Kompozītmateriāli zobārstniecībā: ķīmiskie, vieglie, šķidrie, mikropildītie

Zobu kompozīti ir dažādas viskozitātes polimēru daudzfāzu kompozīcijas, ko izmanto zobu ārstēšanai un atjaunošanai.

Tie ietver organisko matricu, neorganisko pildvielu (tai jābūt vismaz 50% no svara) un silānu (silīcija hidrīdu, kas darbojas kā saistviela starp pildvielu un matricu).

Matrica ir pamats salikts, tā skelets, kurā atrodas visas pārējās sastāvdaļas. Tas nosaka galvenās īpašības - biosaderību, līmes īpašības, plastiskumu. Ietekmē krāsas stabilitāti, izturību, polimerizācijas saraušanos.

Matricas pamatā ir polimēru sveķi - dekāndiola metakrilāts, bisfenola glicidilmetakrilāts, urentāndimetilmetakrilāts un citi. Lai piešķirtu nepieciešamās īpašības, sveķos tiek ievadītas piedevas.

1. Polimerizācijas inhibitori. Tie palielina darba laiku, palielina glabāšanas laiku.
2. Katalizatori. Tiek uzsākts polimerizācijas process. Kokatalizatori nodrošina ķīmisku sacietēšanu. Fotoiniciatori ir atbildīgi par gaismā cietināmu preparātu polimerizāciju.
3. UVL absorbētāji (UV stabilizatori). Novērš krāsas maiņu, ko izraisa saules gaisma.

Pildviela vielā atrodas daļiņu veidā, vienmērīgi sadalīta sveķos. To veids, izmērs un forma nosaka ūdens absorbciju, radiocaurlaidību, izturību, saraušanos un nodilumizturību.

Pildviela ir izgatavota no šādiem materiāliem:

• stikls;
• silīcija dioksīds;
• polimerizēts sasmalcināts;
• titāna un cirkonija silikāts;
• kvarcs;
• smagie sāļi;
• daži metālu oksīdi.

Silāns ir bifunkcionāla viela, kas nodrošina saikni starp organisko matricu un neorganisko pildvielu. Tās klātbūtne ir zobārstniecības vielu iezīme, kas tās atšķir no plastmasas.

Kompozītu klasifikācija

Klasifikācijas sarežģītība un atzarojums zobārstniecības materiāli pateicoties plašajam sortimentam, pastāvīgai atjaunināšanai, dažādiem tā komponentu veidiem un formām.

Klasifikācija ņem vērā:

• ķīmiskais sastāvs;
• pildvielas frakcijas lielums;
• daļiņu sastāvs;
• pildījuma pakāpe;
• konservēšanas metode;
• konsekvence;
• Pieraksts.

Ķīmiskais sastāvs

Saskaņā ar matricas ķīmisko sastāvu kompozītmateriālus iedala:

• tradicionāls;
• orsmēķētāji.

Pēdējais apzīmē “bioloģiski modificētu keramiku”. Tas ir jauna veida zobu formulējums, kas ir attīstījies no tradicionālo matricu uzlabojumiem un modifikācijām.

Ormockers ir palielināta bioloģiskā saderība (brīvo monomēru daudzums tajos ir samazināts līdz minimums), zema saraušanās (1,9%), stiprāka saikne ar pildvielu un augsta fizikālā un mehāniskā īpašības.

Pildvielas daļiņu izmēri

Šis parametrs ietekmē tādas svarīgas īpašības kā nodilumizturība un pulējamība. Jo mazāki pildvielas graudi, jo lielāka nodilumizturība un ilgāk saglabājas sausais spīdums.

Lielas frakcijas (vairāk par 0,1 mikronu) iegūst no metālu sāļiem – alumīnija, bārija, litija, stroncija, titāna, kā arī stikla un kvarca. Nanopildviela ir izgatavota no silīcija dioksīda. Ja materiāls satur pildvielu ar dažādu graudu izmēru, tā aprakstā ir norādīta vidējā vērtība.

Atkarībā no pildvielas daļiņu lieluma ir šādi vielu veidi.

