
einer Säure
oder eines reaktiven Säure-Derivats.
Vorzugsweise umfasst die polymerisierbare Matrix-bildende Flüssigkeit
ein photohärtbares
Harz. Vorzugsweise beträgt
die Opazität
weniger als 46% und der lokalisierte Verschleißvolumenverlust weniger als
0,025 mm3. Vor zugsweise ist der erste Brechungsindex
nicht größer als
3% des zweiten Brechungsindex. Vorzugsweise umfasst die erste Vielzahl
von Füllstoffteilchen
Glas, das ausgewählt
ist aus der Gruppe bestehend aus Bariumaluminiumborsilikat, Bariumaluminofluorsilikat,
Strontiumaluminiumborsilikat, Strontiumaluminofluorsilikat.
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Vorzugsweise
umfasst die zweite Vielzahl von Teilchen Quarzstaub. Vorzugsweise
umfasst der Füllstoff
ca. 60 bis ca. 90% Barium-Glasteilchen, und ca. 10 bis ca. 30% Quarzstaubteilchen.
Vorzugsweise ist der erste Brechungsindex nicht größer als
1% des zweiten Brechungsindex. Vorzugsweise umfasst die zweite Vielzahl
von Teilchen weniger als 20 Gew.-% des Füllstoffs und die erste Vielzahl
von Teilchen mehr als 50 Gew.-% des Füllstoffs. Vorzugsweise umfasst
die zweite Vielzahl von Teilchen weniger als 10 Gew.-% des Füllstoffs und
die erste Vielzahl von Teilchen mehr als 70 Gew.-% des Füllstoffs.
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Die
Erfindung stellt ein Verfahren zur Ausbildung eines verschleißfesten
Zahnschmelzmaterials bereit, umfassend die Stufen des Gestaltens
eines Materials zur Ausbildung eines Zahnschmelzes und Härten des polymerisierbaren
Materials, wobei das polymerisierbare Material eine polymerisierbare
Matrix-bildende
Flüssigkeit
aufweist, die eine polymerisierbare Flüssigkeit mit einem ersten Brechungsindex
umfasst, und Füllstoffteilchen;
der Füllstoff
umfasst eine erste Vielzahl von Teilchen mit einem zweiten Brechungsindex
und eine zweite Vielzahl von Füllstoffteilchen
mit einer mittleren Teilchengröße von ca.
0,1 bis ca. 0,04 μm,
wobei der erste Brechungsindex nicht größer als 1 % des zweiten Brechungsindex
ist. Vorzugsweise stellt die Erfindung ein transparentes verschleißfestes
Material mit einer Opazität
von weniger als 46% und einem lokalisierten Verschleißvolumenverlust
von weniger als 0,025 mm3 bereit, gebildet
nach einem Verfahren, das aufweist: Bereitstellen einer Mischung,
die eine polymerisierbare Matrix-bildende Flüssigkeit und Füllstoffteilchen
umfasst, Härten
der Flüssigkeit
unter Bildung eines Zahnschmelzes mit einer Opazität von weniger
als 50% und einem lokalisierten Verschleißvolumenverlust von weniger
als 0,025 mm3. Insbesondere stellt die Erfindung
ein Zahnschmelzmaterial mit einer Opazität von weniger als 46 Gew.-%
und einem lokalisierten Verschleißvolumenverlust von weniger
als 0,020 mm3 bereit, gebildet aus einem
Material mit einer härtbaren
Matrix und einem Füllstoff,
der Füllstoffe
mit zwei verschiedenen Teilchengrößen aufweist. In erster Linie
weist das erfindungsgemäße transparente
verschleißfeste
Material eine Opazität
von weniger als 40% und einen lokalisierten Verschleißvolumenverlust
von weniger als 0,019 mm3 auf.
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Vorzugsweise
umfasst die Flüssigkeit
ein polymerisierbares Material mit einem ersten Brechungsindex.
Vorzugsweise umfasst der Füllstoff
eine erste Vielzahl von Teilchen mit einem zweiten Brechungsindex und
einem mittleren Teilchendurchmesser von ca. 0,1 bis 10 μm, und eine
zweite Vielzahl von Füllstoffteilchen mit
einer mittleren Teilchengröße von ca.
0,01 bis ca. 0,04 μm.
Vorzugsweise ist der erste Brechungsindex nicht größer als
3% des zweiten Brechungsindex. Insbesondere ist der erste Brechungsindex
nicht größer als 1
% des zweiten Brechungsindex. In erster Linie ist der erste Brechungsindex
nicht größer als
0,5% des zweiten Brechungsindex.
