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Dentallegierung

Legierungen in der Zahnmedizin
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Dentallegierungen sind Legierungen, die in der Zahnmedizin verwendet werden. Bestandteile einer Dentallegierung können sein: Gold, Cobalt, Chrom, Kupfer, Molybdän, Nickel, Palladium, Platin, Silber, Titan, Wolfram, Eisen, Zinn, Zink, Rhenium, Indium, Gallium, Tantal oder Rhodium. Bei Dentallegierungen werden Edelmetall-Legierungen (EM) und Nichtedelmetall-Legierungen (NEM) unterschieden. Innerhalb dieser Gruppen wird nach dem jeweiligen Hauptbestandteil differenziert.

Alternativ:
Dentallegierungen sind Legierungen, die in der Zahnmedizin verwendet werden. Bei Dentallegierungen werden Edelmetall-Legierungen (EM; Gold, Silber, Palladium oder Platin) und Nichtedelmetall-Legierungen (NEM; Cobalt, Eisen, Nickel, Kupfer, Chrom, Molybdän, Titan, Wolfram, Zinn, Zink, Rhenium, Indium, Gallium, Tantal oder Rhodium) unterschieden. Innerhalb dieser Gruppen wird nach dem jeweiligen Hauptbestandteil differenziert.

Diss1

Diss2

Dentalnormen

Für Dentallegierungen gelten folgende Normen:[1]

  • DIN EN ISO 1562 für Legierungen mit einem Edelmetallanteil von mehr als 75 %.
  • DIN EN ISO 8891 für Legierungen mit einem Edelmetallanteil zwischen 25 % und 75 %.
  • DIN EN ISO 969327 für für Legierungen zur Herstellung Metallkeramik (VMK) (Aufbrennlegierung).
  • DIN EN ISO 6871-1 Edelmetallfreie Dentalgusslegierungen: Teil 1: Kobalt-Basis-Legierungen
  • DIN EN ISO 15841 Drähte (Bögen) für die Kieferorthopädie

Geschichte

Frühe Funde

 
Nachbildung eines phönizischen Zahnersatzes aus Sidon, etwa 700 v. Chr., World Museum Liverpool, Sammlung Mayer

Im Jahr 2700 v. Chr. sollen Zähne mit dünnem Blattgold dekorativ bedeckt worden sein, wie sich aus Funden einer Grabanlage aus der Zeit um 2700 v. Chr. (Hili Tomb) in der Sammlung Hili Archaeological Park im Al Ain National Museum in Abu Dhabi ergibt. Es ist eines der letzten Überbleibsel der mysteriösen Umm al-Nar-Kultur, die zwischen 3000 und 2000 v. Chr. erstmals in der Region eine größere Zivilisationsepoche begründete. Schon 1000 v. Chr. benutzten die Chinesen Zahnfüllungen aus feinstem Blattgold, das in die Karieslöcher gestampft wurde.[2] Die ersten prothetischen Arbeiten wurden im Jahr 500 v. Chr. von den Phöniziern angefertigt. In Osteuropa, beispielsweise in Tadschikistan und im Orient galten Goldzähne in der Front als Zeichen von Reichtum.

19. Jahrhundert

 
Ober- und Unterkiefer-Teilprothesen auf Aluminium­basis, 1858–1880, Frontzähne sind Waterloo-Zähne, Backenzähne aus Porzellan

Im Mai 1869 beschrieb William N. Morrison die nach ihm benannte Ring-Deckel-Krone (Morrison crown) im Missouri Dental Journal.[3] Diese Metallbandkronen, auch Bandhülsenkronen genannt, fanden breite Anwendung vor der Etablierung der Gusstechnologie.[4] Hierzu wurde ein Band aus Gold dem zugeschliffenen Zahn ringförmig angepasst und verlötet. Die Kaufläche („Deckel“) wurde separat gegossen und anschließend mit dem Band verlötet. 1876 entwickelte Cassius M. Richmond aus San Francisco die nach ihm benannte Ringstiftkrone (Richmond crown), die auch eine Porzellanschale als Verblendung aufweisen konnte.[5] 1907 erfand William H. Taggert eine Gussmaschine und eine Einbettmasse, die ein direkt modelliertes Gussobjekt in Metall mittels Wachsausschmelzverfahren (Lost-wax casting) und Gussverfahren mit verlorener Form überführen konnte. Die Gussobjekte besaßen eine bis dahin nicht gekannte Passgenauigkeit.[6] Die so hergestellten Gusskronen fanden jedoch erst in den 1950er Jahren breite Anwendung.

