Kompozitní materiály ve stomatologii: chemické, lehké, tekuté, mikroplněné

Dentální kompozity jsou polymerní vícefázové kompozice o různých viskozitách používané pro ošetření a obnovu zubů.

Zahrnují organickou matrici, anorganické plnivo (musí být alespoň 50 % hmotnostních) a silan (hydrid křemíku, který působí jako pojivo mezi plnivem a matricí).

Matrice je základ kompozitní, jeho kostru, ve které jsou umístěny všechny ostatní součásti. Určuje hlavní vlastnosti - biokompatibilitu, adhezní vlastnosti, plasticitu. Ovlivňuje barevnou stálost, pevnost, polymerační smršťování.

Matrice je založena na polymerních pryskyřicích - dekandiolmethakrylát, bisfenol glycidylmethakrylát, urentandimethylmethakrylát a další. Pro dodání potřebných vlastností se do pryskyřice přidávají aditiva.

1. Polymerizační inhibitory. Prodlužují pracovní dobu, prodlužují životnost.
2. Katalyzátory. Zahájí se proces polymerace. Kokatalyzátory zajišťují chemické vytvrzování. Fotoiniciátory jsou zodpovědné za polymeraci světlem tuhnoucích formulací.
3. UV absorbéry (UV stabilizátory). Zabraňuje zabarvení způsobenému slunečním zářením.

Plnivo je v látce přítomno ve formě částic, rovnoměrně rozložených v pryskyřici. Jejich typ, velikost a tvar určují absorpci vody, radioopacitu, pevnost, smrštění a odolnost proti oděru.

Výplň je vyrobena z následujících materiálů:

• sklenka;
• oxid křemičitý;
• polymerovaný drcený;
• křemičitan titanu a zirkonia;
• křemen;
• těžké soli;
• některé oxidy kovů.

Silan je bifunkční látka, která zajišťuje vazbu mezi organickou matricí a anorganickým plnivem. Jeho přítomnost je znakem dentálních látek, které je odlišují od plastů.

Klasifikace kompozitů

Složitost a rozvětvenost klasifikace dentální materiály díky širokému sortimentu, neustálé aktualizaci, rozmanitosti typů a forem jeho součástí.

Klasifikace bere v úvahu:

• chemické složení;
• velikost frakce plniva;
• složení částic;
• stupeň plnění;
• způsob vytvrzování;
• konzistence;
• jmenování.

Chemické složení

Podle chemického složení matrice se kompozity dělí na:

• tradiční;
• ormokers.

To druhé znamená „organicky modifikovaná keramika“. Jedná se o nový typ dentální formulace, která se vyvinula z vylepšení a modifikací tradičních matric.

Ormockery mají zvýšenou biologickou kompatibilitu (množství volných monomerů v nich je sníženo na minimální), nízké smrštění (1,9 %), pevnější spojení s plnivem a vysoké fyzikální a mechanické vlastnosti.

Velikosti částic plniva

Tento parametr ovlivňuje tak důležité vlastnosti, jako je odolnost proti opotřebení a leštitelnost. Čím menší jsou zrna plniva, tím vyšší je odolnost proti opotřebení a déle vydrží suchý lesk.

Velké frakce (více než 0,1 mikronu) se získávají ze solí kovů - hliníku, barya, lithia, stroncia, titanu a také skla a křemene. Nanoplnivo je vyrobeno z oxidu křemičitého. Pokud materiál obsahuje plnivo s různou zrnitostí, je v jeho popisu uvedena průměrná hodnota.

V závislosti na velikosti částic plniva existují následující typy látek.

• mikroplněno - velikosti zrn se pohybují v rozmezí 0,04-0,4 mikronů;
• miniplněno - 1-5 mikronů;
• makroplněno - 8 mikronů a více;
• mikrohybridní - existují 2 typy plniva - s velikostí částic 1-5 mikronů a 0,04-0,1 mikronů;
• makrohybrid - 8-12 mikronů a 0,04-0,1 mikronů;
• hybridní maximálně plněné (zcela provedené) kompozice - 0,01-0,1 mikronů, 1-5 mikronů, 8-5 mikronů, 1-5 mikronů;
• nanoplněné (nanoklastr) - do 100 nm;
• nanohybrid - směs velikostí 0,004-3 mikrony.

Složení částic

Bylo zjištěno, že současné použití hrubých a jemných částic plniva zlepšuje odolnost proti oděru, pevnost a lícování hran. Přibližuje také hodnotu jeho tepelné roztažnosti hodnotám, které mají zubní tkáně.

Podle typu kombinace velikostí částic se rozlišují:

1. Homogenní (mikroplněno, makroplněno, miniplněno).
2. Heterogenní (mikro- a makrohybridní, nanohybridní, maximálně naplněné).
3. Kompletně provedené (obsahuje částice různých velikostí - mikro, makro, mini). Stupeň plnění těchto materiálů je 80-90%, smrštění je 1,7-2,0%.

