Gastpost: Die Geschichte von Zahn Einssechs: 10 mal Chemie beim Zahnarzt [Teil 1]

Ich bin Zahn Einssechs („16“), Kathis erster grosser Backenzahn oben rechts (aus Sicht aller anderen oben links) – nach der Zahnformel im 1. Quadranten an Position 6. Ich möchte euch meine Geschichte erzählen, die mich und Kathi mehr als oft genug in eine Zahnarztpraxis geführt hat. Denn dort gibt es so viel spannende Chemie zu entdecken, dass eigentlich gar keine Zeit mehr zum Angsthaben bleibt, wenn man erst angefangen hat, über all diese Stoffe und Vorgänge nachzudenken.

Ich habe sogar so viel zu erzählen, dass Kathi mir zwei Geschichten widmet: Eine erscheint hier bei Maike auf MissDeclare (Kathi und ich danken herzlich dafür, dass wir hier zu Gast sein dürfen!) und die andere etwas später in Keinsteins Kiste.

So möchte ich heute erzählen von:

  1. Karies-Vorbeugung mit Fluoriden
  2. Dem Inhalt der „Spritze“ für die lokale Betäubung
  3. Zement als Zahnfüllung
  4. Amalgam-Füllungen
  5. Inlays und Kronen aus Keramik

 

Und in der zweiten Geschichte geht es dann um:

  1. Diagnostik mit Vitalitätstest und Röntgenbildern
  2. Desinfizierende Spüllösungen
  3. Medikamente zur Behandlung einer Wurzelentzündung
  4. Füllmaterial für Wurzelhalsfüllungen und Provisorien
  5. Kunststoff“-Füllungen aus Komposit-Füllmaterial

 

Doch als erstes möchte ich mich etwas genauer vorstellen: Äusserlich bestehe ich aus Zahnwurzel und Zahnkrone (auch das sichtbare Drittel eines gesunden Zahns wird „Krone“ genannt, nicht nur die künstlichen Hülsen, die dessen Oberfläche komplett ersetzen!). Meine Krone ist zum Kauen da und muss grossen Belastungen standhalten. Daher besteht ihre Oberfläche aus Zahnschmelz, der härtesten Substanz (Härte 5 auf der Mohs-Skala von 1 bis 10) im menschlichen Körper. Zahnschmelz besteht zu 95% aus einem anorganischen Salz: Hydroxylapatit Ca5(PO4)3(OH). Die übrigen 5% sind andere Salze, Proteine und Fette.

Aufbau eines Backenzahns: Das rechts bin nicht ich, sondern ein Zahn Einssechs eines anderen Menschen: Normalerweise ist nur sein oberer Teil, die mit weissem Zahnschmelz (engl: enamel) überzogene Krone, sichtbar, während die mit gelbem "Zement" überzogenen Wurzeln tief im Kiefer verborgen sind. Die Skizze links zeigt einen Längsschnitt meiner selbst im Kiefer. (Foto: by Dozenist. [GFDL oder CC-BY-SA-3.0], via Wikimedia Commons ]

Aufbau eines Backenzahns: Das rechts bin nicht ich, sondern ein Zahn Einssechs eines anderen Menschen: Normalerweise ist nur sein oberer Teil, die mit weissem Zahnschmelz (engl: enamel) überzogene Krone, sichtbar, während die mit gelbem „Zement“ überzogenen Wurzeln tief im Kiefer verborgen sind. Die Skizze links zeigt einen Längsschnitt meiner selbst im Kiefer. (Foto: by Dozenist. [GFDL oder CC-BY-SA-3.0], via Wikimedia Commons ]

Mein Inneres besteht hingegen aus etwas weicherem Dentin (Zahnbein), welches Knochenmaterial ähnelt und nur zu ca. 70% aus Hydroxylapatit besteht. Dazu kommen 20% Kollagen (ein sehr robustes Faserprotein) und rund 10% Wasser. Das Dentin in meiner Krone und den Wurzeln umgibt mein lebendiges Innerstes: Das Zahnmark (Pulpa), welches aus Bindegewebe, Blut- und Lymphgefässen, dentinbildenden Zellen und, last but not least, Nervenfasern besteht. Das Dentin wächst strahlenartig aus den Zellen der Pulpa heraus. Das bedeutet, Dentin kann, anders als Zahnschmelz, „nachwachsen“, so lange die Zellen in der Pulpa lebendig und gesund sind. Deshalb sind Besitzer von Zähnen gut damit beraten unsereins sorgfältig zu pflegen, denn so sehr sich ein Zahnarzt bemühen wird, uns am Leben zu erhalten – wir selbst können das letztlich am besten.

