Wann ist welches Zirkonoxid die richtige Wahl?

Diese Fragestellung haben wir als Autorenteam (Annett Kieschnick, Mathias Fernandez y Lombardi) für einen Artikel in der Zeitschrift „DZW Zahntechnik“ (Ausgabe 1/2021) beantwortet. Der Artikel gibt einen groben Überblick zu verschiedenen Typen und Finalisierungswegen. Um eine bessere Nachvollziehbarkeit zu ermöglichen, werden die Zirkonoxid-Typen exemplarisch anhand der Produktfamilie von KATANA Zirconia (Kuraray Noritake) dargestellt.

Titelbild: Giuliano Moustakis

Wer tiefer in die spannende Materie einsteigen möchte, der kann sich hier das Werkstoffkunde-Kompendium  herunterladen.

Die Vielfalt an Zirkonoxid ist rasant gewachsen. Voreingefärbt oder weiß, transluzent oder opak, mehrschichtig oder einfarbig, hohe oder geringere Festigkeit … – es fällt schwer, den Überblick zu behalten. Zudem verwirren herstellerspezifische Bezeichnungen, z. B. 3D-Zirkonoxid. Grundsätzlich differenzieren sich Zirkonoxide in ihren mechanischen und optischen Eigenschaften. Für eine bessere Unterscheidung wird oft von Generationen gesprochen [1]. Doch woher wissen Zahntechnikerinnen und Zahntechniker, wann welches Material am besten geeignet ist? Es lohnt sich ein Blick in die Werkstoffkunde.

Unterschiede: Typen von Zirkonoxid und deren Anwendung

Zunächst: „Zirkon“ ist als Begriff im Zusammenhang mit Zahnersatzmaterial nicht korrekt. Exakt ist „Zirkoniumdioxid“; etabliert hat sich die Kurzform „Zirkonoxid“. Um die verschiedenen Zirkonoxid-Typen unterscheiden zu können, ist die Herstellungsrezeptur zu betrachten [1]. Grundlage bildet in der Regel ein tetragonales Zirkonoxid (TZP, tetragonal zirconia polycrystal), dem Zusätze wie Stabilisatoren (z. B. Yttriumoxid) zugeführt werden. Durch das Verändern der Yttriumoxidanteile (3, 4 und 5Y-TZP*) steuert der Hersteller die Eigenschaften. Das Material wird für die jeweilige Indikation angepasst (z. B. hohe Transluzenz, hohe Festigkeit). Die gängige Gliederung der Zirkonoxid-Typen (insbesondere für die monolithische Fertigung) erfolgt nach Generationen und somit nach der zeitlichen Reihenfolge der Entwicklung [1].

* Einteilung durch den zum Rohmaterial dotierten Stoff. Beispiel: 3Y-TZP besteht aus einem mit 3 Mol.-% Y2O3-dotierten tetragonalen polykristallinen Zirkonoxid (TZP).

Restaurationen aus Zirkonoxid

Bild: Giuliano Moustakis

Zirkonoxid-Generationen [1]

  • Generation: 3Y-TZP Zirkonoxid
    • Eigenschaften: hohe Opazität, hohe Festigkeit (zirka 1200 bis 1500 MPa)
    • Anwendung: Gerüste für die Verblendtechnik

 

  • Generation: 3Y-TZP Zirkonoxid (Modifikation auf molekularer Ebene)
    • Eigenschaften: verbesserte Transluzenz, hohe Festigkeit (ca. 900 bis 1200 MPa)
    • Anwendung: Gerüste für Verblendungen und ggf. monolithische Restaurationen
    • Beispiel: KATANA Zirconia HTML, HT (HT = High Translucent, ML = Multi-Layered)

 

  • Generation: 5Y-TZP Zirkonoxid (ca. 50 % kubische Phasenanteile)
    • Eigenschaften: sehr hohe Transluzenz, geringere Festigkeit (ca. 750 bis 800 MPa)
    • Anwendung: monolithische Restaurationen bis zu 3-gliedrige Brücken (Prämolar)
    • Beispiel: KATANA Zirconia UTML (UT = Ultra Translucent, ML = Multi-Layered)

 

  • Generation: 5Y-TZP Zirkonoxid (ca. 30 % kubische Phasenanteile),
    • Eigenschaften: hohe Transluzenz, geringere Festigkeit (ca. 850 bis 1100 MPa)
    • Anwendung: monolithische Restaurationen (Front- und Seitenzahnbereich)
    • Beispiel: KATANA Zirconia STML (ST = Super Translucent, ML = Multi-Layered)

 

  • „Multigeneration-Ronden“
    • Schichtenkombination aus 3Y-TZP und 5Y-TZP oder
    • Schichtenkombination aus 4Y-TZP und 5Y-TZP
    • Beispiel: KATANA Zirconia YML

Liquid-Ceramics-System – Trend oder Hype?

Traditionell sind es Zahntechniker und Zahntechnikerinnen gewohnt, Keramik in Schichten aufzutragen und so eine lebendige Tiefenwirkung zu realisieren. Daher wurde „monolithisch“ lange Zeit kritisch diskutiert. Heute hat sich das Verfahren in vielen Dentallaboren etabliert. Transluzente bzw. mehrschichtige Zirkonoxide bieten eine gute Grundlage. Selbst im Frontzahnbereich können Restaurationen mit adäquater Ästhetik realisiert werden. Für die farbliche Charakterisierung haben einige Hersteller keramikbasierte Malfarben entwickelt; oft wird von „flüssiger Keramik“ gesprochen. Beim Auftragen der Massen auf die Restauration scheint zunächst die pastöse Konsistenz etwas ungewöhnlich, da konventionelle Malfarben eher flüssig sind. Doch Umdenken lohnt sich. Mit den keramikbasierten Malfarben kann eine millimeterdünne Strukturschicht aufgetragen werden, wodurch die monolithische Restauration eine lebendige Tiefenwirkung mit 3D-Effekt erhält.

Micro-Layering als Hybridoption

Zudem gewinnt das Micro-Layering – Kombination aus Verblendung und monolithischer Fertigung – an Beliebtheit. Das vollanatomisch konstruierte Gerüst wird als Cut-Back leicht reduziert und aus einem entsprechenden Zirkonoxid gefräst. Es entsteht eine farbgebende Basis, die mit nur einem Hauch von Verblendkeramik überschichtet wird. Die keramische Verblendung kann auf ein Minimum reduziert werden; die Farbkraft resultiert primär aus dem Gerüst. Der dünne keramische „Mantel“ um das Zirkonoxidgerüst verleiht die individuelle Ästhetik.

Zirkonoxid

Bild: Giuliano Moustakis

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[1] Stawarczyk B., Kieschnick A., Hahnel S., Rosentritt M., Werkstoffkunde-Kompendium „Zirkonoxid“, Auflage 2, 2019, www.werkstoffkunde-kompendium.de