Kompozitné materiály v stomatológii: chemické, ľahké, tekuté, mikroplnené

Zubné kompozity sú polymérne viacfázové kompozície rôznych viskozít používané na ošetrenie a obnovu zubov.

Zahŕňajú organickú matricu, anorganické plnivo (musí byť aspoň 50 % hmotn.) a silán (hydrid kremíka, ktorý pôsobí ako spojivo medzi plnivom a matricou).

Matica je základ zložený, jeho kostra, v ktorej sú umiestnené všetky ostatné komponenty. Určuje hlavné vlastnosti - biokompatibilitu, adhéznu charakteristiku, plasticitu. Ovplyvňuje farebnú stálosť, pevnosť, polymerizačné zmršťovanie.

Matrica je založená na polymérnych živiciach - dekándiolmetakrylát, bisfenol glycidylmetakrylát, urentándimetylmetakrylát a iné. Na udelenie potrebných vlastností sa do živice pridávajú aditíva.

1. Polymerizačné inhibítory. Zvyšujú pracovný čas, zvyšujú trvanlivosť.
2. Katalyzátory. Začne sa proces polymerizácie. Kokatalyzátory zabezpečujú chemické vytvrdzovanie. Fotoiniciátory sú zodpovedné za polymerizáciu svetlom vytvrditeľných prípravkov.
3. UVL absorbéry (UV stabilizátory). Zabraňuje zafarbeniu spôsobenému slnečným žiarením.

Plnivo je v látke prítomné vo forme častíc, rovnomerne rozložených v živici. Ich typ, veľkosť a tvar určujú absorpciu vody, rádioopacitu, pevnosť, zmršťovanie a odolnosť proti oderu.

Výplň je vyrobená z nasledujúcich materiálov:

• sklo;
• oxid kremičitý;
• polymerizovaná drvená;
• kremičitan titánu a zirkónia;
• kremeň;
• ťažké soli;
• niektoré oxidy kovov.

Silán je bifunkčná látka, ktorá poskytuje väzbu medzi organickou matricou a anorganickým plnivom. Jeho prítomnosť je znakom dentálnych látok, ktoré ich odlišujú od plastov.

Klasifikácia kompozitov

Zložitosť a rozvetvenie klasifikácie dentálne materiály vďaka širokému sortimentu, neustálej aktualizácii, rôznym typom a formám jeho komponentov.

Klasifikácia zohľadňuje:

• chemické zloženie;
• veľkosť frakcie plniva;
• zloženie častíc;
• stupeň plnenia;
• spôsob vytvrdzovania;
• konzistencia;
• vymenovanie.

Chemické zloženie

Podľa chemického zloženia matrice sa kompozity ďalej delia na:

• tradičné;
• ormokers.

To posledné znamená „organicky modifikovaná keramika“. Je to nový typ dentálnej formulácie, ktorá sa vyvinula z vylepšení a úprav tradičných matríc.

Ormockery majú zvýšenú biologickú kompatibilitu (množstvo voľných monomérov v nich je znížené na minimálne), nízke zmrštenie (1,9 %), pevnejšie spojenie s plnivom a vysoké fyzikálne a mechanické vlastnosti.

Veľkosti častíc plniva

Tento parameter ovplyvňuje také dôležité vlastnosti, ako je odolnosť proti opotrebovaniu a leštiteľnosť. Čím menšie sú zrná plniva, tým vyššia je odolnosť proti opotrebovaniu a tým dlhšie trvá suchý lesk.

Veľké frakcie (viac ako 0,1 mikrónu) sa získavajú zo solí kovov - hliníka, bária, lítia, stroncia, titánu, ako aj skla a kremeňa. Nanoplnivo je vyrobené z oxidu kremičitého. Ak materiál obsahuje plnivo s rôznou zrnitosťou, priemerná hodnota je uvedená v jeho popise.

V závislosti od veľkosti častíc plniva existujú nasledujúce typy látok.

