Fortbildung: Toxikologie und Allergologie

Zahnkunststoff-Materialien

Immer mehr Menschen wollen zahnfarbene Materialien als Zahn-Restaurationswerkstoffe. Dabei soll natürlich gewährleistet sein, dass diese Materialien nicht nur gut aussehen und gut halten, sondern dass sie auch gut verträglich sind. Wachsendes Interesse erlangen deshalb Fragen nach der Toxikologie, Biokompatibilität und Verträglichkeit dieser Werkstoffe.

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Abbildung 2: Periorale Dermatitis nach Applikation eines Keramik-Inlays mit einem Adhäsiv (b). © Reichl

Abbildung 1: Einteilung von Zahnrestaurationsmaterialien (a) und Inhaltsstoffe von Komposit-Zahnfüllungen (b) © Reichl
Abbildung 2: Periorale Dermatitis beim Kind (a) nach Applikation eines Keramik-Inlays mit einem Adhäsiv © Reichl
Abbildung 3: Symptome bei Unverträglichkeiten gegenüber Kunststoffmaterialien. 3a und b: typische Lingua plicata (Faltenzunge); © Reichl
Abbildung 3: Symptome bei Unverträglichkeiten gegenüber Kunststoffmaterialien. 3a und b: typische Lingua plicata (Faltenzunge); © Reichl
Abbildung 3: Symptome bei Unverträglichkeiten gegenüber Kunststoffmaterialien. 3c und d: typische Lingua geographica (Landkartenzunge). © Reichl
Abbildung 3: Symptome bei Unverträglichkeiten gegenüber Kunststoffmaterialien. 3c und d: typische Lingua geographica (Landkartenzunge). © Reichl
Univ.-Prof. Dr. Dr. Franz-Xaver Reichl - Studium der Mikrobiologie 1975 bis 1980 an der TU München, 1980 Diplom, 1983 Promotion, 1983 bis 85 Studium der Humanmedizin in München, 1994 Habilitation (Fach Pharmakologie/Toxikologie mit dem Thema Amalgam). 2000 apl. Professor in München, 2002 Berufung zum C3 Univ.-Professor an der Poliklinik für Zahnerhaltung u. PA, dort Leiter der Abteilung Dental-Toxikologie. Seit 2012 Leiter des Internationalen Beratungszentrums für die Verträglichkeit von Zahnmaterialien (BZVZ). Hauptarbeitsgebiete: Verträglichkeit von Zahnmaterialien; In-vitro- und In-vivo-Untersuchungen zum Einfluss toxischer Substanzen (Zahnmetalle, Zahnkunststoffe, Nanopartikel, Fluoride) in menschlichen und tierischen Zellen. © privat

Komposite sind Kunststoffe, die direkt in die Kavität appliziert werden (Abbildung 1a). Sie bestehen aus einer organischen Matrix mit eingebetteten anorganischen Füllmaterialien (zum Beispiel Quarze) und Zusatzstoffen (Abbildung 1b).

Als Monomere werden meist Dimethacrylate verwendet, die in schwere Basismonomere (zum Beispiel Bisphenol A glycidylmethacrylat, BisGMA; Urethandimethacrylat, UDMA) und leichte Komonomere (wie Triethylenglycoldimethacrylat, TEGDMA; Hydroxyethylmethacrylat, HEMA) unterteilt werden (Abbildung 1b). (Ko)Monomerverbindungen werden in der Zahnmedizin nicht nur in Komposits sondern auch in Dentinadhäsiven, kunststoffhaltigen Zementen, Klebstoffen für Inlays, Kronen, Veneers, orthodontische Brücken, Keramiken sowie in Unterfüllungen für Amalgam- und Goldfüllungen und als Fissurenversiegler verwendet. Die Polymerisierung ist nach der Lichthärtung nie vollständig und es verbleiben unpolymerisierte Rest-(Ko)Monomere.

