Kompozitni materiali v zobozdravstvu: kemični, lahki, tekoči, mikropolnjeni

Zobni kompoziti so polimerni večfazni sestavki različnih viskoznosti, ki se uporabljajo za zdravljenje in obnovo zob.

Vključujejo organsko matriko, anorgansko polnilo (mora biti vsaj 50 mas. %) in silan (silicijev hidrid, ki deluje kot vezivo med polnilom in matriko).

Matrica je temelj sestavljeni, njegov skelet, v katerem so vse ostale komponente. Določa glavne lastnosti - biokompatibilnost, lepilne lastnosti, plastičnost. Vpliva na stabilnost barve, trdnost, polimerizacijsko krčenje.

Matrica temelji na polimernih smolah - dekandiol metakrilat, bisfenol glicidil metakrilat, urentandimetil metakrilat in drugi. Za zagotovitev potrebnih lastnosti se v smolo vnesejo dodatki.

1. Zaviralci polimerizacije. Povečajo delovni čas, podaljšajo rok uporabnosti.
2. Katalizatorji. Postopek polimerizacije se začne. Kokatalizatorji zagotavljajo kemično utrjevanje. Fotoiniciatorji so odgovorni za polimerizacijo svetlobno strdljivih formulacij.
3. UVL absorberji (UV stabilizatorji). Preprečuje razbarvanje zaradi sončne svetlobe.

Polnilo je prisotno v snovi v obliki delcev, enakomerno razporejenih v smoli. Njihova vrsta, velikost in oblika določajo absorpcijo vode, radiopacientnost, trdnost, krčenje in odpornost proti obrabi.

Polnilo je izdelano iz naslednjih materialov:

• steklo;
• silicijev dioksid;
• polimerizirano zdrobljeno;
• titanov in cirkonijev silikat;
• kremen;
• težke soli;
• nekaj kovinskih oksidov.

Silan je bifunkcionalna snov, ki zagotavlja vez med organsko matriko in anorganskim polnilom. Njegova prisotnost je značilnost zobnih snovi, ki jih razlikujejo od plastike.

Razvrstitev kompozitov

Kompleksnost in razvejanost klasifikacije zobni materiali zaradi širokega asortimana, nenehnega posodabljanja, različnih vrst in oblik njegovih komponent.

Razvrstitev upošteva:

• kemična sestava;
• velikost frakcije polnila;
• sestava delcev;
• stopnja polnjenja;
• metoda strjevanja;
• doslednost;
• sestanek.

Kemična sestava

Glede na kemično sestavo matrice so kompoziti razdeljeni na:

• tradicionalno;
• alimokerji.

Slednje pomeni "organsko modificirana keramika". To je nova vrsta zobne formulacije, ki se je razvila od izboljšav in modifikacij do tradicionalnih matric.

Ormockerji imajo povečano biološko združljivost (količina prostih monomerov v njih se zmanjša na minimalno), nizko krčenje (1,9 %), močnejšo vez s polnilom in visoko fizikalno mehansko značilnosti.

Velikosti delcev polnila

Ta parameter vpliva na tako pomembne lastnosti, kot sta odpornost proti obrabi in poliranje. Manjša kot so zrna polnila, večja je odpornost proti obrabi in dlje traja suh sijaj.

Velike frakcije (več kot 0,1 mikrona) se pridobivajo iz kovinskih soli - aluminija, barija, litija, stroncija, titana, pa tudi stekla in kremena. Nanopolnilo je izdelano iz silicijevega dioksida. Če material vsebuje polnilo z različnimi velikostmi zrn, je v opisu zanj navedena povprečna vrednost.

Glede na velikost delcev polnila obstajajo naslednje vrste snovi.

• mikropolni - velikosti zrn se razlikujejo v območju 0,04-0,4 mikrona;
• mini polnjeni - 1-5 mikronov;
• makro polnjeni - 8 mikronov in več;
• mikrohibrid - obstajata 2 vrsti polnila - z velikostjo delcev 1-5 mikronov in 0,04-0,1 mikronov;
• makrohibrid - 8-12 mikronov in 0,04-0,1 mikronov;
• hibridne maksimalno napolnjene (popolnoma izvedene) kompozicije - 0,01-0,1 mikronov, 1-5 mikronov, 8-5 mikronov, 1-5 mikronov;
• nanopolni (nanoklaster) - do 100 nm;
• nanohibrid - mešanica velikosti 0,004-3 mikrona.

