Bleaching und Zahnbeschaffenheit – eine Studie

Power-Bleaching kann den Schmelz schädigen

Die Patientennachfragen zu Bleachingtechniken verzeichneten in Deutschland während der letzten Jahrzehnte eine steigende Tendenz. Größere ästhetische Ansprüche der Patienten und medienwirksame Werbeveranstaltungen haben diesen Trend erheblich verstärkt. Die vorliegende Untersuchung hat ergeben, dass die Beschaffenheit der Schmelzoberflächen durch das Einwirken der Bleichmittel eher ungünstig beeinflusst wird. Hier besteht gegenüber den Patienten Aufklärungsbedarf.

Das Interesse aller Altersgruppen der Bevölkerung ist insbesondere auf den ästhetisch sichtbaren Frontzahnbereich fokussiert, da hier Diskolorationen oder auch altersbedingte Zahnverfärbungen als unschön und störend empfunden werden.

Die Ursachen von Zahnverfärbungen sind vielfältig, neben kariösen Defekten können defekte Restaurationsmaßnahmen, verfärbte avitale Zähne, Einlagerungen von Medikamenten sowie Mineralisationsstörungen (genetische Ursache) vorliegen, welche generalisiert oder lokalisiert auftreten können. Medikamentöse Ursachen (Einlagerung von Tetrazyklin, Fluorid) führen oft zu gelbbräunlichen respektive weiß-fleckenförmigen Veränderungen und bei genetisch bedingten Erkrankungen (Amelogenesis / Dentinogenesis imperfecta) sind die Farbveränderungen oft mit Strukturanomalien assoziiert [Ernst et al., 1995; Goldstein et al., 1995]. Hier ist hervorzuheben, dass derartige Verfärbungen, welche mit einfachen prophylaktischen Maßnahmen nicht entfernt werden können, früher meist eine Indikation für umfassende restaurative Versorgungen dargestellt haben.

Durch die sinnvolle und kontrollierte Anwendung von Bleichverfahren eröffnete sich in den letzten Jahrzehnten eine weitere Alternative, unschöne Verfärbungen substanzschonend zu beseitigen. Das interne Bleichen stellt zum Beispiel eine Methode dar, endodontisch bedingte Verfärbungen avitaler Zähne zu beheben [Fraunce et al., 1983; Kim et al., 2000; Van der Burgt et al., 1986]. Die von Spasser [1961] entwickelte „Walking-bleach-Technik“ hat sich bei der Therapie der internen Verfärbungen weitestgehend durchgesetzt. Bei diesem Verfahren wird eine Einlage einer aufhellenden Substanz in die Zugangskavität für drei bis fünf Tage [Attin et al., 2001; Bose et al., 1994; Glockner et al., 1999] eingebracht. Autoren empfehlen hier eine Mischung aus Natriumperborat und Wasser (beziehungsweise dreiprozentigem H2O2) [Attin et al., 1998]. Bei der Reaktion von Natriumperborat mit Wasser kommt es zur Freisetzung von H2O2, das in verschiedene Radikale (Hydroxylionen und Perhydroxylionen) zerfällt [Feinmann et al., 1991; Goldstein et al., 1995]. Eine Mischung aus Natriumperborat und Wasser beziehungsweise dreiprozentigem H2O2 hat sich gegenüber der Verwendung von hoch konzentriertem H2O2 (30 Prozent) [Nutting et al., 1963] sowie gegenüber der thermokatalytischen Methode (Erwärmung oder Lichtaktivierung) durchsetzen können, da in der Literatur hinsichtlich der Effektivität [Rotstein et al., 1993; Weiger et al., 1994] und der Farbstabilität [Rotstein et al., 1993] keine Unterschiede festgestellt werden konnten. Ferner sind Resorptionen der Zahnhartsubstanz mit einer hoch konzentrierten H2O2-Einlage beziehungsweise mit der thermokatalytischen Methode nachgewiesen worden [Heller et al., 1992; Madison et al., 1990; Rotstein et al., 1991]. Es zeigte sich auch, dass nach Diffusion des H2O2 in die eröffneten Dentintubuli und anschließender Bakterienkolonisation, ein entzündlich-resorptiv bedingter Prozess ausgelöst werden kann, der zu zervikalen Resorptionen führt [Cvek et al., 1985]. Als weitere Ursachen für eine Gewebsschädigung werden die Radikalwirkung und ein niedriger pH-Wert genannt [Friedmann et al., 1988]. Hier ist wichtig, dass für die Verwendung einer Mischung aus Natriumperborat und 30-prozentigem H2O2 ein deutlich niedrigerer, somit ungünstiger pH-Wert von 2 bis 3 nachgewiesen werden konnte, als für ein Natriumperborat-Wasser-Gemisch (pH-Wert 10 bis 11) [Weiger et al., 1993]. Bei der thermokatalytischen Methode (erwärmtes, hoch konzentriertes H2O2 (37 °C beziehungsweise 50 °C) konnte eine Verringerung der Oberflächenmikrohärte von Zahnschmelz und Dentin nachgewiesen werden, nicht aber bei der Verwendung einer Natriumperborat-H2O2(30-prozentigen)-Mischung [Lewinstein et al., 1994]. Das legt die Vermutung nahe, dass die Dentindiffusion des H2O2 bei steigenden Temperaturen erleichtert wird [Rotstein et al., 1991], da es zu einer thermisch bedingten Erweiterung der Dentintubuli kommt [Pashley et al., 1983].

