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Die Arbeit behandelt die physikalische Charakterisierung der Herstellung einer Tetracalciumphosphat (TTCP) / Calciumhydrogenphosphat (DCPA) Pulvermischung zur Anwendung als Knochenzement. Ziel war die Gewinnung einer Korrelation von Prozessparametern mit anwendungsrelevanten Zementeigenschaften, also hohe mechanische Festigkeit, definierte Abbindezeit, physiologischer pH-Wert-Verlauf und Reproduzierbarkeit. Die Einstellung eines physiologischen pH-Werts im Bereich 7-8 der Zementpaste erfordert eine geeignete Lösungsrate beider Pulverkomponenten. Dies gelingt durch Mahlung mit einer Einstellung der mittleren Partikelgröße von 10-20 µm (TTCP) und 0,5-2 µm (DCPA). DCPA wird nass gemahlen; das Suspensionsmedium dient der Agglomerationsverminderung, da bei Partikelgrößen von 0,5-2 µm interpartikuläre Kräfte gegenüber der Gewichtskraft dominieren. TTCP wurde durch Sinterung von DCPA und Calciumcarbonat bei 1500°C hergestellt und trocken vermahlen. Die Ermittlung der mittleren Partikelgrößen und relativen Breite der Partikelgrößenverteilungen, der sogenannten Spanne, nach Mahlung erfolgte durch Laserstreuung und Auswertung der Streumuster nach der Mie-Theorie. Mahlungen von TTCP führen zu Feinkornanteilen mit Partikelgrößen < 1 µm, die eine gleichmäßige Lösungsrate zu Beginn der Abbindereaktion verhindern. Durch Variation der Mahlparameter kann dieser Feinkornanteil minimiert werden. Dennoch besteht die Notwendigkeit, Abbinde-Beschleuniger auf Natriumphosphat (NaP)-Basis zu verwenden, um die erhöhte Lösungsrate der TTCP-Komponente zu kompensieren. Kriterium für die Auswahl des geeigneten Suspensionsmediums für die Nassmahlung von DCPA ist das Zetapotential von DCPA-Partikeln in flüssiger Phase, welches durch Laser-Doppler-Elektrophorese gemessen wird. Die Messungen zeigen, dass sich das Zetapotential mit Partikelgröße und Spanne korrelieren lässt. Hohe Zetapotential-Werte zu Beginn der Mahlung führen zu kleiner Endpartikelgröße. Das Zetapotential von gemahlenen DCPA-Pulvern steigt bei der Mahlung an und bestimmt die minimale Spanne. Partikelgröße und Spanne bestimmen über die effektive Viskosität außerdem das Ende des Mahlvorgangs. Als Suspensionsmedium zur Einstellung kleiner Partikelgröße bei gleichzeitig geringer Spanne eignet sich Reinstwasser, gefolgt von Ethylenglykol und Ethanol. Es lassen sich mittlere Partikelgrößen von 0,6 µm bei einer Spanne von 1,0 realisieren. Die Mahlung setzt neben der Partikelgröße die Kristallinität von DCPA und TTCP herab, durch eine mechanisch induzierte Phasenumwandlung in den amorphen Zustand. Röntgendiffraktometrische Untersuchungen, XRD, der Pulver zeigen eine Abnahme der Intensität der Beugungsreflexe um ca. 50% für TTCP und ca. 30% für DCPA nach 24h. Die Auswertung der Beugungsspektren durch Rietveld-Analyse ergibt gleichzeitig eine kontinuierliche Abnahme der mittleren Kristallitgröße. Die Bildung amorpher Anteile resultiert für TTCP in abbindefähigen, einkomponentigen Zementen, die im stark basischen Bereich mit 2.5%iger Na2HPO4-Lösung Hydroxylapatit und Calciumhydroxid bilden. Hochkristallines TTCP ist dagegen nicht reaktiv, bedingt durch die Ausbildung einer Hydroxylapatitschicht um die Partikel. Suspensionsmedium und Luftfeuchtigkeit bewirken eine Kontamination der feinkörnigen