Oberflächenveränderung verschiedener zahnmedizinischer Werk-stoffe nach in-vitro Alterung

Susceptibility of different restorative materials to toothbrush abrasion and coffee staining Objective: The aim of this study was to evaluate the susceptibility of different restorative materials to surface alterations after an aging simulation. Methods: Specimens (n=15 per material) of five different restorative materials (CER: ceramic/Vita Mark II; EMP: composite/Empress Direct; LAV: CAD/CAM composite/Lava Ultimate; COM: prefabricated composite/Componeer; VEN: prefabricated composite/Venear) were produced. Whereas CER was glazed, EMP and LAV were polished with silicon polishers, and COM and VEN were left untreated. Mean roughness (Ra and Rz) and colorimetric parameters (L*a*b*), expressed as colour change (E), were measured. The specimens underwent an artificial aging procedure. After baseline measurements (M1), the specimens were successively immersed for 24 hours in coffee (M2), abraded in a toothbrushing simulator (M3), immersed in coffee (M4), abraded (M5) and repeatedly abraded (M6). After each aging procedure (M2-M6), surface roughness and colorimetric parameters were recorded. Differences between the materials regarding Ra/Rz and E were analysed with a nonparametric ANOVA analysis. The level of significance was set at α=0.05. Results: The lowest roughness values were obtained for CER. A significant increase in Ra was detected for EMP, COM and VEN compared to CER. The Ra/Rz values were found to be highly significantly different for the materials and measuring times (M) (p<0.0001). Regarding E most alterations were found for EMP and COM, whereas CER and LAV remained mostly stable. The E values were significantly different for the materials and M (p<0.0001). Conclusion: The ceramic and the CAD/CAM composite were the most stable materials with regard to roughness and colour change and the only materials that resulted in Ra values below 0.2 μm (the clinically relevant threshold). Venears and Componeers were more inert than the direct composite material and thus might be an alternative for extensive restorations in the aesthetic zone.

Surface Roughness and Microhardness of Two Recent CAD/CAM-Materials After Storage

Objectives: To investigate surface roughness and microhardness of two recent resin-ceramic materials for computer-aided design/computer-aided manufacturing (CAD/CAM) after polishing with three polishing systems. Surface roughness and microhardness were measured immediately after polishing and after six months storage including monthly artificial toothbrushing. Methods: Sixty specimens of Lava Ultimate (3M ESPE) and 60 specimens of VITA ENAMIC (VITA Zahnfabrik) were roughened in a standardized manner and polished with one of three polishing systems (n=20/group): Sof-Lex XT discs (SOFLEX; three-step (medium-superfine); 3M ESPE), VITA Polishing Set Clinical (VITA; two-step; VITA Zahnfabrik), or KENDA Unicus (KENDA; one-step; KENDA Dental). Surface roughness (Ra; μm) was measured with a profilometer and microhardness (Vickers; VHN) with a surface hardness indentation device. Ra and VHN were measured immediately after polishing and after six months storage (tap water, 37°C) including monthly artificial toothbrushing (500 cycles/month, toothpaste RDA ~70). Ra- and VHN-values were analysed with nonparametric ANOVA followed by Wilcoxon rank sum tests (α=0.05). Results: For Lava Ultimate, Ra (mean [standard deviation] before/after storage) remained the same when polished with SOFLEX (0.18 [0.09]/0.19 [0.10]; p=0.18), increased significantly with VITA (1.10 [0.44]/1.27 [0.39]; p=0.0001), and decreased significantly with KENDA (0.35 [0.07]/0.33 [0.08]; p=0.03). VHN (mean [standard deviation] before/after storage) decreased significantly regardless of polishing system (SOFLEX: 134.1 [5.6]/116.4 [3.6], VITA: 138.2 [10.5]/115.4 [5.9], KENDA: 135.1 [6.2]/116.7 [6.3]; all p<0.0001). For VITA ENAMIC, Ra (mean [standard deviation] before/after storage) increased significantly when polished with SOFLEX (0.37 [0.18]/0.41 [0.14]; p=0.01) and remained the same with VITA (1.32 [0.37]/1.31 [0.40]; p=0.58) and with KENDA (0.81 [0.35]/0.78 [0.32]; p=0.21). VHN (mean [standard deviation] before/after storage) remained the same regardless of polishing system (SOFLEX: 284.9 [24.6]/282.4 [31.8], VITA: 284.6 [28.5]/276.4 [25.8], KENDA: 292.6 [26.9]/282.9 [24.3]; p=0.42-1.00). Conclusion: Surface roughness and microhardness of Lava Ultimate was more affected by storage and artificial toothbrushing than was VITA ENAMIC.

