DE2319715C3 - Verfahren zur Herstellung einer selbsthärtenden Masse und deren Verwendung in der Dentalmedizin - Google Patents
Verfahren zur Herstellung einer selbsthärtenden Masse und deren Verwendung in der DentalmedizinInfo
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Description
Die als Dental- oder Zahnzemente bekannten Werkstoffe finden vielfältige Anwendung in der
Zahnheilkunde, z. B. als Dauerfüllung bei der Wiederherstellung von Zähnen, als Befestigungsmaterial
für Inlays und Kronen, zum Auskleiden einer Zahnhöhlung, als provisorische Verschlußzemente, für das
zeitweilige Befestigen von orthodontischen Vorrichtungen, wie Regulierungsspangen, und zum dauerhaft
Verschließen von Wurzelkanälcn nach endodontischer Behandlung. In den vergangenen Jahren sind
die traditionellen Phosphatzemente (Zinkphosphat-Zahnzemente) und die Silicatzeniente in gewissem
Ausmaß bei zahlreichen Anwendungen durch neue Zahnzemente ersetzt worden für die als zementbildende
oder Anrührflüssigkeit die wäßrige Lösung eines Carbonsäurepolymerisats verwendet wird (GB-PS
39 430).
Diese Carboxylatzemente zeichnen sich gegenüber den herkömmlichen Zementen durch eine verbesserte
Saurefestigkeit und verbesserte Verfürbungshcstandigkcit
aus und weisen zusätzlich den Vorteil auf. daß sie die Pulpa und das Zahnfieisdigewebe nicht reizen.
Inder Praxis hat sieh jedoch ergehen, daß Carhowlatzemente
häutig etwas langsamer harten als die bisher
gebräuchlichen Zemente, so daß eine Verbesserung
in diesei Hinsicht angestrebt wird.
Erfindungsgemäß wird nun die Aushärtung von Carboxylatzementen durch Zugabe eines chelatbildenden
Mittels beschleunigt bzw. verbessert.
Gegenstand der Erfindung ist das in den vorstehenden Patentansprüchen näher bezeichnete Verfahren
zur Herstellung einer selbsthärtenden Masse aus einer wäßrigen Lösung eines Homo- oder Mischpolymerisates
einer ein- oder mehrbasischen Carbonsäure mit einem Molgewicht von 1500 bis 150000 als Komponente
A, einer ionenliefernden anorganischen Verbindung als Komponente B und einem von A verschiedenen
wasserlöslichen Chelatbildner als Härtungsbeschleuniger.
In den verschiedenen Ausbildungsformen werden 3 bis 50 Gew.-% Komponente A mit 15 bis 85 Gew.-%
Komponente B umgesetzt, wobei der Anteil an Wasser 5 bis 70 Gew.-% ausmacht, jeweils berechnet
auf das Gesamtgemisch.
Beim Vermischen der verschiedenen Komponenten miteinander bildet sich eine plastische Masse, die
z. B. im Mund schnell abbindet und aushärtet, 1,5 bis 10 Minuten nach beendetem Mischen.
Der Chelatbildner wird in ausreichender Menge zugesetzt, um die angestrebte Arbeitszeit und Aushärtgeschwindigkeit
zu erzielen. Üblicherweise müssen nicht mehr als etwa 20 Gew.-% chelatbiidendes Mittel, bezogen auf das Gewicht des Carbonsäurepolymerisats
zugegeben werden; vorzugsweise macht der Anteil an Chelatbildner 0,01 bis 10 Gew.-% aus, beispielswiese
etwa 5 Gew.-%, bezogen auf das Carbonsäurepolymerisat. Zahlreiche Verbindungen kommen
in Frage, vor allem solche, die Chelatbindungen ausbildende Hydroxy- oder Carboxylgruppen oder beide
enthalten. Beispiele sind Äthylendiaminotetraessigsäure, Salicylsäure, Citronensäure, 2,4-Dihydroxybenzoesäure,
2,6-Dihydroxybenzoesäure, Dihydroxyweinsäure, Nitrilotriessigsäure, Weinsäure, MeI-lithsäure
und Polyglykole. Ausgezeichnete Ergebnisse wurden mit 5 Gew.-% Weinsäure oder Citronensäure
erzielt. Der Chelatbildner kann auch in Fom eines Metallchelats zugesetzt werden, insbesondere
eines di- oder trivalenten Metallchelats. Beispiele für besonders geeignete Metallchelate sind die Komplexverbindungen
von /3-Diketonen mit Aluminium und Chrom, beispielsweise Aluminium- und Chromtriacetylacetonate,
sowie Komplexverbindungen aus Äthylendiaminotetraessigsäure
und Zink oder Kupfer. Vorteilhafterweise ist weiterhin der Chelatbildner in der wäßrigen Lösung des Carbonsäurepolymeren enthalten,
die als Anrührflüssigkeit mit der Komponente B umgesetzt wird.