Sestava delcev

Ugotovljeno je bilo, da sočasna uporaba grobih in finih delcev polnila izboljša odpornost proti obrabi, trdnost in prileganje robov. Prav tako približa vrednost njegovega toplotnega raztezanja vrednostim, ki jih imajo zobna tkiva.

Po vrsti kombinacije velikosti delcev se razlikujejo naslednje:

1. Homogene (mikropolnjene, makropolnjene, minipolnjene).
2. Heterogeni (mikro- in makrohibridni, nanohibridni, maksimalno napolnjeni).
3. Popolnoma izveden (vključuje delce različnih velikosti - mikro, makro, mini). Stopnja polnjenja teh materialov je 80-90%, krčenje je 1,7-2,0%.

Stopnja polnjenja

Za kompozite za zobozdravstvo je značilno polnilo - teža ali volumetrična vsebnost polnila v matriksu, izražena v odstotkih. Stopnja polnjenja določa številne lastnosti - krčenje, radiopacitnost, optične lastnosti, trdnost. Večja kot je polnost, močnejša je snov, manjše je krčenje, boljša je radiopacitnost. Glede na stopnjo polnosti so snovi razdeljene na:

• visoko napolnjena - nad 70 % teže;
• srednje napolnjena - 65-75%;
• slabo napolnjena - manj kot 65%.

Metoda utrjevanja

Proces polimerizacije (strjevanja) matrice je sestavljen iz pretvorbe nizkomolekularnih spojin (monomerov) v spojine z veliko molekulsko maso (polimere). Reakcija poteka zaradi prostih radikalov, ki nastanejo, ko se aktivira iniciator polimerizacije.

Med strjevanjem se kompozit skrči v volumnu, njegova gostota se poveča, kar vodi do krčenja za 2-6%. Zmanjšanje volumna je posledica zmanjšanja razdalje med monomeri. Reakcijo strjevanja sproži posebna snov - iniciator, glede na vrsto aktivacije katerega so vse zobne snovi razdeljene na:

• svetloba;
• kemični;
• dvojno utrjevanje.

Za polimerizacijo svetlobno strjevalnih materialov se uporabljajo kamforkinon, lucerin, fenil-propandion. Pri kemično utrjenih snoveh se uporabljajo benzen peroksid in amini.

Vrsta svetlobno strjevalnega iniciatorja določa vir svetlobe. Zlasti materiali, ki vsebujejo lucerin, so slabo polimerizirani s plazemskimi in diodnimi žarnicami. Sodobne snovi vsebujejo več iniciatorjev, kar omogoča uporabo različnih svetlobnih virov za polimerizacijo.

Doslednost

Poleg pastoznih mešanic se uporabljajo tudi tekoče. Za njihovo izdelavo se uporabljajo modificirane matrice z visoko pretočnimi smolami.

Glede na stopnjo gostote se razlikujejo:

• normalna viskoznost;
• tekočina (razdeljena na nizko, srednjo in visoko tekočino);
• pakiran ali kondenzabilen (visoka gostota).

Imenovanje

Zaradi dejstva, da sprednji in zadnji zob trpijo različne obremenitve, se snovi, ki se uporabljajo za njihovo obnovo, lahko bistveno razlikujejo po svojih lastnostih. Glede na namen so kompoziti razdeljeni na kompozicije:

• za zdravljenje stranskih (žvečilnih) zob;
• za obnovo sprednjih zob;
• vsestranski materiali, ki se uporabljajo za obnovo sprednjih in zadnjih zob.

Lastnosti kompozitov

Kompoziti imajo številne tehnološke in operativne značilnosti, ki jih je v njih določil proizvajalec. Spremeniti jih je nemogoče, zato je edini način za iskanje pravega materiala dobro obveščenost o parametrih določene kompozicije.