Stupeň plnění

Kompozity pro stomatologii se vyznačují náplní - hmotnostním nebo objemovým obsahem plniva v matrici, vyjádřeným v procentech. Stupeň plnění určuje mnoho vlastností – smrštění, radioopacita, optické charakteristiky, pevnost. Čím vyšší je plnost, tím silnější je látka, čím nižší je smrštění, tím lepší je radioopacita. Podle stupně plnosti se látky dělí na:

• vysoce plněné - nad 70 % hmotnostních;
• středně naplněné - 65-75 %;
• slabě naplněné – méně než 65 %.

Způsob vytvrzování

Proces polymerace (vytvrzování) matrice spočívá v přeměně nízkomolekulárních sloučenin (monomerů) na vysokomolekulární sloučeniny (polymery). Reakce probíhá v důsledku volných radikálů vznikajících při aktivaci iniciátoru polymerace.

Během vytvrzování se kompozit smršťuje na objemu, zvyšuje se jeho hustota, což vede ke smrštění o 2-6%. Snížení objemu je způsobeno zmenšením vzdálenosti mezi monomery. Vytvrzovací reakci spouští speciální látka - iniciátor, podle jehož typu aktivace se všechny dentální látky dělí na:

• světlo;
• chemikálie;
• dvojité vytvrzování.

Pro polymeraci světlem tuhnoucích materiálů se používá kafrchinon, lucerin, fenylpropandion. V chemicky tuhnoucích látkách se používá peroxid benzenu a aminy.

Typ iniciátoru tuhnutí světlem určuje zdroj světla. Zejména materiály obsahující lucerin jsou špatně polymerovány plazmovými a diodovými lampami. Moderní látky obsahují několik iniciátorů, což umožňuje použití různých světelných zdrojů pro polymeraci.

Konzistence

Spolu s pastovitými směsmi se používají i tekuté. K jejich výrobě se používají modifikované matrice s vysoce tekutými pryskyřicemi.

Podle stupně hustoty se rozlišují:

• normální viskozita;
• tekutina (rozdělená na nízkou, střední a vysokou tekutinu);
• sbalitelné nebo kondenzovatelné (vysoká hustota).

Jmenování

Vzhledem k tomu, že přední a zadní zuby jsou různě zatěžovány, mohou se látky používané k jejich obnově výrazně lišit svými vlastnostmi. V závislosti na účelu se kompozity dělí na kompozice:

• pro léčbu postranních (žvýkacích) zubů;
• pro obnovu předních zubů;
• všestranné materiály používané k obnově předních i zadních zubů.

Vlastnosti kompozitů

Kompozity mají řadu technologických a provozních charakteristik stanovených výrobcem. Je nemožné je změnit, takže jediný způsob, jak najít správný materiál, je dobře se informovat o parametrech konkrétní kompozice.

Hlavní vlastnosti dentálních látek:

1. Pevnost v tlaku / v tahu. Liší se v závislosti na plnosti a konzistenci. U nejtrvanlivějších sbalitelných kompozic dosahuje 450 MPa, u tekutých klesá na 220 MPa.
2. Odolnost proti opotřebení. Je pozorován následující vzorec: čím jemnější jsou zrna plniva, tím vyšší je odolnost proti opotřebení.
3. Optické vlastnosti (neprůhlednost, opalescence atd.). Neprůhlednost je schopnost zachytit viditelné světlo, tedy neprůhlednost, neprůhlednost materiálu.
4. Radiopacita. Určeno typem a množstvím plniva. Vyjádřeno v procentech referenční hodnoty - radioopacity hliníkové desky o tloušťce 1 mm. Například radioopacita skloviny je 230 %, dentinu 150 %. Obecně se tento parametr pohybuje od 130 % pro tekutý do 350 % pro dentin nanokompozity. Vysoká radioopacita činí materiál dobře viditelným na rentgenových snímcích, zvyšuje diagnostickou přesnost.
5. Polymerační smrštění. Minimální možné smrštění je 1,6 %, nejvyšší 5,5 %. Většina látek má smrštění 2-3%. Jeho hodnota závisí především na plnosti. U tekutých přípravků je to v průměru 3,5–5 %, u kuřáků a balitelných přípravků - 1,7–2 %.
6. Tixotropie - změna viskozity při mechanickém zatížení, zvýšení tekutosti při zatížení a zvýšení viskozity v klidu.
7. Teplotní roztažnost. V ideálním případě by se měla rovnat tepelné roztažnosti zubní tkáně.
8. Pružnost. Charakterizuje odolnost materiálu vůči tlaku a tahu při pružné deformaci. Všechny kompozitní látky jsou elastičtější než tvrdé zubní tkáně. Tekuté a mikrofilní kompozice mají nižší modul pružnosti.
9. Biokompatibilita. Závisí především na objemu zbytkového (nepolymerovaného) monomeru. Jeho úroveň je regulována mezinárodními standardy (ISO). Není možné dosáhnout 100% polymerace. Světlem tuhnoucí produkty mají nižší zbytkový objem monomeru než chemicky tvrzené. Po správné polymerizaci jsou všechny moderní přípravky netoxické.
10. Pracovní vlastnosti. Jsou složeny z řady faktorů – rychlost a pohodlí práce s kompozity, efektivita, všestrannost. Pohodlí práce zase závisí na viskozitě, typu balení a dalších vlastnostech, které ovlivňují snadnost vkládání do dutiny zubu, jeho distribuci tam a modelování.
11. Estetika. Je určena leštitelností, délkou zachování suchého lesku, počtem barevných odstínů. Nejestetičtější jsou gyomery a nanokompozitys více než 40 barevnými odstíny. Díky tomu je možné co nejpřesněji napodobit barevný odstín zubu a jeho skloviny.

