Nanokompozity v zubnom lekárstve: nanohybrid a mikrohybrid

Problematika kvalitných kompozitných materiálov používaných na obnova zubov, bol vždy ostrý. K zubárovi kompozity sú kladené vysoké nároky. Musia mať dostatočnú mechanickú pevnosť, aby sa dali použiť nielen na predné, ale aj na žuvacie zuby.

Majú dobré estetické vlastnosti, nízke polymerizačné zmrštenie, nízky koeficient tepelnej rozťažnosti.

Buďte technologicky vyspelí, uľahčite si manipuláciu s farebnými odtieňmi. Skombinovať všetky tieto vlastnosti v jednom zložení bolo možné relatívne nedávno, po vývoji a zavedení nových dentálnych výplňových materiálov, medzi ktoré patria nanokompozity.

Čo sú nanokompozity?

Nanokompozity sú viacfázové materiály, v ktorých má aspoň jedna fáza (plnivo) veľkosť frakcie 0,1 až 100 nm (1 nanometer sa rovná 0,001 mikrónu). Dentálne nanokompozitné materiály sú typicky kombináciou anorganického plniva a organickej matrice.

Ako posledné sa používajú rôzne živice s prísadami - inhibítory polymérov, katalyzátory, fotoiniciátory, absorbéry svetla, farbivá.

Pred príchodom nanotechnológie v zubnom lekárstve už ortodontisti používali formulácie, ktorých veľkosť častíc zapadá do nanomierky. Ide o takzvané mikrofilické kompozity. Ich priemerná veľkosť častíc je 0,04 μm, čo zodpovedá 40 nm.

Avšak spolu s pozitívnymi vlastnosťami - dobrou leštiteľnosťou, vysokou farebnou stálosťou a nízkym abrazívnym opotrebovaním - majú mikrofilické kompozity aj značné nevýhody. Hlavnou je nedostatočná mechanická pevnosť, ktorá neumožňuje ich použitie na výplň a obnovu žuvacích zubov. Ďalšou nevýhodou týchto materiálov je priľnavosť mikročastíc, čo vedie k nehomogénnej štruktúre kompozitu.

Pokiaľ ide o zubné kompozity, existuje takýto vzor. Čím jemnejšie sú častice plniva, tým vyššia je jeho leštivosť a estetika, ale nižšia pevnosť a naopak. Zubní vedci neustále hľadali nové materiály, aby prelomili tento začarovaný kruh.

Začiatok používania nanokompozitov v zubnom lekárstve znamenal novú éru vo vývoji formulácií na obnovu a ošetrenie zubov. Prvý nano-plnený kompozit predstavila spoločnosť 3M ESPE vo Viedni na medzinárodnej stomatologickej výstave na jeseň 2002.

Hlavnými vlastnosťami kompozitných dentálnych materiálov sú veľkosť častíc plniva a stupeň plnenia matrice. Prvý parameter ovplyvňuje odolnosť proti oderu, leštivosť, farebnú stálosť. Stupeň plnenia určuje pevnosť, tepelnú rozťažnosť a polymerizačné zmršťovanie kompozitu.

Stupeň plnenia v tradičných mikrofilných kompozitoch je 35–60 % hmotnosti. Ide o nízku hodnotu, ktorá neumožňuje získať materiál s požadovanými pevnostnými vlastnosťami. V zubnom lekárstve sú nanokompozity vysoko plnené zlúčeniny (viac ako 60%), čo umožňuje ich použitie na obnovu nielen predných, ale aj žuvacích zubov.

Tradičné dentálne prípravky a nanokompozity sa pri používaní správajú odlišne. Prvé majú častice plniva, ktoré opúšťajú povrch pôsobením abrazívneho zaťaženia po obnovenom zube zanechávajú malé krátery, ktoré znižujú lesk a estetiku zrekonštruované miesto. Pri obrusovaní nanokompozitov sa kvôli ich malej veľkosti častíc nevytvorí kráter, vďaka ktorému sa nemení lesk a vzhľad zuba.

V prvých dňoch sa nanotechnológia používala iba v zubnom lekárstve na výrobu lepidiel. Následne sa začali používať na výrobu reštaurátorskej a výplňovej kompozície.

Typy nanokompozitov

Hlavné rozdiely medzi týmito kompozíciami sú určené typom, veľkosťou a štruktúrou plniva. Ako východiskové materiály na výrobu nanočastíc sa používajú:

• kremičitan titánu;
• kremeň;
• kremičitan zirkoničitý;
• ťažké soli;
• polyméry;
• niektoré oxidy kovov.