Dentin Bond Strength of Two Recent CAD/CAM-Materials after Storage

Purpose: To investigate the bond strength to dentin of two recent resin-ceramic materials for computer-aided design/computer-aided manufacturing (CAD/CAM) after 24 hours and after six months storage. Methods and Materials: Ninety cylinders were milled out of Lava Ultimate (3M ESPE) and 90 cylinders out of VITA ENAMIC (VITA Zahnfabrik) (dimension of cylinders: ∅=3.6 mm, h=2 mm). All Lava Ultimate cylinders were sandblasted (aluminium oxide, grain size: 27 μm) and cleaned with ethanol, whereas all VITA ENAMIC cylinders were acid-etched (5% hydrofluoric acid) and cleaned with water-spray. According to the three groups of cements used, the cylinders (n=30/resin-ceramic material) were further pretreated with 1) Scotchbond Universal for RelyX Ultimate (3M ESPE), 2) CLEARFIL Ceramic Primer for PANAVIA F2.0 (Kuraray), or 3) no further pretreatment for Ketac Cem Plus (3M ESPE). The cylinders were then bonded to ground human dentin specimens with 1) Scotchbond Universal and RelyX Ultimate (light-cured), 2) ED PRIMER II and PANAVIA F2.0 (light-cured), or 3) no adhesive system; Ketac Cem Plus (self-cured). Shear bond strength (SBS) was measured after 24 hours for 15 specimens/group and after six months (37°C, 100% humidity) for the other 15 specimens/group. SBS-values were statistically analysed with nonparametric ANOVA followed by exact Wilcoxon rank sum tests (α=0.05). Results: SBS of the two resin-ceramic materials and the three cements after 24 hours and after six months storage are shown in Figure 1. The statistical analysis showed that the duration of storage had a significant effect on SBS of Lava Ultimate for all three cements but had no significant effect on SBS of VITA ENAMIC. For Lava Ultimate SBS-values were (MPa; medians after 24 hours/six months): 13.5/22.5 (p=0.04) for RelyX Ultimate, 11.4/5.8 (p=0.0006) for PANAVIA F2.0, and 0.34/0.09 (p=0.04) for Ketac Cem Plus (Fig. 1). For VITA ENAMIC SBS-values were (MPa; medians after 24 hours/six months): 16.0/21.2 (p=0.10) for RelyX Ultimate, 11.4/14.4 (p=0.06) for PANAVIA F2.0, and 0.43/0.41 (p=0.32) for Ketac Cem Plus (Fig. 1). After 24 hours, there was no significant difference in SBS between Lava Ultimate and VITA ENAMIC for all three cements (p≥0.37). After six months, there was no significant difference in SBS between Lava Ultimate and VITA ENAMIC for RelyX Ultimate and Ketac Cem Plus (p≥0.07) whereas for PANAVIA F2.0, SBS was significantly lower for Lava Ultimate than for VITA ENAMIC (p<0.0001). Conclusion: SBS of Lava Ultimate was more affected by six months storage and by the cement used than was VITA ENAMIC.

