Komposiittimateriaalit hammaslääketieteessä: kemiallinen, kevyt, nestemäinen, mikrotäyte

Hammaskomposiitit ovat polymeerisiä monifaasikoostumuksia, joilla on eri viskositeetti, joita käytetään hampaiden hoitoon ja restaurointiin.

Niihin kuuluvat orgaaninen matriisi, epäorgaaninen täyteaine (sen on oltava vähintään 50 painoprosenttia) ja silaani (piihydridi, joka toimii sideaineena täyteaineen ja matriisin välillä).

Matriisi on perusta komposiitti, sen luuranko, jossa on kaikki muut komponentit. Se määrittää tärkeimmät ominaisuudet - biologinen yhteensopivuus, tartuntaominaisuudet, plastisuus. Vaikuttaa värin vakauteen, lujuuteen, polymeroinnin kutistumiseen.

Matriisi perustuu polymeerihartseihin - dekaanidiolimetakrylaattiin, bisfenoliglysidyylimetakrylaattiin, urentaanidimetyylimetakrylaattiin ja muihin. Tarvittavien ominaisuuksien antamiseksi hartsiin lisätään lisäaineita.

1. Polymerisaation estäjät. Ne pidentävät työaikaa, pidentävät säilyvyyttä.
2. Katalyytit. Polymerointiprosessi aloitetaan. Kokatalyytit aikaansaavat kemiallisen kovetuksen. Fotoinitiaattorit ovat vastuussa valokovettuvien formulaatioiden polymeroinnista.
instagram viewer
3. UVL-absorberit (UV-stabilisaattorit). Estää auringonvalon aiheuttaman värjäytymisen.

Täyteaine on läsnä aineessa hiukkasten muodossa tasaisesti jakautuneena hartsiin. Niiden tyyppi, koko ja muoto määräävät veden imeytymisen, säteilyn läpäisyn, lujuuden, kutistumisen ja kulutuskestävyyden.

Täyteaine on valmistettu seuraavista materiaaleista:

• lasi;
• piidioksidi;
• polymeroitu murskattu;
• titaani- ja zirkoniumsilikaatti;
• kvartsi;
• raskaat suolat;
• joitain metallioksideja.

Silaani on bifunktionaalinen aine, joka muodostaa sidoksen orgaanisen matriisin ja epäorgaanisen täyteaineen välillä. Sen läsnäolo on hammaslääketieteellisten aineiden ominaisuus, joka erottaa ne muovista.

Komposiittien luokittelu

Luokituksen monimutkaisuus ja haarautuminen hammaslääketieteelliset materiaalit laajan valikoiman, jatkuvan päivityksen, erityyppisten ja -muotoisten komponenttien ansiosta.

Luokittelussa otetaan huomioon:

• kemiallinen koostumus;
• täyteainefraktion koko;
• hiukkasten koostumus;
• täyttöaste;
• kuivatusmenetelmä;
• johdonmukaisuus;
• nimittäminen.

Kemiallinen koostumus

Matriisin kemiallisen koostumuksen mukaan komposiitit jaetaan:

• perinteinen;
• tai tupakoitsijat.

Jälkimmäinen tarkoittaa "orgaanisesti modifioitua keramiikkaa". Se on uudenlainen hammasvalmiste, joka on kehittynyt perinteisten matriisien parannuksista ja modifikaatioista.

Ormockersilla on lisääntynyt biologinen yhteensopivuus (vapaiden monomeerien määrä niissä on pienentynyt minimi), alhainen kutistuminen (1,9 %), vahvempi sidos täyteaineeseen ja korkea fyysinen ja mekaaninen ominaisuudet.

Täyteainehiukkaskoot

Tämä parametri vaikuttaa sellaisiin tärkeisiin ominaisuuksiin kuin kulutuskestävyys ja kiillotettavuus. Mitä pienemmät täyteainerakeet ovat, sitä korkeampi kulutuskestävyys ja sitä pidempään kuiva kiilto kestää.