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Gemäß einer
bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform
wird ein Material zur Bildung eines transluzenten verschleißfesten
Zahnschmelzes mit einer Opazität
von weniger als 50% und einem lokalisiertem einem lokalisierten
Verschleißvolumenverlust
von weniger als 0,025 mm3 bereitgestellt,
das eine polymerisierbare Matrix-bildende Flüssigkeit und anorganische Füllstoffteilchen
umfasst. Die das poly merisierbare Material umfassende Flüssigkeit
weist einen ersten Brechungsindex auf. Der Füllstoff umfasst eine erste
Vielzahl von Teilchen mit einem zweiten Brechungsindex. Die erste
Vielzahl von Teilchen wird aus einer Vielzahl von Teilchen mit kleiner
und großer
mittleren Teilchengröße gebildet.
Die Vielzahl von Teilchen mit kleiner mittleren Teilchengröße weist
eine mittlere Teilchengröße zwischen
0,3 und 0,7 μm
auf. Die Vielzahl von Teilchen mit hoher mittleren Teilchengröße weist
eine mittlere Teilchengröße zwischen
1 und 2 μm
auf. Der erste Brechungsindex ist nicht größer als 5% des zweiten Brechungsindex.
Vorzugsweise umfasst die Vielzahl von Teilchen mit kleiner Teilchengröße mindestens
40 Gew.-% der ersten Vielzahl von Teilchen. Vorzugsweise umfasst die
Vielzahl von Teilchen mit großer
mittleren Teilchengröße mindestens
40 Gew.-% der ersten Vielzahl von Teilchen. Vorzugsweise umfasst
der Füllstoff
mehr als 70 Gew.-% des Materials. Vorzugsweise weisen mindestens
90 Gew.-% des Füllstoffes
einen Brechungsindex von nicht größer als 4% des Flüssigkeits-Brechungsindex
auf, und der Füllstoff
weist außerdem
eine zweite Vielzahl von Füllstoffteilchen
mit einer mittleren Teilchengröße von ca.
0,01 bis ca. 0,04 μm
auf. Vorzugsweise wird die Flüssigkeit
unter Ausbildung eines Polymermaterials mit einem Polymer-Brechungsindex
gehärtet,
und mindestens 90 Gew.-% des Füllstoffes
weisen einen Brechungsindex auf, der nicht größer als 2% des Polymer-Brechungsindex
ist. Vorzugsweise weisen mindestens 90 Gew.-% des Füllstoffes
einen Brechungsindex auf, der nicht größer als 1 % des Flüssigkeits-Brechungsindex
ist.
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In
jedem der Beispiele 7 bis 9 werden 19,5 g des polymerisierbaren
monomeren Harzmatrix-bildenden Materials, ausgebildet nach dem Verfahren
des Beispiels 1A, mit 80,5 g des Füllstoffes unter Ausbildung
eines polymerisierbaren Verbundstoff-bildenden Materials gemischt.
Die Tabelle 3 zeigt die Gew.-% des Füllstoffes der Beispiele 7 bis
9: Bariumfluorid-Glas (mittlere Teilchengröße 3,158 μm) und feines Bariumfluorid-Glas
(mittlere Teilchengröße ca. 0,9 μm), 0X 50-Glas
und in den Beispielen 8 und 9 Cab-O-Sil TS 720-Glas. 0X 50-Glas ist Sio2-Staub, mittlere Teilchengröße 0,04 μm, vertrieben
von Degussa. Cab-O-Sil TS 720-Glas ist SiO2-Staub, mittlere
Teilchengröße 0,01 μm, vertrieben
von CABOT. In jedem der Beispiele 7 bis 9 wird das polymerisierbare
Verbundstoff-bildende Material auf einen natürlichen Zahn im Mund eines
Patienten aufgestrichen, unter Ausbildung einer polymerisierbaren
Dentinschicht, die beim Härten
unter 10 Sekunden Belichtung mit Licht aus einer MaxLite-Lichthärtungsvorrichtung,
vertrieben von DENTSPLY, unter Ausbildung einer polymeren Dentinschicht
polymerisiert. Die nach dem Verfahren des Beispiels 3 hergestellte
polymerisierbare Verbundstoffbildende Zusammensetzung wird auf die
polymere Dentinschicht aufgestrichen und durch Belichten mit Licht
während
10 Sekunden unter Ausbildung einer polymeren Zahnschmelzschicht
gehärtet.