Hauptursache des hohen Rest-(Ko)Monomeranteils der Kompositkunststoffe ist der niedrige Grad der (Ko)Monomer-Polymer-Konversion. Er beträgt je nach Schichttiefe 20 bis 50 Prozent [Ruyter IE. , 1981; Reinhardt KJ, 1991]. Chemisch freie, nicht vernetzte (Ko)Monomere können durch Speichelzutritt aber auch wie durch Nahrung beziehungsweise Getränke (wie hochprozentige Alkohole) aus der Füllung ausgelaugt werden [Reichl FX, 2012] und dann verschluckt werden oder sogar über den Dentinliquor durch das Dentin zum Zahnnerv (Pulpa) diffundieren [Gerzina TM, 1994; Gerzina TM, Wing G.,1991; Spahl W, Budzikiewicz H, Geurtsen W., 1998].

Nach der Freisetzung in die Mundhöhle können die ausgewaschenen (Ko)Monomerverbindungen auch in unmittelbaren Kontakt mit den Zellen der hoch proliferativen Mundschleimhaut treten (wie Gingivazellen). Die durch das Dentin diffundierenden (Ko)Monomermoleküle gelangen in Kontakt mit den vitalen Zellen des Zahnmarks, unter anderem Pulpafibroblasten [Gerzina TM, 1994]. Im Weichgewebe des Zahnmarks erhalten die freigesetzten (Ko)Monomere außerdem Anschluss an die systemische Blutzirkulation. Neben Abrasion, Verschleiß und Elution werden freigesetzte (Ko)Monomere aus Kompositfüllungen nach dem Verschlucken im Darm nahezu vollständig resorbiert [Reichl FX et al., 2002; Reichl FXet al. 2002b; Reichl FX et al., 2008; Reichl FX, et al. 2001]. Abradierte Partikel mit einer Größe bis zu 100 µm können sogar inhaliert werden und so über die Lunge in die Blutbahn gelangen.

Beim Verblasen von Dentinadhäsiven ohne Kofferdam können (Ko)Monomere auf die Mundschleimhaut gelangen und dort resorbiert werden. Beträchtliche Mengen werden dabei auch inhaliert und in der Lunge resorbiert [Hume WR, Gerzina TM. , 1996]. Durch den Hautkontakt mit der unpolymerisierten Kompositpaste können Allergien ausgelöst werden [Aalto-Korte K, 2007]. Handschuhe bilden nur einen geringen Schutz [Andreasson H et al., 2003]. Sowohl die pulmonal als auch die intestinal aufgenommenen (Ko)Monomere aus den Kompositen können nach der Resorption im Organismus verstoffwechselt werden.


Artikel des Fortbildungsteils "Fremd im Mund"

Zur mechanischen Desintegration des subgingivalen Biofilms kommen in der Parodontitistherapie seit einigen Jahren vermehrt Luft-Pulver-Wasserstrahlgeräte zum Einsatz. Doch wie risikoreich ist das Verfahren? Kann die Applikation von Druckluft und kleinsten Pulverpartikeln in den Sulkus das dentale Gewebe und die Restaurationen nachhaltig beschädigen?

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Immer mehr Menschen wollen zahnfarbene Materialien als Zahn-Restaurationswerkstoffe. Dabei soll natürlich gewährleistet sein, dass diese Materialien nicht nur gut aussehen und gut halten, sondern dass sie auch gut verträglich sind. Wachsendes Interesse erlangen deshalb Fragen nach der Toxikologie, Biokompatibilität und Verträglichkeit dieser Werkstoffe.

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Die Kariesprävalenz und die Karieserfahrung bei zwölfjährigen Kindern in Deutschland sind in den letzten 25 Jahren überaus stark zurückgegangen. Als eine Hauptursache für diese Entwicklung, die auch in anderen Industrieländern erkennbar ist, wird die verbreitete Verfügbarkeit von Fluorid an der Zahnoberfläche angesehen.

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Der vorliegende Beitrag ergänzt den Fortbildungsteil aus zm 24/2016 mit dem Aspekt eines weiteren, in den Organismus eingebrachten „Fremdkörpers“. Die Autoren diskutieren Titan, das allgemein als inert gilt und die Reaktionen des umliegenden Gewebes darauf. Ihr Fazit: Eine Titanallergie ist bislang nicht belegt, Unverträglichkeiten sind jedoch durchaus beschrieben.