 

1. Kariesprophylaxe mit Fluorid

Die erste gesundheitsfördernde Massnahme, die mir zusätzlich zum Schrubben mit Zahncreme wiederfahren ist, war das Einpinseln mit Fluorid-Lösung (Kathi sagt, das schmeckt ganz scheusslich). In Kathis Kindertagen, nachdem ich mein Arbeitsleben als bleibender „6-Jahres-Molar“ in ihrem sechsten Lebensjahr begonnen hatte, war ich schliesslich sehr gesund. Der Zahnarzt, der Kathi im frühen Teenager-Alter übernahm, schien allerdings zu ahnen, dass sich das mit der Pubertät ändern würde: Er war der erste, der jede Sitzung mit dem Auftragen der Fluoridlösung beendete.

Fluoride sollen Karies vorbeugen: Das Element Fluor besteht aus F2-Molekülen, welche äusserst reaktionsfreudig und damit hochgiftig sind. Die Silbe „-id“ in „Fluorid“ weist aber darauf hin, dass es sich dabei um ein Salz handelt, also eine Verbindung, die Fluorid-Ionen (F) enthält. Fluorid-Ionen haben ganz eigene Eigenschaften, die sich grundlegend von den Eigenschaften der giftigen Fluor-Moleküle unterscheiden!

Ein vergleichbarer Unterschied besteht zwischen dem Element Chlor und Chlorid-Ionen. Das gasförmige Element Chlor besteht aus Cl2-Molekülen. Ihr kennt es wahrscheinlich aus der Schwimmhalle, wo es in kleinen Mengen als Desinfektionsmittel dem Wasser beigemengt ist und zuweilen in den Augen brennt. Grössere Mengen Chlor wären nicht nur für Mikroben, sondern auch für Menschen giftig. Chlorid-Ionen (Cl) sind hingegen ein Hauptbestandteil des „Kochsalzes“ Natriumchlorid, das wir jeden Tag essen. Denn Chlorid-Ionen sind für den Betrieb des menschlichen Körpers unerlässlich.

Fluorid-Ionen sind für die Körperfunktionen nicht vorgesehen – aber umso spannender für uns Zähne. Manche Salze können nämlich untereinander Ionen austauschen: So kann Hydroxylapatit OH-Ionen gegen Fluorid-Ionen aus Salzen, wie sie in Zahncremes oder Fluoridlösungen vorkommen (z.B. Natrium- (NaF), Calcium- (CaF2), Zinn- (SnF2) oder Aminfluoride (NR4F)) tauschen, sodass Fluorapatit Ca5(PO4)3(F) entsteht. Dieser ist sehr viel widerstandsfähiger gegenüber Säuren als Hydroxylapatit – und Säuren, die den Zahnschmelz angreifen, sind bekanntlich der Anfang jeder Karies.

Das Nebenprodukt dieses Ionenaustauschs ist überdies ein Hydroxid (hier: Natriumhydroxid, NaOH), welches basisch reagiert und damit für Karies-Bakterien, die es sauer mögen, für alles andere als eine Wohlfühlatmosphäre sorgt.

Die Wirksamkeit einer Fluorid-Behandlung hängt davon ab, in wie weit, und vor allem bis in Welche Tiefe des Zahnschmelzes, dieser Ionenaustausch tatsächlich stattfindet. Am besten lässt der sich noch in die Wege leiten, indem man Fluoride direkt mit unserem Zahnschmelz in Kontakt bringt – also mit den Pinsellösungen beim Zahnarzt, in der Zahncreme, oder mittels Fluorid-haltigem Speisesalz in der Nahrung, die wir kauen. So oder so: Die tatsächliche Wirksamkeit der Fluoride ist zur Zeit heiss umstritten. Gesundheitsschädlich sind Fluoride, mit welchen ein vernunftbegabter Zahnbesitzer in Kontakt kommt, laut Dr.Gumpert jedoch nur bei Überdosierung im frühen Kindesalter, wenn die bleibenden Zähne noch im Kiefer verborgen sind. Dann kann eine „Fluorose“ dazu führen, dass die neuen Zähne unwiderruflich gelblich bis braun verfärbt „zur Welt“ kommen.