Pulver. Stickstoffadsorptions-Messungen, BET, zeigen die Lokalisation des Kontaminats auf der kompakten, nicht porösen Partikeloberfläche. Der Anteil an nicht entfernbarem Suspensionsmedium, bestimmt durch Thermogravimetrie, liegt bei 3-5% nach Trocknung an Luft und lässt sich auf < 1% bei Vakuumtrocknung reduzieren. Während organische wasserlösliche Kontaminationen keinen Einfluss auf die Lösungsrate und Reaktivität von DCPA ergeben, führt Wasser als Suspensionsmedium bzw. das Einwirken von Luftfeuchtigkeit auf die getrockneten Pulver zu einer starken Herabsetzung der Reaktivität. Ursache ist die Ausbildung einer diffusionshemmenden Hydroxylapatit-Schicht um die Partikel durch Hydrolyse der Calciumphosphate. DCPA, durch Mahlung in Wasser inaktivierend kontaminiert, zeigt die niedrigste Lösungsrate, trotz großer spezifischer Oberfläche. Die Mischung der Pulver erfolgt durch Selbstmischung bei geringer mechanischer Krafteinleitung; die hochdispersen DCPA-Partikel agglomerieren aufgrund interpartikulärer van-der-Waals-Kräfte an den großen TTCP-Partikeln. Ausgehärtete Zemente zeigen eine Korrelation zwischen der Druckfestigkeit und der Partikelgröße, sowie eine Korrelation von Zugfestigkeit und Spanne der Partikelgrößenverteilung von DCPA. Ein erhöhter Feinkornanteil des TTCP-Pulvers führt zur Reduktion der mechanischen Festigkeit. Die vorgestellte physikalische Charakterisierung der TTCP/DCPA- Pulverherstellung führt zu einem Medizinprodukt mit Druckfestigkeiten von 75 MPa und Zugfestigkeiten von 12 MPa. Abbindezeit und pH-Wert-Verlauf bei der Aushärtung lassen sich durch die Konzentration von NaP-Abbindebeschleunigern einstellen.
Hintergrund: Für Beschäftigte im Gesundheitswesen besteht die Gefahr einer Kontamination und folgenden Infektion durch Blut übertragbare Krankheitserreger, insbesondere durch Hepatitis B, C und das Humane Immundefizienz-Virus. Die Kontaminationshäufigkeiten und -hergänge sind unter den Beschäftigten allerdings nicht gleich verteilt.
Ziel der Arbeit: Identifikation von Risikogruppen für Kontaminationsereignisse mit potentiell infektiösen Körpermaterialien durch detaillierte Subgruppenanalysen.
Material und Methoden: Retrospektive Studie an einer deutschen Universitätsklinik im Zeitraum 2010 bis 2014. Die Datenerhebung erfolgte mittels standardisierter Checklisten. Abweichungen der absoluten bzw. relativen Häufigkeiten wurden mittels Kontingenzanalysen, Fishers exaktem Test sowie Kaplan-Meier-Survival-Funktionen untersucht.
Ergebnisse: Kontaminationsereignisse mit potentiell infektiösen Körpermaterialien stellen mit knapp einem Ereignis pro Tag an einem deutschen Universitätsklinikum häufige Arbeitsunfälle dar. Ein erhöhtes Kontaminationsrisiko scheint unter Beschäftigten der operativen Fächer, der Desinfektion/Sterilisation, Hebammen und Kardiotechniker zu bestehen. Niedrige Hepatitis B-Impfraten fanden sich unter Zahnmedizinstudierenden.
Diskussion: Anhand der insgesamt niedrigen Kontaminations- und hohen Hepatitis B-Durchimpfungsraten kann auf sichere Arbeitsbedingungen geschlossen werden, vorbehaltlich niedriger Dunkelziffern. Allerdings sollte aufgrund der teils geringen Kopfzahlen in den Risikoberufsgruppen eine besonders tiefgreifende Evaluation der Arbeitsbedingungen zur Risikoreduktion von Kontaminationsereignissen mit potentiell infektiösen Körpermaterialien erfolgen.
