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Gunnar Vockert

• Im Rahmen der vorliegenden Untersuchung sollte ermittelt werden, ob Zahnpasten und Mundspüllösungen abrasive und/oder korrosive Effekte auf Bestandteile festsitzender kieferorthopädischer Apparaturen (Bänder und Brackets) ausüben, und ob diese Effekte – wenn vorhanden – eine klinische Relevanz aufweisen. Insbesondere ging es dabei um die Fragestellung, ob durch die Anwendung der getesteten Mundhygieneprodukte die Oberflächenbeschaffenheit der genannten Bestandteile einer festsitzenden kieferorthopädischen Apparatur im Sinne einer Aufrauung verändert werden würde. Zu diesem Zweck wurden 4 unterschiedliche Zahnpasten und 2 Mundspüllösungen in 2 Versuchsreihen getestet: Im ersten Versuch wurden Molarenbänder für 35 Tage in Testlösungen eingelegt und anschließend auf Veränderungen der Oberflächenbeschaffenheit untersucht. Dies erfolgte per Rasterelektronenmikroskop und Rauigkeitsmessung. Etwaige Substanzverluste sollten mit Hilfe von Gewichtsbestimmung und chemischer Analyse (TXRF-Analyse) der Testlösungen nachgewiesen werden. Im zweiten Versuch wurden Molarenbänder und Brackets in eine Putzmaschine eingespannt und für einen Zeitraum, der einer Behandlungsdauer von 3 Jahren entsprach, die tägliche Reinigung mit Zahnbürste und Zahnpasta-Wassergemisch simuliert. Mundspüllösungen kamen hierbei nicht zum Einsatz. Die Prüfkörper wurden anschließend rasterelektronenmikroskopisch untersucht und einer Rauigkeitsmessung unterzogen. Insgesamt konnte in den durchgeführten Versuchen kein negativer Einfluss der getesteten Mundhygienemittel auf kieferorthopädische Bänder bzw. Brackets im Sinne einer Aufrauung der Materialoberflächen durch korrosive oder abrasive Prozesse festgestellt werden. Die rasterelektronenmikroskopischen Aufnahmen zeigten dahingehend keinerlei sichtbare Veränderungen. Bei den Rauigkeitsmessungen war dagegen sogar ein eher positiver Einfluss – zumindest durch Zahnpastaeinwirkung – zu verzeichnen: Im Putzversuch war bei allen Bändern, bei denen Zahnpasten zum Einsatz kamen, eine Verringerung des Mittenrauwerts Ra zu erkennen, die in einer gewissen Korrelation mit dem RDA-Wert stand. Eine Erhöhung von Ra war nur bei Probe 5 (Zahnbürste ohne Zahnpasta) festzustellen. Dies spricht für einen Politureffekt der Zahnpasten, was im Sinne der Fragestellung als positiv zu bewerten ist (verminderte Plaqueanlagerung, geringere Friktion). Ein ähnlicher Effekt dürfte aufgrund der vergleichbaren Werkstoffeigenschaften auch bei metallischen Brackets zu erwarten sein. Die Oberflächenrauigkeit im Slotbereich und damit die Friktion müssten daher durch die Einwirkung von Zahnpasten ebenfalls verringert werden, so dass auch hier ein positiver Einfluss der Zahnpastenanwendung angenommen werden kann. Im Korrosionstest ermöglichten die Werte der Rauigkeitsmessungen keine definitive Aussage über einen eventuellen korrosiven Einfluss der getesteten Produkte. Dies lag daran, dass zum einen im Rahmen der Versuchsbedingungen keine exakte Reproduktion der Messpunkte möglich war, zum anderen die gemessenen Werte größtenteils innerhalb der Bandbreite fabrikneuer Bänder lagen. Eine leichte Tendenz hin zu einer Homogenisierung der Oberfläche im Sinne eines chemischen „Polishing“ kann jedoch bei 2 der 6 Proben vermutet werden. Die gravimetrische Messung sowie die Ergebnisse der TXRF-Analyse zeigen, dass es allein bei der Meridol-Mundspüllösung zu Korrosionsvorgängen gekommen ist. Ein Substanzverlust von >180 μg und der Nachweis der Legierungsbestandteile Eisen, Chrom und Nickel in der Testlösung lassen diese Aussage zu. Diese Werte sind jedoch nicht von klinischer Relevanz, da die tägliche Aufnahme von Chrom- und Nickelionen durch Nahrung, Trinkwasser und Atemluft weitaus höher ist. Untersuchungen haben ergeben, dass allein durch die Nahrung täglich je über 100 μg Chrom und Nickel aufgenommen werden [61, 64, 71]. Der Anteil, der durch Korrosion von festsitzenden kieferorthopädischen Apparaturen hinzukommen könnte, wäre dagegen verschwindend gering. Man muss beachten, dass die Versuchsbedingungen im Korrosionstest nicht denen beim täglichen Gebrauch dieser Mundhygieneprodukte entsprachen. Die Kontaktzeit der Apparatur bei sachgemäßer Anwendung der Meridol-Mundspüllösung würde bei zweimaligem täglichen Gebrauch von je 30 Sekunden in 3 Jahren ungefähr 18 Stunden betragen (2 x 30 sec x 365 Tage x 3 Jahre), während sie im Korrosionstest bei 35 Tagen lag (=840 Stunden). Eine gleichmäßige Korrosionsrate vorausgesetzt, würde dies bedeuten, dass das getestete Band in 3 Jahren statt 180 μg nur ca. 3,9 μg an Substanz verlieren würde, entsprechend einem Verlust von 0,0036 μg pro Tag. Selbst bei einer kompletten Multiband-Apparatur an 28 Zähnen würden diese Werte gegenüber der täglichen Schwermetallionenaufnahme durch Nahrung und Umwelt nicht ins Gewicht fallen. Es bleibt festzustellen, dass durch den sachgerechten täglichen Gebrauch der getesteten Mundhygieneprodukte keinerlei