Prof. Gottfried Schmalz

Das sogenannte Minamata-Abkommen zur Reduktion der Quecksilberemissionen in die Umwelt und seine Umsetzung in europäisches Recht bieten aktuell Anlass für eine erneute Diskussion um die Biokompatibilität nicht nur von Amalgam, sondern auch von Komposit^7,15, das weltweit in großem Umfang als alternativer Restaurationswerkstoff zum Amalgam verwendet wird. Die Auswirkungen der neuen EU-Verordnung zum Amalgameinsatz auf die tägliche Praxis wurden ausführlich in der Literatur dargelegt^16,17. Prof. Dr. Gottfried Schmalz zeigt in seinem Beitrag für die Quintessenz 12/2018 den aktuellen Stand der wissenschaftlichen Diskussion auf.

Neben dem Quecksilber aus Amalgam oder den Monomeren aus Kompositen müssen heute auch Bisphenol A und Nanopartikel, die beim Beschleifen, Polieren oder Entfernen von Restaurationen entstehen, in die Bewertung der Biokompatibilität einbezogen werden. In Laborversuchen rufen diese Substanzen toxische Reaktionen hervor, und Bisphenol A zeigt zudem eine östrogenartige Wirkung. Allerdings sind die applizierten Konzentrationen in Laboruntersuchungen wesentlich höher als im klinischen Alltag. Deshalb können sowohl Amalgam als auch Komposit bei der Allgemeinbevölkerung eingesetzt werden. Hingegen sind bei wissenschaftlich und politisch definierten Risikogruppen (zahnärztliches Personal, Allergiker, Schwangere bzw. Stillende, Kinder unter 15 Jahren, Menschen mit speziellen Allgemeinerkrankungen) Indikationseinschränkungen und Vorsichtsmaßnahmen zu beachten. Die bekannte Amalgamdiskussion hat uns dabei die Bedeutung einer eingehenden und offenen Risikokommunikation mit dem Patienten gelehrt.

Die „Quintessenz Zahnmedizin“, Monatszeitschrift für die gesamte Zahnmedizin, ist der älteste Titel des Quintessenz-Verlags, sie wird 2019 wie der Verlag selbst 70 Jahre alt. Die Zeitschrift erscheint mit zwölf Ausgaben jährlich. Drei Ausgaben davon sind aktuelle Schwerpunktausgaben, die zusätzlich einen Online-Wissenstest bieten mit der Möglichkeit, Fortbildungspunkte zu erwerben. Abonnenten erhalten uneingeschränkten Zugang für die Online-Version der Zeitschrift und Zugang zur App-Version. Mehr Infos, Abo-Möglichkeit sowie ein kostenloses Probeheft bekommen Sie im Quintessenz-Shop.

Im Hinblick auf die zunehmende Anwendung von Kompositen sehen sich Zahnärzte bezüglich der Biokompatibilität mit der provokativen Frage konfrontiert, ob man dabei den Teufel mit dem Beelzebub austreibt. Darüber hinaus legen die unverkennbaren Parallelen in der Debatte über die Biokompatibilität von Amalgam und Kompositen nahe, auf die mit Amalgam gewonnenen Erfahrungen zurückzugreifen: Wie sollen Zahnärzte auf die Diskussion um die Verträglichkeit von Kompositen vernünftig reagieren und wirksam argumentieren, ohne dabei den schmalen Pfad zwischen unglaubwürdiger Verharmlosung und ungerechtfertigter Skandalisierung zu verlassen?

Abb. 1 Bisphenol A wird bei der Herstellung von Bis-GMA verwendet, und Rückstände davon können aus zahnärztlichen Werkstoffen in geringen Mengen in die Mundhöhle übertreten. Ein hydrolytischer Abbau von Bis-DMA, das in Kunststoffen zur Fissurenversiegelung enthalten sein kann, führt unter Umständen ebenfalls zur Freisetzung von Bisphenol A.