20. Jahrhundert

 
Oberkiefer-Teilprothese aus Gold. Sichtbare Zahnfleischanteile aus rosafarbenem Kautschuk, Zähne aus Porzellan (1. Hälfte des 20. Jahrhunderts)

1917[7]

Nach zahlreichen Versuchen meldeten M. Weinstein, S. Katz und A. B. Weinstein 1952 in den USA als erste ein Patent für eine Aufbrennkeramik an, in der die Stabilität durch ein Metallgerüst (meist aus einer Gold-Platin-Legierung) unter der Keramik erzeugt wird, jedoch platzte diese noch oft ab. Der Wärmeausdehnungskoeffizient (WAK) von Metall und Keramik differierte stark beim Erkalten von der Brenntemperatur von 880 °C, was zu Spannungen führte. 1962 gelang es, den WAK zwischen Metall und Keramik anzugleichen und dadurch die Bruchgefahr erheblich zu reduzieren. Zeitgleich entwickelte die Firma Whip-Mix Corporation die phosphatgebundene Einbettmasse, mit der die ersten hochschmelzenden Gold-Platin-Legierungen von J. F. Jelenko Company und J. Aderer Company gegossen werden konnten, die als Gerüst für keramikverblendete Kronen (VMK-Kronen) dienen. Damit waren die seitdem weltweit eingesetzten VMK-Kronen und -Brücken geboren (Verbund-Metall-Keramik).[8][9]

William J. Buehler und Frederick Wang untersuchten den ersten Nickel-Titan-Bogen 1963,[10][11] dieser bekam den Namen Nitinol, welcher ein Akronym für Nickel Titan Naval Ordonance Laboratory ist. Die Erstentdeckung der Formgedächtnislegierungen geht auf die 20er Jahre zurück, jedoch geriet diese Entdeckung zunächst wieder in Vergessenheit. Erst 1971 wurde dieser neue Werkstoff durch Andreasen und Hillemann in die Kieferorthopädie eingeführt.[12] Hierbei handelte es sich um eine kaltverfestigte Nickel-Titan-Legierung, welche bei Mundtemperatur als Martensit vorliegt und eine Umwandlungstemperatur von über 100°C aufweist.[13]

Dentalgold

Dentalgold, d. h. Dentalgoldlegierungen (auch in der Schreibweise „Dental-Goldlegierungen“), umgangssprachlich „Zahngold“[14], sind Legierungen, die hauptsächlich aus Gold und zusätzlich weiteren Metallen bestehen und von Zahntechnikern zur Ausführung von Inlays, Teilprothesen oder teilweise auch ganzen Zähnen verarbeitet werden.

Durch ihre definierte Zusammensetzung zeichnen sich unterschiedliche Legierungen von Dentalgold durch unterschiedliche physikalischen Eigenschaften wie bespielsweise Härte und Schmelzpunkt sowie durch unterschiedliche Farbe aus.

  •  
    Goldkrone
  •  
    Goldfüllung (Goldinlay)
Legierungszusammensetzungen von Dentalgold
ABC Gold Silber Platin Palladium Kupfer Zink Farbeindruck
a 1100 1000 hellblau Blau ist der Himmel hellblau Blau ist der Himmel Blau ist der Himmel
a 1100 1000 hellblau Blau ist der Himmel Blau ist der Himmel hellblau Blau ist der Himmel
b 30 2 grün Grün ist das Gras hellblau Blau ist der Himmel Blau ist der Himmel
a 1100 1000 hellblau Blau ist der Himmel Blau ist der Himmel hellblau Blau ist der Himmel
c 100 90 hellblau Blau ist der Himmel Blau ist der Himmel hellblau Blau ist der Himmel
Physikalische Eigenschaften von Dentalgold-Legierungen
ABC Länge Breite Farbe Bemerkung next next
a 1100 1000 hellblau Blau ist der Himmel hellblau Blau ist der Himmel
a 1100 1000 hellblau Blau ist der Himmel hellblau Blau ist der Himmel
b 30 2 grün Grün ist das Gras hellblau Blau ist der Himmel
a 1100 1000 hellblau Blau ist der Himmel hellblau Blau ist der Himmel
c 100 90 rot hellblau Rot ist die Liebe

Aufbrennlegierung

Werden Dentallegierungen für Metall-Keramik-Verblendungen eingesetzt, so werden noch Haftoxid-bildende Metalle wie Zink, Indium oder Zinn in Konzentrationen von 0,5 bis 2 % zugesetzt, um ein gutes Anbinden der Keramik an die Trägerlegierung zu gewährleisten. Der Kupfergehalt ist gering oder fehlt. Wesentlich ist auch ein mit dem keramischen Material abgestimmter Wärmeausdehnungskoeffizient der Legierung.

  •  
    Brückengerüst aus einer Aufbrennlegierung
  •  
    Keramikverblendete Brücke

Implantat

 
Zahnimplantat aus Titan

Implantate werden aus Titan- oder Tantallegierungen, Cobalt-Chrom- oder Cobalt-Chrom-Nickel-Legierungen hergestellt.

Nichtedelmetalllegierungen

Modellgussprothese

 
Teilprothese im Oberkiefer, Gerüst aus einer Chrom-Cobalt-Molybdän-Legierung

Eine Modellgussprothese ist eine kostengünstige, ästhetisch eher unbefriedigende Teilprothese. Ihr Metallgerüst (einschließlich der Halte- und Stützelemente – sogenannten Klammern) wird aus einer Chrom-Cobalt-Molybdän-Legierung, die aus 65 % Co, 30 % Cr und 5 % Mo besteht, in einem Stück gegossen. Auf diesem sehr stabilen Gerüst werden die Prothesensättel mit den künstlichen Zähnen befestigt.

