< Terug naar vorige pagina

Project

Onderzoek naar een meer duurzame hechting aan dentine

Dentale adhesieven zijn materialen die het meest worden gebruikt in de dagelijkse tandartspraktijk, vooral vanwege hun primaire bindingseigenschappen aan tandweefsel als onderdeel van verschillende adhesieve tandrestauratie- en restauratiebevestigingsprocedures. In het licht van hun verdere optimalisatie kan de nieuwste generatie adhesieven, die universele adhesieven (UA'n) worden genoemd, niet alleen worden gebruikt om te kleven aan tandweefsel (glazuur/dentine), optioneel volgens een zelf-ets (ZE) kleefprocedure, een ets-en-spoel (E&S) kleefprocedure, of een gecombineerde selectieve glazuur E&S met een dentine ZE kleefprocedure, maar zijn ook toepasbaar voor het adhesief bevestigen van indirecte glasrijke/arme keramische restauraties.

De primaire doelstellingen van dit doctoraatsproject waren (1) om een selectie van (pre-) commerciële UA's te onderzoeken (fase van kennisvergaring) en hierbij hun sterke punten en tekortkomingen te identificeren, (2) om de te dunne filmdikte van UA’n op te lossen (ua-tekortkoming 1), en (3) het vinden van een geschikt alternatief/analoog voor het hydrofiele co-monomeer 2-hydroxyethylmethacrylaat HEMA, dat een hoofdbestanddeel is van vele UA'n ondanks vele nadelen (ua-tekortkoming 2). Dit doctoraatswerk omvatte (1) het meten van de effectiviteit van de hechting en de duurzaamheid van de hechting van verschillende UA’n aan dentine, ook wanneer deze worden voorafgegaan door een (glazuur/)dentineconditioner als alternatief voor het klassieke maar agressieve fosforzuur etsmiddel, (2) beoordeling van het nuteffect van een hoog- versus laaggevulde extra hechtlaag (EHL) als remedie voor de UA-tekortkoming 1 om hun filmdikte te vergroten en het grensvlak tussen adhesief en dentine beter af te dichten, en (3) het testen van verschillende acrylamidemonomeren, namelijk DEAA, HEAA en FAM-201, als HEMA-alternatieve monomeren in experimentele 2-staps UA-formuleringen en in (gedeeltelijke) vervanging van HEMA en TEGDMA in experimentele 1-staps UA-formuleringen als remedie voor UA-tekortkoming 2.

In het eerste deel van dit proefschrift (HOOFDSTUK 2) onderzochten we in ARTIKEL 1 de kleefeffectiviteit en kleefduurzaamheid van een nieuwe UA om (klinisch) aan te wenden volgens een versneld kleefprotocol, zoals aanbevolen door de fabrikant, dit gemeten ten opzichte van een verlengde/conventionele applicatietijd van 20 seconden. Een tweede UA en het 2-staps gouden standaard ZE adhesief werden als referentie-adhesieven opgenomen, alle aangebracht volgens een ZE en E&S kleefprocedure. De resulterende adhesief-dentine grensvlakken werden gekarakteriseerd met behulp van TEM. Kortom, de langere applicatietijd van 20 seconden verbeterde alleen de onmiddellijke kleefefficiëntie van de nieuwe UA, maar niet de duurzaamheid van de hechting. ‘Rapid-bonding’ technologie moet misschien meer worden beschouwd als een marketingvoordeel dan als een echt voordeel, aangezien deze relatief korte tijdwinst klinisch minder relevant kan zijn. In ARTIKEL 2 hebben we getest of een nieuwe experimentele metaalzout (ZrO(NO3)2) conditioner klassiek fosforzuur zou kunnen vervangen als onderdeel van een E&S kleefmodus en zo een duurzame hechting aan dentine zou kunnen bekomen bij gebruik met een UA toegepast in een E&S en ZE kleefmodus. De resulterende adhesief-dentine grensvlakken werden opnieuw ultrastructureel gekarakteriseerd met behulp van S/TEM. Deze studie toonde aan dat de duurzaamheid van de hechting van de conditioner/UA combinatie, hierbij artificieel verouderd door middel van 50k thermocycli, equivalent was aan die verkregen wanneer het UA werd voorafgegaan door etsen met fosforzuur of werd toegepast in ZE modus. TEM van het adhesief-dentine grensvlak dat voorbehandeld werd met de metaalzoutconditioner onthulde de aanwezigheid van overvloedig hydroxyapatiet (HAp) ter hoogte van de bodem van de hybriede laag, terwijl de conditioner minder collageen blootlegde en resulteerde in minder duidelijke harsuitlopervorming. Dit deel van het doctoraatsproject concludeerde dat de conditioner op metaalbasis moet worden beschouwd als een valide alternatief voor fosforzuur etsgel.