Glavne lastnosti zobnih snovi:

1. Tlačna / natezna trdnost. Razlikuje se glede na polnost in konsistenco. Za najbolj trpežne sestave za pakiranje doseže 450 MPa, za tekoče sestavke pa se zmanjša na 220 MPa.
2. Odpornost proti obrabi. Opažen je naslednji vzorec: bolj drobna so zrna polnila, večja je odpornost proti obrabi.
3. Optične lastnosti (motnost, opalescenca itd.). Motnost je sposobnost ujetja vidne svetlobe, torej motnost, motnost materiala.
4. Radiopacientnost. Določeno z vrsto in količino polnila. Izraženo kot odstotek referenčne vrednosti - radiopacitnost 1 mm debele aluminijaste plošče. Na primer, radiopacitnost sklenine je 230%, dentina je 150%. Na splošno se ta parameter giblje od 130 % za tekoče do 350 % za dentin nanokompoziti. Visoka radiopacientnost naredi material dobro viden na rentgenskih slikah, poveča diagnostično natančnost.
5. Polimerizacijsko krčenje. Najmanjše možno krčenje je 1,6 %, najvišje pa 5,5 %. Večina snovi ima krčenje 2-3%. Njegova vrednost je odvisna predvsem od polnosti. Pri tekočih formulacijah je v povprečju 3,5–5%, pri ormokerjih in formulacijah za pakiranje - 1,7–2%.
6. tiksotropija - sprememba viskoznosti pri mehanski obremenitvi, povečanje pretočnosti pri uporabi obremenitve in povečanje viskoznosti v mirovanju.
7. Toplotno raztezanje. V idealnem primeru bi morala biti enaka toplotni ekspanziji zobnega tkiva.
8. Elastičnost. Označuje odpornost materiala na stiskanje in napetost med elastično deformacijo. Vse sestavljene snovi so bolj elastične kot trda zobna tkiva. Tekoči in mikrofilni sestavki imajo nižji modul elastičnosti.
9. Biokompatibilnost. Odvisno predvsem od volumna preostalega (nepolimeriziranega) monomera. Njeno raven urejajo mednarodni standardi (ISO). Nemogoče je doseči 100-odstotno polimerizacijo. Izdelki, ki se strdijo s svetlobo, imajo manjši volumen preostalega monomera kot kemično strjeni. Po ustrezni polimerizaciji so vse sodobne formulacije nestrupene.
10. Delovne lastnosti. Sestavljeni so iz številnih dejavnikov - hitrost in priročnost dela s kompoziti, učinkovitost, vsestranskost. Udobje dela pa je odvisno od viskoznosti, vrste embalaže in drugih značilnosti, ki vplivajo na enostavnost vstavljanja v votlino zoba, njegovo porazdelitev tam in modeliranje.
11. Estetika. Določa ga polnost, trajanje zadrževanja suhega sijaja, število barvnih odtenkov. Najbolj estetske so gyomere in nanokompozitiz več kot 40 barvnimi odtenki. Zahvaljujoč temu je mogoče čim bolj natančno posnemati barvni odtenek zoba in njegove sklenine.

Kemični utrjevalni materiali

Kompozite s kemično polimerizacijo predstavljajo predvsem hibridne in mikro polnjene sestavke. Obrazec za sproščanje - "tekočina / prah" ali "pasta / pasta".

Prednosti kemično utrjenih formulacij:

• mehko tekoče nizko krčenje;
• dober videz;
• kratek čas, potreben za obnovo.

Slabosti:

• potreba po natančnem odmerjanju;
• omejen čas za delo;
• nizka polirnost in obstojnost barve v primerjavi s svetlobno polimeriziranimi;
• zmanjšano udobje dela;
• relativno velika količina nereagiranega monomera.

Kemično utrjevalni adhezivni sistem je zasnovan tako, da material veže na sklenino zoba in ne na dentin. Za prilagoditev slednjemu se uporablja bodisi izolacijska blazinica bodisi univerzalni skleninsko-dentinski adhezivni sistem.

