Oberflächenmikrostruktur von Zahnhartgeweben nach Bestrahlung mit unterschiedlichen Lasersystemen

Abstract

Ziel der vorliegenden Studie war die Analyse der Oberflächenmikrostruktur von Zahn-hartgewebe nach Bestrahlung mit insgesamt 4 unterschiedlichen, zum Teil neuartigen Lasersystemen unter anderem mithilfe der Rasterkraftmikroskopie im Vergleich mit an-deren Analysemethoden.<br /> Es wurden insgesamt 34 Probekörper aus extrahierten menschlichen Zähnen verwen-det. Diese unterteilten sich in Proben aus Zahnschmelz, Dentin und Dentin bei dem mit 17% EDTA der „smear layer“ entfernt wurde. Zum Einsatz kam ein Er:YAG-Laser (Kavo Key III), ein dioden-gepumpter Nd:YVO4-Laser (Ultrakurzpulslaser) und zwei Di-odenlaser (Wellenlängen 445 nm und 980 nm). Mit dem Er:YAG-Laser wurden zwei Pulse bei einer Pulsenergie von 600 mJ und einer Pulsdauer von 250 µs und einer Frequenz von 1 Hz appliziert. Der Ultrakurzpulslaser wurde bei einer Repetitionsrate von 500 kHz mit der maximalen Leistung von 8,6 W verwendet. Es wurden 5 und 10 Wiederholungen des Scanprozesses durchgeführt, sodass es gerade zu einer makro-skopisch sichtbaren Ablation kam. Die beiden Diodenlaser wurden mit identischen Pa-rametern verwendet. Die Proben wurden 5 Sekunden bestrahlt; die gewählten Leis-tungen betrugen 0,5, 1, 1,5 und 2 Watt. Nach der Laserapplikation wurden die Proben fotografisch bei einer 6- und 50-fachen Vergrößerung dokumentiert. Anschließend wurden die bestrahlten Flächen mit einem Konfokalmikroskop untersucht. Außerdem wurden die bestrahlten Oberflächen mit einem Rasterkraftmikroskop im Tapping-Mode und mit einem Rasterelektronenmikroskop untersucht. Für alle Oberflächen wurde die gemittelte Rauhtiefe (Rz) anhand der AFM und CFM-Aufnahmen bestimmt und mitei-nander verglichen. Außerdem wurden Oberflächen auf Veränderungen der Morpholo-gie untersucht. <br /> Die Bestrahlung mit den Diodenlasern hatte weder Einfluss auf die gemittelte Rauhtie-fe noch auf die Morphologie. Sowohl beim Er:YAG-Laser als auch beim Ultrakurz-pulslaser kommt es zu auffälligen morphologischen Veränderungen sowie zu einer starken Erhöhung von Rz im Vergleich mit dem Referenzpräparat sowohl bei den AFM- als auch bei den CFM-Aufnahmen. Solange die Oberfläche der bestrahlten Probekör-per nicht zu rau ist, liefert das Rasterkraftmikroskop hochauflösende Bilder der Zahn-hartsubstanz. Bei den mit dem UKPL bestrahlten Präparaten gelangte das Rasterkraft-mikroskop an die Grenze des Messbereichs auf der Z-Achse (3 µm). Es traten dann vermehrt Bildartefakte auf. <br /> Alle verwendeten Mikroskoptechniken sind geeignet, um damit Zahnhartsubstanz nach Laserbestrahlung zu analysieren. Die aufgeraute Oberfläche von Zahnschmelz und Dentin könnte Einfluss auf die Mikroretention im Sinne einer Konditionierung haben. Die beiden Diodenlaser verursachen mit den verwendeten Parametern keine Ver-änderung der Oberflächen. Das ist eine relevante Erkenntnis in Bezug auf den intra-oralen Einsatz dieser Laser. Weitere Untersuchungen der einzelnen Teilbereiche dieser Pilotstudie mit größerer Probenzahl sind notwendig.