Wirklich spannend wird meine Geschichte während Kathis Studium: Zunehmend schmerzhaft-entzündetes Zahnfleisch, unter anderem in den Zwischenräumen zwischen mir und meinen Nachbarn Einsfünf bzw. Einssieben bewegen Kathi an ihrem Studienort schliesslich zum Zahnarzt. Der stellt schnell fest: Ich leide an Zahnhals-Karies!

Karius und Baktus (eigentlich heissen mit beiden Lactobacillus und Streptococcus mutans) haben sich also eingenistet und Zucker zu Säuren verarbeitet, die den Zahnschmelz aufgelöst haben. Ganz nebenbei haben die Bakterien dabei die Zahnfleischentzündung ausgelöst – und so sich selbst verraten („Löcher“ im leblosen Schmelz und Dentin tun ja an und für sich nicht weh). Der Zahnarzt wusste jedoch Rat: Die Kavitäten (so nennt der Zahnarzt die Löcher) kann ich Ihnen zementieren. Dann heilt auch die Zahnfleischentzündung ab… und das hält dann erstmal ein paar Jahre. Gesagt, getan…

 

2. Anästhesie

Zuerst einmal gab es eine Spritze: Zahnarzt-Spritzen sind eigentlich toll, denn danach tut alles andere nicht mehr weh! Wie das funktioniert? Nerven leiten Schmerzsignale als elektrische Impulse weiter. Diese Impulse pflanzen sich fort, wenn Natrium-Ionen, also geladene Teilchen, durch kleine Poren in die Nervenzellen gelangen und so für von ihrer Umgebung abweichende elektrische Ladungsverhältnisse sorgen. Der Zahnarzt spritzt deshalb Lidocain oder einen ähnlichen Stoff in die Umgebung des Zahn-Nervs: Lidocain blockiert die Poren, durch die die Ionen in die Zellen einströmen können. Und so lange keine Ionen in die Nervenzelle einströmen können, kann auch kein Schmerzsignal ans Gehirn weitergeleitet werden. Das funktioniert allerdings auch bei Nerven, die Muskeln mit Bewegungssignalen versorgen…so kann eine Spritze an meine Wurzel im seitlichen Oberkiefer dazu führen, dass Kathis Gesichtsmuskeln in diesem Bereich schlaff werden. Ein Auge zukneifen oder die Nase rümpfen gestaltet sich dann mitunter etwas schwierig – ist aber ein kleiner Preis für eine schmerzfreie Behandlung, oder? Übrigens bieten freundliche Zahnärzte auch eine Salbe mit Lidocain und seinem Verwandten Prilocain an, die vor dem Pieks auf die Mundschleimhaut aufgebracht wird und für eine Oberflächen-Anästhesie sorgt. Damit merkt Kathi nur noch wenig von der eigentlichen Spritze.

Wirkstoffe für die Lokalanästhesie: Prilocain und Lidocain finden häufig in der "Zahnarzt-Spritze" Verwendung. Moleküle mit ähnlicher Struktur haben ähnliche Wirkungen auf den menschlichen Körper.

Wirkstoffe für die Lokalanästhesie: Prilocain und Lidocain finden häufig in der „Zahnarzt-Spritze“ Verwendung. Moleküle mit ähnlicher Struktur haben ähnliche Wirkungen auf den menschlichen Körper.

Eine mögliche Nebenwirkung dieser betäubenden Stoffe ist die Erweiterung von Blutgefässen, was unter Umständen das Risiko von Zahnfleischblutungen während der Behandlung erhöht. So eine Blutung ist nicht gefährlich, macht aber eine ziemliche Sauerei und behindert den Zahnarzt bei der Arbeit (so fand sich Kathi einmal unversehens mit dem Zahnarztfinger im Mund wieder, als Herr Doktor seine Arbeit unterbrechen und solch eine Blutung abdrücken müssen). Deshalb enthält so mancher Spritzeninhalt neben den Betäubungsmitteln auch gefässverengende Stoffe, meistens körpereigene Verbindungen wie Adrenalin oder Noradrenalin, die diesem Problem entgegenwirken.

 

3. Zementfüllungen

Sobald nichts mehr wehtut, werden Karies-Bakterien und angegriffene Oberflächen mit dem „Bohrer“ entfernt -also mechanisch „weggeschmirgelt“ und das Ganze mit Zement wieder aufgefüllt…Moment – Zement im Zahn?!