In weiteren Studien wurde die Kalzium-Phosphat-Relation von Schmelz, Dentin und Zement untersucht, da Veränderungen auf mögliche Mineralverluste und Schwächungen der Zahnhartsubstanz hinweisen. Es zeigte sich, dass bei Anwendung eines Natriumperborat-Wasser-Gemischs im Gegensatz zur Verwendung von 30-prozentigem H2O2 keine Änderung der Kalzium-Phosphat-Relation beobachtet wurde [Rotstein et al., 1996]. Mit der Einführung des Produktes Whitestrips (Fa. Procter & Gamble) in den USA wurde eine neue Möglichkeit der Applikation vorgestellt. Dabei handelt es sich um Polyethylenstreifen, die von einer Seite mit 5,3 Prozent H2O2-Gel beschichtet sind und vom Patienten auf die Frontzähne im Ober- und Unterkiefer (je nach Wunsch) appliziert werden (Abbildung 2). Die Anwendung dieser Streifen im Vergleich zur Behandlung mit zehn- bis 20-prozentigen Carbamidperoxid-Gelen zeigte, dass der Aufhellungseffekt vergleichbar oder besser ist. Weiter konnte ein geringeres Auftreten von Sensitivitäten festgestellt werden [Gerlach et al., 2000; 2001]. Andere Autoren konnten über weniger Gingivairritationen [Kugel und Kastali, 2000] berichten.

Bei der Schienenapplikationsform von Bleichmitteln werden häufig spezielle Gel-Matrices angewandt, die in der Lage sind, die Oberflächenstruktur des Zahnschmelzes aufgrund eines niedrigen pH-Wertes (4,4 und 7,2) zu beeinflussen [Seghi et al., 1992; Shannon et al., 1993; Markovic et al., 2007]. Für Bleich-Produkte mit niedrigerem pH-Wert wurde eine Erweichung der Zahnhartsubstanz dokumentiert, welche ebenso die Abrasionsresistenz des Zahnes senken kann [Shannon et al., 1993]. Die hier vorliegenden In-vitro-Untersuchungen bestätigen diese Aussagen hinsichtlich Zunahme der Oberflächenrauigkeit und Abnahme der Elementkonzentrationen von Kalzium, Sauerstoff und Phosphor.

In der vorliegenden In-vitro-Studie sollte der Effekt von Bleichmitteln auf erosiv vorgeschädigte Zähne untersucht werden, um mögliche besondere ungünstige Einflussfaktoren bei bereits vorgeschädigten Zähnen zu erfassen.

Diese Studie war insbesondere von Bedeutung, da erosive Zahnschäden in den letzten Jahrzehnten durch veränderte Konsumgewohnheiten vermehrt beobachtet werden und Bleachingtechniken durch gestiegene Ästhetikansprüche eine ständig wachsende Nachfrage aufweisen (Abbildungen 1, 2).

