Lektion 8: Dentales Amalgam – Phasen, Eigenschaften und moderne Relevanz

A. Klinische Relevanz

 

Amalgam ist das historisch meistverwendete Füllungsmaterial und trotz der kontroversen Quecksilber-Debatte aus rein materialwissenschaftlicher Sicht eine faszinierende und bemerkenswert erfolgreiche Legierung. Ein wissenschaftliches Verständnis seiner metallurgischen Phasen und einzigartigen Eigenschaften (wie der Selbstversiegelung) ist unerlässlich, um die Langlebigkeit vieler alter Amalgamfüllungen zu erklären, ihre spezifischen Versagensmuster zu verstehen und eine fundierte Entscheidung zwischen “Beobachten” und “Erneuern” treffen zu können. Diese Lektion beleuchtet das Material Amalgam aus einer rein werkstoffkundlichen Perspektive.

 

B. Detailliertes Fachwissen

 

1. Zusammensetzung und Abbindereaktion (Amalgamation) Dental-Amalgam entsteht durch die Reaktion von flüssigem Quecksilber (Hg) mit einer Legierungspulver (Feilspan).

  • Legierungspulver: Hauptsächlich Silber (Ag, für Festigkeit), Zinn (Sn, für die Reaktion mit Hg), Kupfer (Cu, für Festigkeit und Korrosionsresistenz) und Spuren von Zink (Zn).

  • Reaktion: Eine komplexe Lösungs- und Fällungsreaktion. Quecksilber löst die Oberfläche der Pulverpartikel an, woraufhin neue, kristalline intermetallische Phasen ausfällen und ein festes, ineinander verkeiltes Gefüge bilden.

2. Die entscheidenden metallurgischen Phasen Das fertige Amalgam ist ein Verbundwerkstoff aus verschiedenen Phasen:

  • Gamma (γ)-Phase (Ag₃Sn): Unreagierte Partikel des ursprünglichen Legierungspulvers. Dies ist die stärkste und härteste Komponente.

  • Gamma-1 (γ₁)-Phase (Ag₂Hg₃): Die Matrix aus einer Silber-Quecksilber-Verbindung, die die Gamma-Partikel miteinander verbindet. Sie ist die zweitstärkste Komponente.

  • Gamma-2 (γ₂)-Phase (Sn₇₋₈Hg): Eine Zinn-Quecksilber-Verbindung. Dies ist die metallurgische Achillesferse des Amalgams. Sie ist die weichste, schwächste und mit Abstand korrosionsanfälligste Phase.

3. Die “High-Copper”-Revolution Die entscheidende Weiterentwicklung moderner Amalgame war die Eliminierung der Gamma-2-Phase.

  • Low-Copper-Amalgame (historisch): Hatten einen geringen Kupferanteil (<6%). Die Abbindereaktion produzierte signifikante Mengen der instabilen Gamma-2-Phase.

    • Ag₃Sn (γ) + Hg → Ag₂Hg₃ (γ₁) + Sn₇₋₈Hg (γ₂) + Rest γ

  • High-Copper-Amalgame (moderner Standard): Enthalten einen hohen Kupferanteil (>12%).

    • Mechanismus: Das Kupfer hat eine höhere Affinität zu Zinn als das Quecksilber. Es “fängt” das Zinn ab, bevor es die Gamma-2-Phase bilden kann.

    • Reaktion: Es entsteht stattdessen eine stabile Kupfer-Zinn-Phase (Eta-Phase, Cu₆Sn₅). Die Gamma-2-Phase wird vollständig eliminiert.

    • Ag₃Sn + Ag-Cu + Hg → Ag₂Hg₃ (γ₁) + Cu₆Sn₅ (η') + Restpartikel

  • Klinische Konsequenz: High-Copper-Amalgame sind signifikant fester, korrosionsstabiler und zeigen eine deutlich geringere marginale Frakturanfälligkeit (“Randspalt-Zerfall”).

4. Wichtige physikalische Eigenschaften

  • Hohe Druckfestigkeit, geringe Zugfestigkeit: Amalgam ist extrem widerstandsfähig gegen Kaudruck, aber empfindlich gegenüber Zug- und Biegekräften. Es ist ein sprödes Material. Dies erklärt die Notwendigkeit der alten Black’schen Präparationsregeln, die auf eine massive, retentive Form zur Vermeidung von Zugspannungen abzielten.

  • Kriechen (Creep): Die langsame plastische Verformung unter Last. War bei der Gamma-2-Phase stark ausgeprägt und trug zum Herausfließen aus der Kavität und zum Randzerfall bei. Ist bei High-Copper-Amalgamen vernachlässigbar gering.

  • Selbstversiegelung (Self-Sealing): Die einzigartigste Eigenschaft. Geringfügige Korrosionsprozesse am Füllungsrand führen zur Bildung von Zinnoxiden. Diese unlöslichen Korrosionsprodukte fällen im Randspalt aus und versiegeln ihn über die Zeit bakteriendicht.

 

C. Klinische Anwendung & Fallbeispiele

 

Beurteilung einer alten Amalgamfüllung: Das Wissen um die Selbstversiegelung ist klinisch entscheidend. Ein sichtbarer, verfärbter Randspalt bei einer alten Amalgamfüllung ist nicht automatisch ein Zeichen für aktive Karies.

  • Szenario: Bei einer Kontrolle findet sich eine 20 Jahre alte, große Amalgamfüllung. Es ist ein deutlicher, dunkler Spalt am Rand sichtbar (“ditching”). Bei der Sondierung ist der darunterliegende Dentinboden jedoch spiegelhart und kratzfest.

  • Analyse (materialwissenschaftlich):

    • Der Spalt ist durch langsamen Randzerfall (Creep, Korrosion des alten Amalgamtyps) entstanden.

    • Der Spalt wurde jedoch durch die Korrosionsprodukte selbstversiegelt.

    • Das dunkle, harte Dentin ist sklerotisches Dentin – eine Abwehrreaktion der Pulpa – und nicht aktive Karies.

  • Klinische Konsequenz: Dies ist eine biologisch dichte, funktionell stabile und arretierte Restauration. Ein Austausch der Füllung ist nicht indiziert und wäre eine Übertherapie.

  • Vergleich: Eine Kompositfüllung mit einem vergleichbaren Spalt wäre hochgradig verdächtig auf aktive Mikroinfiltration und Sekundärkaries, da Komposite keinen Selbstversiegelungs-Mechanismus besitzen.

  • Ergebnis: Das Verständnis der Materialeigenschaften führt zu einer konservativeren und biologisch fundierteren klinischen Entscheidung.

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