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BEISPIEL 10
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23,0
g des polymerisierbaren monomeren Harzmatrix-bildenden Materials,
hergestellt nach dem Verfahren des Beispiels 1, werden mit 77,0
g Füllstoffmischung
zur Ausbildung eines polymerisierbaren Verbundstoff-bildenden Materials
gemischt. Die Füllstoffmischung
wird durch Mischen von 77,0 Teilen feinem gemahlenen Bariumfluorid-Glas,
20,0 Teilen Polymer-beschichtetem Siliciumdioxid (gebildet nach
dem Verfahren des Beispiels 10A) und 3,0 Teilen Cab-O-Sil TS 720-Quarzstaub
ausgebildet. 30 g des polymerisierbaren Verbundstoff-bildenden Materials
werden auf einen Zahn im Mund eines Patienten aufgestrichen und
durch Belichtung mit Licht aus einer Spektrum-Härte-Lampe, vertrieben von DENTSPLY,
unter Bildung einer polymeren Dentinschicht auf dem Zahn gehärtet.
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BEISPIEL 10A
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63,54
Teile SiO2-Teilchen mit einer mittleren
Teilchengröße von 0,04 μm, 22,22
Teilen Bis-GMA, 13,65 Teile TEGDMA-Monomere und 0,55 Teile Initiator
werden zusammengemischt. Dann wird die Mischung unter Ausbildung
eines Polymer enthaltenden Siliciumdioxids erhitzt. Das Polymer
enthaltende Siliciumdioxid wird zur Ausbildung von Polymer-beschichteten
SiO2-Teilchen mit einer mittleren Teilchengröße von 20 μm gemahlen.
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BEISPIEL 11
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Eine
polymerisierbare Verbundstoff-bildende Zusammensetzung, hergestellt
nach dem Verfahren des Beispiels 3, wird auf die polymere Dentinschicht
des Zahns, hergestellt nach dem Verfahren des Beispiels 10, aufgestrichen
und 10 Minuten durch Belichten mit Licht aus einer Spektrum-Härte-Lampe,
vertrieben von DENTSPLY, unter Bildung eines Überzugs mit den in Tabelle
1 für Beispiel
3 angegebenen Eigenschaften gehärtet.
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BEISPIEL 12
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23,0
g des polymerisierbaren monomeren Harzmatrix-bildenden Materials,
hergestellt nach dem Verfahren des Beispiels 1, werden mit 77,0
g Füllstoffmischung
unter Ausbildung des polymerisierbaren Verbundstoff-bildenden Materials
gemischt. Die Füllstoffmischung
wird durch Mischen von 77,0 Teilen fein gemahlenem Bariumfluorid-Glas,
20,0 Teilen mit Polymer beschichtetem Siliciumdioxid (hergestellt
nach dem Verfahren des Beispiels 10A) und 3,0 Teilen Cab-O-Sil TS
720-Quarzstaub ausgebildet. 30 g des polymerisierbaren Verbundstoff-bildenden
Materials werden auf ein geformtes Zahngold-Legierungs-Substrat, das von einem Zahnmodell
gestützt
wird, aufgestrichen und 40 Sekunden lang durch Bestrahlen mit Licht
aus einer Spektrum-Härte-Lampe,
vertrieben von DENTSPLY, unter Ausbildung einer polymeren Dentinschicht
für eine
indirekte Restaurierung gehärtet.
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BEISPIEL 13
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Eine
polymerisierbare Verbundstoff-bildende Zusammensetzung, hergestellt
nach dem Verfahren des Beispiels 3, wird auf die polymere Dentinschicht
einer nach dem Verfahren des Beispiels 12 hergestellten Dentinschicht
einer indirekten Restaurierung aufgestrichen und 10 Minuten durch
Belichten mit Licht einer Spektrum-Härte-Lampe, vertrieben von DENTSPLY,
unter Bildung einer indirekten Restaurierung mit einer polymeren
Dentinschicht und einer Zahnschmelzschicht mit den in Tabelle 1
für Beispiel
3 angegebenen physikalischen Eigenschaften gehärtet.
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Die
vorstehende Beschreibung veranschaulicht bevorzugte erfindungsgemäße Ausführungsformen. Auf
der Basis der Beschreibung können.
jedoch die beschriebenen Konzepte auch in anderen Ausführungsformen
verwendet werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.