Nanokomposiitit hammaslääketieteessä: nanohybridi ja mikrohybridi

Kysymys korkealaatuisista komposiittimateriaaleista, joita käytetään hampaiden restaurointi, on aina ollut terävä. Hammaslääkäriin komposiitit asetetaan korkeat vaatimukset. Niiden mekaanisen lujuuden on oltava riittävä, jotta niitä voidaan käyttää paitsi etuhampaissa myös puruhampaissa.

Niillä on hyvät esteettiset ominaisuudet, alhainen polymerointikutistuminen, alhainen lämpölaajenemiskerroin.

Ole teknisesti edistynyt, helpota värisävyjen käsittelyä. Kaikki nämä ominaisuudet tulivat mahdolliseksi yhdistää yhdeksi koostumukseksi suhteellisen äskettäin, kun kehitettiin ja otettiin käyttöön uusia hammashoitomateriaaleja, jotka sisältävät nanokomposiitteja.

Mitä ovat nanokomposiitit?

Nanokomposiitit ovat monifaasimateriaaleja, joissa vähintään yhden faasin (täyteaineen) fraktiokoko on 0,1-100 nm (1 nanometri on 0,001 mikronia). Hampaiden nanokomposiittimateriaalit ovat tyypillisesti epäorgaanisen täyteaineen ja orgaanisen matriisin yhdistelmä.

Jälkimmäisenä käytetään erilaisia ​​​​hartseja lisäaineiden kanssa - polymeeri-inhibiittorit, katalyytit, fotoinitiaattorit, valon absorboijat, väriaineet.

Ennen nanoteknologian tuloa hammaslääketieteessä oikomislääkärit olivat jo käyttäneet formulaatioita, joiden hiukkaskoot sopivat nanomittakaavaan. Nämä ovat niin sanottuja mikrofilikomposiitteja. Niiden keskimääräinen hiukkaskoko on 0,04 μm, mikä vastaa 40 nm.

Kuitenkin positiivisten ominaisuuksien - hyvän kiillottavuuden, korkean värinkeston ja vähäisen hankauskulumisen - ohella mikrofiilikomposiiteilla on myös merkittäviä haittoja. Tärkein niistä on riittämätön mekaaninen lujuus, mikä ei salli niiden käyttöä puruhampaiden täyttämiseen ja palauttamiseen. Toinen näiden materiaalien haittapuoli on mikrohiukkasten tarttuvuus, mikä johtaa epähomogeeniseen komposiittirakenteeseen.

Hammaskomposiittien osalta on olemassa tällainen kuvio. Mitä hienompia täyteainehiukkaset ovat, sitä parempi on sen kiillotettavuus ja esteettisyys, mutta sitä pienempi lujuus ja päinvastoin. Hammaslääkärit etsivät jatkuvasti uusia materiaaleja tämän noidankehän katkaisemiseksi.

Nanokomposiittien käytön alkaminen hammaslääketieteessä merkitsi uutta aikakautta hampaiden ennallistamiseen ja hoitoon tarkoitettujen koostumusten kehittämisessä. Ensimmäisen nanotäyteisen komposiitin esitteli 3M ESPE Wienissä kansainvälisessä hammaslääkärinäyttelyssä syksyllä 2002.

Hammaskomposiittimateriaalien pääominaisuudet ovat täyteainehiukkasten koko ja matriisin täyttöaste. Ensimmäinen parametri vaikuttaa kulutuskestävyyteen, kiillotettavuuteen ja värin vakauteen. Täyteaste määrää komposiitin lujuuden, lämpölaajenemisen ja polymerointikutistumisen.

Perinteisissä mikrofiilikomposiiteissa täyttöaste on 35–60 painoprosenttia. Tämä on alhainen arvo, joka ei salli materiaalin saamista vaadituilla lujuusominaisuuksilla. Hammaslääketieteessä nanokomposiitit ovat erittäin täytettyjä yhdisteitä (yli 60 %), minkä ansiosta niitä voidaan käyttää paitsi etuhampaiden, myös puruhampaiden palauttamiseen.