Het tweede deel van dit proefschrift (HOOFDSTUK 3) richtte zich op het hechtingsbevorderende effect van een EHL met hydrofobe eigenschappen om de hypothese te testen dat een goed gepolymeriseerde hydrofobe harslaag het grensvlak tussen adhesief en dentine beter zou afdichten en beschermen tegen waterabsorptie en aanverwante hydrolytische degradatie-effecten. Drie representatieve commerciële UA'n werden experimenteel gebruikt als primers, zonder dat ze met licht werden uitgehard, en gevolgd door het aanbrengen van een bijkomend laaggevuld kleefhars van (1) de beschouwde gouden standaard 2ZE adhesief in ARTIKEL 3, en het bijkomende hooggevulde kleefhars van (2) de beschouwde gouden standaard 3E&S adhesief in ARTIKEL 4, waardoor het 1/2-staps UA wordt getransformeerd in een 2/3-staps UA. De gouden standaard adhesieven dienden weer als referentie/controles. Over het algemeen bevorderde EHL de performantie van de geteste UA'n, waarbij significant betere prestaties werden geregistreerd wanneer een hooggevulde dan een laaggevulde EHL werd toegepast. Niettemin was het individuele voordeel product- en EBL-afhankelijk.

In het derde deel van dit doctoraatsproefschrift (HOOFDSTUK 4) werden een reeks nieuwe experimenteel ontworpen en ontwikkelde twee- en eenstaps UA'n op acrylamidemonomeerbasis onderzocht. In ARTIKEL 5 hebben we twee acrylamide co-monomeren onderzocht, namelijk diethylacrylamide (DEAA) en hydroxyethylacrylamide (HEAA), als monomeeralternatieven voor HEMA in tweestaps UA formuleringen, wanneer ze werden gebruikt volgens 3E&S en 2ZE kleefprotocols en onderworpen aan aanzienlijke veroudering. Een HEMA-vrij en HEMA-bevattend adhesief werden bovendien geformuleerd en gebruikt als controles. De experimenteel bereide adhesieven werden onderworpen aan een multiparameterevaluatie, inclusief meting van de effectiviteit van de hechting en de duurzaamheid van de hechting aan dentine met behulp van een micro-trek bindsterktetest, meting van de driepuntsbuigsterkte, contacthoekbevochtiging, viscositeit, en wateropname, evenals hun adhesief-dentine grensvlakinteractie werd gekarateriseerd met TEM. De gegevens werden verder gecorreleerd met de molecuulgewichten en verdelingscoëfficiënten (LogP) van de onderzochte monomeren. Het acrylamidemonomeer DEAA onthulde veelbelovende gegevens met betrekking tot bindsterkte, wateropname en fysico-mechanische eigenschappen, die dit co-monomeer kwalificeren als een potentieel HEMA-alternatief voor gebruik in 2-staps UA'n.

