08. November 2005
Fachbeiträge

Ist Zirkonoxid radioaktiv und gefährlich?


Der folgende Beitrag soll dazu dienen, Unklarheiten, Unsicherheiten und unzutreffende Behauptungen über Zirkonoxid (ZrO2) zu beseitigen. Gleichzeitig möchte der Verfassers nicht den Anschein erwecken, Zirkonoxid sei endlich ein Zahnersatzmaterial, das keinerlei Probleme mit sich bringen könnte. Gegenüber Metallen und Kunststoffen hat der Verfasser aber bei über 4000 eingesetzten Zirkonoxid-Einheiten innerhalb von 5 Jahren eine erheblich höhere Biokompatibilität und gegenüber anderen Keramiken eine erstaunliche mechanische Bruchfestigkeit und hochpräzise Bearbeitungsmöglichkeit mittels moderner CAD/CAM-Techniken feststellen können. Auf Grund der hohen Biegefestigkeit von industriell vorgesinterten ZrO2-Blöcken (ZrO2 = 1300 Mpa; Al2O3-Keramiken = 400-600 MPa; Glaskeramiken = 100-200 Mpa) sind auch Brücken in nahezu jeder Spannweite herstellbar.

Um die Frage "Ist Zirkonoxid radioaktiv und gefährlich?" korrekt beantworten zu können habe ich bereits in früheren Arbeiten [1] [2] diese Frage bearbeitet. Die physikalischen Daten zur nachfolgenden Übersicht entstammen einer Arbeit aus dem Isotope Laboratory für Biological and Medical Research, Georg-August-Universität, Göttingen [3].

Alpha-Strahlung

Zirkoniumoxid besitzt einen hohen Anteil an natürlichen Radionukleotiden mit Abstrahlungsintensität im Bereich der Uranium-Radium und Thorium-Kette. Dies bedeutet nicht, dass Zirkonoxid Uranium-Radium oder Thorium enthalten würde. Die beta- und gamma-Strahlung dieser Nukleotide hat theoretisch eine wesentlich höhere Absorptionsrate im menschlichen Gewebe als die alpha-Strahlung. Dies bedeutet, dass ein höherer Prozentsatz des Gewebes von beta- und gamma-Strahlung betroffen ist, als von alpha-Strahlung. Beta- und gamma-Strahlung sind aber so gering, dass sie vernachlässigt werden können.

Die alpha-Teilchen sind für die Hauptbelastung verantwortlich, können aber nur eine Gewebsschicht von 60 µm Dicke durchdringen, haben also nur eine höchst geringe Eindringtiefe. Entscheidende Grössen bei der Beurteilung radioaktiver Belastungen sind:

a) Fluss-Dichte der alpha-Teilchen, die die ZrO2-Oberfläche verlassen und
b) die Effektive Dosis Rate, die das umgebende Gewebe erreicht.

Beurteilung der Strahlung von ZrO2

Um die Belastungen aus ZrO2 richtig beurteilen zu können, werden die durchschnittlichen radioaktiven Belastungswerte verschiedener Organe hierzu in Relation gesetzt. Die folgende Tabelle gibt die natürlichen jährlichen radioaktiven Belastungen bestimmter Organe wieder im Vergleich zu einer hochgereinigten ZrO2-Probe:

Deutlich wird daraus, dass aus hochgereinigter ZrO2-Keramik eine alpha-Strahlung emittiert wird, die in der Belastungsintensität weit unter der natürlichen Belastung steht.

Noch interessanter wird die Betrachtung, wenn man die natürliche spezifische alpha-Strahlenbelastung z.B. des oberen Bronchialgewebes mit der alpha-Abstrahlung einer ZrO2-Probe vergleicht: Demnach beträgt die ZrO2-alpha-Strahlenbelastung des umgebenden Gewebes in einer Schichtstärke von 6 µm nur 4% dessen, was die Bronchien durch natürliche und kosmische Belastung zu ertragen haben.