Das wasserlösliche Carbonsäurepolymerisat hat als 1 %ige Gew./Vol. Lösung in 2m Natronlauge bei
25° C eine relative Viskosität von 1,05 bis 2,00 bezogen auf die Viskosität der 2m Natronlauge und mit
einem Kapillarviskometer gemessen. Dieser Bereich der relativen Viskosität entspricht einem mittleren
Molekulargewicht von 1500 bis 150000, bestimmt nach der Methode von Sakamoto (Chemical Abstract
58 13160c).
Es wird auf übliche Weise erhalten. Die Polymerisation
kann beispielsweise in wiißrigcr Lösung in Gegenwart eines Radikalbildners wie Ammoniiimpersulfat
und verschiedener Kettenübertragungsmittel wie Isopiopylalkohol Jurehgelülirt werden, wobei
man Lösungen erhält, die his zu etwa 30 Gew .-'<· Polymerisat
enthalten. Diese lösung kann dann, wenn
nötig, zu einer stärker viskosen Lösung eingeengt und
entweder gefriergetrocknet oder zu einer Folie oder einem Spray luftgetrocknet wrden.
Bevorzugt werden die Homopolymerisate und Mischpolymerisate von ungesättigten aliphatischen
Carbonsäuren wie Acrylsäure, 2-ChIoracryIsäure, 3-Chloracrylsäure,
2-Bromacrylsäure, 3-Bromacrylsäure, Methacrylsäure, Itaconsäure, Maleinsäure,
Glutaconsäure, Aconitsäure, Citraconsäure, Mesaconsäure, Fumarsäure und Tiglinsäure verwendet.
Geeignete Monomere für die Mischpolymerisation mit den ungesättigten aliphatischen Carbonsäuren sind
ungesättigte aliphatische Verbindungen wie Acrylamid, Acrylnitril, Vinylchlorid, Allylchlorid, Vinylacetat
und 2-Hydroxyäthylmethacrylat. Gegebenenfalls
können Terpolymerisate und höhere Polymerisate zur Anwendung kommen. Besonders bevorzugt
werden die Homopolymerisate und Mischpolymerisate von Acrylsäure. Um für Zahnzemente verwendet
werden zu können, müssen die Carbonsäurepolymerisate zahntechnisch unbedenklich, d. h. praktisch frei
sein von unpolymerisierten Monomeren und anderen unerwünschten Verbindungen, die mit der Zahnsubstanz
und den Mundschleimhäuten nicht verträglich sind. Bei der Auswahl von Konzentration der wäßrigen
Lösung, die allgemein 20 bis 64% ausmachen kann und Molekulargewicht soll darauf geachtet werden,
daß eine nicht zu stark viskose Lösung entsteht, da andernfalls die sogenannte »Spinnwebbildung« ein
Problem wird, wenn die gewünschte Menge Lösung aus dem Behälter genommen und mit der Komponente
B vermischt wird. Für gute Zementbildung wird eine Konzentration im Bereich von 40 bis 64 Gew.-%
und eine relative Viskosität im Bereich von 1,10 bis
1,60 bevorzugt. Besonders bevorzugte Zemente werden mit Konzentrationen von 44 bis 55 % Carbonsäurepoiymerisat
mit relativer Viskosität 1,20 bis 1,30 erhalten. Bei der Auswahl geeigneter Kombinationen
von Konzentration und Molekulargewicht ist noch darauf zu achten, daß die stärkeren Lösungen eines
beliebigen in Frage kommenden Polymerisats sich schwerer mischen lassen und daß schwächere Lösungen
geringere Zementfestigkeit ergeben.
