Zirkoniumoxid

Oxid des zu den Metallen zählenden Elements Zirkonium, begriffsverwirrend auch unter dem Namen Zirkonoxid bekannt (Zirkon ist ein Mineral aus der Gruppe der Silikate). Z. wurde schon im. Jhd. durch den Chemiker Martin Klaproth, Wernigerode, entdeckt und in den 90er Jahren des letzten Jhds im größeren Umfang in die ZHK eingeführt. Die Ursache für die lange Entwicklungszeit bis zur Praxisreife lag in der Schwierigkeit, die Eigenschaften von Z. technisch zu beherrschen. Zur Herstellung von Z. verwendet man heute Zirkonsande aus China, Südafrika oder Australien. Diese werden in mehreren Schritten chemisch gereinigt. Das reine Produkt wird mit Yttriumoxid (Y2O3) legiert und anschließend wärmebehandelt (kalziniert) und gemahlen. Für die Qualität einer Zirkonoxid-Zahnersatzarbeit spielen Faktoren wie das Pulver für den Rohling, die Pressformgebung und der Sinterprozess eine entscheidende Rolle, um später ein homogenes Materialgefüge zu erhalten. Die chemisch korrekte Bezeichnung für die in der ZHK verwendete Variante des Werkstoffs lautet ‚"Yttriumoxid stabilisiertes tetragonales polykristallines Zirkoniumdioxid", kurz " Y-TZP ". Einsatz in der Prothetik (Gerüste für Kronen und Brücken, s.u.), Endodontie (z.B. Wurzelstifte) und in der Implantologie (Z-Lock - Implantat, PM des BDZI vom März 2007). Z. nimmt unter den keramischen Werkstoffen eine Sonderstellung ein: Herausragende mechanische Eigenschaften, insbesondere Festigkeit (Endfestigkeiten bis zu 1.200 Mpa), Langzeitstabilität und Zähigkeit. Die Besonderheit von Z. liegt darin, dass es Schäden, die unter Belastung größer werden, in gewissem Umfang "selbst repariert" (sog. Umwandlungsverstärkung). Bedingt durch den geringen Partikeldurchmesser (ca. 0,5 µ) bilden sich kaum Plaqueablagerungen an daraus hergestelltem Zahnersatz. Derartige Keramiken (i.d.R. mit einer 5 gewichtsprozentigen "Zulegierung" von Yttriumoxid, Y 2 O 3 als "Selbstreparaturmasse") werden als Basis für die Anfertigung von dreidimensionalen (auch im Seitenzahnbereich) Gerüsten mit Hilfe des CAD/CAM-Verfahrens und bei Wurzelstiften genommen und zeichnen sich durch eine 2-3fach höhere Biege- und Bruchfestigkeit bei ausgezeichneter Biokompatibilität aus. Y-TZP besteht fast ausschließlich aus einer tetragonalen Kristallphase, die eine sehr kleine Korngröße aufweist. Erst durch den dichten und homogenen Aufbau werden die herausragenden mechanischen Eigenschaften dieses Materials erreicht. Bedingt durch die kosmetisch störende stark milchig-weiße Farbe des Y-TZP, eignet sich dieser Werkstoff kosmetisch nur als Unterbau (Käppchen, Gerüste) für die eigentliche Keramik - er ist in etwa vergleichbar dem Metallgerüst einer VMK-Arbeit. Diese Gerüste müssen mit einer geläufigen Keramik verblendet werden. Hier haben sich drei Techniken durchgesetzt, die sich vor allem im ästhetischen Ergebnis u. Preis unterscheiden - funktionell bestehen kaum Unterschiede: Verblendung als Schichtkeramik (cercon ceram kiss, DeguDent) Verblendung als Presskeramik u. anschließender Bemalung = " press and stain " (cercon ceram press, cercon ceram kiss Malfarbe, DeguDent); kosmetisch matte Oberfläche, weniger natürlich, dafür aber preiswerter Verblendung als Kombination von Presskeramik u. Schichtkeramik = " press and veneer " (cercon ceram press, cercon ceram kiss, DeguDent) Bedingt durch die vielen Anbieter von Z. auf dem Dentalmarkt fällt eine qualitative Beurteilung der Zirkonoxid-Rohlinge schwer, da deren Leistungsfähigkeit - trotz gleicher chemischer Zusammensetzung - von zahlreichen Faktoren im Herstellungsprozess abhängig ist. Von Bedeutung für die Qualität sind z.B. die Korngröße des Ausgangsmaterials und deren Verteilung, eine exakte Steuerung der Vorsinterungs- und Sinterparameter sowie die homogene Verdichtung des Materials im Pressprozess. Diese Faktoren beeinflussen u.a. Passgenauigkeit, Transluzenz, Festigkeit und Langlebigkeit von Zirkonoxidversorgungen. "Die