Dentinhaftkraft zweier neuer CAD/CAM-Materialien in Abhängigkeit verschiedener adhäsiver Zementsysteme

Zielsetzung: Ziel der Studie war die Bestimmung der Dentinhaftkraft von zwei so-genannten Hybridmaterialien für computer-aided design/computer-aided manufacturing (CAD/CAM) Restaurationen unter Anwendung von fünf verschiedenen Zementen vor und nach sechsmonatiger Lagerung. Materialien und Methoden: Aus extrahierten menschlichen Molaren wurden 300 Dentinprobekörper hergestellt (n=15 pro Gruppe; 10 Gruppen (2 Hybridkeramiken, 5 Zemente) je nach 24 h/nach sechsmonatiger Lagerung). Aus Hybridkeramikblöcken von Lava Ultimate (3M ESPE) und VITA ENAMIC (VITA Zahnfabrik) wurden Zylinder hergestellt, welche standardisiert aufgeraut wurden. Anschliessend wurden die Hybrid-keramikzylinder mit einem der folgenden fünf Zemente auf die Dentinprobekörper zementiert: mit den Kompositzementen RelyX Ultimate (3M ESPE), PANAVIA F2.0 (Kuraray), Variolink II (Ivoclar Vivadent), els cem (Saremco Dental AG) oder als Negativkontrollgruppe mit dem kunststoffmodifizierten Glasionomerzement Ketac Cem Plus (3M ESPE). Die Dentinhaftkraft der Hybridkeramikzylinder wurde einerseits nach 24 h und andererseits nach sechsmonatiger Lagerung via Scherkrafttest bestimmt. Nach dem Scherkrafttest wurde das Bruchmuster unter einem Lichtmikroskop bei 40-facher Vergrösserung beurteilt. Die Dentinhaftkraftwerte wurden mittels nichtparametrischer ANOVA gefolgt von exakten Wilcoxon Rangsummen-Tests statistisch analysiert (α=0,05). Die Beurteilung des Bruchmusters wurde deskriptiv ausgewertet. Resultate: Für die Hybridkeramik Lava Ultimate und nach 24 h erzielten die Kompositzemente RelyX Ultimate und Variolink II die höchsten Dentinhaftkraftwerte. Die Dentinhaftkraftwerte von RelyX Ultimate und Variolink II unterschieden sich nicht signifikant. Die Dentinhaftkraftwerte von PANAVIA F2.0 unterschieden sich ebenfalls nicht signifikant von denjenigen von RelyX Ultimate, waren jedoch signifikant tiefer als diejenigen von Variolink II. Unter allen Kompositzementen erzielte els cem die tiefsten Dentinhaftkraftwerte. Nach sechsmonatiger Lagerung waren die Dentinhaftkraftwerte für RelyX Ultimate die höchsten, gefolgt von Variolink II, von els cem und anschliessend von PANAVIA F2.0, welcher nach sechsmonatiger Lagerung die tiefsten Dentinhaftkraftwerte der Kompositzemente zeigte. Der kunststoffmodifizierte Glasionomerzement Ketac Cem Plus zeigte sowohl nach 24 h als auch nach sechsmonatiger Lagerung die tiefsten Dentinhaftkraftwerte. Für VITA ENAMIC war die Reihenfolge der Zemente nach Dentinhaftkraft nach 24 h ähnlich wie diejenige nach sechsmonatiger Lagerung: Die Dentinhaftkraft war für RelyX Ultimate und Variolink II am höchsten, gefolgt von PANAVIA F2.0, von els cem und schlussendlich von Ketac Cem Plus mit den tiefsten Dentinhaftkraftwerten. Nach 24 h und für alle fünf Zemente unterschieden sich die Dentinhaftkraftwerte zwischen Lava Ultimate und VITA ENAMIC nicht signifikant. Nach sechsmonatiger Lagerung unterschieden sich die Dentinhaftkraftwerte zwischen Lava Ultimate und VITA ENAMIC ebenfalls nicht signifikant für RelyX Ultimate und els cem im Gegensatz zu den Dentinhaftkraftwerten von PANAVIA F2.0, Variolink II und Ketac Cem Plus, welche signifikant tiefer waren für Lava Ultimate als für VITA ENAMIC. Das häufigste Bruch-muster war für Lava Ultimate nach 24 h und für VITA ENAMIC sowohl nach 24 h als auch nach sechsmonatiger Lagerung adhäsiv zwischen Dentin und Zement. Nach sechs-monatiger Lagerung war für Lava Ultimate das häufigste Bruchmuster tendenziell gemischte Brüche. Schlussfolgerung: Basierend auf den Resultaten kann gesagt werden, dass für beide Hybridkeramiken sowohl RelyX Ultimate als auch Variolink II empfohlen werden können. PANAVIA F2.0 kann für VITA ENAMIC empfohlen werden, für Lava Ultimate allerdings weniger, da die Dentinhaftkraft nach sechsmonatiger Lagerung abnahm. Von einer konventionellen (allerdings nicht indizierten und in dieser Studie experimentellen) Zemen-tierung der beiden Hybridkeramiken mit dem kunststoffmodifizierten Glasionomerzement Ketac Cem Plus muss abgeraten werden.