• mikroplnené - veľkosti zŕn sa pohybujú v rozmedzí 0,04-0,4 mikrónov;
• miniplnené - 1-5 mikrónov;
• makro plnené - 8 mikrónov a viac;
• mikrohybrid - existujú 2 typy plniva - s veľkosťou častíc 1-5 mikrónov a 0,04-0,1 mikrónu;
• makrohybrid - 8-12 mikrónov a 0,04-0,1 mikrónov;
• hybridné maximálne naplnené (úplne vyrobené) kompozície - 0,01-0,1 mikrónov, 1-5 mikrónov, 8-5 mikrónov, 1-5 mikrónov;
• nanoplnené (nanoklastre) - do 100 nm;
• nanohybrid - zmes veľkosti 0,004-3 mikróny.

Zloženie častíc

Zistilo sa, že súčasné použitie hrubých a jemných častíc plniva zlepšuje odolnosť proti oderu, pevnosť a lícovanie hrán. Približuje tiež hodnotu jeho tepelnej rozťažnosti k hodnotám, ktoré majú zubné tkanivá.

Podľa typu kombinácie veľkostí častíc sa rozlišujú:

1. Homogénne (mikroplnené, makroplnené, miniplnené).
2. Heterogénne (mikro- a makrohybridné, nanohybridné, maximálne vyplnené).
3. Kompletne prevedený (obsahuje častice rôznych veľkostí - mikro, makro, mini). Stupeň plnenia týchto materiálov je 80-90%, zmrštenie je 1,7-2,0%.

Stupeň plnenia

Kompozity pre stomatológiu sa vyznačujú náplňou - hmotnostný alebo objemový obsah plniva v matrici vyjadrený v percentách. Stupeň plnenia určuje mnohé vlastnosti - zmrštenie, rádioopacita, optické charakteristiky, pevnosť. Čím vyššia je plnosť, tým silnejšia je látka, čím nižšie je zmrštenie, tým lepšia je rádiopacita. Podľa stupňa plnosti sa látky delia na:

• vysoko plnené - nad 70 % hmotnosti;
• stredne plnené - 65-75%;
• slabo naplnené - menej ako 65%.

Spôsob vytvrdzovania

Proces polymerizácie (vytvrdzovania) matrice spočíva v premene zlúčenín s nízkou molekulovou hmotnosťou (monomérov) na zlúčeniny s vysokou molekulovou hmotnosťou (polyméry). Reakcia prebieha v dôsledku voľných radikálov vytvorených pri aktivácii iniciátora polymerizácie.

Počas vytvrdzovania sa kompozit zmršťuje, jeho hustota sa zvyšuje, čo vedie k zmršťovaniu o 2-6%. Pokles objemu je spôsobený zmenšením vzdialenosti medzi monomérmi. Reakciu vytvrdzovania spúšťa špeciálna látka - iniciátor, podľa druhu aktivácie ktorého sa všetky dentálne látky delia na:

• svetlo;
• chemický;
• dvojité vytvrdzovanie.

Na polymerizáciu svetlom tuhnúcich materiálov sa používa gáforchinón, lucerín, fenylpropándión. V chemicky vytvrdzujúcich látkach sa používa peroxid benzénu a amíny.

Typ iniciátora vytvrdzovania svetlom určuje zdroj svetla. Najmä materiály obsahujúce lucerín sú zle polymerizované plazmovými a diódovými lampami. Moderné látky obsahujú niekoľko iniciátorov, čo umožňuje použiť na polymerizáciu rôzne zdroje svetla.

Dôslednosť

Spolu s pastovitými zmesami sa používajú aj tekuté. Na ich výrobu sa používajú modifikované matrice s vysokotekutými živicami.

Podľa stupňa hustoty sa rozlišujú:

• normálna viskozita;
• tekutina (rozdelená na nízku, strednú a vysokú tekutinu);
• zbaliteľné alebo kondenzovateľné (vysoká hustota).

Vymenovanie

Vzhľadom na to, že predné a zadné zuby sú vystavené rôznemu zaťaženiu, látky používané na ich obnovu sa môžu výrazne líšiť vo svojich charakteristikách. V závislosti od účelu sa kompozity delia na kompozície:

• na liečbu bočných (žuvacích) zubov;
• na obnovu predných zubov;
• všestranné materiály používané na obnovu predných aj zadných zubov.

Vlastnosti kompozitov

Kompozity majú množstvo technologických a prevádzkových charakteristík stanovených výrobcom. Nie je možné ich zmeniť, takže jediný spôsob, ako nájsť ten správny materiál, je dobre sa informovať o parametroch konkrétneho zloženia.

