3D-Druck in der Zahnmedizin – Ein neuer Meilenstein für eine wirtschaftliche Gesundheitsversorgung

Photopolymere spielen eine entscheidende Rolle, um das Gesundheitssystem besser, erschwinglicher und kosteneffizienter zu gestalten. Auch in der Zahnmedizin bringt der 3D-Druck mit Photopolymeren grosse Fortschritte durch verbesserte Materialien und straffere Prozesse bei gleichzeitig geringeren Kosten.

Finden Sie heraus, welche Anwendungsmöglichkeiten der 3D-Druck Zahnmedizin bietet, wie beispielsweise bei Implantaten oder kieferorthopädischen Behandlungen, und wie die Technologie – dank der vielfältigen Eigenschaften des Photopolymerharzes – die Behandlung auf jeden einzelnen Patienten anpassen lässt.

3D-Druck Implantate

Dank der 3D-Druck-Technologie können Fachleute 3D-Druck-Implantate herstellen, die auf die einzigartige Anatomie und die jeweiligen Bedürfnisse des Patienten zugeschnitten sind. Damit eröffnen sich neue Möglichkeiten, Implantate zu personalisieren und weiterzuentwickeln, um bessere Ergebnisse zu erzielen und zufriedenstellende Resultate sowohl für die Patienten als auch für die Zahnärzte zu erhalten.

Der 3D-Druck wird zur Herstellung verschiedener prothetischer Komponenten verwendet, die bei der Behandlung mit Implantaten zum Einsatz kommen, wie z. B. Abutments und Kronen. Diese Komponenten können genau auf das Implantat und die angrenzenden Zähne des Patienten abgestimmt werden, was zu einer verbesserten Ästhetik und Funktionalität führt. Dieses Mass an Individualisierung gewährleistet eine bessere Passform und verringert die Notwendigkeit umfangreicher Anpassungen während des Eingriffs.

Kieferorthopädische Behandlung

Der 3D-Druck ermöglicht die Herstellung massangefertigter kieferorthopädischer Brackets, die auf die Zahnanatomie des jeweiligen Patienten zugeschnitten sind. Diese Brackets können so gestaltet werden, dass sie sicher und effizient sitzen. Der Photopolymer-Druck wird zum Beispiel häufig zur Herstellung von Alignern verwendet.

Der Kieferorthopäde nimmt zunächst digitale Scans der Zähne des Patienten auf, anhand derer er eine Reihe von Alignern entwirft, die die Zähne nach und nach in die gewünschte Position bringen. Bei diesem Verfahren werden die Formen in 3D gedruckt, während die Aligner unter Verwendung von Kunststofffolien wie Polyethylenterephthalatglykol (PETG) oder thermoplastischem Polyurethan (TPU) thermogeformt werden.

Chirurgische Schablonen

Der Photopolymer 3D-Druck hat sich bei der Herstellung von Schablonen für verschiedene zahnmedizinische Verfahren in Bereichen wie Kieferorthopädie, Implantologie und Kieferchirurgie als bahnbrechend erwiesen, da er sich, aufgrund seiner Fähigkeit, hochdetaillierte Ergebnisse zu liefern, auch für den Einsatz in der Chirurgie eignet.

Bohrschablonen sind wichtige Hilfsmittel, die Chirurgen bei der Durchführung präziser und minimalinvasiver Eingriffe unterstützen. Während des Eingriffs wird die Bohrschablone über die Anatomie des Patienten gelegt und hilft dem Chirurgen dabei, präzise Schnitte zu setzen, Implantate zu positionieren oder andere Verfahren durchzuführen. Sie sorgt dafür, dass die chirurgischen Eingriffe genau wie geplant ablaufen, wodurch das Risiko von Fehlern oder Komplikationen verringert wird.

Einsatz bei der Ausbildung

Der 3D-Druck hat neue Möglichkeiten für die zahnmedizinische Aus- und Weiterbildung eröffnet und erlaubt Zahnmedizinstudenten und Fachleuten, praktische Erfahrungen zu sammeln sowie die Kommunikation mit den Patienten zu verbessern. Dank des Photopolymer 3D-Drucks können hochpräzise und detaillierte anatomische Modelle von Zähnen, Kiefer und oralen Strukturen angefertigt werden, welche in der praktischen Ausbildung von Zahnmedizinstudenten von Vorteil sind.

Ausserdem können 3D-gedruckte Modelle für chirurgische Simulationen verwendet werden, die es Zahnmedizinstudenten ermöglichen, verschiedene zahnmedizinische Verfahren in einer risikofreien Umgebung zu üben. Dazu gehören beispielsweise Zahnextraktionen, das Setzen von Implantaten sowie viele andere chirurgische Techniken. Zahnmedizinische Fakultäten können den 3D-Druck sogar nutzen, um patientenspezifische Modelle zu erstellen, die auf echten klinischen Fällen basieren. Als Lehrmittel dienen solche Modelle den Studierenden dann dazu, Behandlungsmöglichkeiten kennenzulernen und Behandlungspläne für bestimmte Patienten zu entwickeln.