In der vorliegenden In-vitro-Studie wurde der Einfluss von Speichel und Öl auf die marginale Adaptation von zwei verschiedenen Adhäsivsystemen und Kompositen anhand von Klasse-II-Füllungen im Vergleich untersucht. Es sollte geklärt werden, ob und in welcher Phase eine Speichel- beziehungsweise Ölkontamination Einfluss auf den adhäsiven Verbund nimmt. Außerdem sollte eruiert werden, welches der beiden Adhäsiv- beziehungsweise Kompositmaterialien weniger sensibel auf eine Kontamination mit Speichel oder Öl während des Restaurierungsprozesses reagiert. In 60 menschliche, kariesfreie Molaren wurden insgesamt 120 Kavitäten präpariert, welche nach einem Zufallsprinzip in 12 Versuchsgruppen verteilt wurden. Nach einer rotierenden Vorpräparation erfolgte die eigentliche Gestaltung der Kavitäten an den Approximalflächen der Versuchsmolaren mittels hochfrequent oszillierender Technik durch die speziell geformte Geometrie der Sonicsys approx Präparationsspitze Nr.40 bzw. Nr.41. Durch einen zylindrischen Finierdiamanten wurde der Kavitätenboden ungefähr einen Millimeter unterhalb der Schmelz-Zementgrenze ins Wurzeldentin verlegt. Nach dem Legen und der Ausarbeitung der Kompositfüllungen wurden die gefüllten Molaren einer Temperaturwechselbelastung ausgesetzt. Nach dem Thermocycling wurden Kunstharzreplikate angefertigt, welche nach einer Goldbeschichtung im Rasterelektronenmikroskop auf verschiedene Füllungsrandschlussqualitäten untersucht wurden. Die Auswertung der Füllungsränder erfolgte durch ein Vermessen der Randqualitäten im Zahnschmelz, Dentin und beiden insgesamt bezogen auf die Füllungsrandlänge des Schmelzes, des Dentins und der gesamten Kavität. Die statistische Auswertung der erhaltenen Daten wurde mittels des Mann- Whitney-U-Tests und Bonferoni-Korrektur durchgeführt. Für jedes Komposit wurde jede Kontaminationsbedingung (Störung 1-5) mit der entsprechenden Kontrollgruppe (ohne Kontamination mit Speichel oder Öl) verglichen. Zusätzlich wurden die beiden Restaurationssysteme (Optibond FL/Herculite XRV, EBS-Primer&Bond/Pertac II) für jede Kontaminationsbedingung separat verglichen. Bei der vorliegenden Arbeit konnten eklatante Unterschiede zwischen den Materialien Optibond FL/Herculite XRV und EBS-Primer&Bond/Pertac II festgestellt werden. Die Proben, welche ohne Speichel- oder Ölkontamination mit dem Material Optibond FL/Herculite XRV gefüllt wurden, zeigten weder im Zahnschmelz noch im Dentin Randspaltbildungen. Die gleichen Versuche mit den Materialien EBS-Primer&Bond/Pertac II zeigten deutlich mehr Randspaltbildungen an den Füllungsrändern. Von allen „Störungen“ scheint sich die Kontaminationsbedingung „Speichelkontamination nach Bondingapplikation“ am wenigsten auf den Randschluss auszuwirken. Bei Betrachtung der ganzen Kavität hatte eine Kontamination der frisch geätzten Oberfläche mit Speichel (Störung 2) den größten Einfluss auf die Entstehung von Randspalten. Zusammenfassend lässt sich sagen, daß sowohl mit als auch ohne Verarbeitungsfehlern (Speichel- oder Ölkontamination) das Restaurationssystem von Optibond FL/Herculite XRV gravierend bessere Ergebnisse bezüglich der Füllungsrandqualitäten zeigt als EBSPrimer& Bond/Pertac II. Trotz der guten Ergebnisse bei der Materialkombination Optibond FL/Herculite XRV sollte eine Kontamination mit Speichel oder Öl während des Restaurationsvorganges vermieden werden.