Hlavné vlastnosti dentálnych látok:

1. Pevnosť v tlaku / v ťahu. Líši sa v závislosti od plnosti a konzistencie. U najodolnejších zbaliteľných kompozícií dosahuje 450 MPa, u tekutých kompozícií klesá na 220 MPa.
2. Odolnosť proti opotrebovaniu. Pozoruje sa nasledujúci vzor: čím jemnejšie sú zrná plniva, tým vyššia je odolnosť proti opotrebovaniu.
3. Optické vlastnosti (nepriehľadnosť, opalescencia atď.). Nepriehľadnosť je schopnosť zachytiť viditeľné svetlo, to znamená nepriehľadnosť, nepriehľadnosť materiálu.
4. Rádiopacita. Určené typom a množstvom plniva. Vyjadrené ako percento referenčnej hodnoty - rádioopacita hliníkovej platne s hrúbkou 1 mm. Napríklad rádioopacita skloviny je 230 %, dentínu 150 %. Vo všeobecnosti sa tento parameter pohybuje od 130 % pre tekutý do 350 % pre dentín nanokompozity. Vysoká rádioopacita robí materiál dobre viditeľným na röntgenových snímkach, zvyšuje diagnostickú presnosť.
5. Polymerizačné zmršťovanie. Minimálne možné zmrštenie je 1,6 %, najvyššie je 5,5 %. Väčšina látok má zmrštenie 2-3%. Jeho hodnota závisí najmä od plnosti. Pre tekuté formulácie je to v priemere 3,5–5 %, pre fajčiarov a balené formulácie - 1,7–2 %.
6. Tixotropia - zmena viskozity pri mechanickom zaťažení, zvýšenie tekutosti pri zaťažení a zvýšenie viskozity v pokoji.
7. Tepelná rozťažnosť. V ideálnom prípade by sa mala rovnať tepelnej rozťažnosti zubného tkaniva.
8. Elasticita. Charakterizuje odolnosť materiálu voči tlaku a ťahu počas elastickej deformácie. Všetky kompozitné látky sú pružnejšie ako tvrdé tkanivá zubov. Tekuté a mikrovláknové kompozície majú nižší modul pružnosti.
9. Biokompatibilita. Závisí hlavne od objemu zvyškového (nepolymerizovaného) monoméru. Jeho úroveň je regulovaná medzinárodnými štandardmi (ISO). Nie je možné dosiahnuť 100% polymerizáciu. Svetlom vytvrdzované produkty majú nižší zvyškový objem monoméru ako chemicky vytvrdzované. Po správnej polymerizácii sú všetky moderné formulácie netoxické.
10. Pracovné vlastnosti. Sú zložené z množstva faktorov – rýchlosť a pohodlnosť práce s kompozitmi, efektivita, všestrannosť. Pohodlie práce zase závisí od viskozity, typu balenia a ďalších charakteristík, ktoré ovplyvňujú jednoduchosť vkladania do dutiny zuba, jeho rozmiestnenie tam a modelovanie.
11. Estetika. Je určená leštiteľnosťou, trvaním zachovania suchého lesku, počtom farebných odtieňov. Najestetickejšie sú gyoméry a nanokompozitys viac ako 40 farebnými odtieňmi. Vďaka tomu je možné čo najpresnejšie napodobniť farebný odtieň zuba a jeho skloviny.

Chemické vytvrdzovacie materiály

Kompozity s chemickou polymerizáciou predstavujú najmä hybridné a mikroplnené kompozície. Uvoľňovacia forma - "kvapalina / prášok" alebo "pasta / pasta".

Výhody chemicky vytvrdených prípravkov:

• mäkké tečúce nízke zmrštenie;
• dobrý vzhľad;
• krátky čas potrebný na obnovu.

Nevýhody:

• potreba presného dávkovania;
• obmedzený čas na prácu;
• nízka leštiteľnosť a farebná stálosť v porovnaní s vytvrdzovaním svetlom;
• znížená použiteľnosť;
• relatívne veľké množstvo nezreagovaného monoméru.

Adhezívny systém chemicky vytvrdzujúcej látky je navrhnutý tak, aby spájal materiál so sklovinou zuba a nie s dentínom. Na prispôsobenie sa tomu druhému sa používa buď izolačná podložka alebo univerzálny adhezívny systém sklovina-dentín.