In ARTIKEL 6 hebben we een ander acrylamide ‘cross-linking’ monomeer onderzocht, namelijk N,N'-diacryloyl-4,7,10-trioxa-1,13-tridecanediamine (FAM-201), evenals opnieuw HEAA, zowel in volledige als gedeeltelijke vervanging, respectievelijk, van HEMA en TEGDMA in 1-staps UA formuleringen, indien toegepast in 2E&S en 1ZE kleefmodi en onderworpen aan aanzienlijke veroudering. Een HEMA-vrij en HEMA-bevattend adhesief werden bovendien geformuleerd en gebruikt als controles. De experimenteel bereide adhesieven werden getest op hun kleefeffectiviteit en kleefduurzaamheid aan dentine met behulp van een micro-trek bindsterktetest, mogelijke 10-MDP_Ca-zout nanolaagvorming ter hoogte van het adhesieve grensvlak met behulp van ‘thin-film XRD’, cytotoxiciteit van de zuivere monomeren en karakterisering van de resulterende adhesief-dentine grensvlakinteractie door middel van TEM. De gegevens werden verder gecorreleerd met de molecuulgewichten en verdelingscoëfficiënten (LogP) van de onderzochte monomeren. Het acrylamide ‘cross-linking’ monomeer FAM-201 resulteerde in de meest veelbelovende micro-trek bindsterkte en de minste cytotoxiciteit, vergeleken met de andere onderzochte monomeren, dit gepaard aan een gunstige tussenliggende LogP, terwijl HEAA de hoogste LogP presenteerde, wat wijst op een hoge hydrofiliciteit en wateropname. Dit doctoraatsonderzoek concludeerde dat het acrylamide co-monomeer FAM-201 HEMA zou kunnen vervangen in 1-staps UA'n.

Op basis van de bovengenoemde resultaten werden de volgende hoofdconclusies van dit doctoraatsproject getrokken:

De verschillende (pre-)commerciële UA'n die in dit doctoraatsonderzoek werden getest, resulteerden in een vergelijkbare onmiddellijke kleefefficiëntie. Uit langetermijn kleeftesten bleek echter dat de verouderde micro-trek bindsterkte van de UA’n moest onderdoen voor die van de gouden standaard ZE en E&S adhesieven, waardoor verdere verbetering van de kleefprestaties van UA'n nodig blijft.

Ultra-structurele grensvlakanalyse van de geteste UA'n onthulde over het algemeen afgedichte adhesief-dentine grensvlakken met een goed gedefinieerde hybriede laag, die dikker was wanneer het UA werd aangebracht in een E&S (5-6 μm) dan in een ZE (2-3 μm) kleefprocedure. Een belangrijkere bevinding was echter hun dunne filmdikte, wat ten minste gedeeltelijk hun verminderde duurzaamheid op lange termijn verklaart.

De optionele toepasbaarheid van UA'n in ZE of E&S modus is een bijkomend (klinisch) voordeel, maar er kon geen conclusie worden getrokken welke van de twee UA kleefprocedures als duurzamer zou kunnen worden beschouwd.

De alternatieve op metaal gebaseerde (glazuur/)dentineconditioner onthulde een meer HAp-beschermde hybriede laag met minder blootstelling van collageenfibrillen en een hechtsterkte vergelijkbaar met die verkregen met een fosforzuur E&S kleefprocedure. Deze bevindingen bevestigen dat de conditioner op metaalbasis kan worden beschouwd als een geschikte alternatieve (glazuur/)dentineconditioner voor klassiek fosforzuur dat wordt gebruikt in een E&S hechtingsmodus.

De UA'n die in dit doctoraatsonderzoek werden onderzocht, presteerden over het algemeen beter wanneer een hydrofobe en goed gepolymeriseerde extra hechtlaag (EHL) werd aangebracht, dit met een significant groter voordeel voor de hooggevulde EHL. Het EHL voordeel bleek echter niet alleen productafhankelijk te zijn, maar ook afhankelijk van de EHL soort en de toegepaste hechtingsmodus.

De acrylamide co-monomeren DEAA en FAM-201 kunnen worden beschouwd als HEMA-alternatieve co-monomeren in respectievelijk 2- en 1-staps adhesieven

 

Datum:1 jul 2016 →  14 dec 2020
Trefwoorden:Dental adhesion
Disciplines:Tandheelkunde
Project type:PhD project