Matthias Seeling
Dr. med. dent.
Gesteuerte anodische Oxidation zur Farbkodierung verschiedener Durchmesser der
Systembauteile des Frialit-2-Systems.
Geboren am 02.04.1968 in Mannheim
Reifeprüfung am 21.05.1987 in Mannheim
Studiengang der Fachrichtung Zahnmedizin vom SS 1988 bis SS 1994
Physikum am 24.09.1991 an der Universität Heidelberg
Klinisches Studium in Heidelberg
Staatsexamen am 24.08.1994 an der Universität Heidelberg
Promotinsfach: Mund-Zahn-Kieferheilkunde
Doktorvater: Prof. Dr. med. Dr. med. dent. J. Mühling
Die Implantologie ist fester Bestandteil zeitgemäßer zahnärztlicher Therapiekonzepte. Ihre
Indikationsbereiche haben sich in den letzten Jahren erweitert und die Implantatsysteme an
Modifizierung und Vielfalt zugenommen. Um so wichtiger ist die Möglichkeit eines
rationellen Operations- und Arbeitsablaufes bei der implantologischen Versorgung.
Ziel dieser Arbeit war es ein Verfahren zu entwickeln, welches die Implantate, die
Instrumente und Zubehörteile des Frialit-2-Systems durchgängig nach Implantatdurchmesser
farbkodiert und so eine einfache Zuordnung und sichere Anwendung ermöglicht.
Von besonderem Interesse war dabei, daß die Farbkodierung weder die biokompatiblen
Materialeigenschaften des Implantatwerkstoffes Titan, noch die Paßgenauigkeit der
Implantatsysteme verändern durfte.
Außerdem sollten keine zusätzlichen Metalle wegen der Korrosionsgefahr in der Mundhöhle
zur Farbkodierung eingesetzt werden und aus hygienischen Gründen keine zusätzlichen
Spalträume und Schmutznischen geschaffen werden.
Deshalb wurde erstmalig zur Farbkodierung von Implantatsystemen die gesteuerte anodische
Oxidation der Titanoberflächen eingesetzt.
Bei dieser anodischen Oxidation wird durch Anlegen einer Spannung in einem
elektrolytischen Bad eine definierte Titanoxidschicht erzeugt. Über die Variation der
angelegten Spannung lassen sich definierte Oxidschichten erreichen, die dann durch
Interferenz in der gewünschten Farbe auf der Oberfläche erscheinen. Somit wird eine optische
Unterscheidung verschiedener Durchmesser der Titanbauteile des Implantatsystems ohne
Einlagerung zusätzlicher Farbkörper gewährleistet.
Vor der anodischen Oxidation müssen die Titanbauteile gereinigt und gebeizt werden, um
eine gleichmäßige Farbgebung zu erzielen.
Verschiedene Untersuchungen zur anodisch oxidierten Schicht wurden durchgeführt:
1. Die mikrostrukturelle Oberflächenbeschaffenheit der Titanbauteile, bzw. deren
Veränderung durch Beizung und anodische Oxidation wurde durch quantitative
Rauhigkeitsmessungen mittels eines Surface-Analysers bestimmt. Sie ergaben eine
vergrößerte Oberflächenrauhigkeit durch die Farbkodierung. Diese ist jedoch nicht
nachteilig für die Systemanwendung, da gleichzeitig die Dicke der Oxidschicht zunimmt,
und dies bewiesenermaßen eine Verminderung der Plaqueanlagerung bewirkt.
2. Die Dimensions-und Kantenstabilität wurde mit einer Digimatic-Meßschraube vermessen.
Es zeigten sich keine signifikanten Veränderungen durch die Farbkodierung.
3. Die rasterelekronenmikroskopischen Untersuchungen der Oberflächentopographie zeigen
einen feinen Oxidschichtüberzug mit Microporen < 0,1 µm . Es gibt keinen Anhalt für eine
Beeinträchtigung der Materialeigenschaften.
4. Zur chemischen Charakterisierung der erzeugten Titanoxidschicht wurden eine
energiedispersive Röntgen-Mikroanalyse (EDX), eine Sekundärionen-
Massenspektroskopie (SNMS/SIMS), sowie eine Glimmentladungs-Spektroskopie
(GDOS) vom Cremer Forschungsinstitut [CFI], (Rödental) durchgeführt. Dies ergab eine
Schichtdicke der Oxidschicht in Abhängigkeit von der Dicke (= Farbe) von 200-400nm
und eine Zusammensetzung der Oxidschicht aus den Elementen Titan, Sauerstoff,
Stickstoff und Phosphor. Das Tiefenprofil der Oxidschicht zeigt ihren Aufbau als
Duplexschicht. Das Stöchiometrieverhältnis dieser Schicht läßt sich in erster Näherung als
TiO2 angeben. Es finden sich bei der mikrochemischen Charakterisierung keine Anhalte
für eine Verschlechterung der Materialeigenschaften des Titans hinsichtlich der
Gewebsverträglichkeit.
5. Abschließend erfolgten in-vitro Untersuchungen zur Mundbeständigkeit. Untersucht wurde
hierbei der Einfluß von mechanischen Plaqueinhibitoren mittels elektrischer Zahnbürste
und elektrisch vermitteltem Zahnseiden-Abrieb. Es waren an der farbkodierten Oberfläche
keine mechanischen Abnutzungserscheinungen festzustellen. Die Beständigkeit der
Oxidschicht gegenüber chemischen Plaqueinhibitoren und entzündungshemmenden
Medikamenten ist nach den in-vitro Ergebnissen ebenfalls gewährleistet. Die Sterilisation
hat keinen negativen Einfluß auf die Oxidschicht.
Zusammenfassend lassen sich die Untersuchungsergebnisse wie folgt interpretieren:
Das entwickelte Verfahren zur anodischen Oxidation von Titanoberflächen ist zur
Farbkodierung von Implantatsystemen geeignet.
Die anodische Oxidation verändert die biokompatiblen Materialeigenschaften des Titans
nicht. Auch die Oberflächenbeschaffenheit, die Dimensions- und Kantenstabilität, sowie die
Oberflächentopographie anodisch oxidierter Titanbauteile sind nicht nachteilig verändert.
EDX-, SMNS- und GDOS-Analysen ergeben keine negativen Veränderungen der
Titanbauteile zur Anwendung im Implantatsystem.
Die in-vitro Untersuchungen der anodisch oxidierten Schicht lassen keine Bedenken
hinsichtlich der Mundbeständigkeit aufkommen, auch die Plaqueaffinität ist unverändert.
Langzeitstudien über den klinischen Einsatz müssen erfolgen um die Mundbeständigkeit
abschließend beurteilen zu können.
