Metaalvrije restauraties hebben nu sterk de voorkeur in het voorste en achterste gebit vanwege hun uitstekende optische eigenschappen en biocompatibiliteit1. Het grote nadeel van dergelijke materialen is echter hun gevoeligheid voor breuk2. Het meeste keramiek is kwetsbaar voor scheuren die ontstaan door trekspanningen, zelfs bij lage rek3. Fracturen van keramische tandprothesen ontstaan meestal door langzame groei van radiale scheuren als gevolg van langdurige blootstelling aan de trekspanningen die tijdens het kauwen worden gegenereerd4. Hun zwakke punten escaleren met intrinsieke gebreken of defecten in de materialen en extrinsieke gebreken van fabricage en nabewerking5. Buigsterkte, het vermogen om trekspanning te weerstaan, van tandheelkundige CAD/CAM-materialen kan worden bereikt en vergeleken door middel van standaardtests zoals uniaxiale (3-punts of 4-punts buiging) en biaxiale buigtests (kogel-op-ring, ring-op-ring en zuiger-op-drie kogels). Ondertussen kan breuktaaiheid, het vermogen van een materiaal om scheurgroei te weerstaan, worden afgeleid uit een enkelzijdige inkepingsbalk en een indruktest. Deze tests kunnen echter het gedrag van de gecementeerde prothesen met verschillende anatomische configuraties niet volledig voorspellen en weergeven6. Andere monotone of dynamische mechanische tests zijn geïntroduceerd om hun prestaties te rechtvaardigen met verschillende klinische aspecten 7,8.
Een belasting om de kroon te breken of "de kroon te kraken"-test is op grote schaal gebruikt in de tandheelkunde om de sterke punten van keramische restauraties met complexe geometrieën te onderzoeken en te vergelijken 9,10. Monotone uniaxiale compressie wordt quasistatisch uitgeoefend op de restauraties in verticale of laterale richting totdat een catastrofale breuk optreedt. De breuksterkte van het materiaal kan worden bepaald aan de hand van de maximale belastingskracht, terwijl de breukwijzen, inclusief de plaats en richting van de scheur(en), microscopisch kunnen worden onderzocht. Een goede restauratie moet bestand zijn tegen zowel druk- als trekspanning van de vrijwillige maximale bijtkracht, de hoogste kauwkracht die wordt gegenereerd door kaakliftspieren onder invloed van craniomandibulaire biomechanica en de reflexroute11,12, die tot 900 N in de achterste tandenkan zijn 3. Bovendien kan bruxisme de kracht onvrijwillig verhogen tot 1.200 N in hetzelfde gebied13. Naast materiaaleigenschappen (d.w.z. elasticiteitsmodulus) zijn geometrieën, diktes, hechtcement en defectverdelingen van invloed op de sterkte van elke prothese14. Er zijn echter argumenten naar voren gebracht over de klinische relevantie van dergelijke tests vanwege de niet-klinische hoge krachten en het feit dat de faalmechanismen niet overeenkomen met klinische situaties 6,14. Een vermoeidheidsweerstandstest met stap-stressanalyse en intraorale conditie kan een meer realistische benadering zijn voor het voorspellen van de levensduur van tandheelkundige restauraties7. Desalniettemin is de belasting tot breuk nog steeds een snelle, eenvoudige en herhaalbare in-vitrotest om de sterke punten te vergelijken van nieuwe CAD/CAM-keramiekmaterialen die op de markt zijn gebracht waar de gegevens van de fabrikant mogelijk niet betrouwbaar zijn 15,16,17. Het resultaat kan een weerspiegeling zijn van de tolerantie van de prothese voor extreme krachten door parafunctionele activiteiten en onverwachte klinische situaties zoals bijten op harde zaden of grind, wat ook falen in tandprothesen veroorzaakt 18,19,20,21.
Met hun toenemende gebruik om achterste tanden te rehabiliteren, zijn de mechanische prestaties van occlusale veneers gemaakt van gefreesde en geprinte CAD/CAM-materialen onderzocht op verschillende aspecten, waaronder soorten materialen, prothetische ontwerpen, ontwerp van de voorbereiding van het tandabutment, diktes, oppervlaktebehandelingen, lijmverbindingen en cementsysteem22,23. De gegevens zijn echter nog beperkt en de testmaterialen zijn afkomstig van glasmatrixkeramiek en conventionele CAD/CAM-composietmaterialen. Een alternatief hybride materiaal, hars nanokeramiek, is nu beschikbaar. Het beweert de sterkte van nanokeramische vulstoffen en veerkracht van harsmatrix te bevatten, die geschikt kan zijn voor dunne, minimaal invasieve restauratie. De mechanische prestaties, vooral in het molaire gebied, vereisen echter meer ondersteunend bewijs voor klinische implicaties.
Tot nu toe hebben onderzoekers in laboratoriumtests geen materialen gehad die natuurlijke tanden kunnen vervangen. Hogedruk glasvezellaminaat (National Electrical Manufacturers Association; NEMA-klasse G10) met de handelsnaam Garolite wordt sinds 2010 voorgesteld als analoog dentinemateriaal voor het mechanisch testen van tandheelkundig keramiek14. Het is een thermohardend composietmateriaal dat bestaat uit meerdere lagen glasvezel gedrenkt in epoxyhars onder hoge druk. Het is bestand tegen zware stressomstandigheden met vergelijkbare elastische eigenschappen, vermoeidheidsgedrag en kleefsterkte als gehydrateerd dentine14,24. Het biedt voordelen ten opzichte van natuurlijke tanden met betrekking tot de voorbereiding van monsters, standaardisatie en ethische autorisatie, met tijdwinst als gevolg van verminderde bioveiligheidsproblemen24. Oppervlaktebehandeling kan worden uitgevoerd door te etsen met 5% of 10% fluorwaterstofzuur van 60 s tot 90 s en het aanbrengen van een silaankoppelingsmiddel14,24. Desalniettemin zijn studies naar gecementeerde prothesen met dit materiaal beperkt en is de betrouwbaarheid van het bestaande bewijs nog steeds twijfelachtig 24,25.
In deze studie werd een laboratoriumprotocol ontwikkeld voor een monotone load-to-fracture-test van 1 mm dik occlusale veneers gecementeerd aan de mastermatrijzen gefreesd uit dentine-analoog materiaal tegen een niet-gefixeerde roestvrijstalen kogel. De maximale draagvermogens van twee tandheelkundige CAD/CAM-materialen: lithiumdisilicaat (LD) - IPS e.max CAD en hars nanokeramiek (RNC) - Lava Ultimate, met n = 15 per groep, werden gekwantificeerd en statistisch vergeleken door middel van een onafhankelijke t-test met twee steekproeven en statistische analyse van Weibull. De breukpatronen werden ook onderzocht onder optische stereomicroscopie en scanning-elektronenmicroscopie. De onderzoekshypothese was dat dit een geschikte methode was om het falen van occlusale fineren in klinische toepassingen te modelleren. De statistische nulhypothese was dat er geen verschil zou moeten zijn in de maximale draagvermogens tussen de occlusale fineren gemaakt van de twee materialen.