• mikropildīts - graudu izmēri svārstās 0,04-0,4 mikronu diapazonā;
• mini pildīts - 1-5 mikroni;
• makro pildījums - 8 mikroni un vairāk;
• mikrohibrīds - ir 2 veidu pildvielas - ar daļiņu izmēriem 1-5 mikroni un 0,04-0,1 mikroni;
• makrohibrīds - 8-12 mikroni un 0,04-0,1 mikroni;
• hibrīda maksimāli pildītas (pilnībā izpildītas) kompozīcijas - 0,01-0,1 mikroni, 1-5 mikroni, 8-5 mikroni, 1-5 mikroni;
• nanopildīts (nanoklasteris) - līdz 100 nm;
• nanohibrīds - maisījums ar izmēriem 0,004-3 mikroni.

Daļiņu sastāvs

Konstatēts, ka rupju un smalku pildvielas daļiņu vienlaicīga izmantošana uzlabo nodilumizturību, izturību un malu piegulšanu. Tas arī tuvina tā termiskās izplešanās vērtību vērtībām, kas piemīt zoba audiem.

Pēc daļiņu izmēru kombinācijas veida izšķir:

1. Homogēns (mikroaizpildīts, makroaizpildīts, miniaizpildīts).
2. Heterogēns (mikro- un makrohibrīds, nanohibrīds, maksimāli piepildīts).
3. Pilnībā izpildīts (ietver dažāda izmēra daļiņas - mikro, makro, mini). Šo materiālu pildījuma pakāpe ir 80-90%, saraušanās ir 1,7-2,0%.

Uzpildes pakāpe

Zobārstniecībai paredzētos kompozītmateriālus raksturo pildījums - pildvielas svars vai tilpuma saturs matricā, izteikts procentos. Pildījuma pakāpe nosaka daudzas īpašības – saraušanos, radiocaurlaidību, optiskās īpašības, izturību. Jo lielāka pilnība, jo stiprāka ir viela, jo mazāka saraušanās, jo labāka radiocaurlaidība. Pēc pilnības pakāpes vielas iedala:

• ļoti piepildīts - virs 70% no svara;
• vidēji pildīts - 65-75%;
• vāji pildīts - mazāk par 65%.

Sacietēšanas metode

Matricas polimerizācijas (sacietēšanas) process sastāv no zemas molekulmasas savienojumu (monomēru) pārvēršanas lielas molekulmasas savienojumos (polimēros). Reakcija notiek brīvo radikāļu dēļ, kas veidojas, kad tiek aktivizēts polimerizācijas iniciators.

Sacietēšanas laikā kompozītmateriāls sarūk apjomā, palielinās tā blīvums, kas noved pie saraušanās par 2-6%. Tilpuma samazināšanās ir saistīta ar attāluma samazināšanos starp monomēriem. Sacietēšanas reakciju izraisa īpaša viela - iniciators, kura aktivācijas veidam visas zobārstniecības vielas tiek sadalītas:

• gaisma;
• ķīmiskās vielas;
• dubultā sacietēšana.

Gaismas cietēšanas materiālu polimerizācijai izmanto kamparhinonu, lucerīnu, fenilpropāndionu. Ķīmiski cietējošajās vielās izmanto benzola peroksīdu un amīnus.

Gaismas cietēšanas iniciatora veids nosaka gaismas avotu. Jo īpaši materiālus, kas satur lucerīnu, slikti polimerizē plazmas un diožu lampas. Mūsdienu vielas satur vairākus iniciatorus, kas ļauj polimerizācijai izmantot dažādus gaismas avotus.

Konsekvence

Kopā ar pastveida maisījumiem tiek izmantoti arī plūstoši. To ražošanai tiek izmantotas modificētas matricas ar augstas plūsmas sveķiem.

Pēc blīvuma pakāpes tos izšķir:

• normāla viskozitāte;
• šķidrums (sadalīts zemā, vidējā un augstā šķidrumā);
• iepakojams vai kondensējams (augsts blīvums).

Pieraksts

Sakarā ar to, ka priekšējie un aizmugurējie zobi piedzīvo dažādas slodzes, to atjaunošanai izmantotās vielas var būtiski atšķirties pēc īpašībām. Atkarībā no mērķa kompozītmateriālus iedala kompozīcijās:

• sānu (košļājamo) zobu ārstēšanai;
• priekšzobu atjaunošanai;
• daudzpusīgi materiāli, ko izmanto gan priekšējo, gan aizmugurējo zobu atjaunošanai.

Kompozītu īpašības

Kompozītmateriāliem ir vairāki tehnoloģiskie un ekspluatācijas raksturlielumi, ko tajos noteicis ražotājs. Tos mainīt nav iespējams, tāpēc vienīgais veids, kā atrast pareizo materiālu, ir labi informēts par konkrētās kompozīcijas parametriem.