Svetlom tuhnúce materiály

Svetlom tuhnúce kompozity sú dostupné ako jednozložková pasta alebo ako tekutá látka. Iniciátorom polymerizácie je svetlo pohlcujúca zložka, najčastejšie gáforchinón. Pri ožiarení svetlom vznikajú voľné radikály, v dôsledku ktorých dochádza k polymerizácii.

Výhody:

• miešanie a zabezpečenie homogenity zmesi nie je potrebné;
• výplň možno modelovať pred polymerizáciou;
• vysoká estetika a farebná stálosť (vďaka absencii vytvrdzovacích prísad).

Hlavnou nevýhodou svetlom tuhnúcich zmesí je nehomogenita stupňa a hĺbky polymerizácie, ktorá závisí od priehľadnosti a farebného odtieňa, ako aj od výkonu svetelného zdroja.

Na zlepšenie kvality polymerizácie, zníženie zmršťovania a napätia sa používa vrstva po vrstve.

Fototvrditeľné látky sú zvyčajne nekompatibilné s chemicky vytvrditeľnými.

Makroplnené

História dentálnych kompozitov začala makroplnenými zmesami. Preto je celkom prirodzené, že v niektorých ohľadoch sú podriadení svojim nasledovníkom. Ale majú aj výhody:

• vysoká pevnosť;
• uspokojivá rádiopacita;
• dobré optické vlastnosti.

Ale stále existuje viac nevýhod:

• slabá leštivosť, nedostatok suchého lesku;
• veľká drsnosť plniaceho povrchu;
• tvorba plakov;
• nízka farebná stálosť.

To všetko vedie k zníženiu estetiky výplne a pomerne rýchlemu opotrebovaniu matrice, z ktorej sú vytláčané jednotlivé častice a zanechávajú za sebou krátery. Zrýchlené opotrebovanie výplne spôsobuje zmenu okluzálnej roviny a posun (migráciu) zubov.

Mikroplnené

Mikroplnené (mikrofilné) kompozity boli vyvinuté takmer pred 50 rokmi. Na svoju dobu predstavovali skutočný prelom v technológii reštaurovania, pretože zaisťovali vynikajúcu leštiteľnosť a vysokú estetiku reštaurovania.

Na začiatku mali mikronaplnené látky veľkosť častíc približne 1 mikrón. V súčasnosti je to len 0,04 mikrónu. Mikrofilné kompozície sa používajú najmä na obnovu predných zubných súprav a výrobu priamych faziet.

Výhody:

• vysoká farebná stálosť, leštivosť a odolnosť proti opotrebovaniu;
• dlhotrvajúci lesklý povrch;
• dobrá estetika.

Nevýhody:

• relatívne nízka pevnosť;
• významné polymerizačné zmršťovanie a tepelná rozťažnosť.

Tekuté materiály

Tekuté sa používajú najmä na vypĺňanie malých kazivých dutín, ako aj tam, kde sa vyžaduje kvalitná okrajová priľnavosť a kompenzácia polymerizačného zmrašťovania.

Výhody tekutých kompozitov:

• malý modul pružnosti;
• jednoduchosť použitia;
• dobrá leštiteľnosť a estetika.

Nevýhody:

• nedostatočná pevnosť;
• výrazné zmrštenie:
• nízka rádiopacita.

Hybrid

Hybridné formulácie sú dnes najpoužívanejšie zubný materiál. Predovšetkým vďaka svojej všestrannosti. Obmedzenie použitia existuje len pre kazivé dutiny, ku ktorým je ťažký prístup, a preto je potrebná látka inej konzistencie.

Výhody:

• všestrannosť;
• pohodlie pri používaní;
• vysoká pevnosť;
• zvýšená estetika;
• dostatočná rádiopacita.

Nevýhody:

• priemerné alebo nadpriemerné zmrštenie;
• významný modul pružnosti;
• nie vždy prijateľná cena.

Nanokompozity

Nanoklastrové kompozície sa považujú za najsľubnejšiu skupinu výplňových materiálov. Ich vlastnosťou je použitie plniva z nanočastíc (nanomérov a nanoklastrov), ktoré zabezpečujú homogenitu a vysokú výplň matrice.