Suuria fraktioita (yli 0,1 mikronia) saadaan metallisuoloista - alumiinista, bariumista, litiumista, strontiumista, titaanista sekä lasista ja kvartsista. Nanotäyteaine on valmistettu piidioksidista. Jos materiaali sisältää täyteainetta, jonka raekoko on erilainen, keskiarvo ilmoitetaan sen kuvauksessa.

Täyteainehiukkasten koosta riippuen on olemassa seuraavan tyyppisiä aineita.

• mikrotäytetty - raekoot vaihtelevat välillä 0,04-0,4 mikronia;
• minitäytetty - 1-5 mikronia;
• makrotäytetty - 8 mikronia ja enemmän;
• mikrohybridi - täyteaineita on 2 tyyppiä - hiukkaskoot 1-5 mikronia ja 0,04-0,1 mikronia;
• makrohybridi - 8-12 mikronia ja 0,04-0,1 mikronia;
• maksimaalisesti täytetyt (täysin toteutetut) hybridikoostumukset - 0,01-0,1 mikronia, 1-5 mikronia, 8-5 mikronia, 1-5 mikronia;
• nanotäytetty (nanoklusteri) - jopa 100 nm;
• nanohybridi - sekoitus, jonka koko on 0,004-3 mikronia.

Hiukkasten koostumus

On havaittu, että karkeiden ja hienojen täyteainehiukkasten samanaikainen käyttö parantaa kulutuskestävyyttä, lujuutta ja reunasovitusta. Se myös tuo lämpölaajenemisen arvon lähemmäksi hampaiden kudosten arvoja.

Partikkelikokojen yhdistelmätyypin mukaan erotetaan seuraavat:

1. Homogeeninen (mikrotäytetty, makrotäytetty, minitäytetty).
2. Heterogeeninen (mikro- ja makrohybridi, nanohybridi, maksimaalisesti täytetty).
3. Täysin toteutettu (sisältää erikokoisia hiukkasia - mikro, makro, mini). Näiden materiaalien täyttöaste on 80-90%, kutistuminen 1,7-2,0%.

Täyttöaste

Hammaslääketieteen komposiiteille on ominaista täyttö - täyteaineen paino tai tilavuus matriisissa ilmaistuna prosentteina. Täyttöaste määrää monia ominaisuuksia - kutistumisen, radioläpäisevyyden, optiset ominaisuudet, lujuuden. Mitä suurempi täyteys, sitä vahvempi aine, mitä pienempi kutistuminen, sitä parempi radiopiippuvuus. Täysasteen mukaan aineet jaetaan:

• erittäin täytetty - yli 70 painoprosenttia;
• keskitäytetty - 65-75%;
• heikosti täytetty - alle 65%.

Kovetusmenetelmä

Matriisin polymerointi (kovettuminen) koostuu pienmolekyylipainoisten yhdisteiden (monomeerien) muuttamisesta suurimolekyylipainoisiksi yhdisteiksi (polymeereiksi). Reaktio tapahtuu vapaiden radikaalien vuoksi, jotka muodostuvat, kun polymeroinnin initiaattori aktivoituu.

Kovettumisen aikana komposiitti kutistuu tilavuudeltaan, sen tiheys kasvaa, mikä johtaa kutistumiseen 2-6%. Tilavuuden pieneneminen johtuu monomeerien välisen etäisyyden pienenemisestä. Kovettumisreaktion laukaisee erityinen aine - initiaattori, jonka aktivointityypin mukaan kaikki hammaslääketieteelliset aineet jaetaan:

• valo;
• kemiallinen;
• kaksinkertainen kovettuminen.

Valokovettuvien materiaalien polymerointiin käytetään kamferinonia, luseriinia, fenyylipropaanidionia. Kemiallisesti kovettuvissa aineissa käytetään bentseeniperoksidia ja amiineja.