Material und Methoden

In der vorliegenden Studie wurden menschliche Frontzähne von Patienten der Altersgruppe von 55 bis 71 Jahre verwendet, die aufgrund vorliegender profunder Parodontalerkrankungen nicht mehr erhalten werden konnten. Unmittelbar nach der Extraktion wurden die Zähne gründlich gereinigt, visuell (mikroskopische Kontrolle) nach möglichen Schmelzdefekten, kariösen Läsionen oder Schmelzsprüngen untersucht und in einer Natriumazidlösung (15 mM) gelagert. Die Zahnkronen wurden mit Polierscheiben (Aluminiumkörnung) unterschiedlicher Körnung lege artis glatt poliert. Die Zahnkronen sind anschließend in vier Bereiche zu je zehn bis zwölf Millimetern Schmelzfläche aufgetrennt worden. Um eine erosive Schmelzschädigung zu provozieren, wurden die Zahnproben für acht Stunden in Apfelsaftlösungen (Aldi, Deutschland, klarer Apfelsaft pH = 3,3) inkubiert. Aufgrund früherer Studien konnte belegt werden, dass säurehaltige Getränke nach einer gewissen Inkubationszeit typische erosive Schädigungen der Zahnhartsubstanz mit Verlust der Elemente von Calciumhydroxylapatit wie Calcium, Phosphat und Sauerstoff in Tiefen bis zu 40 Mikrometern bewirken [Willershausen et al., 2004; 2007]. Unbehandelte Schmelzproben (Kontrollproben) und erosiv vorgeschädigte Zahnproben wurden anschließend mit drei ausgewählten Bleichmitteln versetzt. Die Inkubationszeit betrug für das Power-Bleaching-Gel (35 Prozent Carbamidperoxid) eine Stunde, die anderen geringer konzentrierten Bleichgele wurden für eine Dauer von acht Stunden auf den Schmelzflächen positioniert.

Für die Auswahl entsprechender Bleichmittel wurden die gegenwärtig auf dem deutschen Markt erhältlichen Bleichprodukte gesammelt und auf den jeweiligen pH-Wert untersucht (Tabelle 1). Für die Studie wurden drei typische Bleichmittel ausgewählt.

Gel 1: 7,5 Prozent Wasserstoffperoxid, pH = 10,8 (Visalys Kettenbach Dental)

Gel 2: 13,5 Prozent Wasserstoffperoxid, pH = 6,15 (Visalys, Kettenbach Dental)

Gel 3: 35 Prozent Carbamidperoxid pH = 4,94 (White Smile).

Die Kontrollzahnscheiben wurden mit physiologischer Kochsalzlösung (pH = 6,5; 0,9 Prozent NaCl) behandelt. Nach den Inkubationsversuchen wurden alle Zahnflächen gründlich mit Wasserspray behandelt (zwei Minuten) und dann in physiologischer Kochsalzlösung bis zur analytischen Aufbereitung aufbewahrt.

Die Rauigkeitsprofile der jeweiligen Schmelzproben wurden mittels Perthometer (PRK, Perthen GmbH, Software: Mar-SurfX20) erfasst. Der Mineralgehalt der Schmelzproben konnte mithilfe der Elektronenstrahlmikrosonde gemessen werden (Jeol JXA 8900RL). Für diese Untersuchung ist eine sehr plane und glatte Oberfläche erforderlich, die senkrecht zur Schmelzoberfläche präpariert wurde. Mit dieser Technik ist eine nicht destruktive quantitative und qualitative Analyse der Elemente möglich (Erfassungslimit: 0,05 Prozent, Reproduzierbarkeit der Messungen: etwa ein Prozent).