Chemické vytvrzovací materiály

Kompozity s chemickou polymerací jsou zastoupeny především hybridními a mikroplněnými kompozicemi. Uvolňovací forma - "kapalina / prášek" nebo "pasta / pasta".

Výhody chemicky vytvrzovaných přípravků:

• měkké tekoucí nízké smrštění;
• dobrý vzhled;
• krátký čas potřebný k obnově.

Nevýhody:

• potřeba přesného dávkování;
• omezený čas na práci;
• nízká leštitelnost a stálobarevnost ve srovnání se světlem vytvrzovaným;
• snížené pohodlí při práci;
• relativně velké množství nezreagovaného monomeru.

Chemicky vytvrzovací adhezivní systém je navržen tak, aby přilnul materiál spíše ke sklovině zubu než k dentinu. K přizpůsobení posledně jmenovanému se používá buď izolační podložka, nebo univerzální adhezivní systém sklovina-dentin.

Světlem tuhnoucí materiály

Světlem tuhnoucí kompozity jsou dostupné jako jednosložková pasta nebo jako tekutá látka. Iniciátorem polymerace je složka pohlcující světlo, nejčastěji kafrchinon. Při jeho ozáření světlem vznikají volné radikály, díky kterým dochází k polymeraci.

výhody:

• míchání a zajištění homogenity směsi není nutné;
• výplň lze modelovat před polymerací;
• vysoká estetika a barevná stálost (díky absenci tužících přísad).

Hlavní nevýhodou světlem tuhnoucích směsí je nehomogenita stupně a hloubky polymerace, která závisí na průhlednosti a barevném odstínu a také na výkonu světelného zdroje.

Pro zlepšení kvality polymerace, snížení smrštění a pnutí se používá aplikace vrstva po vrstvě.

Fototvrditelné látky jsou obvykle nekompatibilní s chemicky vytvrditelnými.

Makroplněno

Historie dentálních kompozitů začala makroplněnými směsmi. Proto je zcela přirozené, že jsou v některých ohledech podřadní vůči svým následovníkům. Ale mají také výhody:

• vysoká síla;
• uspokojivá radioopacita;
• dobré optické vlastnosti.

Ale stále existuje více nevýhod:

• špatná leštitelnost, nedostatek suchého lesku;
• velká drsnost povrchu výplně;
• tvorba plaku;
• nízká barevná stálost.

To vše vede ke snížení estetiky náhrady a poměrně rychlému opotřebení matrice, ze které se odlupují jednotlivé částice a zanechávají za sebou krátery. Zrychlené opotřebení výplně způsobuje změnu okluzní roviny a posun (migraci) zubů.

Mikroplněno

Mikroplněné (mikrofilní) kompozity byly vyvinuty téměř před 50 lety. Na svou dobu představovaly skutečný průlom v restaurátorské technologii, protože zajišťovaly vynikající leštitelnost a vysokou estetiku náhrady.

Zpočátku měly mikronaplněné látky velikost částic asi 1 mikron. V současnosti je pouze 0,04 mikronu. Mikrofilní kompozice se používají především pro restaurování předních zubních souprav a výrobu přímých fazet.

výhody:

• vysoká barevná stálost, leštitelnost a odolnost proti opotřebení;
• dlouhotrvající lesklý povrch;
• dobrá estetika.

Nevýhody:

• relativně nízká pevnost;
• významné polymerační smrštění a teplotní roztažnost.

Tekuté materiály

Tekuté se používají především pro vyplňování malých kazivých dutin, dále tam, kde je vyžadována kvalitní okrajová adheze a kompenzace polymeračního smrštění.