Valokovettuvan käynnistimen tyyppi määrittää valonlähteen. Erityisesti luseriinia sisältävät materiaalit polymeroituvat huonosti plasma- ja diodilampuilla. Nykyaikaiset aineet sisältävät useita initiaattoreita, mikä mahdollistaa erilaisten valonlähteiden käytön polymerointiin.

Johdonmukaisuus

Tahnamaisten seosten ohella käytetään myös juoksevia. Niiden valmistukseen käytetään modifioituja matriiseja, joissa on korkeavirtaushartseja.

Tiheysasteen mukaan ne erotetaan:

• normaali viskositeetti;
• neste (jaettu matalaan, keskisuureen ja korkeaan nesteeseen);
• pakattava tai kondensoituva (suuri tiheys).

Nimittäminen

Koska etu- ja takahampaisiin kohdistuu erilaisia ​​kuormituksia, niiden kunnostamiseen käytetyt aineet voivat erota merkittävästi ominaisuuksiltaan. Tarkoituksen mukaan komposiitit jaetaan koostumuksiin:

• sivuhampaiden (puruhampaiden) hoitoon;
• etuhampaiden palauttamiseen;
• monipuoliset materiaalit sekä etu- että takahampaiden palauttamiseen.

Komposiittien ominaisuudet

Komposiiteilla on useita valmistajan niille määrittelemiä teknisiä ja toiminnallisia ominaisuuksia. Niitä on mahdotonta muuttaa, joten ainoa tapa löytää oikea materiaali on olla hyvin perillä tietyn koostumuksen parametreista.

Hammasaineiden tärkeimmät ominaisuudet:

1. Puristus/vetolujuus. Se vaihtelee täyteyden ja koostumuksen mukaan. Kestävimmillä pakattavilla koostumuksilla se saavuttaa 450 MPa: n, nestemäisillä koostumuksilla se laskee 220 MPa: iin.
2. Kulutuskestävyys. Havaitaan seuraava kuvio: mitä hienompia täyteainerakeet ovat, sitä korkeampi kulutuskestävyys.
3. Optiset ominaisuudet (opasiteetti, opalenssi jne.). Opasiteetti on kyky vangita näkyvää valoa, eli opasiteetti, materiaalin opasiteetti.
4. Radioaktiivisuus. Määräytyy täyteaineen tyypin ja määrän mukaan. Ilmaistuna prosentteina viitearvosta - 1 mm paksun alumiinilevyn radioläpäisykyky. Esimerkiksi kiilteen röntgensäteily on 230 %, dentiini 150 %. Yleensä tämä parametri vaihtelee 130 %:sta juoksevalle 350 %:lle dentiinille nanokomposiitit. Korkea säteilylämpö tekee materiaalin hyvin näkyväksi röntgenkuvissa, lisää diagnostista tarkkuutta.
5. Polymeroinnin kutistuminen. Pienin mahdollinen kutistuminen on 1,6 %, korkein 5,5 %. Useimpien aineiden kutistuminen on 2-3 %. Sen arvo riippuu pääasiassa täyteydestä. Juoksevilla formulaatioilla se on keskimäärin 3,5–5 %, tupakoiville ja pakattaville valmisteille - 1,7–2 %.
6. Tiksotropia - viskositeetin muutos mekaanisen kuormituksen alaisena, juoksevuuden lisääntyminen kuormituksen aikana ja viskositeetin kasvu levossa.
7. Lämpölaajeneminen. Ihannetapauksessa sen tulisi olla yhtä suuri kuin hammaskudoksen lämpölaajeneminen.
8. Elastisuus. Se kuvaa materiaalin puristus- ja jännityskestävyyttä elastisen muodonmuutoksen aikana. Kaikki komposiittiaineet ovat joustavampia kuin kovat hammaskudokset. Sujuvilla ja mikrofilaisilla koostumuksilla on pienempi kimmokerroin.
9. Biologinen yhteensopivuus. Riippuu pääasiassa jäännösmonomeerin (polymeroimattoman) tilavuudesta. Sen tasoa säätelevät kansainväliset standardit (ISO). 100 % polymerisaatiota on mahdotonta saavuttaa. Valokovettuvilla tuotteilla on pienempi jäännösmonomeeritilavuus kuin kemiallisesti kovettuvilla tuotteilla. Asianmukaisen polymeroinnin jälkeen kaikki nykyaikaiset formulaatiot ovat myrkyttömiä.
10. Toimivia ominaisuuksia. Ne koostuvat useista tekijöistä - komposiittien kanssa työskentelyn nopeus ja mukavuus, tehokkuus, monipuolisuus. Työn mukavuus puolestaan ​​riippuu viskositeetista, pakkaustyypistä ja muista ominaisuuksista, jotka vaikuttavat hampaan onteloon asettamisen helppouteen, sen jakautumiseen siellä ja mallintamiseen.
11. Estetiikka. Sen määrää kiillotettavuus, kuivan kiillon kesto, värisävyjen määrä. Kaikkein esteettisimpiä ovat gyomeerit ja nanokomposiitityli 40 värisävyllä. Tämän ansiosta on mahdollista jäljitellä hampaan ja sen kiilteen värisävyä mahdollisimman tarkasti.