Carbonsäurepolymerisat-Lösungeh neigen dazu, beim Stehenbleiben wähend mehrerer Monate zu gelieren;
dies kann durch Zugabe geeigneter Stabilisatoren praktisch ausgeschaltet werden. Die Konzentration
der Stabilisatoren kann bis zu 20 Gew.-% Carbonsäurepolymerisates ausmachen und liegt vorzugsweise
im Bereich von 0,1 bis 10 Gew.-%.
Geeignete Stabilisatoren sind die Verbindungen, welche in der Lage sind, die Struktur oder Beschaffenheit
von Flüssigkeiten mit Wasserstoff-Brückenbindungen aufzuheben oder aufzulösen. Diese Verbindungen
sind üblicherweise entweder Protonakzeptoren oder Verbindungen, weiche chaotrope oder
Struktur-auflösende Ionen enthalten. Beispiele für geeignete Protonakzeptoren sind Ketone wie Aceton,
2-Butanon und Acetylaceton; Alkohole wie Methanol, 2-Propanol und tert-Butylalkohol; Glykole wie Äthy- ι
lenglykol und Polyglykol; Harnstoffe wie Harnstoff: Amine wie Äthanolamin. Beispiele für
geeignete chaotrope oder Struktur-auflösende Ionen sind das Perchloration und das Hexametaphosphation.
Anstelle des Stabilisators oder zusätzlich dazu kann die Carbonsiiurepolymerisat-Lösung einer Wärmebehandlung unterworfen werden, bei 60 bis 100 C
während einer Zeitspanne bis etwa 1 Stunde. Stabilisatoren wie beispielsweise Polyglykole können ebenfalls
als chelatbildende Mittel wirken.
Die Komponente B ist ein ioneulieferndes Pulver, das mit dem Carbonsäurepoiymerisat in Gegenwart
von Wasser reagieren kann. Sie enthält beispielsweise ein einfaches Metalloxid, das vorzugsweise durch
Wärmebehandlung deaktiviert worden ist, wie Zinkoxid, dem bis zu etwa 10 Gew.-% andere Metalloxide,
wie Magnesiumoxid, zugefügt werden können. Gemäß einer anderen Ausführungsform wird die Komponente
B durch Erhitzen eines Gemisches einfacher Oxide auf Schmelztemperatur erhalten oder ist ein
Oxidglas, beispielsweise aus Calcium- oder Natriumoxid und Tonerde, Kieselsäure und Phosphorpentoxid.
Besonders bevorzugt werden Aluminiumfluorsilicatglaspulver gemäß der DE-OS 2061513, in denen
das Gewichtsverhältnis von Kieselsäure zu Tonerde (SiO2:Al2O3) 1,5 bis 2,0 und das Gewichtsverhältnis
von Fluor zu Tonerde (FrAl1O3) 0,6 bis 2,5
beträgt oder 0,5 bis 1,5 (SiO2: AI2O3) und 0,25 bis
2,0 (F: Al2O3). Die Aluminiumfluorsilicatgläser werden
erhalten, wenn man Gemische aus Kieselsäure (SiO2), Tonerde (Al2O3), Kryolith (Na3AlF6) und
Flußspat (CaF2) in den entsprechenden Mengenverhältnissenauf
Temperaturen über 950° C erhitzt. Die Komponente B kann in kleinen Mengen Fluoride
Bakteriostatika oder Antibiotika enthalten, um nach Wunsch antibakteriell oder gegen Karies zu wirken.
Das Zementpulverkorn sollte so fein sein, daß beim Vermischen mit der Polycarbonsäure und chelatbildendes
Mittel enthaltenden Anmachflüssigkeil eine glatte Zementpaste erhalten wird, die innerhalb einer
klinisch akzeptablen Zeit abbindet und härtet. Vorzugsweise liegt die maximale Korngröße des Pulvers
unter 104 μσι und insbesondere unter 53 μηι.