Ergebnisse

In der vorliegenden In-vitro-Studie mit menschlichen Zahnproben der zweiten Dentition konnte nachgewiesen werden, dass verschiedene Bleichmittel einen ungünstigen Einfluss auf die Schmelzoberflächen ausüben können. Für die Untersuchung wurden drei charakteristische Bleichmittel ausgewählt: ein Bleichgel mit 7,5 Prozent Wasserstoffperoxid (pH = 10,8), ein Bleichpräparat mit mittlerer Wasserstoffperoxidmenge (13,5 Prozent) und neutralem pH-Wert (pH = 6,2) sowie ein Bleichmittel für Power Bleaching (Office bleaching) mit 35 Prozent Carabamidperoxid und saurem pH-Wert (pH = 4,9). Um eine erosive Vorschädigung der Zahnflächen zu erreichen, wurden diese, wie bereits früher beschrieben, in säurehaltigen Fruchtsäften (Apfelsaft, pH = 3,3) bis zu acht Stunden inkubiert. Mögliche Veränderungen der Schmelzoberflächen wurden mittels Perthometer und Verschiebungen beziehungsweise Verluste der Elementzusammensetzungen der Schmelzoberflächen mithilfe der Elektronenstrahlmikrosonde gemessen. Zahnproben mit alleiniger erosiver Vorschädigung zeigten dabei im Vergleich zu den Kontrollzähnen eine deutliche Zunahme der Profile der Oberflächenrauigkeiten (Abbildungen 3 a, b) und einen Mineralverlust in Tiefen bis zu 30 Mikrometern (μm) (Abbildungen 4 a, b). Die alleinige Benetzung der Zahnproben mit Bleichmittel führte ebenfalls zu einer Zunahme der Rauigkeitswerte (RA) (Abbildung 3 c) sowie zu Veränderungen der Mineralzusammensetzung (Abbildung 4 c). Während Kontrollschmelzflächen mittlere RA-Werte von 1,57 μm zeigten, bewirkten Bleichmittel mit steigender Konzentration höhere mittlere RA-Werte (7,5 Prozent WP: 1,71 μm; 13,5 Prozent WP: 1,96 μm; 35 Prozent CP: 2,57 μm).

Bei erosiver Vorschädigung der Zahnproben und nachfolgender Bleichbehandlung zeigte sich eine deutlich höhere Schädigung der Schmelzsubstanzen, wie die Abbildungen 3 (d bis f) und Abbildungen 4 (d bis f) beispielhaft belegen. Die höchsten Veränderungen in der Schmelzbeschaffenheit wurden durch das Power-Bleaching-Verfahren (35 Prozent Caramidperoxid) ausgelöst.

Diskussion

Zahlreiche In-vitro-Studien sowie Anwendungsbeobachtungen beschäftigten sich mit der Frage, ob die Anwendung von Bleaching-Materialien (insbesondere Carbamidperoxid-Gele) beim Bleichen vitaler Zähne (externes Bleaching) Risiken beziehungsweise Substanzdefekte für den Zahnschmelz bewirken. So konnten zum Beispiel Leonhard et al., [2001] auf rasterelektronenmikroskopischen Aufnahmen nach 14 Tagen klinischer Anwendung eines zehn Prozent Carbamidperoxid-Gels leichte Veränderungen der Zahnoberfläche beobachten. Anzumerken gilt bei dieser Untersuchung, dass jedoch keine Tendenz der Verschlechterung nach sechs Monaten festgestellt werden konnte. Andere Autoren, wie Cimilli et al., [2001], Akal et al., [2001] sowie Basting et al., [2001], haben dies in ihren Untersuchungen bestätigt und konnten bei Anwendung bestimmter Carbamidperoxid-Gele einen Verlust an Mikrohärte des Schmelzes nachweisen. In diesem Zusammenhang war es weiteren Autoren möglich, vor allem bei höher konzentrierten Gelen (zum Beispiel 16-prozentigen Gelen), durch diese leichte Veränderung sowie Erweichung der Oberfläche ein verstärktes Auftreten von Hypersensibilitäten zu beobachten [Kihn et al., 2001]. In weiteren Studien wurden chemische Analysen durchgeführt, bei denen höher konzentrierte Carbamidperoxid-Gele zu einem Herauslösen von Kalzium und einer teilweisen Umwandlung des Hydroxylapatits zu Kalziumorthophosphat führten. Für andere Präparate (wie 10 Prozent Opalescence) wurde dieser Effekt nicht beobachtet [Cimilli et al., 2001]. Baik et al., [2001] konnten beim Power-Bleaching (Licht-/Hitze-Aktivierung) Erhöhungen der Pulpatemperatur von 5 °C bis 8 °C nachweisen, was möglicherweise Risiken für Pulpairritationen darstellen könnte. Die thermokatalytische Vitalbleichung unter Verwendung von 30-prozentigem H2O2 wird aufgrund von parodontalen und pulpalen Irritationen meist nicht mehr empfohlen. Anhand einer Entscheidung des Verwaltungsgerichts Düsseldorf vom 30. August 2000 sind Zahnaufhellungspräparate als Medizinprodukte im Sinne des § 3 Medizinproduktgesetz sowie Artikel 1 Absatz 2 Medizinproduktrichtlinie der EU einzustufen. Durch diese rechtliche Einordnung der Bleichmittel wird die zahnärztliche Verantwortung unterstrichen.