Kemialliset kovetusaineet

Kemiallisesti polymeroituneita komposiitteja edustavat pääasiassa hybridi- ja mikrotäytteiset koostumukset. Vapautusmuoto - "neste / jauhe" tai "tahna / tahna".

Kemiallisesti kovetettujen formulaatioiden edut:

• pehmeä virtaava alhainen kutistuminen;
• hyvä ulkonäkö;
• kunnostukseen tarvitaan lyhyt aika.

Haitat:

• tarkan annostelun tarve;
• rajoitettu aika työhön;
• alhainen kiillotettavuus ja värinkesto verrattuna valokovettuneeseen;
• heikentynyt työskentelymukavuus;
• suhteellisen suuri määrä reagoimatonta monomeeriä.

Kemiallisesti kovettuvan aineen liimajärjestelmä on suunniteltu sitomaan materiaali hampaan kiilleen eikä dentiiniin. Jälkimmäiseen sopeutumiseksi käytetään joko eristävää tyynyä tai yleistä emali-dentiiniliimajärjestelmää.

Valokovettuvia materiaaleja

Valokovetetut komposiitit ovat saatavilla yksikomponenttisena tahnana tai juoksevana aineena. Polymeroinnin initiaattori on valoa absorboiva komponentti, useimmiten kamferinoni. Kun sitä säteilytetään valolla, muodostuu vapaita radikaaleja, joiden seurauksena tapahtuu polymeroitumista.

Edut:

• sekoittamista ja seoksen homogeenisuuden varmistamista ei vaadita;
• restauraatio voidaan mallintaa ennen polymerointia;
• korkea estetiikka ja värinkesto (kovettuvien lisäaineiden puuttumisen vuoksi).

Valokovettuvien seosten suurin haittapuoli on polymeroitumisasteen ja -syvyyden epähomogeenisuus, joka riippuu läpinäkyvyydestä ja värisävystä sekä valonlähteen tehosta.

Polymeroinnin laadun parantamiseksi, kutistumisen ja jännitysten vähentämiseksi käytetään kerros kerrokselta levitystä.

Valokovettuvat aineet eivät yleensä ole yhteensopivia kemiallisesti kovettuvien aineiden kanssa.

Makrotäytetty

Hammaskomposiittien historia alkoi makrotäytteisillä seoksilla. Siksi on aivan luonnollista, että he ovat joissakin suhteissa seuraajiaan huonompia. Mutta niillä on myös etuja:

• voimakas;
• tyydyttävä radioläpäisykyky;
• hyvät optiset ominaisuudet.