Die erfindungsgemäß herstellbaren Massen werden unmittelbar vor ihrer Verwendung zubereitet. Die in
einer gegebenenfalls unterteilten Handelspackung befindlicher Komponenten werden zusammengebracht
und unter Bildung einer plastischen Masse vermischt; diese Masse kann dann innerhalb der kurzen
Zeit, in der sie ihre plastischen Eigenschaften beibehält, gegossen, verformt oder auf andere Weise in die
benötigte Form gebracht werden. Beispielsweise kann die für die Zubereitung einer kleinen Menge Zement
notwendige Menge Lösung des Carbonsäurepolymerisats leicht mit einem Spatel oder einem ähnlichen
Instrument aus dem dazugehörigen Behälter entnommen oder aus einer Tube oder einem ähnlichen Behälter
gedrückt und dann mit der entsprechenden Menge Komponente B auf z. B. einer Glasplatte, gemischt
werden. Die Komponente können ziemlich schnell gemischt werden, um eine gleichförmige Masse zu erhalten,
die innerhalb weniger Minuten beginnt auszuhärten und allgemein innerhalb von K) Minuten abgebunden
hat.
Zusätzlich zu den oben bereits genannten Parametern hängt die Aushärtgeschwindigkeit und das Ausmaß
der Festigkeit des Endproduktes von dem Verhältnis Pulver zu Anrührflüssigkeit ab, das möglichst
hoch gehalten wird, solange dies mit der entsprechenden Arbeitszeit verträglich ist. Das optimale Verhältnis
für ein bestimmtes Pulver und eine bestimmte Anrührflüssigkeit kann leicht durch Vorversuche ermittelt
werden. Zu wenig oder zu viel Pulver ergibt üblicherweise ein Gemisch, das nur schwer in die gewünschte
F-orni gebracht werden kann. Allgemein
liegt das Verhältnis von Komponente B zu Anrühr-
flüssigkeit im Bereich von 0,5:1 bis 5:1. Besonders
gute Ergebnisse wurden mit einem Verhältnis von Pulver zu Anrührflüssigkeit im Bereich von 1,5 oder
2 bis 4:1 erhalten.
Die Handelspackungen können zwei Abteile aufweisen oder das Pulver und die Anrührflüssigkeit in
gewünschtem Verhältnis in getrennten Kapseln enthalten. Es können weiterhin beide Komponenten A
und B in der gleichen Kapsel enthalten sein, wenn Schritte unternommen werden, um eins vorzeitige [
Reaktion zu verhindern. Die Packung kann auch als Ein-Abteil-Packung ausgebildet sein, die ein inniges
Gemisch aus Komponente B, fester wasserlöslicher Komponente A und chelatbildendem Mittel in einem
Verhältnis von B zu A von 1:1 bis 10:1 enthält; zur ι
Ausbildung des Zementes ist noch die Zugabe von Wasser erforderlich. Pulvergemisch und Wasser können
auch in den gleichen Kapseln enthalten sein, wenn diese z. B. unterteilt sind.
Die erfindungsgemäß herstellbaren Massen können allgemein in der Zahnheilkunde Anwendung finden.
Aufgrund ihrer Hafteigenschaften eignen sie sich auch
zum Ausfüllen von Löchern und Spalten, sowie als Füllungen bei Zahnhals-Schäden. Andere Verwendungsmöglichkeiten
sind in der Chirurgie gegeben, vor allem in der orthopädischen Chirurgie bei der
Wiederherstellung von gebrochenem oder gesplittertem Knochenmaterial.
Die Erfindung wird in den folgenden Beispielen näher erläutert. J
Dieses Beispiel beschreibt die Herstellung eines Zahnzementes unter Verwendung eines Aluminiumfluorsilicat-Glaspulvers
und einer wäßrigen Lösung ) eines Carbonsäurepolymerisats, die Weinsäure als chelatbildendes
Mittel enthält.