Vergleich von ZrO2 mit anderen Keramiken

Da in der Zahnheilkunde schon seit über 30 Jahren keramische Verblendungen - in der Regel aus Al2O3-Keramiken - üblich sind und auch von ihrer Strahlungsintensität nicht weiter hinterfragt werden, ist es interessant, die spezifische Aktivität der Nukleotide von ZrO2 und Al2O3-Keramiken zu vergleichen:

Demnach ist die hochgereinigte ZrO2-Probe zwar im Bereich der Uranium- und Thorium-Reihe ein ungefähr doppelt so starker Strahler wie Al2O3, aber gerade im Bereich der alpha-Strahlung - die für das umgebende Gewebe besonders wichtig ist - liegt ZrO2 unter der Al2O3-Keramik. Al2O3 ist in allen gängigen Sinterkeramiken enthalten. Im übrigen enthält jede Glasampulle, in der übliche homöopathische Medikamente ausgeliefert werden, einen Prozentsatz von ca. 10% an Al2O3. Hat jemand schon mal die alpha-Strahlung gemessen, die von diesem obligaten Glasbestandteil ausgeht und überlegt ob nicht seine homöopathischen Medikamente dadurch "verstrahlt" gewesen wären?

Schlussfolgerungen

  • ZrO2 bleibt deutlich unter der vorgeschriebenen Belastungsdosis von 1 mSv/Jahr.
  • ZrO2 belastet den Organismus weit weniger stark als natürliche oder kosmische Strahlungsquellen.
  • Die Behauptung, herkömmliche Keramiken seien in ihrer radioaktiven Belastung harmlos gegenüber ZrO2, ist so nicht haltbar.
  • Betrachtet man andere Materialien wie z.B. Glas und Kunststoffüllungen, die ebenfalls leicht strahlende Keramikbestandteile wie z.B. Al2O3 oder ZrO2 als Röntgenkontrastmittel enthalten, dann entpuppt sich die Fixierung der Strahlungsproblematik auf Zirkonoxidkeramiken als physikalisch nicht haltbares Vorurteil.
  • Selbstverständlich fordert auch eine zahnärztliche Versorgung mit Zirkonoxidkeramiken dem Körper eine bestimmte Anpassungsleistung ab. Ist diese bei chronisch stark vorbelasteten und hypersensibilisierten Patienten erschöpft, können diese auch auf Zirkonoxidkeramiken mit Unverträglichkeitsreaktionen reagieren.
  • Im Vergleich mit den immunologischen und toxischen Belastungen, die auch von hochgoldhaltigen Legierungen ausgehen können, ist aus den umfangreichen Erfahrungen des Verfassers eine Versorgung mit Zirkonoxidkeramiken immer noch die augenblicklich bessere Alternative.

 

Literatur

  1. Lechner, J.: Biochemisch völlig inert: Zahnersatz mit metallfreiem Gerüst aus Zirkonoxid. Zeitschr.f.Umweltmedizin 8. Jg. Heft 6/2000 342-345
  2. Lechner, J.: Hyposensibilisierender Zahnersatz. GZM Praxis und Wissenschaft 5. Jg.Heft 2/2000
  3. Postendörfer, J. Reineking, A. Willert, H.-G.. Radiation risk estimation based on activity measurements of zirconium oxide implants. Journal of Biomedical Materials Research, Vol. 32, 663-667 (1996)

 

Weiterführende Literatur

  1. Rieger, W:Studies of Biocompatibility of ZrO2 and Al2O3 ceramics. Contribution, 6th Biomaterial Symposium Göttingen (1994)
  2. Houchin MR, Jenkins DH, Sinha HN: Production of high-purity zirconia from zircon.. Ceramic Bull. 69 (1990) 1706
  3. Christel P. Meunier A. Heller M. : Mechanical propeties and long term in-vivo evaluation of yttrium-oxide-partially-stabilized zirconia. Jbiomed Mater Res 23
  4. Zimmermann M.Fischer-Brandies E. Winkler R. Roos H.: Strahlenexposition durch zirkonoxidhaltige Werkstoffe. Wehrmedizinsche Monatsschrift 42 (1999) 4-8

 

Korrespondenzadresse

Ganzheitliche Zahnheikunde
Grünwalder Str. 10a
D-81547 München

Dr. Johann Lechner, München

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