Mutta on vielä enemmän haittoja:

• huono kiillotettavuus, kuivan kiillon puute;
• täyttöpinnan suuri karheus;
• plakin muodostuminen;
• alhainen värinkesto.

Kaikki tämä johtaa restauroinnin esteettisyyden heikkenemiseen ja matriisin suhteellisen nopeaan kulumiseen, josta yksittäiset hiukkaset kuoriutuvat jättäen jälkeensä kraattereita. Täytteen nopeutettu kuluminen aiheuttaa purentatason muutoksen ja hampaiden siirtymän (migraatio).

Mikrotäytetty

Mikrotäytetyt (mikrofiiliset) komposiitit kehitettiin lähes 50 vuotta sitten. Omaan aikaansa ne edustivat todellista läpimurtoa restaurointiteknologiassa, sillä ne takasivat restauroinnin erinomaisen kiillottavuuden ja esteettisyyden.

Aluksi mikrotäytetyillä aineilla oli noin 1 mikroni hiukkaskoko. Se on tällä hetkellä vain 0,04 mikronia. Mikrofilikoostumuksia käytetään pääasiassa etuhammasyksiköiden restaurointiin ja suorien viilujen valmistukseen.

Edut:

• korkea värinkesto, kiillotettavuus ja kulutuskestävyys;
• pitkäkestoinen kiiltävä pinta;
• hyvä estetiikka.

Haitat:

• suhteellisen alhainen lujuus;
• merkittävä polymerointikutistuminen ja lämpölaajeneminen.

Juoksevat materiaalit

Juoksevia käytetään pääasiassa pienten kariesonteloiden täyttämiseen sekä kohteisiin, joissa vaaditaan korkealaatuista marginaalitartuntaa ja polymerisaation kutistumisen kompensointia.

Juoksevien komposiittien edut:

• pieni kimmomoduuli;
• helppokäyttöisyys;
• hyvä kiillotettavuus ja esteettisyys.

Haitat:

• riittämätön vahvuus;
• merkittävä kutistuminen:
• alhainen radiopatsiteetti.

Hybridi

Hybridivalmisteet ovat nykyään yleisimmin käytettyjä hammaslääketieteellistä materiaalia. Suurimmaksi osaksi sen monipuolisuuden ansiosta. Käyttörajoitus koskee vain kariesonteloita, joihin pääsy on vaikeaa, ja siksi tarvitaan eri konsistenssi ainetta.

Edut:

• monipuolisuus;
• käytön mukavuus;
• voimakas;
• lisääntynyt estetiikka;
• riittävä radiopakokyky.

Haitat:

• keskimääräinen tai keskimääräistä suurempi kutistuminen;
• merkittävä kimmomoduuli;
• ei aina edullinen hinta.

Nanokomposiitit

Nanoklusterikoostumuksia pidetään lupaavimpana korjaavien materiaalien ryhmänä. Niiden ominaisuus on nanohiukkasista (nanomeerit ja nanoklusterit) tehdyn täyteaineen käyttö, joka varmistaa matriisin homogeenisuuden ja korkean täyttömäärän.

Nanokomposiittien edut:

• korkea estetiikka, jonka tarjoaa erinomainen kiillotettavuus ja pitkäkestoinen kuivakiilto;
• hyväksyttävät lujuusominaisuudet;
• alhainen kutistuminen.

Haitat:

• merkittävä hinta;
• riittämätön tieto restauroinnin tuloksista.

Ormockers

Orgaanisesti muunnetun keramiikan ilmaantuminen on tulosta sellaisten materiaalien etsimisestä, joilla on alhainen polymeroitumiskutistuminen ja pitkä käyttöikä. Matriisin modifiointi mahdollisti komposiitin tiheyden lisäämisen, sen kutistumisen vähentämisen (alle 2%) ja jäännösmonomeerin vähimmäismäärän saavuttamisen. Muilta ominaisuuksiltaan ormokers ovat lähellä hybridejä.