Gewebeexposition

Die biologische Wirkung zahnärztlicher Werkstoffe entfaltet sich erst bei der Exposition lebenden Gewebes durch die Freisetzung bestimmter Substanzen. So treten beispielsweise sehr geringe Mengen an Quecksilber aus Amalgam aus¹⁰. Auch aus Kompositen werden viele unterschiedliche Substanzen wie Monomere (zum Beispiel Bis-GMA, UDMA, TEGDMA, HEMA), Katalysatoren, Akzeleratoren oder sonstige Rückstände wie das Bisphenol A freigesetzt¹⁰. In nicht zahnärztlichen Bereichen kommt es ebenfalls zur Freisetzung von Bisphenol A (Abb. 1) aus Kunststoffen auf Polycarbonat- und Epoxidbasis (Trinkflaschen, Einweggeschirr etc.). Epoxidharze werden zudem zur Innenbeschichtung von Getränke- und Konservendosen verwendet. Bisphenol A wird auch zur Herstellung von Bis-GMA, dem häufigsten Basismolekül von Kompositen, benötigt und kann darin in geringen Mengen als Verunreinigung beziehungsweise Rückstand nachgewiesen werden⁹. Bis-GMA selbst wird unter physiologischen Bedingungen in der Mundhöhle nicht zu Bisphenol A abgebaut^2,23. Im Gegensatz dazu kann sich Bisphenol A im Speichelmilieu von dem in manchen Werkstoffen zur Fissurenversiegelung enthaltenen Bis-DMA abspalten^2,23.

Abb. 2 Beim trockenen Bearbeiten und Polieren von Kompositfüllungen entstehen Schleifstäube, die Nanopartikel enthalten. Von einer längeren trockenen Bearbeitung wird jedoch abgeraten, um die Staubmenge gering zu halten.

Abb. 3 Die entstehenden Stäube und Nanopartikel können von den Patienten sowie vom Behandlungsteam eingeatmet werden (Abdruck mit freundlicher Genehmigung von Stevan M. Cokic, KU Leuven).

Neben der Freisetzung chemischer Substanzen aus zahnärztlichen Materialien werden in letzter Zeit vermehrt die biologischen Wirkungen frei werdender Nanopartikel (Größe 1 bis 100 nm) diskutiert. Diese findet man sowohl in der Umwelt als auch in Produkten des täglichen Lebens wie beispielweise Sonnenschutzcremes^20,21. Nanopartikel werden Kompositen einerseits bewusst zugesetzt, um Eigenschaften wie die Polierbarkeit zu verbessern, andererseits können sie auch beim Mahlvorgang größerer Füllpartikel entstehen und somit unbeabsichtigt in die Werkstoffe gelangen^20,21. Außerdem produziert der Zahnarzt beim Schleifen, Polieren oder Entfernen von Restaurationen Nanopartikel (Abb. 2 und 3), selbst wenn der Werkstoff primär keine enthält⁴. Für Amalgam liegen keine Daten zur Entstehung von Nanopartikeln beim Bearbeiten mit rotierenden Instrumenten vor. Obwohl in älteren Untersuchungen zum Entfernen von Amalgamrestaurationen der Nanobereich nach heutigen Standards messtechnisch nicht erfasst wurde, erlauben die Daten dieser Studien gemeinsam mit dem Wissen über Zerspanungsprozesse den Rückschluss, dass auch hier Nanopartikel entstehen⁶.

Wirksame Konzentration

Allerdings führt die schiere Exposition beziehungsweise das Vorhandensein einer Substanz im Gewebe (zum Beispiel aus einem Werkstoff) nicht unweigerlich zu einer biologischen Wirkung oder gar einer Gesundheitsschädigung. Eine entscheidende Rolle spielt hierbei die wirksame Konzentration, die von verschiedenen Parametern abhängt:

• Menge freigesetzter Substanz pro Zeit,
• Diffusion und Transport zum Zielgewebe sowie
• Entgiftung und Ausscheidungskinetik.

Unmittelbar nach dem Erhärten werden sowohl aus Amalgam- als auch aus Kompositrestaurationen die größten Mengen an Substanzen freigesetzt, was jedoch in der Regel mit der Zeit abnimmt. Die Diffusionseigenschaften und der Transport von Substanzen zum Zielgewebe beeinflussen ihre effektive Konzentration sowie ihre biologische Wirkung. So bilde beispielsweise die Restdentinschicht am Kavitätenboden eine Diffusionsbarriere zur Zahnpulpa dar. Die Konzentration freigesetzter Substanzen aus Amalgam beziehungsweise Komposit ist daher am Kavitätenboden wesentlich höher als im darunterliegenden Pulpagewebe. Zudem beeinflussen die Entgiftung und die Ausscheidungskinetik sowie das Speicherverhalten der Organe die letztlich wirksame Konzentration.