Kieferorthopädie

 
Kieferothopädische Brackets mit eingegliedertem Bogen
 
Kieferothopädische Bögen

Kieferorthopädische Bogendrähte werden aus mehreren Legierungen hergestellt, am häufigsten aus rostfreiem Stahl, einer Nickel-Titan-Legierung (NiTi) oder einer Beta-Titan-Legierung, die hauptsächlich aus Titan und Molybdän besteht.

Amalgam

 
Alte γ2-enthaltende Amalgamfüllungen

Für Zahnfüllungen werden γ2-freie Amalgame eingesetzt, die durch Mischen von Spänen aus Vorlegierungen mit Quecksilber hergestellt werden. Die Vorlegierungen bestehen aus 40 bis 70 % Silber, 10 bis 30 % Kupfer, der Rest aus Zinn geringen Gehalten an Edelmetallen oder Zink. Durch das Vermischen bilden sich Ag3Hg4 und Cu6Sn5. Amalgame, die vor 1970 verwendet wurden, hatten einen hohen Silbergehalt und enthielten wenig Kupfer. Beim Aushärten dieser Amalgame bildet sich Sn8Hg, die γ2-Phase, die zur Korrosion neigte. Diese führte zu einer dunklen Verfärbung der Füllung.

Besondere Erwähnungen

Sehr selten und in der Zahnmedizin unüblich sind komplette Gebisse aus Gold.

Literatur zur Aufarbeitung

  • vvv

Einzelnachweise

  1. ↑ Die Metalle: Werkstoffkunde mit ihren chemischen und physikalischen Grundlagen. Verlag Neuer Merkur GmbH, 1999, ISBN 978-3-929360-44-8, S. 56 (google.com).
  2. ↑ Walter Kamann: Werkstoffkundliche und klinische Untersuchungen der Füllungstherapie der Zähne mit plastischem Gold. Habilitationsschrift, 2000, Universität Witten/Herdecke.
  3. ↑ James Harrison Prothero, Prosthetic dentistry online. Abgerufen am 10. November 2016.
  4. ↑ K. W. Alt, Historische Entwicklung des Kronen- und Brückenersatzes. In: Strub JR, Türp JC, Witkowski S, Hürzeler MB, Kern M: Curriculum Prothetik Band II. 2. Aufl. Quintessenz, Berlin, Chicago, London (usw.), 1999, S. 661–663, ISBN 978-3-86867-027-1.
  5. ↑ Christian Bruhn, F. Gutowski, A. Gysi, Christian Bruhn, F. Gutowski, A. Gysi, F. Hauptmeyer, Stephan Loewe, Karl Kukulies, Paul Wustrow: Zahnärztliche Prothetik. Springer Berlin Heidelberg, 2013, ISBN 978-3-642-99582-8, S. 624 (google.com).
  6. ↑ Wolfgang Strübig, Geschichte der Zahnheilkunde. Eine Einführung für Studenten und Zahnärzte. Deutscher Ärzte Verlag, Köln, 1989, S. 96–114. ISBN 3-7691-1099-4.
  7. ↑ Annual Report of the Director of the Census to the Secretary of Commerce for the Fiscal Year Ended ... U.S. Government Printing Office, 1918, S. 13 (google.com).
  8. ↑ K. Krumbholz, Stand und Entwicklung von Dentalkeramiken. ZWR 3, 193–199 (1996)
  9. ↑ Karl Eichner: Zahnärztliche Werkstoffe und ihre Verarbeitung. 1. Grundlagen und Verarbeitung. Georg Thieme Verlag, 2005, ISBN 978-3-13-127148-8, S. 329 (google.com).
  10. ↑ W.J. Buehler, J.W. Gilfrich & R.C. Wiley, "Effects of low-temperature phase changes on the mechanical properties of alloys near composition TiNi," Journal of Applied Physics 34 (1963) p 475. doi:10.1063/1.1729603
  11. ↑ F.E. Wang, W.J. Buehler & S.J. Pickart, "Crystal structure and a unique martensitic transition of TiNi," Journal of Applied Physics 36 (1965) p 3232-3239.
  12. ↑ G. F. Andreasen, T. B. Hilleman: An evaluation of 55 cobalt substituted Nitinol wire for use in orthodontics. In: Journal of the American Dental Association (1939). Band 82, Nummer 6, Juni 1971, S. 1373–1375, PMID 5280052.
  13. ↑ R. J. Hazel, G. J. Rohan, V. C. West: Force relaxation in orthodontic arch wires. In: American journal of orthodontics. Band 86, Nummer 5, November 1984, S. 396–402, PMID 6594062.
  14. ↑ Bundesfinanzhof, Urteil vom 17. April 1986 (Aktenzeichen IV R 115/84): Überschußrechnung; Tauschvorgänge; Zahnarzt; Feingold; Betriebliche Veranlassung; abgerufen am 9. November 2016.

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