Podľa štruktúry a veľkosti plniva sa rozlišujú dve hlavné skupiny nanokompozitov:

• nanohybridné kompozície, ktoré sú modifikáciou tradičných mikrohybridných (mikrofilných) kompozitov zavedením nanočastíc do ich štruktúry;
• skutočné nanokompozity založené výlučne na nanoplnivách.

Nanokompozity sa tiež líšia v:

• spôsob polymerizácie (chemicky alebo svetlom vytvrdzovaný);
• uvoľňovacia forma (v injekčných striekačkách alebo kapsulách);
• počet farebných odtieňov;
• transparentnosť a množstvo ďalších funkcií.

Nanohybridné kompozity

Tradičné mikrohybridné kompozity obsahujú malé (asi 0,04 μm) a veľké (do 1 μm) častice. V dôsledku sklonu k lepeniu sú jemné častice v matrici rozložené nerovnomerne, čo vedie k zhoršeniu leštiteľnosti a zníženiu estetiky. Na odstránenie tohto nedostatku boli do tradičného kompozitu zavedené nanočastice s veľkosťou 20-70 nm. Na rozdiel od jemnej frakcie konvenčných kompozitov sa nanočastice nezlepujú a sú rovnomerne rozložené po matrici. To zaisťuje homogenitu kompozície.

Výsledkom modifikácie sú nanohybridné kompozity, ktoré majú v porovnaní s tradičnými materiálmi vyššiu pevnosť a zlepšené estetické vlastnosti. Veľké častice poskytujú vysokú pevnosť kompozitu. Jemná frakcia, ktorá vypĺňa medzery medzi hrubými, poskytuje vynikajúcu leštivosť a vysokú estetiku miesta výplne.

Najnovšie nanokompozity (napríklad Estet-X) obsahujú 3 veľkosti plniva – stredové častice, miničastice a nanočastice. Pomer týchto fáz je prísne kontrolovaný. Takéto kompozície sa nazývajú "microarray".

Skutočné nanokompozity

Sľubnejšie zubné kompozity sú tie, v ktorých celé plnivo tvoria nanočastice. Takéto kompozície sa nazývajú „pravé“ alebo „nanoklastre“.

Nanočastice v pravých kompozitoch sú prítomné v 2 typoch.

• vo forme nanomérov s veľkosťou 20... 75 nm.
• vo forme nanoklastrov, ktorých veľkosti sa pohybujú od 0,6 do 1,4 mikrónu.

Nanoklastre nie sú nič iné ako aglomerácie nanomérov. Existujúce technológie umožňujú kontrolovať ich veľkosť a štruktúru. To je veľmi dôležité, pretože od toho závisia základné vlastnosti dentálnych nanokompozitov. Pevnosť zabezpečujú veľké častice, zatiaľ čo leštivosť a estetický vzhľad zabezpečujú malé častice. Riadením veľkosti a distribúcie veľkých a malých nanočastíc v matrici je možné získať materiál s požadovanými vlastnosťami.

Nanoklastrové kompozity majú veľmi vysokú výplň – až 87 %. Výsledkom je dobrá pevnosť a nízke zmrštenie materiálu. Zároveň zostáva vysoká leštivosť, odolnosť voči abrazívnemu opotrebovaniu a estetika obnovených zubov. V procese opotrebovania sa nanoklastre opotrebúvajú postupne, pričom sa od seba oddeľujú nanorozmery po nanorozmeroch. Preto na povrchu materiálu nie sú žiadne viditeľné dutiny, ako je to v prípade tradičných kompozitných kompozícií.

Vlastnosti a vlastnosti

Vývoj nanokompozitov umožnil dostať sa zo začarovaného kruhu, ktorý predtým existoval vo vzťahu k dentálnych kompozícií, kedy sa dosahovanie vysokých estetických parametrov dosahovalo za cenu zníženia silu a naopak. Teraz môžete kombinovať požadované vlastnosti v jednom materiáli.

Nanokompozity sa vyznačujú:

• vysoká pevnosť a spoľahlivosť obnovy;
• výborná leštivosť, dlhodobé zachovanie suchého lesku.
• nízke zmrštenie počas polymerizácie - 1,6-1,9%, čo je výrazne nižšie ako u tradičných kompozitov;
• vysoký stupeň plnenia matrice - až 87% hmotnosti;
• spracovateľnosť, dobré manipulačné vlastnosti;
• veľké množstvo farebných odtieňov.

Medzi nevýhody patrí vysoká cena a nedostatočná znalosť klinických prejavov.

Oblasť použitia nanokompozitov je prakticky neobmedzená. Používajú sa na:

• vyplnenie akýchkoľvek karyóznych dutín;
• obnovenie defektov skloviny v prípade fragmentárnej erózie;
• obnovenie estetiky predné zuby;
• inštalácie dočasné výplne;
• prekrýva rovno dyhy;
• dlahovanie zubov;
• reštaurovanie kovoplastov a kovokeramické korunky a fazety;
• výroba krycích vrstiev a vložiek;
• vytváranie zubných pahýlov na kotviacich kolíkoch;
• ako tmel.