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Toxizität von Kunststoff-Materialien für Zähne

Um die Toxikologie/Biokompatibiltät von Zahnwerkstoffen ermitteln und vergleichen zu können, müssen bestimmte Testverfahren eingesetzt werden. Man unterscheidet hier In-vitro- und In-vivo-Methoden, sowie Tests, zum Beispiel auf Cytotoxizität, Mutagenität, Cancerogenität, Embryotoxizität oder Teratogenität. Ein wichtiger Aspekt bei der Bewertung der Toxikologie ist die Aufklärung der Resorption, Distribution, Metabolismus und Elimination einer Substanz im Organismus. Nur resorbierte Substanzen können Schadwirkungen auslösen.

Ein wichtiger Punkt ist die Aufdeckung des Metabolismus der zu untersuchenden Substanz. In Tierstudien konnte gezeigt werden, dass die aus Komposits freigesetzten und verschluckten (Ko)Monomere HEMA, TEGDMA und BisGMA vollständig resorbiert und im Körper zu Kohlendioxyd abgebaut werden [Reichl FX et al., 2002; Reichl FXet al. 2002b; Reichl FX et al., 2008; Reichl FX, et al. 2001]. Es konnte ferner gezeigt werden, dass bei dieser Verstoffwechselung Intermediate gebildet werden können, die ihrerseits wieder starke toxische Wirkungen zeigen können – also „gegiftet“ – werden.

Beim Abbau von HEMA und TEGDMA konnte in menschlichen Lebermikrosomen sogar die Bildung des Epoxy- Intermediats 2,3-Epoxymethacrylsäure nachgewiesen werden [Seiss M et al., 2007; Schwengberg S et al., 2005; Reichl FX et al., 2002]. Epoxy-Verbindungen gelten als cancerogene und mutagene Verbindungen [Durner J et al., 2010]. Auch für mehrere (Ko)Monomerverbindungen zahnärztlicher Füllungswerkstoffe, beispielsweise für TEGDMA, BisGMA und Glycidylmethacrylat (GMA) waren in mehreren In-vitro-Studien Veränderungen der Erbsubstanz zu beobachten [Schweikl H, Schmalz G., 1999; Feldman D, Krishnan A, 1995].

Nach den Ergebnissen anderer Studien wurde postuliert, dass den mutagenen Effekten von TEGDMA möglicherweise die Deletion größerer DNA-Sequenzen sowie deren Transposition auf benachbarte DNA- Regionen zu Grunde liegen [Schweikl H, Schmalz G. , 1999]. Auch für die hochmolekularen Methacrylate BisGMA und Urethan-dimethacrylat (UDMA) konnten an HeLa-Zellkulturen genotoxische Effekte gezeigt werden [Heil J et al., 1996].

Für eine wissenschaftlich fundierte Risikoabschätzung muss jedoch bekannt sein, wie viel von einer Substanz aus den Materialien freigesetzt wird, wie viel tatsächlich vom Organismus resorbiert wird und ab wann mit gesundheitlichen Problemen bei Betroffenen zu rechnen ist.

(Ko)Monomere erreichen im Speichel des Menschen nach der Elution aus Komposit-Füllungen maximal ‚nur’ mikromolare Konzentrationen. Toxische Wirkungen dieser Stoffe treten jedoch erst im millimolaren Bereich auf. Signifikante mutagene Effekte in Zellen treten erst bei (Ko)Monomer- Konzentrationen in vitro auf, die um den Faktor 5000 höher liegen, im Vergleich zur physiologischen Situation bei Komposit- Trägern.

Deshalb gelten Komposits aus toxikologischer Sicht als sichere Zahnmaterialien und der Leitsatz von Paracelsus gilt natürlich auch hier: „Die Dosis macht den Stoff zum Gift“. Dennoch ist zu beobachten, dass bei einer steigenden Anzahl von Patienten nach der Zahnrestauration, zum Beispiel mit Kunststoff-Zahnfüllungen, Nebenwirkungen auftreten.

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