Perinteiset hammasvalmisteet ja nanokomposiitit käyttäytyvät käytössä eri tavalla. Ensimmäisessä on täyteainehiukkasia, jotka poistuvat pinnalta hankaavan kuorman vaikutuksesta kunnostettu hammas jättää taakseen pieniä kraattereita, jotka vähentävät kiiltoa ja esteettisyyttä remontoitu paikka. Nanokomposiitteja hiottaessa niiden pienen hiukkaskoon vuoksi ei muodostu kraatteria, jonka seurauksena hampaan kiilto ja ulkonäkö eivät muutu.

Alkuaikoina nanoteknologiaa käytettiin vain hammaslääketieteessä liimojen valmistukseen. Myöhemmin niitä alettiin käyttää restaurointi- ja täytekoostumuksen valmistukseen.

Nanokomposiittityypit

Tärkeimmät erot näiden koostumusten välillä määräytyvät täyteaineen tyypin, koon ja rakenteen mukaan. Nanohiukkasten valmistuksen lähtöaineina käytetään seuraavia:

• titaanisilikaatti;
• kvartsi;
• zirkoniumsilikaatti;
• raskaat suolat;
• polymeerit;
• joitain metallioksideja.

Täyteaineen rakenteen ja koon mukaan erotetaan kaksi nanokomposiittien pääryhmää:

• nanohybridikoostumukset, jotka ovat muunnelmia perinteisistä mikrohybridikomposiitteista lisäämällä nanopartikkeleita niiden rakenteeseen;
• todellisia nanokomposiitteja, jotka perustuvat yksinomaan nanotäyteaineisiin.

Nanokomposiitit eroavat myös seuraavista:

• polymerointimenetelmä (kemiallisesti tai valokovetettu);
• vapautumismuoto (ruiskuissa tai kapseleissa);
• värisävyjen määrä;
• läpinäkyvyys ja monet muut ominaisuudet.

Nanohybridikomposiitit

Perinteiset mikrohybridikomposiitit sisältävät pieniä (noin 0,04 μm) ja suuria (jopa 1 μm) hiukkasia. Tarttumistaipumusta johtuen hienot hiukkaset jakautuvat epätasaisesti matriisiin, mikä johtaa kiillotettavuuden ja esteettisyyden heikkenemiseen. Tämän epäkohdan poistamiseksi perinteiseen komposiittiin lisättiin nanopartikkeleita, joiden koko oli 20-70 nm. Toisin kuin tavanomaisten komposiittien hieno jae, nanohiukkaset eivät tartu toisiinsa ja ne jakautuvat tasaisesti matriisiin. Tämä varmistaa koostumuksen homogeenisuuden.

Modifioinnin tuloksena saadaan nanohybridikomposiitteja, joilla on perinteisiin materiaaleihin verrattuna suurempi lujuus ja paremmat esteettiset ominaisuudet. Suuret hiukkaset tarjoavat korkean lujuuden komposiitille. Hienofraktio, joka täyttää karkeiden väliset raot, tarjoaa erinomaisen kiillottavuuden ja korkean esteettisen restaurointipaikan.

Uusimmat nanokomposiitit (esim. Estet-X) sisältävät 3 eri kokoa täyteainetta - keskipartikkeleita, minipartikkeleita ja nanopartikkeleita. Näiden vaiheiden suhdetta valvotaan tarkasti. Tällaisia ​​koostumuksia kutsutaan "mikromatriiseksi".

Aidot nanokomposiitit

Lupaavampia hammaskomposiitteja ovat ne, joissa koko täyteaine on nanopartikkeleita. Tällaisia ​​koostumuksia kutsutaan "todellisiksi" tai "nanoklusteriksi".

Aidoissa komposiiteissa olevia nanohiukkasia on kahta tyyppiä.

• nanomeerien muodossa, joiden koko on 20... 75 nm.
• nanoklusterien muodossa, joiden koot vaihtelevat välillä 0,6-1,4 mikronia.