Na polymerizáciu sa používa hlavne ožarovanie svetlom.

Výrobcovia nanokompozitov

Medzi výrobcami, ktorí vyrábajú materiál, možno rozlíšiť takéto zahraničné značky.

ZM ESPE

ZM ESPE (USA) je jedným z lídrov vo vývoji inovatívnych riešení v oblasti stomatológie. Spoločnosť vyrába materiály a nástroje pre ortopédiu a zubnú terapiu.

Výplňový materiál Filtek Supreme XT patrí medzi pravé nanokompozity, to znamená, že ako plnivo sú použité iba nanočastice. Kompozícia má vysoké leštiace a pevnostné vlastnosti, dlhodobo si zachováva suchý lesk. Používa sa pri obnove žuvacích a predných zubných súprav, výrobe priamych faziet, dlahovaní a tvorbe zubných pahýľov.

Dentsply

Americká spoločnosť DENTSPLY predáva svoje produkty v 120 krajinách.

Jedným z produktov je nano-hybridná formulácia Ceram X, ktorá ako plnivá využíva keramiku a nanočastice.

Hlavným účelom je predná obnova. Rovnomerná transparentnosť a vysoké estetické vlastnosti sú dosiahnuté pri minimálnom počte farebných odtieňov.

Voco

Firma VOCO (Nemecko) vyrába materiály pre ortopedickú, záchovnú a preventívnu stomatológiu. Produkty VOCO sa kupujú vo viac ako 100 krajinách sveta.

Kompozit Grandio je vyrobený pomocou nanotechnológie, aby sa dosiahla 87% plnosť podľa hmotnosti. Ako matrica sa používa metakrylát. Vytvrdzovanie sa vykonáva halogénovým svetlom. Kompozícia je dostupná v kapsulách a striekačkách. Grandio VOCO spĺňa všetky požiadavky na moderné dentálne nanokompozity.

Vivadent

Spočiatku švajčiarska spoločnosť a teraz medzinárodný syndikát Vivadent vyrába širokú škálu výplňových a terapeutických dentálnych zmesí, ktoré ich dodáva do 120 krajín po celom svete.

Jeden z produktov spoločnosti, nanohybridný svetlom tuhnúci kompozit Tetric EvoCeram, je určený na výplň a obnovu predných a žuvacích zubných súprav. Možnosť odtieňového kódovania uľahčuje prácu zubárovi a maximalizuje estetický efekt.

Kerr

Z rovnomennej spoločnosti, ktorú v roku 1891 v USA založili bratia Kerrovci, sa dnes stala medzinárodná spoločnosť vyrábajúca produkty, po ktorých je dopyt v mnohých krajinách sveta. Vrátane Ruska.

Premise nanohybridné zloženie obsahuje častice 3 veľkostí - nanoplnivo 0,02 mikrónov, sklenené plnivo 0,4 mikrónov a polymerizované častice 30-50 mikrónov. To umožnilo zabezpečiť vysokú plnivosť (84 %) a nízke zmrštenie (1,6 %) kompozitu.

Pentron

Nanohybridný kompozit Pentron Simile je všestranný materiál na ošetrenie a obnovu zadných a predných zubov.

Kompozit má vysokú pevnosť, výbornú leštivosť a mnoho odtieňov, čo umožňuje dosiahnuť absolútnu farebnú harmóniu s prirodzenou sklovinou zuba.

Schiitz Dental Group

Nemecká spoločnosť Schiitz Dental Group okrem mnohých iných materiálov pre stomatológiu vyrába výplňový nanokompozit NanoPaq. Výnimočná pevnosť a spoľahlivosť náhrady je zabezpečená vysokou mierou plnenia až 82 %.

Zloženie NanoPaq má 4 triedy priehľadnosti – vysoko priehľadný, málo priehľadný, stredne priehľadný a úplne matný. Technológia výroby nanokompozitov vám umožňuje kontrolovať úroveň priehľadnosti s možnosťou získania akejkoľvek strednej verzie.

Záver

Moderné zubné náhrady a výplňové materiály, ktoré zahŕňajú predovšetkým nanokompozity, otvárajú zubným lekárom a ortodontistom široké možnosti pri liečbe, obnove a korekcii predných a zadných zubov.

Vďaka nanoplnivu sa poskytuje súbor charakteristík, ktoré nie je možné získať pomocou tradičných formulácií. Medzi hlavné patrí vysoká leštivosť, mechanická pevnosť, odolnosť proti oderu, ideálne estetické vlastnosti.