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Materialkunde Alginat: Zusammensetzung

Die Alginate gehören zu den irreversibel erhärtenden elastischen Abformmassen. Sie werden aus Meeresalgen (lat. Alga = Seetang) gewonnen und in Pulverform geliefert.

Abbindereaktion des Alginat Abformmaterials. Bei Anwesenheit zweiwertiger Metallionen (Ca 2+) kommt es in wässriger Lösung zu einer Vernetzung der vorher einkettigen wasserlöslichen Alginatmakromoleküle; es entsteht das wasserunlösliche Ca-Alginat.

Das Alginatpulver enthält die in Wasser leicht löslichen Natrium- oder Kaliumsalze der Alginsäure und als zweite Reaktionskomponente Kalziumsulfat sowie als Verzögerer Natriumphosphat.

Den größten Massenanteil des Pulvers machen anorganische Füllstoffe aus (zum Beispiel Talkum, Zinkoxid,
Kieselgur), die die Fließfähigkeit des angemischten Alginats bestimmen und die Festigkeit des abgebundenen Alginats erhöhen.

Ferner sind dem Alginatpulver in geringen Mengen Farbstoffe, Geschmacksverbesserer und Fluoride zur Verbesserung der Oberflächenqualität des Gipsmodelles zugesetzt.

Materialkunde Alginate: Abbindereaktion

Im Gegensatz zu den in Wasser leicht löslichen Salzen der Alginsäure mit einwertigen Metallionen (z. B. Na+ im Natriumalginat) sind die Salze der Alginsäure mit zweiwertigen Metallionen, wie zum Beispiel Kalziumionen (Ca2+), in Wasser nur sehr schwer löslich, da es zu Vernetzungsreaktionen zwischen den polymeren Alginsäuremolekülen kommt.

Gibt man zu dem Alginatpulver, dass als Reaktionspartner die leicht löslichen Natriumsalze der Alginsäure und Kalziumsulfat enthält, Wasser, dissozieren die beiden Reaktionspartner in ihre Einzelkomponenten (das heißt das Natriumalginat zerfällt in Natriumionen und Alginsäuren und das Kalziumsulfat zerfällt in Kalziumionen und Sulfationen).

Die Alginsäure kann nun mit den freigewordenen zweiwertigen Kalziumionen reagieren. Durch die hierbei auftretende Vernetzung der langkettigen Alginsäuremoleküle untereinander kommt es zur Bildung eines elastischen Gels und zur Verfestigung der Masse.

Da diese Reaktion sehr rasch abläuft, sind dem Alginatpulver Verzögerer zugesetzt, um eine ausreichend lange Verarbeitungszeit zu ermöglichen.

Der Verzögerer, zum Beispiel Natriumphosphat (Na3PO4) fängt zunächst den größten Teil der freiwerdenden Kalziumionen (Ca2+) des Kalziumsulfates (CaSO4) ab und fällt sie als schwerlösliches Kalziumphosphat aus.

So kommt die Abbindereaktion des Alginats erst dann voll in Gang, wenn der vorhandene Verzögerer vollständig verbraucht ist. Durch die dem Alginatpulver zugesetzte Menge an Verzögerer kann der Hersteller die Abbindezeit seines Produktes bestimmen.

Man unterscheidet schnell abbindende und normal abbindende Alginate. Wie bei allen chemischen Reaktionen wird die Abbindegeschwindigkeit des Alginat-Abformmaterials auch durch die Temperatur maßgeblich beeinflusst. So kann durch Verwendung von kaltem Wasser die Abbindereaktion verzögert und durch Verwendung von warmem Wasser beschleunigt werden.

Materialeigenschaften

Fließvermögen
Das Fließvermögen, das heißt die Viskosität des angemischten Alginatbreies wird durch die Menge des zugefügten Anrührwassers stark beeinflusst. Die vom jeweiligen Hersteller vorgeschriebenen Dosierverhältnisse von Pulver und Wasser sollten deshalb genau beachtet werden.

Detailwiedergabe
Die Genauigkeit der Detailwiedergabe in der Alginatabformung wird von der Korngröße der Füllstoffe und der Art der polymeren Makromoleküle bestimmt, so dass hier zwischen den einzelnen Fabrikaten geringfügige Unterschiede bestehen können. Dies ist klinisch jedoch nicht relevant. Die Auflösungsgrenze, bis zu der die Alginatabformung feine Strukturen detailgetreu wiedergibt, liegt bei etwa 50 |jm (nach EN 21563). Wegen dieser im Vergleich zu anderen elastischen Abformmaterialien weniger genauen Detailwiedergabe kann Alginat nicht als Abformmaterial für Arbeitsmodelle verwendet werden, auf denen Inlays, Kronen und Brücken hergestellt werden sollen.

Dimensionsverhalten
Das Wasser zwischen den Makromolekülen der abgebundenen Alginatabformmaterial wird locker gebunden. Je nachdem, ob die fertige Abformung feucht oder trocken gelagert wird, kann Wasser leicht aufgenommen oder abgegeben werden. Dies führt zur Schrumpfung beziehungsweise Quellung des Alginates und damit zu Dimensionsänderungen. Hieraus ergibt sich die Forderung, die Alginatabformung unverzüglich in ein Modell umzusetzen. Die neuere Entwicklung bei den Alginaten ist ein Produkt, dessen Abformungen bei korrekter Lagerung bis zu fünf Tage aufbewahrt werden können, ohne dass sich dabei klinisch relevante Dimensionsänderungen ergeben.

Elastische Eigenschaften
Aufgrund seiner vernetzten Struktur hat das abgebundene Alginatabformmaterial elastische Eigenschaften, so dass auch untersichgehende Stellen wiedergegeben werden können. Das Rückstellvermögen ist jedoch noch geringer als das der Hydrokolloide.

Bei ca. 50-prozentiger Stauchung und bereits bei relativ geringer Zugspannung reißt die Alginatabformung. Deshalb sollten stark untersichgehende Gebiete wie weit offene Interdentalräume und der Raum unterhalb von Schwebebrücken vor der Abformung mit Alginat im Munde des Patienten ausgeblockt werden. Außerdem ist darauf zu achten, dass die Schichtstärke des Alginats zwischen der abzuformenden Zahnreihe und der Löffelwand mindestens 4 mm beträgt.

Es sollen keine Kunststoffabformlöffel verwendet werden, da sonst die elastische Deformation der Alginatabformung beim Abziehen der Abformung so stark ist, dass sie sich nur ungenügend zurückstellt. Es resultiert eine bleibende plastische Deformation der Abformung.

Desinfizierbarkeit
Die besondere Schwierigkeit bei der Desinfektion von Alginatabformungen besteht darin, dass diese wegen ihrer hohen Wasseraufnahmefähigkeit nur kurze Zeit in wässriger Lösung gelagert werden können, ohne dass es durch Quellung zu nicht mehr tolerierbaren Dimensionsveränderungen kommt.

Eine wirksame Desinfektion von Alginatabformungen innerhalb weniger Minuten ist durch Verwendung wässriger Desinfektionsmittel, ohne Qualitätseinbußen möglich.


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