Výhody nanokompozitov:

• vysoká estetika, zabezpečená vynikajúcou leštiteľnosťou a dlhotrvajúcim suchým leskom;
• prijateľné pevnostné vlastnosti;
• nízke zmrštenie.

Nevýhody:

• významná cena;
• nedostatočná znalosť výsledkov reštaurovania.

Ormockers

Vznik organicky modifikovanej keramiky je výsledkom hľadania materiálov s nízkym polymerizačným zmrašťovaním a dlhou životnosťou. Modifikácia matrice umožnila zvýšiť hustotu kompozitu, znížiť jeho zmrštenie (menej ako 2 %) a dosiahnuť minimálne množstvo zvyškového monoméru. Čo sa týka ostatných vlastností, ormokery majú blízko k hybridným.

Výhody Ormokers:

• nízke zmrštenie;
• praktická absencia zvyškového monoméru;
• vysoká pevnosť;
• dobrá estetika.

Nevýhody:

• nízka úroveň estetiky;
• vysoká cena;
• nedostatočné vedomosti.

Požiadavky na kompozity

Možnosť priameho plnenia pomocou dentálnych kompozitov výrazne rozšírila možnosti obnova zubov. Moderné polymérne látky majú vysokú priľnavosť k zubom, čo nie je horšie ako vzájomné spojenie zubných tkanív.

Polymérne kompozity sú inertné a netoxické, čo umožňuje ich použitie bez izolačných rozperiek. Dôležitou výhodou materiálov je schopnosť spájať sa nepolymerizovanej (viskózne) formy s polymerizovanou (vytvrdenou).

Hlavné vlastnosti látok sa neustále zlepšujú – zvyšuje sa tixotropia, polymerizačné zmrašťovanie, pribúdajú nové farebné odtiene, pevnosť v tlaku, pevnosť v ťahu a obrusovanie.

Napriek všetkým týmto pokrokom vo vývoji však ešte nebol vytvorený ideálny materiál. Na úspešné vyriešenie problémov zubnej náhrady musia mať použité kompozity nasledujúce vlastnosti.

1. Vysoká rádioopacita materiálov používaných na výplň žuvacích zubov.
2. Dobrá priľnavosť k zubným tkanivám, zaisťujúca úplnú tesnosť vnútorných dutín obnovených zubov.
3. Vysoká pevnosť v tlaku a v ťahu, odolnosť proti oderu. Tieto vlastnosti sú obzvlášť dôležité pre materiály používané na výplň žuvacích zubov, pretože počas procesu žuvania vzniká na výplň veľmi veľké zaťaženie, ktoré dosahuje 70 kg.
4. Jednoduchosť a jednoduchosť použitia. Látka by sa mala ľahko zavádzať do karyóznej dutiny a nevytvárať problémy pri vytváraní náplne.
5. Biokompatibilita s ústnou dutinou a tkanivami zubov. Látky nesmú obsahovať látky, ktoré dráždia sliznicu a dužinu.
6. Možnosť dlhodobého skladovania bez zhoršenia vlastností.
7. Nedostatok senzibilizačných účinkov na lekára a pacienta.
8. Maximálna korešpondencia farby, lesku, priehľadnosti polymerizovaného materiálu s prirodzenými zubnými tkanivami. Zachovanie farebnej stálosti.
9. Blízkosť fyzikálnych charakteristík (tepelná vodivosť, tepelná rozťažnosť atď.) k vlastnostiam zubného tkaniva.
10. Všestrannosť. Schopnosť používať rovnakú látku v rôznych klinických podmienkach. Dnes sú najuniverzálnejšie ormokery a hybridné kompozity.
11. Dostupnosť.

Zubné polymérne kompozity úspešne konkurujú iným výplňovým zmesiam. Medzi ich výhody patrí vysoká pevnosť, odolnosť proti opotrebeniu, dobré estetické vlastnosti, nízka polymerizácia zmršťovanie, všestrannosť, čo umožňuje ich použitie v rôznych klinických situáciách, na frontálne a žuvacie zuby.

Niet pochýb o tom, že v blízkej budúcnosti sa objavia nové materiály, ktoré budú v maximálnej miere spĺňať požiadavky na „ideálny“ kompozit.