Massgeschneiderte Monomere für dentale Adhäsive und Komposite

Abstract

Dentale Füllungsmaterialien auf Methacrylatbasis wiesen trotz mehrerer Jahrzehnte Forschung weiterhin einige Schwächen auf. In dieser Arbeit konnten einerseits Self-Etch Adhäsive (SEAs), wie auch dentale Komposite mit massgeschneiderten Monomeren verbessert werden. Es wurden Harnstoffgruppenhaltige Phosphonsäuremonomere, Methacrylate und Acrylamide mit verschiedenen Spacern, synthetisiert, um positive Effekte durch die chelatisierenden Eigenschaften der Harnstoffgruppe zu untersuchen und deren hydrolytische Stabilität durch Wasserlagerung ermittelt. Dabei zeigte sich, dass die Harnstoffgruppe die Hydrolyse beschleunigt, Acrylamide aber praktisch keine Hydrolyse zeigten. Mittels Photo-DSC wurde die Reaktivität der Monomere bestimmt und deren Auswirkung auf die Schmelz- und Dentinhaftkraft eines experimentellen Adhäsives. Die Phosphonsäuren und die entsprechenden Phosphonate waren hochreaktiv und erzeugten eine bessere Haftung als eine Referenz ohne Harnstoffgruppen. Es wurden HEMA-Ersatzmonomere synthetisiert, da HEMA einige negative Eigenschaften, wie beispielsweise Zytotoxizität aufweist. Deren physikalische Eigenschaften, sowie deren Reaktivität bei der Photopolymerisation wurden bestimmt. Wichtige Parameter wie Wasseraufnahme, Löslichkeit und mechanische Eigenschaften wurden, mit an den jeweiligen Test angepassten Referenzformulierungen bestimmt. Ebenso wurden die Hafteigenschaften auf Dentin und Schmelz bestimmt. Dazu wurde ein Experimentelles und ein kommerzielles SEA verwendet. Einige Monomere konnten bei bestimmten Tests bessere Werte erreichen als HEMA, sodass für jedes Anwendungsgebiet ein potentieller Ersatz gefunden werden konnte. Da die für die Röntgenaufnahmen wichtigen Radioopaker wie Ytterbiumfluorid aufgrund ihrer Opazität die Durchhärtungstiefe negativ beeinflussen wurden röntgenopake Monomere die Bromatome enthalten synthetisiert. Neben dem Polymerisationsverhalten wurden die UV-Stabilität, sowie die Mechanischen Eigenschaften bestimmt. Von geeigneten Monomeren wurden experimentelle Komposite hergestellt und die Eignung der Monomere Als Ersatz für Ytterbiumfluorid gezeigt. Einer der grössten Nachteile der Methacrylateist der starke Volumenschrumpf, der bei Vinylcyclopropanen (VCPs) geringer ausfällt. Es wurden mehrere VCPs synthetisiert, deren physikalische Eigenschaften bestimmt und deren Polymerisationsverhalten untersucht. Experimentelle Komposite belegten eine deutliche Reduktion des Volumenschrumpfes.

ven after several decades of research dental restorative materials still exhibit some drawbacks. In this work the performance of self-etch adhesives (SEAs) as well as of dental composites were improved using tailor made monomers. Phosphonic acid monomers bearing a urea group with different spacer lengths and either methacrylate or methacrylamide as polymerizable group, were synthesized. The reactivity of the monomers was determined via a differential scanning calorimeter (DSC). The presence of the urea group was shown to significantly increase the reactivity. The presence of the urea group improved the adhesion of SEAs based on these acids. Alternative monomers to hydroxyethyl methacrylate (HEMA), which suffers from e.g. cytotoxicity, were synthesized. Their physical properties and reactivity were determined. Important parameters like water uptake, solubility and mechanical properties were measured. Further, the adhesion on dentin and enamel was determined. Therefore, two SEAs were used. For each of the tests monomers were found exhibiting better properties than HEMA. Radiopaque fillers like ytterbiumfluoride are influencing the depth of cure in a negative way because of their high refractive index. Radiopaque monomers containing bromine atoms were synthesized. The reactivity and the mechanical properties of monomer formulations containing the radiopaque monomers were studied. Experimental composites showed their potential to substitute ytterbiumfluorid. One of the mayor drawbacks of methacrylates is the strong polymerization shrinkage, which is much lower for vinylcyclopropanes (VCPs). Several VCPs have been synthesized. Their physical properties and photopolymerisation behavior were studied. Experimental composites showed a clear reduction of volume shrinkage and shrinkage stress, while mechanical properties were comparable to a methacrylate based reference.