In der Zahnmedizin kommen Photopolymere häufig in jener speziellen 3D-Drucktechnologie zum Einsatz, die als Photopolymer-3D-Druck oder Stereolithographie (SLA) 3D-Druck bekannt ist und zahlreiche Vorteile bietet.

Um optimale Leistung und Patientensicherheit zu gewährleisten, ist es allerdings wichtig, für jede spezifische Anwendung den richtigen Kunststoff zu wählen.

Zahnärzte sollten bei der Auswahl der richtigen Photopolymer-Kunststoffe für verschiedene zahnmedizinische Verfahren Faktoren wie Biokompatibilität, mechanische Eigenschaften und ästhetische Merkmale berücksichtigen.

Die eingesetzten Photopolymere setzen sich aus 3 Komponenten zusammen: Monomere, Photoinitiatoren sowie Additive. Werden sie bestimmten Wellenlängen von Licht ausgesetzt, durchlaufen diese Komponenten eine Photopolymerisationsreaktion und verwandeln sich von einem flüssigen oder gelartigen Zustand in ein festes Material.

Monomere/Oligomere

Monomere sind reaktionsfähige Moleküle, die sich mit anderen Monomeren chemisch verbinden können. Mehrere miteinander verbundene Monomere bilden Ketten, die als Polymere bezeichnet werden. Dieser gesamte Prozess wird als Polymerisation bezeichnet. Bei den Monomeren handelt es sich in der Regel um organische Verbindungen, deren Eigenschaften die Merkmale des entstehenden Polymers bestimmen.

Oligomere hingegen sind grösser als Monomere, aber kleiner als Polymere. Sie bestehen aus Monomeren und sind Zwischenprodukte, die bei der Polymerisation entstehen. Oligomere dienen als Bindeglied zwischen Monomeren und voll polymerisierten Ketten, die aufgrund der spezifischen Monomereinheiten, die sie enthalten, und der Art und Weise, wie sie miteinander verbunden sind, einzigartige Eigenschaften und Funktionen aufweisen.

Photoinitiatoren

Photoinitiatoren werden durch die Einwirkung von Licht mit bestimmten Wellenlängen aktiviert und leiten die Polymerisationsreaktion von Monomeren und Oligomeren ein. Wenn Photoinitiatoren dem Licht ausgesetzt werden, absorbieren sie die Lichtenergie, wodurch die Moleküle von einem Grundzustand in einen Zustand höherer Energie übergehen.

In ihrem angeregten Zustand werden die Photoinitiatoren instabil und durchlaufen eine chemische Umwandlung, die zur Bildung hochreaktiver Spezies, wie freier Radikale oder Kationen, führt. Diese freien Radikale oder Kationen leiten dann die Polymerisationsreaktion ein, indem sie die in den Monomeren oder Oligomeren vorhandenen Doppelbindungen angreifen und daran binden. Infolgedessen beginnen die Monomere und Oligomere, vernetzte Polymerketten zu bilden, wodurch das flüssige oder gelartige Material in einen festen Zustand überführt wird.

Additive

Additive sind Substanzen, die dem Photopolymer-Harz zugesetzt werden, um seine Eigenschaften während des 3D-Druckverfahrens zu verbessern oder zu verändern. Diese Zusatzstoffe werden sorgfältig ausgewählt, um die Leistung des Harzes für bestimmte Anwendungen zu optimieren, z. B. für Dentalmodelle, chirurgische Schablonen, transparente Aligner und andere Dentalgeräte.

Stabilisatoren werden dem Photopolymer-Harz zugesetzt, um eine vorzeitige Polymerisation oder einen Abbau während der Lagerung oder Lichteinwirkung zu verhindern. Sie tragen dazu bei, die Integrität des Harzes zu erhalten und eine gleichbleibende Druckleistung über einen längeren Zeitraum zu gewährleisten.

Modifikatoren sind Zusatzstoffe, die zur Anpassung bestimmter Eigenschaften des Photopolymer-Harzes verwendet werden. Sie können die Viskosität, die Aushärtungsgeschwindigkeit, die Flexibilität oder die mechanischen Eigenschaften des Harzes verändern und es so für verschiedene 3D-Druckanwendungen geeignet machen. Einige Photopolymer-Harze, die beim 3D-Druck im Dentalbereich verwendet werden, können auch Farbstoffe enthalten. Diese Farbstoffe verleihen den gedruckten zahnmedizinischen Geräten, wie z. B. transparenten Alignern oder chirurgischen Schablonen, die gewünschte Farbe.