Zobārstniecības vielu galvenās īpašības:

1. Spiedes / stiepes izturība. Tas mainās atkarībā no pilnības un konsistences. Visizturīgākajām iepakojamajām kompozīcijām tas sasniedz 450 MPa, šķidrām kompozīcijām tas samazinās līdz 220 MPa.
2. Nodilumizturība. Tiek novērots šāds modelis: jo smalkāki pildvielas graudi, jo lielāka nodilumizturība.
3. Optiskās īpašības (necaurredzamība, opalescence utt.). Necaurredzamība ir spēja notvert redzamo gaismu, tas ir, necaurredzamība, materiāla necaurredzamība.
4. Radiocaurlaidība. Nosaka pēc pildvielas veida un daudzuma. Izteikts procentos no atsauces vērtības - 1 mm biezas alumīnija plāksnes radiocaurlaidība. Piemēram, emaljas radiocaurlaidība ir 230%, dentīns ir 150%. Kopumā šis parametrs svārstās no 130% plūstošam līdz 350% dentīnam nanokompozīti. Augsta radiocaurlaidība padara materiālu labi redzamu rentgena attēlos, palielina diagnostikas precizitāti.
5. Polimerizācijas saraušanās. Minimālā iespējamā saraušanās ir 1,6%, lielākā ir 5,5%. Lielākajai daļai vielu saraušanās ir 2-3%. Tās vērtība galvenokārt ir atkarīga no pilnības. Plūstošajiem preparātiem tas ir vidēji 3,5–5%, smēķētājiem un iepakojamiem preparātiem – 1,7–2%.
6. Tiksotropija - viskozitātes izmaiņas mehāniskas slodzes ietekmē, plūstamības palielināšanās, kad tiek piemērota slodze, un viskozitātes palielināšanās miera stāvoklī.
7. Termiska izplešanās. Ideālā gadījumā tam vajadzētu būt vienādam ar zoba audu termisko izplešanos.
8. Elastība. Tas raksturo materiāla izturību pret saspiešanu un spriedzi elastīgās deformācijas laikā. Visas kompozītvielas ir elastīgākas par cietajiem zobu audiem. Plūstošām un mikrofiliskām kompozīcijām ir zemāks elastības modulis.
9. Bioloģiskā saderība. Atkarīgs galvenokārt no atlikušā (nepolimerizētā) monomēra tilpuma. Tās līmeni regulē starptautiskie standarti (ISO). Nav iespējams sasniegt 100% polimerizāciju. Gaismas cietēšanas produktiem ir mazāks atlikuma monomēra tilpums nekā ķīmiski cietinātiem produktiem. Pēc pareizas polimerizācijas visi mūsdienu preparāti nav toksiski.
10. Darba īpašības. Tos veido vairāki faktori – ātrums un ērtība darbā ar kompozītmateriāliem, efektivitāte, daudzpusība. Darba ērtība savukārt ir atkarīga no viskozitātes, iepakojuma veida un citām īpašībām, kas ietekmē ievietošanas vieglumu zoba dobumā, tā sadalījumu tur un modelēšanu.
11. Estētika. To nosaka pulējamība, sausā spīduma saglabāšanas ilgums, krāsu toņu skaits. Visestētiskākie ir gyomēri un nanokompozītiar vairāk nekā 40 krāsu toņiem. Pateicoties tam, iespējams pēc iespējas precīzāk atdarināt zoba un tā emaljas krāsas toni.

Ķīmiskās cietēšanas materiāli

Kompozītmateriālus ar ķīmisko polimerizāciju galvenokārt attēlo hibrīda un mikropildītas kompozīcijas. Izlaišanas forma - "šķidrums / pulveris" vai "pasta / pasta".

Ķīmiski cietinātu preparātu priekšrocības:

• mīksta plūstoša zema saraušanās;
• labs izskats;
• īss laiks, kas nepieciešams atjaunošanai.

Trūkumi:

• precīzas dozēšanas nepieciešamība;
• ierobežots laiks darbam;
• zema pulējamība un krāsas noturība salīdzinājumā ar gaismā cietināto;
• samazinātas darba ērtības;
• salīdzinoši liels nereaģējuša monomēra daudzums.

Ķīmiski cietējošās vielas adhezīvā sistēma ir paredzēta, lai materiālu saistītu ar zoba emalju, nevis ar dentīnu. Lai pielāgotos pēdējam, tiek izmantots vai nu izolācijas paliktnis, vai universāla emaljas-dentīna līmes sistēma.