Untersuchungen zur Mikrostruktur gebleichter Zahnproben mittels der konfokalen Laser-Raster-Mikroskopie konnten jedoch nach Anwendung von Bleichsystemen, wie Opalescence (10 Prozent und 20 Prozent Carbamidperoxid) und Whitestrips (5,3-prozentiges H2O2) keine relevanten mikromorphologischen Veränderungen nachweisen [White et al., 2002]. Absorptionsspektroskopische Analysen zeigten dagegen, dass hoch konzentrierte (35-prozentige) Carbamidperoxide zu strukturellen Alterationen des Schmelzes führen können [Oltu et al., 2000]. Es konnten auch bei einer externen Bleichtherapie sehr geringe Mengen an H2O2 in der Pulpa nachgewiesen werden [Thintinanthapan et al., 1999]. Jedoch sind die Konzentrationen zu gering, um die Pulpa dauerhaft zu schädigen [Bowles et al., 1986].

Auf Restaurationen beziehungsweise Restaurationsmaterialien, vor allem bei Adhäsivrestaurationen konnten Erweichungen sowie eine Oberflächenanrauung bereits bestehender Kompositversorgungen festgestellt werden [Basting et al., 2001, Baily et al., 1992]. Aufgrund einer verringerten Haftkraft von adhäsivverankertem Komposit an gebleichten Schmelzoberflächen direkt nach Applikation des Bleichmittels [Stockes et al., 1992] ist es sinnvoll, die adhäsive definitive Versorgung erst zwei bis drei Wochen nach Abschluss der Bleichtherapie durchzuführen. Bei Amalgamrestaurationen konnte nach Peroxid-Exposition eine erhöhte Quecksilberfreisetzung nachgewiesen werden [Rotstein et al., 2000]. In der vorliegenden Studie konnte der ungünstige Einfluss von Bleichmitteln bei bereits erosiv vorgeschädigten Schmelzproben belegt werden. Insbesondere „in-office“ Bleichmittel (35 Prozent Carbamidperoxid, pH = 4,9) führten zu einer deutlichen Zunahme der Oberflächenrauigkeit und zu erheblichen Mineralverlusten. Bei entsprechenden In-vitro-Studien müssen stets individuelle Faktoren wie Speichelbeschaffenheit, Ernährungsgewohnheiten und individuelle Schmelzbeschaffenheiten, berücksichtigt werden, die sicherlich als modifizierende Faktoren reine In-vitro-Resultate entsprechend abschwächen können.

Zusammenfassung

In der vorliegenden In-vitro-Studie sollte der Einfluss von Bleichmitteln unterschiedlicher Konzentrationen (7,5 bis 13,5 Prozent Wasserstoffperoxid, 35 Prozent Carbamidperoxid) und pH-Werte (4,9 bis 10,8) auf Schmelzoberflächen getestet werden. Neben dem Effekt der Bleichmittel auf unbeschädigte Schmelzbereiche wurde die Bleichwirkung auf erosiv vorgeschädigte Schmelzproben untersucht. Analyseverfahren waren die Erfassung der Oberflächenrauigkeiten (Perthometer) und die Elementanalyse mittels der Elektronenstrahlmikrosonde. Die Studie belegte, dass Bleichgele mit geringem pH-Wert und hoher Bleichmittelkonzentration zu einer deutlichen Zunahme der Oberflächenrauigkeiten sowie Mineralverlusten führen. Weisen die Schmelzflächen jedoch erosive Vorschädigungen auf, so können durch nachfolgende Bleichverfahren deutlich erhöhte Schädigungen der Zahnhartsubstanzen auftreten. Patienten mit nachweislich vorliegenden erosiven Defekten und Wunsch nach Bleichverfahren sollten folglich auf mögliche Komplikationen und Zahnschäden hingewiesen werden

Prof. Dr. Brita Willershausen
Dr. Birgül Azrak
Petra Kurth
PD Dr. Dr. Christiane Gleissner
Poliklinik für Zahnerhaltungskunde
Klinikum der Johannes
Gutenberg-Universität Mainz
Augustusplatz 2
55131 Mainz
willersh@uni-mainz.de

Dr. Burkhard Schulz-Dobrick
Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Institut für Geowissenschaften und
Mineralogie
Becherweg 21
55099 Mainz

 

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