negativer Einfluss auf die Funktionalität der Apparaturen und auch keine gesundheitliche Gefährdung durch freigesetzte Metallpartikel befürchtet werden muss. So ist weiterhin mit Nachdruck zu fordern, dass Patienten mit festsitzenden Apparaturen nach jeder Mahlzeit eine gründliche Zahnreinigung durchführen, um das Risiko der Entstehung von Entkalkungen, bzw. kariösen Läsionen und Parodontopathien zu minimieren. Diese Schäden stellen nach wie vor die häufigsten Nebenwirkungen bei einer Behandlung mit festsitzenden Apparaturen dar und sind durch eine gute Mundhygiene vermeidbar. Die beobachteten Veränderungen bei der eingangs erwähnten Patientin (S.14, Abb.1-4) können somit nicht auf die verwendeten Mundhygienemittel zurückgeführt werden. Hier scheinen andere Faktoren, wie bspw. eine nicht ausreichende oder falsche Mundhygiene ursächlich gewesen zu sein. Zusätzlich können aber auch die Zusammensetzung des Speichels, dessen pH-Wert und Fließrate, sowie die Bakterienflora der Mundhöhle und spezielle Ernährungsgewohnheiten der Patientin als Kofaktoren eine Rolle gespielt haben. Die Klärung dieser Fragestellungen würde weitergehende Untersuchungen erfordern.
• In the present study the influence of dentifrices and mouthrinses on the surface structure of fixed orthodontic appliances was investigated. It was the aim of the study to evaluate if there are any abrasive or corrosive effects by using these products that possibly increase the surface roughness of bands or stainless steel brackets. Furthermore, it was of interest if the functionality of the appliances could be reduced by such effects and if there was an allergic or toxicologic risk by released metal components of the alloys. For this purpose 4 different dentifrices and 2 mouthrinses were tested in two experiments: in a corrosion test molar bands were immersed in test-solutions for 35 days and analyzed by scanning electron microscopy (SEM). Additionally, measurement of the surface roughness was performed. A loss of material should be proved by weight analysis of the bands and chemical analysis (TXRF-analysis) of the solutions. In a second experiment molar bands and brackets were fixed in a brushing machine and brushed with slurries for 21.900 cycles, simulating a treatment time of 3 years (abrasion test). No mouthrinses were used in this second test. The bands and brackets were investigated by SEM and the surface roughness of the bands was determined. Overall, in this investigation no negative influence of the tested products on the metal surfaces of bands and brackets was observed. The SEM-photographs showed no visible signs of abrasive or corrosive processes. In contrast to this the results of the surface roughness measurement in the abrasion test indicated a positive influence of dentifrices on the material surfaces of the bands. A decrease of the medium roughness Ra was found in every case dentifrices were used, correlating to the RDA-measurement (radioactive dentin abrasion). This proves a polishing effect of the dentifrices which has to be assessed positively (less plaque accumulation, lower friction of the archwires). Due to the comparable material properties a similar effect of dentifrices on the surface roughness of stainless steel brackets can be expected. The results of the surface roughness measurement of the corrosion test do not permit a definete statement about a corrosive influence of the tested products. On the one hand, the experimental conditions did not allow exact reproducibility of the measurement points, on the other hand the results of the tested bands showed no clear difference to the range measured of brand-new bands. 2 of the 6 samples showed a tendency to homogenization of the surface comparable to a chemical polishing. The results of the weight analysis and the TXRF-analysis (corrosion test) indicate corrosive processes only in the case of meridol®-mouthrinse. A loss of substance of about 180 μg and the proof of iron, chromium and nickel in the test-solution (components of stainless steel alloys) permit this conclusion. However, this result is of no clinical relevance since the daily intake of chromium and nickel by food, water and air is much higher as proved in several studies [61,64,71]. It was concluded that a regular use of the tested dentifrices and mouthrinses has no negative influence on the function of fixed orthodontic appliances. Furthermore the risk of health defects caused by released metal components from the appliances can be neglected. Still, an excellent oral hygiene by using toothbrush, dentifrices and mouthrinses is strongly recommended for orthodontic patients. It is absolutely necessary to clean teeth and orthodontic appliance thoroughly after every meal to minimize the risk of the development of white spots, carious lesions and periodontal diseases. These damages still represent the most frequently observed side effects during a treatment with fixed orthodontic appliances and are avoidable by good oral hygiene.