Nanoklusterit eivät ole muuta kuin nanomeerien agglomeraatioita. Nykyiset tekniikat mahdollistavat niiden koon ja rakenteen hallinnan. Tämä on erittäin tärkeää, koska hammaslääketieteellisten nanokomposiittien perusominaisuudet riippuvat siitä. Vahvuuden antavat suuret hiukkaset, kun taas kiillotettavuuden ja esteettisen ulkonäön tarjoavat pienet hiukkaset. Säätämällä suurten ja pienten nanopartikkelien kokoa ja jakautumista matriisissa on mahdollista saada materiaalia, jolla on halutut ominaisuudet.

Nanoklusterikomposiiteilla on erittäin korkea täyttöaste - jopa 87%. Tämä johtaa hyvään lujuuteen ja alhaiseen materiaalin kutistumiseen. Samalla kunnostettujen hampaiden kiillottavuus, kulutuksenkestävyys ja esteettisyys säilyvät korkeana. Kulumisen aikana nanoklusterit kuluvat vähitellen ja irrottavat nanomittakaavaltaan itsestään. Siksi materiaalin pinnalla ei ole näkyviä onteloita, kuten perinteisissä komposiittikoostumuksissa.

Ominaisuudet ja ominaisuudet

Nanokomposiittien kehittäminen mahdollisti poistumisen aiemmin vallinneesta noidankehästä hammaskoostumukset, kun korkeiden esteettisten parametrien saavuttaminen saavutettiin vähentämisen kustannuksella voimaa ja päinvastoin. Nyt voit yhdistää tarvittavat ominaisuudet yhteen materiaaliin.

Nanokomposiiteille on ominaista:

• restauroinnin korkea lujuus ja luotettavuus;
• erinomainen kiillotettavuus, pitkäaikainen kuivan kiillon säilyvyys.
• alhainen kutistuminen polymeroinnin aikana - 1,6-1,9%, mikä on huomattavasti pienempi kuin perinteisillä komposiiteilla;
• korkea matriisin täyttöaste - jopa 87 painoprosenttia;
• valmistettavuus, hyvät käsittelyominaisuudet;
• suuri määrä värisävyjä.

Haittoja ovat korkea hinta ja riittämätön tieto kliinisistä ilmenemismuodoista.

Nanokomposiittien käyttöalue on käytännössä rajaton. Niitä käytetään:

• kariesonteloiden täyttäminen;
• emalivirheiden korjaaminen fragmentaarisen eroosion sattuessa;
• estetiikan palauttaminen etuhampaat;
• asennukset väliaikaiset täytteet;
• peittokuvat suorina viilut;
• hampaiden lastaus;
• metalli-muovien entisöinti ja metalli-keraamiset kruunut ja puolia;
• Päällystysten ja upotteiden valmistus;
• hampaiden kantojen kerääntyminen ankkuritappeihin;
• tiivisteaineena.

Polymerointiin käytetään pääasiassa valosäteilytystä.

Nanokomposiittien valmistajat

Materiaalia valmistavien valmistajien joukossa voidaan erottaa tällaiset ulkomaiset tuotemerkit.

ZM ESPE

ZM ESPE (USA) on yksi johtavista innovatiivisten ratkaisujen kehittämisessä hammaslääketieteen alalla. Yritys valmistaa materiaaleja ja instrumentteja ortopediaan ja hammashoitoon.

Filtek Supreme XT -korjausmateriaali kuuluu todellisiin nanokomposiitteihin, eli täyteaineena käytetään vain nanopartikkeleita. Koostumuksella on korkeat kiillotus- ja lujuusominaisuudet, se säilyttää kuivan kiillon pitkään. Sitä käytetään puru- ja etuhammasyksiköiden restauroinnissa, suorien viilujen valmistuksessa, lastaamisessa ja hampaiden kantojen muodostamisessa.

Dentsply

Amerikkalainen DENTSPLY myy tuotteitaan 120 maassa.

