Nanokompozity ve stomatologii: nanohybrid a mikrohybrid

Problematika vysoce kvalitních kompozitních materiálů používaných pro zubní obnova, byl vždy ostrý. K zubnímu kompozity jsou kladeny vysoké nároky. Musí mít dostatečnou mechanickou pevnost, aby se daly použít nejen na přední, ale i na žvýkací zuby.

Mají dobré estetické vlastnosti, nízké polymerační smrštění, nízký koeficient tepelné roztažnosti.

Buďte technologicky vyspělí, usnadněte si manipulaci s barevnými odstíny. Kombinovat všechny tyto vlastnosti v jednom složení bylo možné relativně nedávno, po vývoji a zavedení nových dentálních výplňových materiálů, mezi které patří nanokompozity.

Co jsou nanokompozity?

Nanokompozity jsou vícefázové materiály, ve kterých má alespoň jedna fáze (plnivo) velikost frakce 0,1 až 100 nm (1 nanometr se rovná 0,001 mikronu). Dentální nanokompozitní materiály jsou typicky kombinací anorganického plniva a organické matrice.

Jako poslední se používají různé pryskyřice s přísadami - inhibitory polymerů, katalyzátory, fotoiniciátory, absorbéry světla, barviva.

Před příchodem nanotechnologie do zubního lékařství již ortodontisté používali přípravky, jejichž velikost částic odpovídala nanoměřítku. Jedná se o tzv. mikrofilní kompozity. Jejich průměrná velikost částic je 0,04 μm, což odpovídá 40 nm.

Spolu s pozitivními vlastnostmi – dobrou leštitelností, vysokou barevnou stálostí a nízkým abrazivním opotřebením – však mají mikrofilní kompozity i značné nevýhody. Tím hlavním je nedostatečná mechanická pevnost, která neumožňuje jejich použití pro výplň a obnovu žvýkacích zubů. Další nevýhodou těchto materiálů je adheze mikročástic, která vede k nehomogenní struktuře kompozitu.

Pokud jde o dentální kompozity, existuje takový vzor. Čím jemnější jsou částice plniva, tím vyšší je jeho leštitelnost a estetika, ale nižší pevnost a naopak. Zubní vědci neustále hledali nové materiály, jak tento začarovaný kruh prolomit.

Začátek používání nanokompozitů ve stomatologii znamenal novou éru ve vývoji kompozic pro obnovu a ošetření zubů. První nano-plněný kompozit představila společnost 3M ESPE ve Vídni na mezinárodní dentální výstavě na podzim 2002.

Hlavními vlastnostmi kompozitních dentálních materiálů jsou velikost částic plniva a stupeň plnění matrice. První parametr ovlivňuje odolnost proti otěru, leštitelnost, barevnou stálost. Stupeň plnění určuje pevnost, tepelnou roztažnost a polymerační smrštění kompozitu.

Stupeň plnění u tradičních mikrofilních kompozitů je 35–60 % hmotnosti. To je nízká hodnota, která neumožňuje získat materiál s požadovanými pevnostními vlastnostmi. Ve stomatologii jsou nanokompozity vysoce plněné sloučeniny (více než 60 %), což umožňuje jejich použití pro obnovu nejen předních, ale i žvýkacích zubů.

Tradiční dentální přípravky a nanokompozity se při použití chovají odlišně. První mají částice plniva opouštějící povrch působením abrazivní zátěže po obnoveném zubu zanechávají malé krátery, které snižují lesk a estetiku zrekonstruované místo. Při obrušování nanokompozitů se díky jejich malé velikosti částic nevytvoří kráter, díky kterému se nemění lesk a vzhled zubu.

V raných dobách se nanotechnologie používala pouze ve stomatologii k výrobě lepidel. Následně se začaly používat pro výrobu restaurátorské a výplňové kompozice.

Typy nanokompozitů

Hlavní rozdíly mezi těmito kompozicemi jsou dány typem, velikostí a strukturou plniva. Jako výchozí materiály pro výrobu nanočástic se používají:

• křemičitan titaničitý;
• křemen;
• křemičitan zirkoničitý;
• těžké soli;
• polymery;
• některé oxidy kovů.