Natürlich hat Herr Doktor mich nicht mit dem Zement von der Baustelle zubetoniert. Aber ähnlich wie auf der Baustelle besteht auch der Zahn-Zement aus sehr feinem Sand, der mit einer Flüssigkeit zu einer festen, harten Masse reagiert. Der Zahn-Sand besteht aus einem speziellen Aluminiumsilikat-Glas, das aus Quarz (SiO2), Aluminiumoxid (Al2O3), Natrium- und Cacliumfluorid (NaF bzw. CaF2) und farbigen Oxiden hergestellt wird. Von den Fluoriden abgesehen ist er damit dem normalen Sand chemisch gar nicht unähnlich. Die Flüssigkeit ist mit Wasser verdünnte Phosphorsäure. Wie alle Säuren kann Phosphorsäure H+-Ionen an Wasser abgeben:

Mischt man diesen Zahn-Sand und die Säure zusammen, werden die Aluminiumionen an der Oberfläche der Sandkörner gegen H3O+-Ionen aus der sauren Lösung ausgetauscht: Die zuvor harte Sandkorn-Oberfläche wird so zu einem Gel, einer Art molekularem Schwamm, der mit Wasser und Ionen vollgesogen ist. Gleichzeitig bilden die durch den Austausch freigesetzten Aluminiumionen mit den Phosphat-Ionen feste Kristalle, die mit der Zeit zusammen und in die Gel-Oberfläche der Sandkörner hinein wachsen. So entsteht eine harte Masse, eine Art Zahn-Beton, welche die Sandkörner fest einschliesst.

Alternativ zu diesen Silikatzementen gibt es Glas-Ionomer-Zemente, deren Sand noch mehr Aluminium enthält und deren Flüssigkeit aus in Wasser gelösten Polysäuren, also langen organischen Kettenmolekülen (Polymeren) besteht. Polysäuren bestehen aus aneinandergereihten Carbonsäuremolekülen, wie zum Beispiel Polyacrylsäure, Methacrylsäure oder Itakonsäure (gerne auch mehrere in einer Kette gemischt).

Entstehung einer Polycarbonsäure: Moleküle einer Carbonsäure, die eine C-C-Doppelbindung enthalten, können zu einem Polymer reagieren, in welchem die sauer reagierenden Atomgruppen (rosa Kasten) wie auf einer Perlschnur aufgereiht sind. Es entsteht ein Riesenmolekül, das zu Säure-Base- bzw. Ionenaustauschreaktionen fähig ist.

Entstehung einer Polycarbonsäure: Moleküle einer Carbonsäure, die eine C-C-Doppelbindung enthalten, können zu einem Polymer reagieren, in welchem die sauer reagierenden Atomgruppen (rosa Kasten) wie auf einer Perlschnur aufgereiht sind. Es entsteht ein Riesenmolekül, das zu Säure-Base- bzw. Ionenaustauschreaktionen fähig ist.

Polyacrylsäure ist im Vergleich zum „Monomer“ (dem einzelnen Kettenglied) Acrylsäure übrigens weitgehend ungiftig und findet in der Medizin vielfach Anwendung. Die Polysäuren tauschen in gleicher Weise wie die Phosphorsäure mit dem Sand H3O+-Ionen aus. Bei der Entstehung von Salzen der Polysäuren werden die Molekülketten untereinander vernetzt, sodass ein molekulares verklebtes Wollknäuel entsteht, welches die Sandkörner einschliesst. Die eigentlich geniale Eigenschaft dieses Zements besteht allerdings darin, dass die Carbonsäure-Gruppen der Polysäure-Ketten ausserdem mit den organischen Bestandteilen des Dentins reagieren und auf diese Weise am Zahn kleben können!