Von besonderem Interesse sind die Auswirkungen sehr geringer Konzentrationen, denn bereits kleine Substanzmengen können bei sensibilisierten Patienten zu allergischen Reaktionen führen. Auch dem Bisphenol A werden bei geringen Konzentrationen Effekte zugeschrieben, da es durch Bindung an Östrogenrezeptoren eine hormonähnliche Wirkung entfalten kann. Der EU-Grenzwert für die erlaubte tägliche Aufnahme von Bisphenol A wurde 2015 von 50 auf 4 µg/kg Körpergewicht gesenkt⁹. Derzeit arbeitet eine EU-Kommission an einer erneuten Überprüfung dieses Grenzwertes. Aufgrund der erhöhten und regelmäßigen Exposition mit den freigesetzten Bestandteilen muss das zahnärztliche Personal insgesamt als Risikogruppe betrachtet werden.

Abb. 4 Im Rahmen der Kariesexkavation unter absoluter Trockenlegung wurde die Zahnpulpa kleinflächig eröffnet. Es lagen weder pulpitische Symptome vor der Behandlung noch eine ausgeprägte Blutung vor.

Abb. 5 Die Kavität wurde desinfiziert und die exponierte Pulpa mit einem modifizierten Tricalciumsilikatzement (Biodentine, Septodont) überdeckt.

Abb. 6 Nach Erreichen der initialen Festigkeit wurde der bioaktive Zement mit einem selbstadhäsiven, lichthärtenden und fließfähigen Komposit (Vertise Flow, Kerr) bedeckt.

Abb. 7 Durch die Kompositabdeckung des bioaktiven Zements war es möglich, die Kavität sofort weiterzubearbeiten und zu konditionieren, so dass die definitive Füllung ohne Verzögerung fertiggestellt werden konnte.

Orale Symptome

Postoperative Hypersensibilitäten wurden sowohl für Amalgam als auch für Komposite beschrieben, wobei die Ursachen weniger in der Toxizität als vielmehr in der hohen Temperaturleitfähigkeit (Amalgam) oder in Flüssigkeitsverschiebungen durch Mikrospalten (Komposite) vermutet werden. Irreversible Pulpaschäden sind im Fall flacher beziehungsweise pulpaferner Kavitäten weder bei Amalgam noch bei adhäsiv befestigtem Komposit zu erwarten, denn Dentin bildet eine ausreichende Bar­riere. Die akribische Anwendung der Adhäsivtechnik verhindert darüber hinaus die Penetration von Bakterien zur Zahnpulpa, was ihrem Schutz dient. Hingegen sollte bei tiefen und pulpanahen Kavitäten mit der Gefahr einer Eröffnung des Pulpakavums sowohl unter Amalgam- als auch unter Kompositrestaurationen ein Material appliziert werden, das die Pulpa schützt und sie zur Bildung von Tertiärdentin („bridging“) stimuliert. Solche bioaktiven Materialien sind zum Beispiel Calcium­hydroxid oder Tricalciumsilikatzemente wie Mineraltrioxidaggregat (MTA) und Biodentine (Abb. 4 bis 7), wohingegen Monomere aus Adhäsiven und Kompositen die Bildung von Tertiärdentin verhindern¹⁸.

Abb. 8 Orale lichenoide Reaktion (OLR) an der Wangenschleimhaut in Nachbarschaft zu einer okklusalen Amalgamfüllung.

Abb. 9 Nicht mit zahnärztlichen Werkstoffen assoziierter oraler Lichen planus im Bereich des gesamten Unterkiefervestibulums.

Abb. 10 Extraorale Manifestation eines Lichen planus an den Fingernägeln.

Eine erhöhte Bakterienakkumulation auf Kompositoberflächen kann zur Gingivitis führen, während Amalgam antimikrobielle Eigenschaften zugeschrieben werden¹⁰. Darüber hinaus können beide Füllungswerkstoffe in seltenen Fällen orale lichenoide Reaktionen (OLR) der Mundschleimhaut auslösen, die als lokalisierte, weißliche und nicht abwischbare Veränderungen imponieren (Abb. 8). Davon abzugrenzen ist der orale Lichen planus (OLP), der oft generalisiert in der Mundhöhle auftritt und netzartig weiße Streifen (Wickham-Streifen) aufweist (Abb. 9). Extraorale Manifestationen des Lichen planus zeigen sich etwa im Bereich der Fingernägel (Abb. 10). In Fallberichten wurden lokalisierte OLR meist in Kontakt mit Amalgam, seltener mit Kompositen beschrieben. Ursächlich dafür waren neben mechanischen Irritationen auch allergische Reaktionen gegen Materialbestandteile. Im Gegensatz zu OLR ist der OLP nicht mit im Mund vorhandenen Werkstoffen assoziiert¹⁴.