Verarbeitung von Z. erfolgt im Dentallabor oder in spez. Fräszentren mittels CAD/CAM-Technologie. Es gibt zwei voneinander abweichende Werkstoff- und Verarbeitungskonzepte. Zum einen wird Z. im durchgesinterten, „gehipten" (HIP - hot isostatically pressed) Zustand gefräst. Diese Keramik ist durch eine Biegefestigkeit von 1.200 MPa, annähernde Poren- und Defektfreiheit, sehr gute Transluzenz und optimale Gefügequalität charakterisiert. Die hervorragenden physikalischen Eigenschaften der HIP-Keramik lassen den Fräsprozess zeitaufwändig und geräteintensiv werden. Zum anderen kommt die Weiß- oder Grünkörperverarbeitung zum Einsatz. Das zu fräsende Zirkoniumdioxid ist hier noch nicht vollständig durchgesintert. Somit lässt sich der Fräsprozess wegen der kreideartigen Konsistenz des Zirkoniumoxids vereinfachen und kann in relativ kurzer Zeit abgeschlossen werden. Der sich an die Fräsung anschließende Sinterprozess ist technologisch sehr aufwändig. Um eine exakte Passung der Gerüste zu erzielen, muss die Sinterschrumpfung gleichmäßig erfolgen. Für drei- bis viergliedrige Brücken ist diese Technologie bereits gelöst. Seit einigen Jahren sind Cercon smart ceramics'" (Fa. Degudent, Hanau), LavaTM (Fa. 3M Espe, Seefeld), Cerec in Lab mit Vita YZCubes (Fa. Sirona Dental Systems, Bensheim/Fa. Vita, Bad Säckingen) erfolgreich im Einsatz." (aus: Quintessenz 56, 9, (2005)) Klinische Langzeiterfahrungen wie für die Verblend-Metall-Keramik liegen für dieses Material noch nicht in ausreichendem Umfang vor (2013). Bei den Zwischenergebnissen von prothetischen Studien gab es bisher keine auffälligen absoluten Misserfolge in Form von Gerüstfrakturen (dem Unterbau aus Z.). Allerdings sind mit 2,6 bis 11 Prozent die Abplatzraten (Chipping) der neuen, speziell für Zirkoniumdioxid-Gerüste entwickelten Verblendkeramiken recht hoch. Zur Frage nach der Bewährung von Z. als Implantatmaterial nahm Prof. Dr. Dr. Jörg Wiltfang (Kiel) 2008 Stellung: Nach wie vor sei Titan der „Goldstandard“ für Implantate. Daran müssten sich andere Werkstoffe messen lassen. Zirkoniumdioxidkeramiken bezeichnete er als neue Hoffnungsträger. Immerhin sei das Material chemisch inert und dem Titan hinsichtlich Ästhetik und Plaqueresistenz überlegen, in vielen anderen Charakteristiken jedoch nicht. Eine weitere Studie aus 2008 (Andreiotelli M, Kohal RJ. Department of Prosthodontics, School of Dentistry, Albert-Ludwigs University, Freiburg, Germany Clin Implant Dent Relat Res. 2009 Jun;11(2):158-66. Epub 2008 Jul 24) kommt zu dem Schluss: Die durchschnittliche Bruchfestigkeit lag durchweg innerhalb der Grenzen klinischer Akzeptanz. Aber die Implantatpräparierung hatte einen statistisch negativen Einfluss auf die Implantatbruchfestigkeit. Es sind langfristige, klinische Daten nötig, bevor einteilige ZrO(2)-Implantate für die tägliche Praxis empfohlen werden können. Und auf einer anderen Web-Site↗ heißt es u.a. "... Zirkon verliert bereits nach sechs Jahren die Hälfte seiner Festigkeit und man hat in der Tat noch keine Langzeiterfahrungen mit Implantaten, die aus Zirkon bestehen. Deshalb raten viele Kollegen zur Vorsicht; aus werkstofftechnischer Sicht ist und bleibt steriles Titan Grad IV der biologisch-immunologisch verträglichste und stabilste Werkstoff für Zahnimplantate..." Ausführliche Darstellung als PDF-Datei (AG Keramik / PD Dr. Tinschert, Aachen); Befestigungszement, Cercon, Chipping, Cosmopost, FRC-Technik, Implantat, Keramik, Mantelkrone, ortho-circ Zirkonoxide (zm, 2019): DGZPW (neu: DGPro) Befestigungsmaterialien und Keramiken↗ o. ivoclar vivadent Einflügelige Zirkoniumdioxidbrücke – von der Planung zum Erfolg↗ (zm, 2019) http://de.wikipedia.org/wiki/Zirkoniumdioxid↗ "Modellation" der Zirkoniumoxid-Käppchen mittels CAD/CAM gefrästes Zirkon-Brückengerüst.: ZTM Winfried Zimmermann Innenteleskope aus Zirkoniumoxid; verklebte Galvanokäppchen in Außenteleskopen Implantat-Werkstoffe: Vergleich Titan vs. Zirkoniumdioxid.