Leider hat die Sache einen Haken: Wer schonmal die erodierte Oberfläche eines Konglomerats gesehen hat, ahnt vielleicht schon, was ich meine. Ein Konglomerat ist ein natürliches Gestein, das aus zusammenzementierten Kieseln besteht (die „Nagelfluh“ in den Schweizer Voralpen ist ein Beispiel für solch ein Gestein). Der Zahn-Zement ist letztlich genauso aufgebaut wie ein Konglomerat, nur sehr, sehr viel feiner. So zeigt solches Gestein, dessen Oberfläche Wind und Wetter ausgesetzt ist, deutlich, was Abnutzung an der Oberfläche von Zahn-Zement anrichtet: Sand-Partikel werden gleich den Konglomerat-Kieseln freigelegt, bis sie sich von der Oberfläche lösen. Zurück bleiben kieselförmige Vertiefungen und andere noch vorstehende Kiesel: Die Gesteinsoberfläche wird ganz rauh (und die Zement-Oberfläche auch)! Und Bakterien lieben rauhe Oberflächen wie Kletterer rauhen Fels: Man kann sich wunderbar daran festhalten und gedeihen.

Nagelfluh in den Schweizer Voralpen: Ein anschauliches Modell für Zahn-Zement: Wie die Kiesel in der umgebenden Gesteinsmasse sind die Sandpartikel in die kristalline bzw. Polymer-Masse des Zements eingebettet. Wie Wind und Wetter die Gesteinsoberfläche erodieren, wird die Zementoberfläche von Kaubelastung und Speichelinhalten angegriffen, sodass mit der Zeit Sandpartikel hervorstehen oder sich gar aus dem Zement lösen. Wie die Gesteinsoberfläche wird auch die Zementoberfläche aufgeraut. (Nagelfluh.jpg by Mgloor [GFDL, CC-BY-SA-3.0 or CC BY-SA 2.5-2.0-1.0], via Wikimedia Commons])

Nagelfluh in den Schweizer Voralpen: Ein anschauliches Modell für Zahn-Zement: Wie die Kiesel in der umgebenden Gesteinsmasse sind die Sandpartikel in die kristalline bzw. Polymer-Masse des Zements eingebettet. Wie Wind und Wetter die Gesteinsoberfläche erodieren, wird die Zementoberfläche von Kaubelastung und Speichelinhalten angegriffen, sodass mit der Zeit Sandpartikel hervorstehen oder sich gar aus dem Zement lösen. Wie die Gesteinsoberfläche wird auch die Zementoberfläche aufgeraut. (Nagelfluh.jpg by Mgloor [GFDL, CC-BY-SA-3.0 or CC BY-SA 2.5-2.0-1.0], via Wikimedia Commons])

Ausserdem schrumpfen Zemente beim Aushärten um bis zu 4 Vol%, was zu superfeinen Spalten zwischen Füllung und restlichem Zahn führen kann, in welche sich Bakterien hineinzwängen und neue Karies auslösen können.

Da verwundert es nicht, dass sich meine Zahnfleischentzündung schon 2 bis 3 Jahre nach dem Zementieren zurückgemeldet hat. Dieses Mal ist Kathi jedoch an ihrem Geburtsort zum Familien-Zahnarzt (den sie insgeheim als den „besten Zahnarzt Deutschlands“ betitelt) gegangen. Dieser sehr fähige Herr Doktor schlug daraufhin vor, mich und meine Nachbarn mit „Inlays“, also vorgefertigten Einlagen aus Keramik, zu versorgen. Das sei das Haltbarste, was es an „unsichtbarem“ Füllmaterial gibt – allerdings auch das teuerste. Da wir jedoch Privat-Patienten waren, sollte die Krankenversicherung deshalb keine Probleme machen. Ausserdem sollte in diesem Zuge auch ein letztes ungeliebtes Relikt aus Kathis Jugend aus ihrem Gebiss verbannt werden:

 

4. Amalgam-Füllungen

Als Kind hatte Kathi nämlich noch eine Amalgamfüllung in einem bleibenden Zahn erhalten. Warum auch nicht…denn damals wie heute sind Amalgame die Füllungsmaterialien mit den vorteilhaftesten mechanischen Eigenschaften: robust, schrumpfungsarm und billig. Dabei gibt es nur ein Problem: Amalgame sind Legierungen, also Mischungen verschiedener Metalle, die dem blossen Auge wie ein einziges neues Metall erscheinen. Und „Amalgam“ bedeutet, dass eines der Metalle in solch einer Mischung Quecksilber ist. Quecksilber ist das einzige bei Raumtemperatur flüssige Metall, das zudem leicht verdampft – und unglücklicherweise ist es hoch giftig. Deshalb macht die Vorstellung, dass Quecksilber-Atome aus Amalgamfüllungen verdampfen und eingeatmet werden könnten, Amalgame in Zähnen ziemlich unpopulär. Wer möchte schon eine Giftdeponie im Mund mit sich herumtragen?