Yksi tuotteista on Ceram X nanohybridiformulaatio, jossa käytetään keramiikkaa ja nanohiukkasia täyteaineina.

Päätarkoituksena on etuosan restaurointi. Tasainen läpinäkyvyys ja korkeat esteettiset ominaisuudet saavutetaan vähimmäismäärällä värisävyjä.

Voco

VOCO-yritys (Saksa) valmistaa materiaaleja ortopediseen, korjaavaan ja ehkäisevään hammaslääketieteeseen. VOCO-tuotteita ostetaan yli 100 maassa ympäri maailmaa.

Grandio-komposiitti on valmistettu nanoteknologialla, jotta saavutetaan 87 painoprosenttinen täyteys. Matriisina käytetään metakrylaattia. Kovetus tapahtuu halogeenivalolla. Koostumus on saatavana kapseleissa ja ruiskuissa. Grandio VOCO täyttää kaikki nykyaikaisille hammaslääketieteellisille nanokomposiiteille asetetut vaatimukset.

Vivadent

Aluksi sveitsiläinen yritys, nyt kansainvälinen syndikaatti Vivadent valmistaa laajan valikoiman korjaavia ja terapeuttisia hammaslääketieteellisiä yhdisteitä ja toimittaa niitä 120 maahan ympäri maailmaa.

Yksi yhtiön tuotteista, Tetric EvoCeram nanohybridi valokovettuva komposiitti, on suunniteltu anterioristen ja puruhammasyksiköiden täytteeksi ja restauroimiseen. Sävykoodattu vaihtoehto helpottaa hammaslääkärin työtä ja maksimoi esteettisen vaikutuksen.

Kerr

Kerr-veljesten Yhdysvalloissa vuonna 1891 perustamasta samannimisestä yrityksestä on nyt tullut kansainvälinen yritys, joka valmistaa tuotteita, joilla on kysyntää monissa maailman maissa. Myös Venäjällä.

Lähtökohtananohybridikoostumus sisältää 3 kokoisia hiukkasia - nanotäyteaine 0,02 mikronia, lasitäyteaine 0,4 mikronia ja polymeroituja hiukkasia 30-50 mikronia. Tämä mahdollisti komposiitin korkean täyttömäärän (84 %) ja pienen kutistumisen (1,6 %).

Pentron

Pentronin Simile nanohybridikomposiitti on monipuolinen materiaali taka- ja etuhampaiden hoitoon ja restaurointiin.

Komposiitilla on korkea lujuus, erinomainen kiillotettavuus ja monia sävyjä, joiden avulla voit saavuttaa täydellisen väriharmonian hampaan luonnollisen emalin kanssa.

Schiitz Dental Group

Saksalainen Schiitz Dental Group valmistaa monien muiden hammaslääketieteellisten materiaalien lisäksi NanoPaq-nanokomposiittia. Restauroinnin poikkeuksellisen lujuuden ja luotettavuuden takaa korkea täyttöaste, jopa 82 %.

NanoPaqin koostumuksessa on 4 läpinäkyvyysluokkaa - erittäin läpinäkyvä, vähän läpinäkyvä, keskiläpinäkyvä ja täysin matta. Nanokomposiittivalmistusteknologian avulla voit hallita läpinäkyvyyden tasoa mahdollisuudella saada mikä tahansa väliversio.

Johtopäätös

Nykyaikainen hampaiden korjaava ja täyttömateriaalit, jotka sisältävät ensisijaisesti nanokomposiitteja, avaavat laajat mahdollisuudet hammaslääkäreille ja oikomislääkärille etu- ja takahampaiden hoidossa, restauroinnissa ja korjaamisessa.

Nanotäyteaineen ansiosta tarjotaan joukko ominaisuuksia, joita ei voida saavuttaa perinteisillä formulaatioilla. Tärkeimmät niistä ovat korkea kiillotettavuus, mekaaninen lujuus, kulutuskestävyys, ihanteelliset esteettiset ominaisuudet.