Ormokersin edut:

• alhainen kutistuminen;
• jäännösmonomeerin puuttuminen käytännössä;
• voimakas;
• hyvä estetiikka.

Haitat:

• matalan tason estetiikka;
• korkea hinta;
• riittämätön tieto.

Komposiiteille asetettavat vaatimukset

Hammaskomposiiteilla suoritetun täytön mahdollisuus on laajentanut mahdollisuuksia merkittävästi hampaiden restaurointi. Nykyaikaisilla polymeeriaineilla on korkea tarttuvuus hampaisiin, mikä ei ole huonompi kuin hampaiden kudosten välinen yhteys.

Polymeerikomposiitit ovat inerttejä ja myrkyttömiä, mikä mahdollistaa niiden käytön ilman eristäviä välikappaleita. Materiaalien tärkeä etu on polymeroimattoman (viskoosisen) muodon kyky yhdistyä polymeroituneen (kovettuneen) kanssa.

Aineiden pääominaisuudet paranevat jatkuvasti - tiksotropia kasvaa, polymerointikutistuminen, uusia värisävyjä lisätään, puristuslujuus, vetolujuus ja hankausta.

Kaikista näistä kehityksen edistysaskeleista huolimatta ihanteellista materiaalia ei kuitenkaan ole vielä luotu. Jotta hampaiden restauroinnin ongelmat voidaan ratkaista onnistuneesti, käytetyillä komposiiteilla on oltava seuraavat ominaisuudet.

1. Puruhampaiden täytteissä käytettyjen materiaalien korkea radioläpäisykyky.
2. Hyvä tarttuvuus hampaan kudoksiin, mikä varmistaa palautettujen hampaiden sisäonteloiden täydellisen tiiviyden.
3. Korkea puristus- ja vetolujuus, kulutuskestävyys. Nämä ominaisuudet ovat erityisen tärkeitä puruhampaiden täytteenä käytettäville materiaaleille, koska pureskelun aikana täytteeseen muodostuu erittäin suuria, jopa 70 kg: n kuormia.
4. Helppokäyttöisyys ja helppokäyttöisyys. Aineen tulee kulkeutua helposti kariesonteloon, eikä se saa aiheuttaa ongelmia täytteen muodostuksen aikana.
5. Biologinen yhteensopivuus suuontelon ja hampaiden kudosten kanssa. Aineet eivät saa sisältää aineita, jotka ärsyttävät limakalvoa ja sellua.
6. Mahdollisuus pitkäaikaiseen varastointiin ilman ominaisuuksien heikkenemistä.
7. Herkistävän vaikutuksen puute lääkäriin ja potilaaseen.
8. Polymeroidun materiaalin värin, kiillon ja läpinäkyvyyden maksimaalinen vastaavuus luonnollisiin hampaan kudoksiin. Värin stabiilisuuden säilyttäminen.
9. Fyysisten ominaisuuksien (lämmönjohtavuus, lämpölaajeneminen jne.) läheisyys hammaskudoksen vastaaviin.
10. Monipuolisuus. Mahdollisuus käyttää samaa ainetta eri kliinisissä olosuhteissa. Nykyään monipuolisimpia ovat ormokers ja hybridikomposiitit.
11. Saatavuus.

Hammaspolymeerikomposiitit kilpailevat menestyksekkäästi muiden täyteyhdisteiden kanssa. Niiden etuja ovat korkea lujuus, kulutuskestävyys, hyvät esteettiset ominaisuudet, alhainen polymerisaatio kutistuvuus, monipuolisuus, mikä mahdollistaa niiden käytön erilaisissa kliinisissä tilanteissa, frontaalissa ja pureskelussa hampaat.

Ei ole epäilystäkään siitä, että lähitulevaisuudessa tulee uusia materiaaleja, jotka täyttävät "ihanteellisen" komposiitin vaatimukset mahdollisimman hyvin.