Das Aluminiumfluorsilicat-Glaspulver wurde gemäß der DE-OS 2061513 hergestellt, indem ein Gemisch
aus 175 Gew.-Teilen SiO2, 100 Gew.-Teilen j
Al1O3, 30 Gew.-Teilen Kryolith, 207 Gew.-Teilen
Caiciumfluorid, 32 Gew.-Teilen Aluminiumfluorid und 60 Gew.-Teilen Aluminiumphosphat, auf
1150° C erhitzt und das Glas auf eine Korngröße <
50 μΐη vermählen wurde. Die wäßrige Carbonshure- :
polymerisatlösung enthielt 50 Gew.-% einer Polyacrylsäure mit mittlerem Molekulargewicht 28000,
sowie 5% Weinsäure, bezogen auf das Gewicht der Polyacrylsäure. Pulver und Anrührflüssigkeit wurden
im Verhältnis 3,5 g Pulver auf 1 ml Flüssigkeit zusammengemischt. Die Härte des Zementes wurde im Eindruckversuch
(9 Minuten nach dem Mischen) bestimmt.
Zum Vergleich wurde eine Probe des Pulvers mit einer weinsäurefreien, aber im übrigen identischen
Polyacrylsäurelösung in einem Verhältnis von 3 g Pulver auf 1 ml Anrührflüssigkeit vermischt; dabei wurde
ein Zement gleicher Konsistenz erhalten. Die Ergebnisse
für Abbindezeit, Verarbeitungszeit und Härte der beiden Zemente sind nachstehend aufgeführt:
Mit Weinsäure
Ohne Weinsäure
Abbindezeit (min) 3V4 6
Verarbeitungszeit (min) 2 2V2
Wallace Indentations-
Wallace Indentations-
zahl nach 9 min 120 600
Dieses Beispiel beschreibt die Herstellung eines Zahnzementes unter Verwendung eines Aluminiumfluorsiiicat-Glaspulvers
und einer wäßrigen Lösung von Polyacrylsäure, die Citronensäure als chelaibildendes
Mittel enthielt.
Es wurde gemäß Beispiel 1 gearbeitet mit der Abwandlung, daß anstelle von Weinsäure 5 Gew.-% Citronensäure,
bezogen auf die Polyacrylsäure, eingesetzt wurden. Ergebnisse:
Abbindezeit (min) 3V4
Verarbeitungszeit (min) 2
Wallace Indentationszahl nach 9 min 347
In diesem Beispiel wird die Herstellung eines Zahnzementes unter Verwendung eines Aluminiumfluorsilicat-Glaspulvers
und einer wäßrigen Polyctylsäurelösung beschrieben, die Weinsäure als chelatbildendes
Mittel und Propanol-2 als Stabilisator enthielt.
Beispiel 1 wurde wiederholt mit der Abwandlung, daß die Anrührflüssigkeit zusätzlich zu der Weinsäure
5% Propanol-2, bezogen auf das Gewicht der PoIycarbonsäure,
enthielt. Die Ergebnisse für diesen Zement lauten wie folgt:
Abbindezeit (min) 3V2
Verarbeitungszeit (min) 2
Wallace Indentationszahl nach 9 min 120
Claims (6)
1. Verfahren zur Herstellung einer selbsthärtenden Masse aus A) ehern wasserlöslichen Homo-
oder Mischpolymerisat einer ein- oder mehrbasischen Carbonsäure mit einem Molgewicht von 1500
bis 150 000 in Form einer wäßrigen Lösung und B) einer ionenliefernden anorganischen Verbindung,
bei dem die Komponenten miteinander angerührt und unter Formgebung ausgehärtet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzung
von Komponente A und Komponente B in Gegenwart eines von A verschiedenen wasserlöslichen
Chelatbildners als Härtungsbeschleuniger erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man 3 bis 50 Gew.-% Komponente
A mit 15 bis 85 Gew.-% Komponente B und mit 0,01 bis 10Gew.-% wasserlöslichem
Chelatbildner umsetzt, bezogen auf Komponente A.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als Chelatbildner Weinsäure
oder Citronensäure verwendet.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis
3, dadurch gekennzeichnet, daß man als Komponente B ein Metalloxidpulver, ein gepulvertes geschmolzenes
Oxid, ein Oxidglaspulver oder ein Aluminiumfluorsilicatglaspulver verwendet.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis
4, dadurch gekennzeichnet, daß man die Komponente B mit einer Anrührflüssigkeit umsetzt, welche
die Komponente A in Form ihrer wäßrigen Lösung sowie den wasserlöslichen Chelatbildner
enthält.
6. Verwendung der nach den Ansprüchen 1 bis 5 erhaltenen selbsthärtenden Massen in der Dentalmedizin.
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