Modernes, „kupferreiches“ Amalgam besteht zu 50% aus Silber, Kupfer und etwas Zinn, die miteinander legiert und pulverisiert werden, und zu etwa 50% aus flüssigem Quecksilber. Werden Pulver und Quecksilber gemischt (in der Zahnarztpraxis in einer speziellen Kapsel in einer Mischmaschine, sodass möglichst keine Dämpfe austreten können), bildet sich ein plastischer „Teig“ aus Metallpulver in Quecksilber. Dieser Metall-Teig wird innerhalb von 5 -15 Minuten zu einem festen Amalgam, ohne dass man ihn backen müsste! Der Zahnarzt hat also nur wenige Minuten um den Metall-Teig in einen Zahn zu stopfen. Dabei wird ein Teil des Quecksilbers wieder aus dem Gemisch gepresst und abgetragen, sodass eine fertige Füllung weniger als 50% Quecksilber enthält. Bis das Amalgam vollkommen hart ist, können nach dem Stopfen einige Stunden vergehen. In dieser Zeit sind Besitzer frisch gefüllter Zähne angehalten nichts hartes zu kauen.

Quecksilber und Amalgam: Quecksilber ist ein flüssiges Metall (links). Wird es mit anderen Metallen gemischt, bildet es feste Legierungen, "Amalgam" genannt. Die Amalgamfüllung im mittleren Zahn rechts ist frisch gelegt, während die Amalgamfüllung im Zahn ganz rechts älter ist. (Foto links by Materialscientist [GFDL or CC BY 3.0], via Wikimedia Commons], Foto rechts by By Michael Ottenbruch [GFDL or CC-BY-SA-3.0], via Wikimedia Commons])

Quecksilber und Amalgam: Quecksilber ist ein flüssiges Metall (links). Wird es mit anderen Metallen gemischt, bildet es feste Legierungen, „Amalgam“ genannt. Die Amalgamfüllung im mittleren Zahn rechts ist frisch gelegt, während die Amalgamfüllung im Zahn ganz rechts älter ist. (Foto links by Materialscientist [GFDL or CC BY 3.0], via Wikimedia Commons], Foto rechts by By Michael Ottenbruch [GFDL or CC-BY-SA-3.0], via Wikimedia Commons])

Amalgamfüllungen wachsen und schrumpfen beim Aushärten mehrmals: Man versucht die Metallmischung so anzurichten, dass sie in der Summe um etwa 0,2% wächst. So bleiben keine Randspalten wie sie beim Zementieren auftreten können. Dabei sollte ein guter Zahnarzt jedoch vermeiden, dass sich die Füllung in Richtung Mitte des Zahnes ausdehnt. Denn dort ist die Pulpa mit ihren Nerven – und wenn etwas darauf drückt, tut es weh.

Weil Amalgamfüllungen um vieles haltbarer sind als Zement- oder Kunststofffüllungen, zahlen die gesetzlichen Krankenkassen in Deutschland in den Backenzähnen in der Regel nur Amalgam-Füllungen. In der Schweiz muss für zahnärztliche Behandlungen eine Zusatzversicherung abgeschlossen werden, die gemäss Kathis Erfahrung jedoch nicht wählerisch ist, was das Füllmaterial betrifft.

Dennoch müssen deutsche Zahnbesitzer, die bei einer gesetzlichen Kasse sind, nicht in Panik ausbrechen. Denn die Freisetzung von Quecksilber aus Amalgam-Füllungen ist zwar nachgewiesen, ebenso wie die Aufnahme von Quecksilber in den Körper des Zahnbesitzers, aber dafür, dass eben dieses Quecksilber gesundheitliche Probleme macht, gibt es keinen Nachweis. Das hängt unter anderem damit zusammen, dass Quecksilber, das beim Kauen abgetragen wird, eher geschluckt denn eingeatmet wird und unverändert durch den Verdauungstrakt wieder nach draussen gelangt. Dämpfe werden aus Zahnfüllung darüber hinaus in so kleinen Mengen freigesetzt, dass sie im Vergleich zu anderen Quecksilberquellen nur von geringerer Bedeutung sind.