Einfluss von Politursystemen auf Oberflächenrauigkeit und mechanische Eigenschaften von CAD/CAM-Materialien

Zielsetzung: Das Ziel dieser Studie war, den Einfluss von drei Politursystemen auf die Oberflächenrauigkeit von verschiedenen Materialien für computer-aided design/computer-aided manufacturing (CAD/CAM) Restaurationen mittels Profilometrie sowie die mikromechanischen Eigenschaften der Materialien mittels Mikrohärtemessgerät zu analysieren. Materialien und Methoden: Von dem CAD/CAM-Kompositmaterial Paradigm MZ100 (3M ESPE), der CAD/CAM-Feldspatkeramik VITABLOCS Mark II (VITA Zahnfabrik) und den CAD/CAM-Hybridmaterialien Lava Ultimate (3M ESPE), VITA ENAMIC (VITA Zahnfabrik) und AMBARINO High-Class (Creamed) wurden je 60 Prüfkörper zugeschnitten, gekennzeichnet und standardisiert aufgerauht. Die standardisierte Aufrauhung wurde mit Baseline-Rauigkeitsmessungen überprüft (Ra und Rz; µm). Die Prüfkörper wurden mit einem von drei Politursystemen poliert (n=20 pro CAD/CAM-Material): 1) Sof-Lex Scheiben (Disc-System, 3 Politurschritte: medium, fein und superfein; 3M ESPE), 2) VITA Polishing Set Clinical (Silikonpolitursystem, 2 Politurschritte: medium und fein; VITA Zahnfabrik) oder 3) KENDA Nobilis (Silikonpolierer, 1 Politurschritt (universal); KENDA Dental). Nach Politur der Prüfkörper wurden Ra und Rz sowie die mikromechanischen Eigenschaften Oberflächenhärte (VHN; Vickers Härte) und Elastizitätsmodul (EM; GPa) gemessen. In den darauf folgenden sechs Monaten wurden die Prüfkörper in Leitungswasser gelagert und insgesamt sechs Mal einem maschinellem Zahnbürsten zugeführt. Anschliessend wurden erneut Ra und Rz sowie VHN und EM gemessen. Ra-, Rz-, VHN- und EM-Werte wurden mittels nichtparametrischer ANOVA global analysiert und die p-Werte mittels Bonferroni-Holm Korrektur für multiples Testen korrigiert. Als post-hoc Tests wurden Kruskal-Wallis-Tests sowie exakte Wilcoxon Rangsummen-Tests verwendet und die p-Werte wurden nicht korrigiert. Das Signifikanzniveau wurde auf α=0,05 festgelegt. Resultate: Für alle drei CAD/CAM-Hybridmaterialien ergaben Sof-Lex Scheiben nach der Politur die tiefste Oberflächenrauigkeit (d. h. die tiefsten Ra- und Rz-Werte), gefolgt von KENDA Nobilis und von dem VITA Polishing Set Clinical. Bei dem CAD/CAM-Kompositmaterial sowie bei der CAD/CAM-Feldspatkeramik ergaben Sof-Lex Scheiben und KENDA Nobilis ähnliche Resultate, gefolgt von dem VITA Polishing Set Clinical. Bei einigen CAD/CAM-Materialien zeigten sich – zum Teil in Abhängigkeit des Politursystems – nach maschinellem Zahnbürsten und Lagerung signifikant höhere Ra- und Rz-Werte. Die CAD/CAM-Materialien zeigten unabhängig des Politursystems und der Lagerung signifikant verschiedene VHN- und EM-Werte. Bei einigen CAD/CAM-Materialien zeigten sich – zum Teil ebenfalls in Abhängigkeit des Politursystems – nach maschinellem Zahn-bürsten und Lagerung signifikant tiefere VHN- und EM-Werte. Schlussfolgerungen: Die Wahl des Politursystems beeinflusste die Oberflächenrauigkeit der CAD/CAM-Materialien markant, wobei Sof-Lex Scheiben insgesamt die besten Politurresultate zeigten, gefolgt von dem Silikonpolierer KENDA Nobilis. Von der Verwendung des Silikonpolitursystems VITA Polishing Set Clinical muss eher abgeraten werden. Das CAD/CAM-Kompositmaterial Paradigm MZ100 und die CAD/CAM-Hybridmaterialien Lava Ultimate und AMBARINO High-Class als weichere und elastischere Materialien liessen sich insgesamt besser polieren, waren aber bezüglich mechanischer Eigenschaften anfälliger auf Lagerung als die härtere CAD/CAM-Feldspatkeramik VITABLOCS Mark II und das CAD/CAM-Hybridmaterial VITA ENAMIC.