Gaismas cietēšanas materiāli

Gaismā cietinātie kompozītmateriāli ir pieejami kā vienkomponenta pasta vai kā plūstoša viela. Polimerizācijas iniciators ir gaismu absorbējoša sastāvdaļa, visbiežāk kamparhinons. Apstarojot ar gaismu, veidojas brīvie radikāļi, kuru dēļ notiek polimerizācija.

Priekšrocības:

• nav nepieciešama sajaukšana un maisījuma viendabīguma nodrošināšana;
• restaurāciju var modelēt pirms polimerizācijas;
• augsta estētika un krāsas noturība (jo nav cietinātāju piedevu).

Gaismas cietēšanas maisījumu galvenais trūkums ir polimerizācijas pakāpes un dziļuma neviendabīgums, kas ir atkarīgs no caurspīdīguma un krāsas nokrāsas, kā arī no gaismas avota jaudas.

Lai uzlabotu polimerizācijas kvalitāti, samazinātu saraušanos un spriegumus, tiek izmantots slānis pa slāņiem.

Fotoattēlojamas vielas parasti nav saderīgas ar ķīmiski cietināmām.

Makroaizpildīts

Zobu kompozītmateriālu vēsture sākās ar makro pildījumu maisījumiem. Tāpēc ir gluži dabiski, ka dažos aspektos viņi ir zemāki par saviem sekotājiem. Bet tiem ir arī priekšrocības:

• augsta izturība;
• apmierinoša radiocaurlaidība;
• labas optiskās īpašības.

Bet joprojām ir vairāk trūkumu:

• slikta pulējamība, sausa spīduma trūkums;
• liels pildījuma virsmas raupjums;
• aplikuma veidošanās;
• zema krāsu noturība.

Tas viss noved pie restaurācijas estētikas samazināšanās un salīdzinoši strauja matricas nodiluma, no kuras tiek izlobītas atsevišķas daļiņas, atstājot aiz sevis krāterus. Paātrināts plombēšanas nodilums izraisa okluzālās plaknes izmaiņas un zobu pārvietošanos (migrāciju).

Mikropildīts

Mikrofilizētie (mikrofiliskie) kompozītmateriāli tika izstrādāti gandrīz pirms 50 gadiem. Savam laikam tie bija īsts izrāviens restaurācijas tehnoloģijā, jo nodrošināja izcilu pulējamību un augstu restaurācijas estētiku.

Sākotnēji mikropildīto vielu daļiņu izmērs bija aptuveni 1 mikrons. Pašlaik tas ir tikai 0,04 mikroni. Mikrofiliālās kompozīcijas galvenokārt izmanto priekšējo zobārstniecības vienību restaurācijai un tiešo finiera izgatavošanai.

Priekšrocības:

• augsta krāsas noturība, pulējamība un nodilumizturība;
• noturīga spīdīga virsma;
• laba estētika.

Trūkumi:

• salīdzinoši zema izturība;
• ievērojama polimerizācijas saraušanās un termiskā izplešanās.

Plūstoši materiāli

Plūstošie galvenokārt tiek izmantoti nelielu kariozu dobumu aizpildīšanai, kā arī tur, kur nepieciešama kvalitatīva robežlīme un polimerizācijas saraušanās kompensācija.

Plūstošu kompozītmateriālu priekšrocības:

• mazs elastības modulis;
• lietošanas ērtums;
• laba pulējamība un estētika.

Trūkumi:

• nepietiekams spēks;
• ievērojama saraušanās:
• zema radiocaurlaidība.

Hibrīds

Mūsdienās visplašāk tiek izmantoti hibrīdie preparāti zobu materiāls. Lielā mērā pateicoties tā daudzpusībai. Lietošanas ierobežojumi pastāv tikai karioziem dobumiem, kuriem ir apgrūtināta piekļuve, un tāpēc ir nepieciešama cita konsistences viela.

Priekšrocības:

• daudzpusība;
• lietošanas ērtums;
• augsta izturība;
• palielināta estētika;
• pietiekama radiocaurlaidība.

Trūkumi:

• vidēja vai virs vidējā saraušanās;
• ievērojams elastības modulis;
• ne vienmēr pieņemama cena.

Nanokompozītmateriāli

Nanoklasteru kompozīcijas tiek uzskatītas par visdaudzsološāko atjaunojošo materiālu grupu. To iezīme ir pildvielas izmantošana no nanodaļiņām (nanomēriem un nanoklasteriem), kas nodrošina matricas viendabīgumu un augstu pildījumu.