Podle struktury a velikosti plniva se rozlišují dvě hlavní skupiny nanokompozitů:

• nanohybridní kompozice, které jsou modifikací tradičních mikrohybridních (mikrofilních) kompozitů zavedením nanočástic do jejich struktury;
• skutečné nanokompozity založené výhradně na nanoplnivech.

Nanokompozity se také liší v:

• způsob polymerace (chemicky nebo světlem tuhnoucí);
• uvolňovací forma (ve stříkačkách nebo kapslích);
• počet barevných odstínů;
• transparentnost a řadu dalších funkcí.

Nanohybridní kompozity

Tradiční mikrohybridní kompozity obsahují malé (asi 0,04 μm) a velké (až 1 μm) částice. Vlivem sklonu k lepení jsou jemné částice v matrici rozmístěny nerovnoměrně, což vede ke zhoršení leštitelnosti a snížení estetiky. Pro odstranění tohoto nedostatku byly do tradičního kompozitu zavedeny nanočástice o velikosti 20-70 nm. Na rozdíl od jemné frakce konvenčních kompozitů se nanočástice neslepují a jsou rovnoměrně rozmístěny po matrici. Tím je zajištěna homogenita kompozice.

Výsledkem modifikace jsou nanohybridní kompozity, které mají ve srovnání s tradičními materiály vyšší pevnost a zlepšené estetické vlastnosti. Velké částice zajišťují vysokou pevnost kompozitu. Jemná frakce, která vyplňuje mezery mezi hrubými, poskytuje vynikající leštitelnost a vysokou estetiku místa náhrady.

Nejnovější nanokompozity (například Estet-X) obsahují 3 velikosti plniva – střední částice, miničástice a nanočástice. Poměr těchto fází je přísně kontrolován. Takové kompozice se nazývají "microarray".

Skutečné nanokompozity

Slibnější dentální kompozity jsou ty, ve kterých je celá výplň tvořena nanočásticemi. Takové kompozice se nazývají "pravé" nebo "nanoklastry".

Nanočástice ve skutečných kompozitech jsou přítomny ve 2 typech.

• ve formě nanomerů o velikostech 20... 75 nm.
• ve formě nanoklastrů, jejichž velikosti se pohybují od 0,6 do 1,4 mikronu.

Nanoklastry nejsou nic jiného než aglomerace nanomerů. Stávající technologie umožňují řídit jejich velikost a strukturu. To je velmi důležité, protože na tom závisí základní vlastnosti dentálních nanokompozitů. Pevnost zajišťují velké částice, zatímco leštitelnost a estetický vzhled zajišťují malé částice. Řízením velikosti a distribuce velkých a malých nanočástic v matrici je možné získat materiál s požadovanými vlastnostmi.

Kompozity Nanocluster mají velmi vysokou výplň – až 87 %. Výsledkem je dobrá pevnost a nízké smrštění materiálu. Současně zůstává vysoká leštitelnost, odolnost proti abrazivnímu opotřebení a estetika obnovených zubů. V procesu opotřebení se nanoklastry postupně opotřebovávají a oddělují od sebe nanoměřítko po nanoměřítku. Na povrchu materiálu tedy nejsou žádné viditelné dutiny, jako je tomu u tradičních kompozitních kompozic.

Vlastnosti a vlastnosti

Vývoj nanokompozitů umožnil dostat se ze začarovaného kruhu, který existoval dříve ve vztahu k dentálních kompozic, kdy dosažení vysokých estetických parametrů bylo dosaženo za cenu snížení sílu a naopak. Nyní můžete kombinovat požadované vlastnosti v jednom materiálu.

Nanokompozity se vyznačují:

• vysoká pevnost a spolehlivost náhrady;
• vynikající leštitelnost, dlouhodobé zachování suchého lesku.
• nízké smrštění během polymerace - 1,6-1,9%, což je výrazně nižší než u tradičních kompozitů;
• vysoký stupeň plnění matrice - až 87 % hm.
• vyrobitelnost, dobré manipulační vlastnosti;
• velké množství barevných odstínů.

Mezi nevýhody patří vysoká cena a nedostatečná znalost klinických projevů.

Oblast použití nanokompozitů je prakticky neomezená. Používají se pro:

• vyplnění všech kazivých dutin;
• obnova defektů skloviny v případě fragmentární eroze;
• obnovení estetiky přední zuby;
• instalací dočasné výplně;
• překrývá rovně dýhy;
• dlahování zubů;
• restaurování kovoplastů a kovokeramické korunky a fasety;
• výroba krycích vrstev a intarzií;
• tvorba pahýlů zubů na kotevních čepech;
• jako tmel.