Und um wirklich ganz sicher zu gehen, sind Schwangere und Stillende (Quecksilber gilt als fruchtschädigend!), Nierenkranke, Allergiker, Milchzähne bei Kindern und andere besonders belastende Einsatzfelder von der deutschen Nur-Amalgam-Regel ausgenommen.

Die meisten Quecksilberdämpfe werden aus Amalgamfüllungen übrigens beim Legen und beim Entfernen freigesetzt. Deshalb hat Kathis Zahnarzt ihre Amalgamfüllung aus Kindertagen auch erst dann entfernt, als der Ersatz durch ein Inlay wegen anderer Defekte unumgänglich war.

 

5. Keramik-Inlays

Zahn-Keramik ist tatsächlich das, was sie zu sein scheint: Steingut, Töpferware, zu der auch Porzellan gehört. Anders als letzteres enthält Zahn-Keramik jedoch praktisch keine Porzellanerde, auch Kaolin genannt. Sie besteht hauptsächlich aus Feldspat (60 – 80 m%) und Quarz (15-25 m%), also aus silikatreichem „Gestein“. Dieses wird pulverisiert und mit Wasser zu „Modelliermasse“ angemischt. Ein Zusatz von Zucker oder Stärke kann dabei die Haftung der Bestandteile aneinander fördern.

Einmal in Form gebracht kann die Masse bei 700°C bis 2000°C (das ist deutlich unter dem Schmelzpunkt des „Gesteins“) gebrannt werden. Dabei gehen die Pulverkörner an ihren Kontaktflächen miteinander Reaktionen ein und verschweissen so zu einem harten Material mit nur mehr winzigen verbleibenden Zwischenräumen. Dieser Vorgang wird auch „sintern“ genannt. Organische Zusatzstoffe – Zucker, Stärke, eventuelle Verunreinigungen verbrennen bei den hohen Temperaturen rückstandslos.

Das Brennen funktioniert natürlich nicht im Mund. Deshalb muss der Zahntechniker Keramikinlays/-kronen in seiner Werkstatt anhand von Abdrücken oder „Scans“ vorfertigen und im Brennofen härten.

Auch mein Inlay ist auf diese Weise entstanden. Nachdem Herr Doktor in mühevoller Kleinarbeit die Fugen in meiner natürlichen Krone und jenen meiner Nachbarn vorbereitet hatte, welche die Inlays später füllen sollten, wurde Kathis Oberkiefer in eine weiche Polymer-Masse gedrückt, deren Ketten sich innerhalb weniger Minuten zu einem flexiblen, gummiartigen Kunststoff vernetzt haben. Mit Hilfe dieses Abdrucks konnte der Zahntechniker mein Inlay passgenau und farbecht für meine Fuge modellieren.

Bis es soweit war, hat Herr Doktor die Fugen mit provisorischen Füllungen verschlossen. Im Zuge eines zweiten Besuchs in der Praxis wurden die fertig gebrannten Inlays schliesslich eingeklebt. Richtig: eingeklebt. Allerdings nicht mit handelsüblichem Sekundenkleber, sondern mit etwas viel genialerem.

Gestein an sich haftet nicht besonders gut an anderem Gestein oder gar den organischen Bestandteilen von Dentin. Deshalb werden die nach innen weisenden Flächen eines Keramik-Inlays oder einer ebensolchen vollständigen Ersatzkrone mit einem Silan beschichtet.

Silan ist eine Verbindung des Siliziums, die analog zum Erdgas Methan (CH4) aufgebaut ist: SiH4 (Silizium steht im Periodensystem in der gleichen Hauptgruppe wie Kohlenstoff, was bedeutet, dass beide Elemente eine ähnliche Chemie zeigen!). So wie sich vom Methan unzählige organische Verbindungen ableiten lassen, ist das auch mit dem Silan möglich: Anstelle der H-Atome können an ein Silizium-Atom verschiedene organische Molekülreste gebunden sein.

Für die Beschichtung von Zahn-Keramik verwendet man z.B. eine Variante dessen namens Methacryloxy-Propyl-Trimethoxysilan. Die Sauerstoff-Atome der kleineren „Methoxy“-Gruppen bilden dabei mit weiteren Siliziumatomen der Keramikoberfläche stabile Si-O-Bindungen und verankern die Silan-Moleküle auf diese Weise fest auf dem Inlay. Der vierte, nun nach innen weisende Rest des Silans trägt eine reaktionsfreudige C-C-Doppelbindung.

