Evaluation und Optimierung von additiv gefertigtem minimalinvasivem Zahnersatz auf Basis von Zirkoniumdioxid in vitro und in vivo

• Antragsteller: Professor Dr. Andreas Zenthöfer
• Fachliche Zuordnung: Zahnheilkunde; Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 524875261

Vollkeramischer Zahnersatz hat heutzutage einen großen Stellenwert in der prothetischen Zahnmedizin. Insbesondere Oxidkeramiken wie Zirkoniumdioxid eignen sich aufgrund Ihrer hohen Biegefestigkeiten von > 1000 MPa für nahezu alle prothetischen Indikationen. Verarbeitet wird diese Materialgruppe zur Herstellung von z. B. Kronen oder Brücken in einem CAD/CAM-Workflow, wobei das in der Computersoftware entworfene Design (CAD) fast ausschließlich mittels speziellen Fräseinheiten (CAM) in den definitiven Zahnersatz umgesetzt wird. Diese klassische subtraktive Fertigungsstrategie mehrere Nachteile. Zum einen können die Fräser aufgrund ihrer Größe und Einschränkungen durch die Achsausrichtung nicht alle Objektgeometrien herausarbeiten (sog. Fräsradienkorrektur), zum anderen können insbesondere bei sehr filigranen Objekten wie z. B. (okklusalen) Veneers Randaussprengungen durch so genannten Tooling-Stress entstehen. Schlussendlich entsteht Abfall in Form der Reste der Rohlinge. Seit wenigen Jahren sind Geräte am Markt verfügbar, welche die additive Fertigung, also den 3D-Druck, von Keramikobjekten ermöglichen. Aktuell wurde ein 3D-Keramik-Drucker mit klinischer Zulassung vorgestellt. Keramikdruck könnte ein Meilenstein in der prothetischen Zahnmedizin sein. Beispielhaft sei hier die Möglichkeit der früheren, schnelleren, und weniger invasiven Rehabilitation der Kaufunktion und Ästhetik und damit der mundgesundheitsbezogenen Lebensqualität bei Kindern und Jugendlichen im Formenkreis von Zahn- bzw. Zahnhartsubstanzfehlbildungen. Der additive Fertigungsprozess ist aus gesundheitsökonomischer Sicht interessant, da die Fertigungskosten im Vergleich zum Fräsansatz halbiert sind. Erste Studien zum 3D-Keramikdruck auch des Hauptantragsteller stimmen hoffnungsvoll. Es besteht aber noch viel präklinischer Optimierungsbedarf und auch klinische Studien fehlen. Das hier beantragte Projekt hat daher folgende Ziele: (1) Mögliche Optimierungsansätze des Workflows bei der stereolithographischen Herstellung verschiedener Zahnersatzarten, Prüfung des Einflusses verschiedener Sinterstrategien einschließlich Schnellsinterverfahren auf die Passung und den mikroskopischen Aufbau des Endprodukts sowie dessen Verlässlichkeit (präklinisch) (2) Beurteilung des Verschleißes der Restaurationen und der antagonischen Zähne (präklinisch) (3) Bestimmung der Bruchlast von 3D-gedruckten okklusalen Veneers (Seitenzahnbereich) verschiedener Schichtstärken (0,4 mm, 0,6 mm, 0,8 mm) und unterschiedlich steifen Pfeilerzahnanaloga (präklinisch) (4) Klinische Pilotstudie mit n = 10 Patient*innen mit Bedarf an einer Einzelkrone im Seitenzahnbereich, Objektivierung der klinischen Passung mittels Kronenduplikaten, Patient*innen-Fragebogen zur Einschätzung des Behandlungskomforts / der Lebensqualität, Beschreibung der klinischen Leistungsfähigkeit und Dokumentation möglicher Komplikationen innerhalb es 1-jährigen Beobachtungszeitraums

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen