Nanokompozīti zobārstniecībā: nanohibrīds un mikrohibrīds

Jautājums par izmantotajiem augstas kvalitātes kompozītmateriāliem zobu restaurācija, vienmēr ir bijis ass. Uz zobārstniecību kompozītmateriāli tiek izvirzītas augstas prasības. Tiem jābūt ar pietiekamu mehānisko izturību, lai tos varētu izmantot ne tikai uz priekšējiem, bet arī uz košļājamajiem zobiem.

Ir labas estētiskās īpašības, zema polimerizācijas saraušanās, zems termiskās izplešanās koeficients.

Esiet tehnoloģiski progresīvs, atvieglojiet manipulācijas ar krāsu toņiem. Visas šīs īpašības apvienot vienā kompozīcijā radās salīdzinoši nesen, pēc jaunu zobu atjaunojošo materiālu izstrādes un ieviešanas, kas ietver nanokompozītus.

Kas ir nanokompozīti?

Nanokompozītmateriāli ir daudzfāzu materiāli, kuros vismaz vienas fāzes (pildvielas) frakcijas izmērs ir no 0,1 līdz 100 nm (1 nanometrs ir vienāds ar 0,001 mikronu). Zobu nanokompozītu materiāli parasti ir neorganiskas pildvielas un organiskās matricas kombinācija.

Kā pēdējie tiek izmantoti dažādi sveķi ar piedevām - polimēru inhibitori, katalizatori, fotoiniciatori, gaismas absorbētāji, krāsvielas.

Pirms nanotehnoloģiju parādīšanās zobārstniecībā ortodonti jau bija izmantojuši preparātus, kuru daļiņu izmēri iekļaujas nanomērogā. Tie ir tā sauktie mikrofilu kompozītmateriāli. To vidējais daļiņu izmērs ir 0,04 μm, kas atbilst 40 nm.

Taču līdzās pozitīvajām īpašībām – laba pulējamība, augsta krāsas noturība un zems abrazīvs nodilums – mikrofiliālajiem kompozītmateriāliem ir arī būtiski trūkumi. Galvenais no tiem ir nepietiekama mehāniskā izturība, kas neļauj tos izmantot košļājamo zobu plombēšanai un atjaunošanai. Vēl viens šo materiālu trūkums ir mikrodaļiņu saķere, kas rada neviendabīgu kompozītmateriālu struktūru.

Attiecībā uz zobu kompozītmateriāliem ir šāds modelis. Jo smalkākas ir pildvielas daļiņas, jo augstāka ir tā pulējamība un estētika, bet mazāka izturība un otrādi. Zobārstniecības zinātnieki pastāvīgi meklēja jaunus materiālus, lai izjauktu šo apburto loku.

Nanokompozītu izmantošanas sākums zobārstniecībā iezīmēja jaunu ēru zobu atjaunošanas un ārstēšanas kompozīciju izstrādē. Pirmo ar nano pildījumu kompozītu prezentēja 3M ESPE Vīnē starptautiskajā zobārstniecības izstādē 2002. gada rudenī.

Galvenās kompozītmateriālu īpašības ir pildvielas daļiņu izmērs un matricas pildījuma pakāpe. Pirmais parametrs ietekmē nodilumizturību, pulējamību, krāsas stabilitāti. Pildījuma pakāpe nosaka kompozītmateriāla stiprību, termisko izplešanos un polimerizācijas saraušanos.

Tradicionālo mikrofilu kompozītmateriālu pildījuma pakāpe ir 35–60% no svara. Tā ir zema vērtība, kas neļauj iegūt materiālu ar nepieciešamajām stiprības īpašībām. Zobārstniecībā nanokompozīti ir augsti pildīti savienojumi (vairāk nekā 60%), kas ļauj tos izmantot ne tikai priekšējo, bet arī košļājamo zobu atjaunošanai.

Tradicionālie zobārstniecības preparāti un nanokompozīti lietošanā darbojas atšķirīgi. Pirmajiem ir pildvielas daļiņas, kas abrazīvās slodzes ietekmē atstāj virsmu atjaunoto zobu, atstāj aiz sevis mazus krāterus, kas samazina spīdumu un estētiku atjaunota vieta. Noberzējot nanokompozītus, to mazā daļiņu izmēra dēļ neveidojas krāteris, kura dēļ nemainās zoba mirdzums un izskats.

Sākumā nanotehnoloģijas tika izmantotas tikai zobārstniecībā, lai izgatavotu līmvielas. Pēc tam tos sāka izmantot restaurācijas un pildījuma sastāva ražošanai.

Nanokompozītu veidi

Galvenās atšķirības starp šīm kompozīcijām nosaka pildvielas veids, izmērs un struktūra. Par nanodaļiņu ražošanas izejmateriāliem izmanto:

• titāna silikāts;
• kvarcs;
• cirkonija silikāts;
• smagie sāļi;
• polimēri;
• daži metālu oksīdi.

Pēc pildvielas struktūras un izmēra izšķir divas galvenās nanokompozītu grupas:

• nanohibrīda kompozīcijas, kas ir tradicionālo mikrohibrīdo (mikrofilisko) kompozītu modifikācijas, to struktūrā ievadot nanodaļiņas;
• īsti nanokompozītmateriāli, kuru pamatā ir tikai nanopildvielas.

Nanokompozītmateriāli atšķiras arī ar:

• polimerizācijas metode (ķīmiski vai gaismā cietināta);
• atbrīvošanas forma (šļircēs vai kapsulās);
• krāsu toņu skaits;
• caurspīdīgums un vairākas citas funkcijas.

Nanohibrīda kompozīti

Tradicionālie mikrohibrīda kompozītmateriāli satur mazas (apmēram 0,04 μm) un lielas (līdz 1 μm) daļiņas. Sakarā ar tendenci pielipt, smalkās daļiņas nevienmērīgi izkliedējas matricā, kas izraisa pulējamības pasliktināšanos un estētiskuma samazināšanos. Lai novērstu šo trūkumu, tradicionālajā kompozītmateriālā tika ieviestas nanodaļiņas ar izmēru 20-70 nm. Atšķirībā no parasto kompozītmateriālu smalkās frakcijas, nanodaļiņas nesalīp kopā un ir vienmērīgi sadalītas pa matricu. Tas nodrošina kompozīcijas viendabīgumu.

Modifikācijas rezultātā tiek iegūti nanohibrīda kompozītmateriāli, kuriem, salīdzinot ar tradicionālajiem materiāliem, ir lielāka izturība un uzlabotas estētiskās īpašības. Lielas daļiņas nodrošina kompozītmateriāla augstu izturību. Smalkā frakcija, kas aizpilda spraugas starp rupjām, nodrošina izcilu pulējamību un augstu restaurācijas vietas estētiku.

Jaunākie nanokompozītmateriāli (piemēram, Estet-X) satur 3 izmēru pildvielas – vidusdaļiņas, minidaļiņas un nanodaļiņas. Šo fāžu attiecība tiek stingri kontrolēta. Šādas kompozīcijas sauc par "mikromasīvu".

Īsti nanokompozīti

Daudzsološāki zobu kompozītmateriāli ir tie, kuros visa pildviela ir nanodaļiņas. Šādas kompozīcijas sauc par "patiesu" vai "nanoklasteri".

Nanodaļiņas īstos kompozītos ir 2 veidu.

• nanomēru veidā ar izmēriem 20... 75 nm.
• nanoklasteru veidā, kuru izmēri svārstās no 0,6 līdz 1,4 mikroniem.

Nanoklasteri nav nekas vairāk kā nanomēru aglomerācijas. Esošās tehnoloģijas ļauj kontrolēt to izmēru un struktūru. Tas ir ļoti svarīgi, jo no tā ir atkarīgas zobu nanokompozītu pamatīpašības. Spēku nodrošina lielas daļiņas, savukārt pulējamību un estētisku izskatu nodrošina mazas daļiņas. Kontrolējot lielu un mazu nanodaļiņu izmēru un sadalījumu matricā, iespējams iegūt materiālu ar vēlamajām īpašībām.

Nanoklasteru kompozītmateriāliem ir ļoti augsts pildījums – līdz 87%. Tas nodrošina labu izturību un zemu materiāla saraušanos. Tajā pašā laikā atjaunoto zobu pulējamība, abrazīvā nodilumizturība un estētika saglabājas augsta. Nolietošanās procesā nanoklasteri pakāpeniski nolietojas, nanomērogā atdaloties no sevis. Tāpēc uz materiāla virsmas nav redzamu dobumu, kā tas ir tradicionālajās kompozītmateriālu kompozīcijās.

Īpašības un īpašības

Nanokompozītu attīstība ļāva izkļūt no apburtā loka, kas pastāvēja agrāk saistībā ar zobārstniecības kompozīcijas, kad augstu estētisko parametru sasniegšana tika panākta uz samazināšanas rēķina spēks, un otrādi. Tagad jūs varat apvienot nepieciešamās īpašības vienā materiālā.

Nanokompozītus izceļas ar:

• augsta restaurācijas izturība un uzticamība;
• lieliska pulējamība, ilgstoša sausa spīduma saglabāšana.
• zema saraušanās polimerizācijas laikā - 1,6-1,9%, kas ir ievērojami zemāka nekā tradicionālajiem kompozītmateriāliem;
• augsta matricas pildījuma pakāpe - līdz 87% no svara;
• izgatavojamība, labas vadāmības īpašības;
• liels skaits krāsu toņu.

Trūkumi ir augstā cena un nepietiekamas zināšanas par klīniskajām izpausmēm.

Nanokompozītu izmantošanas joma ir praktiski neierobežota. Tos izmanto:

• jebkādu kariesa dobumu aizpildīšana;
• emaljas defektu atjaunošana fragmentāras erozijas gadījumā;
• estētikas atjaunošana priekšējie zobi;
• instalācijas pagaidu pildījumi;
• pārklāj taisni finieri;
• zobu šķelšanās;
• metālplastmasas restaurācija un metālkeramikas kroņi un šķautnes;
• pārklājumu un inkrustāciju ražošana;
• zobu celmu uzkrāšanās uz stiprinājuma tapām;
• kā hermētiķis.