Embedding of human vertebral bodies leads to higher ultimate load and altered damage localisation under axial compression

Computer tomography (CT)-based finite element (FE) models of vertebral bodies assess fracture load in vitro better than dual energy X-ray absorptiometry, but boundary conditions affect stress distribution under the endplates that may influence ultimate load and damage localisation under post-yield strains. Therefore, HRpQCT-based homogenised FE models of 12 vertebral bodies were subjected to axial compression with two distinct boundary conditions: embedding in polymethylmethalcrylate (PMMA) and bonding to a healthy intervertebral disc (IVD) with distinct hyperelastic properties for nucleus and annulus. Bone volume fraction and fabric assessed from HRpQCT data were used to determine the elastic, plastic and damage behaviour of bone. Ultimate forces obtained with PMMA were 22% higher than with IVD but correlated highly (R2 = 0.99). At ultimate force, distinct fractions of damage were computed in the endplates (PMMA: 6%, IVD: 70%), cortex and trabecular sub-regions, which confirms previous observations that in contrast to PMMA embedding, failure initiated underneath the nuclei in healthy IVDs. In conclusion, axial loading of vertebral bodies via PMMA embedding versus healthy IVD overestimates ultimate load and leads to distinct damage localisation and failure pattern.

Long term low latitude and high elevation cosmogenic 3He production rate inferred from a 107 ka-old lava flow in northern Chile; 22°S-3400 m a.s.l

Available geological calibration sites used to estimate the rate at which cosmogenic 3He is produced at the Earth’s surface are mostly clustered in medium to high latitudes. Moreover, most of them have exposure histories shorter than tens of thousands of years. This lack of sites prevents a qualitative assessment of available production models used to convert cosmogenic 3He concentrations into exposure ages and/or denudation rates. It thus limits our ability to take into account the atmospheric, geomagnetic and solar modulation conditions that might have affected the production of cosmogenic nuclides in the past for longer exposure histories and in low latitude regions. We present the cosmogenic 3He production rate inferred from a new geological calibration site located in northern Chile. Five samples were collected on the surface of the largest and best-preserved lava flow of the San Pedro volcano (21.934°S-68.510°W- 3390 m a.s.l), which displays pristine crease-structure features. 40Ar/39Ar dating yield a reliable plateau age of 107±12 ka for the eruption of this lava flow. Eight pyroxene aliquots separated from the surface samples yield a weighted average cosmogenic 3He concentration of 99.3±1.2 Mat.g-1 from which a local cosmogenic 3He production rate of 928±101 at.g-1.yr-1 is calculated. The local production rate is then scaled to a sea level high latitude (SLHL) reference position using different combinations of geographic spatialization schemes, atmosphere models and geomagnetic field reconstructions, yielding SLHL production rates between 103±11 and 130±14 at.g-1.yr-1 consistent with the most recent estimates available from the literature. Finally, we use the same scaling frameworks to re-evaluate the mean global-scale cosmogenic 3He production rate in olivine and pyroxene minerals at 120±16 at.g-1.yr-1 from the compilation of previously published calibration datasets.