Allergien

Abb. 11 Kontaktallergie eines Zahnarztes auf Kompositkunststoffe¹⁹.

Sowohl für Amalgam als auch für Komposite wurden Fälle allergischer Reaktionen vom Soforttyp (Typ I, Minuten nach der Exposition) und mit verzögerter Reaktion (Typ IV, Tage nach der Exposition) beschrieben^14,19. Insbesondere beim zahnärztlichen Personal (ca. 2 Prozent) konnten derartige Allergien auf Acrylate wie TEGDMA oder HEMA beobachtet werden (Abb. 11). Übliche Latex- oder Vinylhandschuhe bieten dabei keinen ausreichenden Schutz, denn Monomere können hier binnen weniger Minuten hindurchdiffundieren. Daher wird dem zahnärztlichen Personal empfohlen, auch beim Tragen von Behandlungshandschuhen jede Berührung mit Kompositen zu vermeiden („no-touch technique“). Bei Patienten ist die Häufigkeit allergischer Reaktionen wesentlich geringer: Obwohl genaue Zahlen in diesem Zusammenhang fehlen, geht man aktuell von einer Nebenwirkungsrate (meist lokal) von 0,3 Prozent für alle zahnärztlichen Werkstoffe aus¹⁰.

Quecksilber versus Bisphenol A

Dem Quecksilber im Amalgam wurden und werden systemische Wirkungen im Sinne einer allgemeinen Vergiftung nachgesagt, und insbesondere neurologische Erkrankungen sowie Nierenschäden werden damit in Verbindung gebracht. Eine besondere Empfindlichkeit gegenüber Quecksilber wurde bei Kindern beschrieben¹⁰. Zahlreiche nationale und internationale Kommissionen gingen dieser Frage nach, zuletzt 2015 in einer umfassenden Analyse einer EU-Kommission (SCENIHR). Hier konnten die genannten Anschuldigungen ebenfalls nicht für die Allgemeinbevölkerung verifiziert werden (vergleiche den Abschnitt „Risikogruppen“)¹⁰.

Abb. 12 In Tierstudien wurden nach der Gabe von Bisphenol A Mineralisationsstörungen ähnlich wie bei der Molaren-Inzisiven-Hypomineralisation des Menschen gefunden (siehe Pfeilspitzen), wobei die klinische Relevanz dieser Ergebnisse jedoch unklar ist²⁴.

Analog zum Quecksilber im Amalgam wird Bisphenol A aus Kompositen für eine Reihe von Erkrankungen wie reduzierte Fertilität, verfrühter Pubertätseintritt, Diabetes und Obesitas verantwortlich gemacht^25,26. Im Bereich der Zahnheilkunde führte die Verabreichung von Bisphenol A (5 µg/kg Körpergewicht) an Ratten^11,12 zum Auftreten einer Molaren-Inzisiven-­Hypomineralisation (Abb. 12). Allerdings ist zu beachten, dass sich die Verstoffwechselung von Bisphenol A bei Nagetieren von der beim Menschen unterscheidet, wo das lipophile Bisphenol A an Glucuronsäure gebunden und mit dem Urin ausgeschieden wird. Bei Nagetieren erfolgt hingegen eine Sezernierung in den Darm und dort eine erneute Resorption. Somit ist die wirksame Bisphenol-A-Konzentration bei Nagetieren grundsätzlich höher als beim Menschen.