Polimerizācijai galvenokārt izmanto gaismas apstarošanu.

Nanokompozītu ražotāji

Starp ražotājiem, kas ražo materiālu, var atšķirt šādus ārvalstu zīmolus.

ZM ESPE

ZM ESPE (ASV) ir viens no līderiem inovatīvu risinājumu izstrādē zobārstniecības jomā. Uzņēmums ražo materiālus un instrumentus ortopēdijai un zobārstniecības terapijai.

Filtek Supreme XT atjaunojošais materiāls pieder pie īstiem nanokompozītiem, tas ir, kā pildviela tiek izmantotas tikai nanodaļiņas. Kompozīcijai ir augstas pulēšanas un stiprības īpašības, ilgstoši saglabā sausu spīdumu. To izmanto košļājamo un priekšējo zobārstniecības vienību restaurācijā, veidojot tiešos finierējumus, šķeļot un veidojot zobu celmus.

Dentsply

Amerikāņu kompānija DENTSPLY pārdod savu produkciju 120 valstīs.

Viens no produktiem ir Ceram X nano-hibrīda sastāvs, kurā kā pildvielas tiek izmantota keramika un nanodaļiņas.

Galvenais mērķis ir priekšējās daļas atjaunošana. Vienmērīga caurspīdīgums un augstas estētiskās īpašības tiek panāktas ar minimālu krāsu toņu skaitu.

Voco

Uzņēmums VOCO (Vācija) ražo materiālus ortopēdiskai, atjaunojošai un profilaktiskai zobārstniecībai. VOCO produkti tiek iegādāti vairāk nekā 100 valstīs visā pasaulē.

Grandio kompozīts ir ražots, izmantojot nanotehnoloģiju, lai sasniegtu 87% pilnību pēc svara. Metakrilātu izmanto kā matricu. Sacietēšana tiek veikta ar halogēna gaismu. Sastāvs ir pieejams kapsulās un šļircēs. Grandio VOCO atbilst visām mūsdienu zobu nanokompozītmateriālu prasībām.

Vivadent

Sākotnēji tas bija Šveices uzņēmums, bet tagad starptautisks sindikāts Vivadent ražo plašu atjaunojošo un ārstniecisko zobu savienojumu klāstu, piegādājot tos 120 valstīm visā pasaulē.

Viens no uzņēmuma produktiem Tetric EvoCeram nanohibrīda gaismas cietēšanas kompozīts ir paredzēts priekšējo un košļājamo zobu vienību aizpildīšanai un atjaunošanai. Toņu kodētā opcija atvieglo zobārsta darbu un palielina estētisko efektu.

Kerr

Tā paša nosaukuma uzņēmums, ko 1891. gadā ASV dibināja brāļi Keri, tagad ir kļuvis par starptautisku uzņēmumu, kas ražo produktus, kas ir pieprasīti daudzās pasaules valstīs. Tai skaitā Krievijā.

Telpu nanohibrīda sastāvs satur 3 izmēru daļiņas - nanopildviela 0,02 mikroni, stikla pildviela 0,4 mikroni un polimerizētās daļiņas 30-50 mikroni. Tas ļāva nodrošināt augstu kompozītmateriāla pildījumu (84%) un zemu saraušanos (1,6%).

Pentrons

Pentron Simile nanohibrīda kompozīts ir daudzpusīgs materiāls aizmugurējo un priekšējo zobu ārstēšanai un atjaunošanai.

Kompozītam ir augsta izturība, lieliska pulējamība un daudzi toņi, kas ļauj sasniegt absolūtu krāsu harmoniju ar zoba dabisko emalju.

Schiitz zobārstniecības grupa

Vācu uzņēmums Schiitz Dental Group papildus daudziem citiem materiāliem zobārstniecībai ražo atjaunojošo nanokompozītu NanoPaq. Restaurācijas izcilo izturību un uzticamību nodrošina augsts aizpildījuma līmenis līdz 82%.

NanoPaq sastāvam ir 4 caurspīdīguma klases - ļoti caurspīdīga, mazcaurspīdīga, vidēji caurspīdīga un pilnīgi matēta. Nanokompozītu ražošanas tehnoloģija ļauj kontrolēt caurspīdīguma līmeni ar iespēju iegūt jebkuru starpversiju.

Secinājums

Mūsdienu zobu restaurācijas un pildījuma materiāli, kas galvenokārt ietver nanokompozītus, paver plašas iespējas zobārstiem un ortodontiem priekšējo un aizmugurējo zobu ārstēšanā, atjaunošanā un korekcijā.

Pateicoties nanopildvielai, tiek nodrošināts raksturlielumu kopums, ko nevar iegūt, izmantojot tradicionālos preparātus. Galvenās no tām ir augsta pulējamība, mehāniskā izturība, nodilumizturība, ideālas estētiskās īpašības.