Lektion 3: Physikalische Eigenschaften – Thermische Leitfähigkeit, Ausdehnung und Korrosion

A. Klinische Relevanz

 

Neben den rein mechanischen Eigenschaften bestimmen eine Reihe weiterer physikalischer Charakteristika das klinische Verhalten und den Erfolg eines dentalen Werkstoffs. Warum leiten manche Füllungen Kälte und Wärme stärker als andere? Warum entsteht an manchen Füllungsrändern über die Zeit ein Spalt? Warum sieht eine Krone im Sonnenlicht plötzlich anders aus als in der Praxis? Die Antworten auf diese häufigen klinischen Phänomene liegen in den thermischen, elektrochemischen und optischen Eigenschaften der Materialien. Das Verständnis dieser Eigenschaften ist entscheidend für die korrekte Materialauswahl und die Vermeidung von Komplikationen.

 

B. Detailliertes Fachwissen

 

1. Thermische Eigenschaften

  • a) Thermische Leitfähigkeit:

    • Definition: Die Fähigkeit eines Materials, Wärmeenergie zu leiten.

    • Klinische Relevanz:

      • Metalle (Amalgam, Goldlegierungen): Haben eine hohe thermische Leitfähigkeit. Sie leiten Temperaturreize (heiß/kalt) schnell durch die Füllung an das darunterliegende Dentin und die Pulpa weiter. Dies kann zu postoperativen Hypersensitivitäten führen. Aus diesem Grund wurde unter tiefen Metallfüllungen oft eine isolierende Unterfüllung (z.B. aus Zement) gelegt.

      • Keramiken und Komposite: Haben eine niedrige thermische Leitfähigkeit, ähnlich dem Dentin. Sie wirken als exzellente thermische Isolatoren und schützen die Pulpa.

  • b) Thermischer Ausdehnungskoeffizient (WAK):

    • Definition: Gibt an, wie stark sich ein Material bei einer Temperaturänderung von 1°C ausdehnt oder zusammenzieht.

    • Klinische Relevanz: Dies ist eine kritische Eigenschaft. Der WAK eines Füllungsmaterials sollte dem der Zahnhartsubstanz so ähnlich wie möglich sein.

    • Das Problem des “Mismatch”: Hat eine Füllung einen deutlich höheren WAK als der Zahn (typisch für ältere, ungefüllte Kunststoffe), dehnt sie sich bei Wärme stärker aus und zieht sich bei Kälte stärker zusammen als der Zahn. Diese ständigen, thermisch induzierten Dimensionsänderungen erzeugen Stress an der Klebefuge. Über Tausende von Zyklen kann dies zur Ermüdung des Adhäsivverbunds, zur Randspaltbildung (Mikroleakage) und letztlich zu Sekundärkaries führen. Moderne Komposite sind durch einen hohen Füllkörperanteil so optimiert, dass ihr WAK dem des Zahnes sehr nahekommt.

2. Elektrochemische Eigenschaften: Korrosion

  • Definition: Die Zersetzung eines Metalls durch elektrochemische Reaktionen mit seiner Umgebung (Speichel).

  • Mechanismus: Insbesondere bei der Anwesenheit unterschiedlicher Metalle im Mund (z.B. Amalgam neben Gold) kann es zu galvanischen Strömen kommen, bei denen das unedlere Metall beschleunigt korrodiert.

  • Klinische Konsequenz: Korrosion führt zu einer Aufrauung der Oberfläche (erhöhte Plaque-Retention), zur Freisetzung von Metallionen (metallischer Geschmack, Verfärbungen) und zur Schwächung der Restauration. Edelmetalle sind hier deutlich im Vorteil.

3. Optische Eigenschaften: Die Farbe

  • Das Phänomen der Metamerie:

    • Definition: Zwei Objekte erscheinen unter einer Lichtquelle (z.B. OP-Leuchte) farbgleich, unter einer anderen Lichtquelle (z.B. Tageslicht) jedoch farblich unterschiedlich.

    • Ursache: Die Objekte haben unterschiedliche spektrale Reflexionskurven.

    • Klinische Konsequenz: Die Zahnfarbbestimmung sollte immer bei einer standardisierten Lichtquelle (Tageslichtlampe, ca. 5500 Kelvin) und idealerweise zusätzlich am Fenster bei natürlichem Tageslicht kontrolliert werden, um metameriebedingte Fehlinterpretationen zu vermeiden.

  • Fluoreszenz:

    • Definition: Die Fähigkeit eines Stoffes, unsichtbares UV-Licht zu absorbieren und als sichtbares (meist bläuliches) Licht wieder abzugeben.

    • Klinische Relevanz: Natürliche Zähne sind fluoreszent. Dentale Keramiken und Komposite müssen ebenfalls Fluoreszenz-Partikel enthalten. Eine nicht-fluoreszente Krone würde unter UV-haltigem Licht (Tageslicht, Diskotheken) dunkel, grau und “tot” im Vergleich zu den Nachbarzähnen wirken.

 

C. Klinische Anwendung & Fallbeispiele

 

Fallbeispiel 1: Der undichte Füllungsrand

  • Szenario: Bei einer Routinekontrolle wird an einer 7 Jahre alten, großen Kompositfüllung ein deutlicher, bräunlich verfärbter Randspalt festgestellt.

  • Analyse: Neben einer möglichen Insuffizienz des Adhäsivs ist ein unterschiedlicher thermischer Ausdehnungskoeffizient (WAK) eine wahrscheinliche Mitursache. Tausende von Temperaturzyklen (heißer Kaffee, kaltes Eis) haben zu einer “Perkolation” von Flüssigkeiten am Rand und einer graduellen Zerstörung des Klebeverbunds geführt.

  • Schlussfolgerung: Dies unterstreicht die Wichtigkeit der Verwendung moderner, hochgefüllter Komposite mit einem an den Zahn angepassten WAK.

Fallbeispiel 2: Die “falsche” Zahnfarbe

  • Szenario: Ein Patient erhält eine neue Keramikkrone an einem Frontzahn. In der Praxis bei der Einprobe unter der OP-Leuchte scheint die Farbe perfekt. Am nächsten Tag ruft der Patient enttäuscht an und berichtet, die Krone wirke im Freien “irgendwie dunkler und lebloser” als der Nachbarzahn.

  • Analyse: Dies ist ein klassischer Fall von Metamerie und/oder mangelnder Fluoreszenz. Die Krone und der Zahn waren ein “metameres Paar”, das nur unter dem spezifischen Lichtspektrum der OP-Leuchte übereinstimmte. Die fehlende Fluoreszenz lässt die Krone im UV-reichen Tageslicht grau erscheinen.

  • Klinische Konsequenz: Die Krone muss wahrscheinlich erneuert werden. Die Farbnahme muss unter standardisierten Lichtverhältnissen wiederholt werden, und der Zahntechniker muss explizit angewiesen werden, eine Keramikmasse mit naturgetreuer Fluoreszenz zu verwenden.

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