Vom Silan zur Keramik-Beschichtung: Vom Silan (links) ist die Verbindung Methacryloxypropyltrimethoxysilan abgeleitet. Die drei O-CH3-Gruppen rechts reagieren mit der Keramikoberfläche und verankern das Molekül darauf. Die längere Atomgruppe links gleicht der Methacrylsäure, einem möglichen Monomer des eingesetzten Polymerklebstoffs. So kann diese Atomgruppe unter Einbezug ihrer C-C-Doppelbindung bei der Polymerisation des Klebstoffs in die Polymerkette eingereiht werden.

Vom Silan zur Keramik-Beschichtung: Vom Silan (links) ist die Verbindung Methacryloxypropyltrimethoxysilan abgeleitet. Die drei O-CH3-Gruppen rechts reagieren mit der Keramikoberfläche und verankern das Molekül darauf. Die längere Atomgruppe links gleicht der Methacrylsäure, einem möglichen Monomer des eingesetzten Polymerklebstoffs. So kann diese Atomgruppe unter Einbezug ihrer C-C-Doppelbindung bei der Polymerisation des Klebstoffs in die Polymerkette eingereiht werden.

Als eigentlicher „Klebstoff“ werden schliesslich polymerisierbare organische Moleküle, die meist von der Acrylsäure abgeleitet sind. Wenn solche Stoffe mit silanisiertem „Sand“ gemischt sind, nennt man sie „Komposit“ oder Verbund-Werkstoff – und davon werde ich im zweiten Teil mehr erzählen. Jetzt genügt es zu wissen, dass die organischen Bestandteile eines Komposits bei ihrer Polymerisation nicht nur organische Bestandteile des Dentins (vergleiche mit dem Glas-Ionomer-Zement), sondern auch die Doppelbindungen der Silane mit einbeziehen. Nach dieser Reaktion sind also Zahn, Klebstoff und Inlay über Elektronenpaar-Bindungen, die wohl stärkstmögliche Bindungsart in der Chemie, miteinander verbunden!

Da der Komposit-Klebstoff schon an der Luft zum Polymerisieren neigt, war beim Einsetzen der Inlays ein wenig Eile geboten. Dafür konnten wir, sobald das umliegende Zahnfleisch gänzlich abheilte, sogleich wieder nach Herzenslust kauen, was immer Kathi zu verspeisen gedachte. Und das – was mich betrifft – bis heute, sechs Jahre später. Einzig das Inlay meines Kollegen Zweisechs musste vor rund 15 Monaten nach Überbeanspruchung ersetzt werden. Wie es dazu wohl kam, werde ich im nächsten Teil erzählen. Nur eines noch: Ich habe bis heute keine Ahnung, wie sie das schadhafte Inlay aus der Fuge von Zweisechs wieder hinaus bekommen haben.

 

Bis dahin: Gebt gut auf meinesgleichen in euren Mündern acht, ihr werdet uns noch lange brauchen!

Euer Kathis Zahn Einssechs

 

Und mit welchen Stoffen sind eure Zähne schon in Berührung gekommen?

 

Literatur: R.Marxkors/H.Meiners (2005): Taschenbuch der zahnärztlichen Werkstoffkunde. Deutscher Zahnärzte Verlag DÄV GmbH, Köln.

 

Comments 6

  1. Ein cooler Beitrag. Da ich oft beim Zahnarzt bin, leider, kenne ich mich mit diesen Dingen sehr gut aus.
    Aber eine Sache hat mir bis jetzt immer Kopfzerbrechen bereitet. Warum zählt die Kasse kein Kunststoff? Aber Amalgan?
    Ich habe oben jetzt gelesen, dass dies nicht wirklich schädlich ist. Allerdings sollte man kein Silberpapier im Mund haben, denn das zieht ungemein.
    Zurück zum Thema. Die Kasse zählt mit also diese Amalganfüllung. Jetzt kommt aber der Haken. Das Umweltamt und Gesundheitsamt fördern von Zahnarzt, dass er einen Amalganabscheider nutzt, da Amalgan von denen als so giftig eingestuft wird, dass es nicht in den Abfluss darf, wenn eine Füllung getauscht wird.
    Ich finde es deshlab eine Frecheheit, dass die Kasse keine Kunststoffe zählt, wenn Ämter das Zeug für gefährlich halten. Wo ist da die Logik.
    Oder was sagt ihr?

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