Výhody tekutých kompozitů:

• malý modul pružnosti;
• snadnost použití;
• dobrá leštitelnost a estetika.

Nevýhody:

• nedostatečná pevnost;
• výrazné smrštění:
• nízká radioopacita.

Hybridní

Hybridní formulace jsou dnes nejpoužívanější zubní materiál. Především díky své všestrannosti. Omezení použití existuje pouze pro kazivé dutiny, ke kterým je obtížný přístup, a proto je vyžadována látka jiné konzistence.

výhody:

• všestrannost;
• pohodlí použití;
• vysoká síla;
• zvýšená estetika;
• dostatečná radioopacita.

Nevýhody:

• průměrné nebo nadprůměrné smrštění;
• významný modul pružnosti;
• ne vždy dostupná cena.

Nanokompozity

Nanoklastrové kompozice jsou považovány za nejslibnější skupinu výplňových materiálů. Jejich vlastností je použití plniva z nanočástic (nanomerů a nanoklastrů), které zajišťují homogenitu a vysoké plnění matrice.

Výhody nanokompozitů:

• vysoká estetika, zajištěná vynikající leštitelností a dlouhotrvajícím suchým leskem;
• přijatelné pevnostní vlastnosti;
• nízké smrštění.

Nevýhody:

• významná cena;
• nedostatečná znalost výsledků restaurování.

Ormockers

Vznik organicky modifikované keramiky je výsledkem hledání materiálů s nízkým polymeračním smrštěním a dlouhou životností. Modifikace matrice umožnila zvýšit hustotu kompozitu, snížit jeho smrštění (méně než 2 %) a dosáhnout minimálního množství zbytkového monomeru. Ostatními vlastnostmi se ormokery blíží hybridním.

Výhody Ormokers:

• nízké smrštění;
• praktická absence zbytkového monomeru;
• vysoká síla;
• dobrá estetika.

Nevýhody:

• estetika nízké úrovně;
• vysoká cena;
• nedostatečné znalosti.

Požadavky na kompozity

Možnost přímého plnění pomocí dentálních kompozitů výrazně rozšířila možnosti zubní obnova. Moderní polymerní látky mají vysokou přilnavost k zubům, která není horší než spojení zubních tkání mezi sebou.

Polymerní kompozity jsou inertní a netoxické, což umožňuje jejich použití bez izolačních distančních vložek. Důležitou výhodou materiálů je schopnost spojovat se nepolymerizované (viskózní) formy s polymerovanou (vytvrzenou).

Hlavní vlastnosti látek se neustále zlepšují – zvyšuje se tixotropie, polymerizační smrštění, přidávají se nové barevné odstíny, pevnost v tlaku, pevnost v tahu a oděru.

Přes všechny tyto pokroky ve vývoji však ještě ideální materiál nevznikl. Pro úspěšné řešení problémů zubní náhrady musí mít použité kompozity následující vlastnosti.

1. Vysoká radiační nepropustnost materiálů používaných pro výplň žvýkacích zubů.
2. Dobrá přilnavost k zubním tkáním, zajišťující úplnou těsnost vnitřních dutin obnovených zubů.
3. Vysoká pevnost v tlaku a v tahu, odolnost proti oděru. Tyto vlastnosti jsou zvláště důležité pro materiály používané pro výplň žvýkacích zubů, protože během procesu žvýkání se na výplň vytváří velmi velké zatížení, dosahující 70 kg.
4. Snadnost a snadné použití. Látka by měla být snadno zavedena do karyózní dutiny a nevytvářela problémy při vytváření výplně.
5. Biokompatibilita s dutinou ústní a zubními tkáněmi. Látky nesmí obsahovat látky, které dráždí sliznici a dřeň.
6. Možnost dlouhodobého skladování bez zhoršení vlastností.
7. Nedostatek senzibilizujících účinků na lékaře a pacienta.
8. Maximální korespondence barvy, lesku, průhlednosti polymerovaného materiálu s přirozenými zubními tkáněmi. Zachování stálosti barev.
9. Blízkost fyzikálních charakteristik (tepelná vodivost, tepelná roztažnost atd.) k vlastnostem zubní tkáně.
10. Všestrannost. Schopnost používat stejnou látku v různých klinických podmínkách. Dnes jsou nejuniverzálnější ormokery a hybridní kompozity.
11. Dostupnost.

Dentální polymerní kompozity úspěšně konkurují jiným výplňovým směsím. Mezi jejich přednosti patří vysoká pevnost, odolnost proti opotřebení, dobré estetické vlastnosti, nízká polymerizace smršťování, všestrannost, což umožňuje jejich použití v různých klinických situacích, na frontální a žvýkací zuby.

Není pochyb o tom, že v blízké budoucnosti se objeví nové materiály, které budou v maximální míře splňovat požadavky na „ideální“ kompozit.