Eine wissenschaftliche Kommission der Europäischen Union hat kürzlich die Verträglichkeit von Bisphenol A in Medizinprodukten einschließlich Kompositmaterialien bewertet⁹. Es wurde festgestellt, dass die Freisetzung von Bisphenol A aus zahnärztlichen Materialien ein vernachlässigbares Risiko darstellt⁹. In einer Untersuchung der American Dental Association (ADA) aus dem Jahr 2014 zeigte sich, dass die Freisetzung von Bisphenol A – auch aus Materialien, die Bis-DMA enthalten – um Größenordnungen unterhalb des aktuellen EU-Grenzwertes für die orale Aufnahme von 4 µg/kg Körpergewicht liegt¹. Die Entfernung der oberflächlichen, nicht polymerisierten Kunststoffschicht nach dem Legen der Restauration/Versiegelung verringert außerdem die Bisphenol-A-Exposition.

Tab. 1 Maßnahmen zur weiteren Reduktion von Nanopartikeln in der zahnärztlichen Praxis²⁴.

Nanopartikel

Nanopartikel können in Laborexperimenten zum Beispiel durch die Bildung reaktiver Sauerstoffspezies (ROS) zu toxischen Reaktionen führen. Klinische Symptome nach Inhalation von Nanopartikeln wurden im Bereich der Zahnheilkunde bislang nur für Stäube im zahntechnischen Labor beschrieben, wenn die empfohlenen Schutzmaßnahmen nicht zur Anwendung kamen. Worst-Case-Berechnungen der Staubbelastung beim Beschleifen und Polieren von Kompositrestaurationen haben ergeben, dass die Exposition sowohl des zahnärztlichen Personals als auch der Patienten weit unterhalb der zulässigen Arbeitsplatzgrenzwerte liegt und nur einen Bruchteil der üblichen Hintergrundbelastung ausmacht^21,22. Weitere Angaben zu Patienten mit Risikoerkrankungen wie chronisch-obstruktive Lungen­erkrankung (COPD) oder Asthma fehlen jedoch. Von der World Dental Federation (FDI) wurden kürzlich Empfehlungen verabschiedet, um die Staubbelastung in der zahnärztlichen Praxis auf ein Minimum zu reduzieren (Tabelle 1).

Risikogruppen

Bei der Bewertung der Biokompatibilität können neben der Allgemeinbevölkerung spezielle Risikogruppen definiert werden. Diese zeichnen sich durch eine erhöhte Exposition (zum Beispiel zahnärztliches Personal) oder spezielle Lebensumstände (Sensibilisierung, Schwangerschaft, spezifische Erkrankungen etc.) aus, was besondere Vorsichtsmaßnahmen bedingt.

Das zahnärztliche Personal unterliegt einer hohen Exposition mit nicht abgebundenen Werkstoffen und mit Bearbeitungsstäuben gehärteter Materialien. Die Schutzmaßnahmen umfassen die bereits erwähnte „no-touch technique“ und Vorkehrungen zur Reduktion der Staubbelastung (Tabelle 1).

Abb. 13 Restaurationen bzw. Fissurenversiegelungen an Milchzähnen werden in der Regel aus Kompositkunststoff, kunststoffhaltigen Werkstoffen oder Glasionomerzementen (einflächige Kavitäten) angefertigt¹⁷.

Abb. 14 Das Legen von Amalgamfüllungen an Milchzähnen ist gemäß der EU-Verordnung vom Mai 2017 nur noch in bestimmten Fällen erlaubt¹⁷.

Kinder gelten wegen ihres geringen Körpergewichts und des möglicherweise unreifen Immun­systems häufig als Risikogruppe. Für Amalgam (siehe oben) konnte jedoch auch bei ihnen kein besonderes Risiko festgestellt wer­den. Diese Erkenntnis stützt sich unter anderem auf Studien^3,5, in denen eine große Zahl von Kindern Füllungen aus Amal­gam oder Kompomer beziehungsweise Komposit erhielten und keine klinischen Anzeichen für neurologische Probleme oder eine Nierenschädigung beobachtet werden konnten. In einigen Studien wurden Hinweise auf diskrete Veränderungen von Nierenmarkern gefunden, deren klinische Relevanz aber umstritten ist¹⁰. Trotzdem hat die wissenschaftliche Kommission der EU (SCENIHR) bei Milchzähnen Amalgam nicht als Material der ersten Wahl bezeichnet. Der Grund für diese Einschätzung war die zeitlich begrenzte Verweildauer von Milchzähnen in der Mundhöhle, wodurch die höhere Langlebigkeit von Amalgamfüllungen zum Beispiel bei schwieriger Trockenlegung gegenüber solchen aus Komposit nicht zum Tragen kommt (Abb. 13 und 1