Nanokompozītu priekšrocības:

• augsta estētika, ko nodrošina lieliska pulējamība un ilgstošs sauss spīdums;
• pieņemamas stiprības īpašības;
• zema saraušanās.

Trūkumi:

• ievērojama cena;
• nepietiekamas zināšanas par restaurācijas rezultātiem.

Ormockers

Organiski modificētās keramikas rašanās ir rezultāts tādu materiālu meklēšanai, kuriem ir zema polimerizācijas saraušanās un ilgs kalpošanas laiks. Matricas modifikācija ļāva palielināt kompozītmateriāla blīvumu, samazināt tā saraušanos (mazāk par 2%) un sasniegt minimālo atlikušā monomēra daudzumu. Citu īpašību ziņā ormokers ir tuvu hibrīdiem.

Ormokeru priekšrocības:

• zema saraušanās;
• praktisks atlikuma monomēra trūkums;
• augsta izturība;
• laba estētika.

Trūkumi:

• zema līmeņa estētika;
• augsta cena;
• nepietiekamas zināšanas.

Prasības kompozītmateriāliem

Tiešās plombēšanas iespēja, izmantojot zobu kompozītmateriālus, ir ievērojami paplašinājusi iespējas zobu restaurācija. Mūsdienu polimēru vielām ir augsta saķere ar zobiem, kas nav zemāka par zobu audu savienojumu savā starpā.

Polimēru kompozītmateriāli ir inerti un netoksiski, kas ļauj tos izmantot bez izolējošām starplikām. Svarīga materiālu priekšrocība ir nepolimerizētas (viskozas) formas spēja apvienoties ar polimerizētu (sacietējušu).

Vielu galvenās īpašības pastāvīgi uzlabojas - palielinās tiksotropija, polimerizācijas saraušanās, tiek pievienoti jauni krāsu toņi, spiedes stiprība, stiepes izturība un nobrāzums.

Tomēr, neskatoties uz visiem šiem sasniegumiem attīstībā, ideāls materiāls vēl nav izveidots. Lai veiksmīgi atrisinātu zobu atjaunošanas problēmas, izmantotajiem kompozītmateriāliem ir jābūt šādām īpašībām.

1. Košļājamo zobu plombēšanai izmantoto materiālu augsta radiocaurlaidība.
2. Laba saķere ar zoba audiem, nodrošinot atjaunoto zobu iekšējo dobumu pilnīgu hermētiskumu.
3. Augsta spiedes un stiepes izturība, nodilumizturība. Īpaši svarīgas šīs īpašības ir košļājamo zobu plombēšanai izmantotajiem materiāliem, jo ​​košļājamā procesā uz plombu tiek radītas ļoti lielas slodzes, kas sasniedz 70 kg.
4. Vienkārša un viegla lietošana. Vielai viegli jāievada kariesa dobumā, un tā nedrīkst radīt problēmas pildījuma veidošanās laikā.
5. Bioloģiskā saderība ar mutes dobumu un zobu audiem. Vielas nedrīkst saturēt vielas, kas kairina gļotādu un mīkstumu.
6. Iespēja ilgstoši uzglabāt bez īpašību pasliktināšanās.
7. Sensibilizējošas iedarbības trūkums uz ārstu un pacientu.
8. Maksimāla polimerizētā materiāla krāsas, spīduma, caurspīdīguma atbilstība dabiskajiem zoba audiem. Krāsu stabilitātes saglabāšana.
9. Fizisko īpašību (siltuma vadītspēja, siltuma izplešanās utt.) tuvums zoba audu īpašībām.
10. Daudzpusība. Iespēja lietot vienu un to pašu vielu dažādos klīniskos apstākļos. Mūsdienās visdaudzpusīgākie ir ormokeri un hibrīdkompozīti.
11. Pieejamība.

Zobu polimēru kompozītmateriāli veiksmīgi konkurē ar citiem plombēšanas savienojumiem. To priekšrocības ietver augstu izturību, nodilumizturību, labas estētiskās īpašības, zemu polimerizāciju saraušanās, daudzpusība, ļaujot tos izmantot dažādās klīniskās situācijās, uz frontālās un košļājamās zobiem.

Nav šaubu, ka tuvākajā nākotnē būs jauni materiāli, kas maksimāli atbildīs “ideāla” kompozītmateriāla prasībām.