K polymeraci se používá především světelné ozařování.

Výrobci nanokompozitů

Mezi výrobci, kteří vyrábějí materiál, lze rozlišit takové zahraniční značky.

ZM ESPE

ZM ESPE (USA) je jedním z lídrů ve vývoji inovativních řešení v oblasti stomatologie. Společnost vyrábí materiály a nástroje pro ortopedii a zubní terapii.

Výplňový materiál Filtek Supreme XT patří mezi pravé nanokompozity, to znamená, že jako plnivo jsou použity pouze nanočástice. Složení má vysoké leštící a pevnostní vlastnosti, zachovává si suchý lesk po dlouhou dobu. Používá se při obnově žvýkacích a předních zubních souprav, výrobě přímých fazet, dlahování a tvorbě zubních pahýlů.

Dentsply

Americká společnost DENTSPLY prodává své produkty ve 120 zemích.

Jedním z produktů je nanohybridní formulace Ceram X, která jako plniva využívá keramiku a nanočástice.

Hlavním účelem je přední obnova. S minimálním počtem barevných odstínů je dosaženo jednotné průhlednosti a vysokých estetických vlastností.

Voco

Společnost VOCO (Německo) vyrábí materiály pro ortopedickou, záchovnou a preventivní stomatologii. Produkty VOCO se kupují ve více než 100 zemích světa.

Kompozit Grandio je vyroben pomocí nanotechnologie pro dosažení 87% plnosti hmotnosti. Jako matrice se používá methakrylát. Vytvrzování se provádí halogenovým světlem. Kompozice je dostupná v kapslích a injekčních stříkačkách. Grandio VOCO splňuje všechny požadavky na moderní dentální nanokompozity.

Vivadent

Původně švýcarská společnost a nyní mezinárodní syndikát Vivadent vyrábí širokou škálu výplňových a terapeutických dentálních směsí a dodává je do 120 zemí po celém světě.

Jeden z produktů společnosti, nanohybridní světlem tuhnoucí kompozit Tetric EvoCeram, je určen pro plnění a obnovu předních a žvýkacích zubních souprav. Možnost odstínového kódování usnadňuje práci zubaře a maximalizuje estetický efekt.

Kerr

Ze stejnojmenné společnosti, založené ve Spojených státech v roce 1891 bratry Kerrovými, se dnes stala mezinárodní společnost vyrábějící produkty, po kterých je poptávka v mnoha zemích světa. Včetně Ruska.

Premise nanohybridní kompozice obsahuje částice 3 velikostí - nanoplnivo 0,02 mikronu, skleněné plnivo 0,4 mikronu a polymerizované částice 30-50 mikronů. To umožnilo zajistit vysokou výplň (84 %) a nízké smrštění (1,6 %) kompozitu.

Pentron

Nanohybridní kompozit Pentron Simile je všestranný materiál pro ošetření a obnovu zadních a předních zubů.

Kompozit má vysokou pevnost, výbornou leštitelnost a mnoho odstínů, což umožňuje dosáhnout absolutního barevného souladu s přirozenou sklovinou zubu.

Schiitz Dental Group

Německá společnost Schiitz Dental Group kromě mnoha dalších materiálů pro stomatologii vyrábí výplňový nanokompozit NanoPaq. Výjimečná pevnost a spolehlivost náhrady je zajištěna vysokou mírou plnění až 82 %.

Složení NanoPaq má 4 třídy průhlednosti – vysoce transparentní, málo transparentní, středně transparentní a zcela matný. Technologie výroby nanokompozitů umožňuje řídit úroveň průhlednosti s možností získání libovolné meziverze.

Závěr

Moderní zubní náhrada a výplňové materiály, které zahrnují především nanokompozity, otevírají stomatologům a ortodontistům široké možnosti v léčbě, obnově a korekci předních a zadních zubů.

Díky nanoplnivu je poskytován soubor vlastností, které nelze získat pomocí tradičních formulací. Mezi hlavní patří vysoká leštitelnost, mechanická pevnost, odolnost proti oděru, ideální estetické vlastnosti.