Svetlobno strjevalni materiali

Svetlobno strjeni kompoziti so na voljo kot enokomponentna pasta ali kot tekoča snov. Pobudnik polimerizacije je komponenta, ki absorbira svetlobo, najpogosteje kamforkinon. Ko ga obsevamo s svetlobo, nastanejo prosti radikali, zaradi katerih pride do polimerizacije.

prednosti:

• mešanje in zagotavljanje homogenosti zmesi ni potrebno;
• obnovo je mogoče modelirati pred polimerizacijo;
• visoka estetika in barvna obstojnost (zaradi odsotnosti dodatkov za strjevanje).

Glavna pomanjkljivost svetlobno polimerizirajočih mešanic je nehomogenost stopnje in globine polimerizacije, ki je odvisna od prosojnosti in barvnega odtenka ter moči svetlobnega vira.

Za izboljšanje kakovosti polimerizacije, zmanjšanje krčenja in napetosti se uporablja plast za plastjo.

Snovi, ki se lahko strdijo, so običajno nezdružljive s kemično ozdravljivimi.

Makropolni

Zgodovina zobnih kompozitov se je začela z makro polnjenimi mešanicami. Zato je povsem naravno, da so v nekaterih pogledih slabši od svojih privržencev. Imajo pa tudi prednosti:

• visoka moč;
• zadovoljiva radiopacitnost;
• dobre optične lastnosti.

Vendar je še vedno več slabosti:

• slabo poliranje, pomanjkanje suhega sijaja;
• velika hrapavost polnilne površine;
• nastanek plaka;
• nizka barvna obstojnost.

Vse to vodi do zmanjšanja estetike restavracije in razmeroma hitre obrabe matrice, s katere se odluščijo posamezni delci, za seboj pa ostanejo kraterji. Pospešena obraba zalivke povzroči spremembo okluzalne ravnine in premik (migracijo) zob.

Mikropolni

Mikrofilni (mikrofilni) kompoziti so bili razviti pred skoraj 50 leti. Za svoj čas so predstavljali pravi preboj v restavratorski tehnologiji, saj so zagotavljali odlično poliranje in visoko estetiko restavracije.

Na začetku so imele mikro polnjene snovi velikost delcev približno 1 mikron. Trenutno je le 0,04 mikrona. Mikrofilni sestavki se uporabljajo predvsem za obnovo sprednjih zobnih enot in izdelavo direktnih lusk.

prednosti:

• visoka barvna obstojnost, polirnost in odpornost proti obrabi;
• dolgotrajna sijajna površina;
• dobra estetika.

Slabosti:

• relativno nizka trdnost;
• znatno polimerizacijsko krčenje in toplotno raztezanje.

Tekoči materiali

Flowable se uporabljajo predvsem za zapolnjevanje majhnih karioznih votlin, pa tudi tam, kjer je potrebna kakovostna obrobna adhezija in kompenzacija polimerizacijskega krčenja.

Prednosti tekočih kompozitov:

• majhen modul elastičnosti;
• Enostavnost uporabe;
• dobra polirnost in estetika.

Slabosti:

• nezadostna moč;
• znatno krčenje:
• nizka radiopacitnost.

Hibrid

Hibridne formulacije so danes najbolj razširjene zobni material. Predvsem zaradi svoje vsestranskosti. Omejitev uporabe obstaja le za kariozne votline, do katerih je dostop otežen, zato je potrebna snov drugačne konsistence.

prednosti:

• vsestranskost;
• udobje uporabe;
• visoka moč;
• povečana estetika;
• zadostna radiopacientnost.

Slabosti:

• povprečno ali nadpovprečno krčenje;
• pomemben modul elastičnosti;
• ni vedno dostopna cena.

Nanokompoziti

Nanocluster sestavki veljajo za najbolj obetavno skupino obnovitvenih materialov. Njihova značilnost je uporaba polnila iz nanodelcev (nanomerov in nanoklastrov), ki zagotavljajo homogenost in visoko napolnjenost matrice.

Prednosti nanokompozitov:

• visoka estetika, ki jo zagotavlja odlična polirnost in dolgotrajen suh sijaj;
• sprejemljive trdnostne lastnosti;
• nizko krčenje.

Slabosti:

• pomembna cena;
• nezadostno poznavanje rezultatov obnove.

Ormockerji

Pojav organsko spremenjene keramike je posledica iskanja materialov z nizkim polimerizacijskim krčenjem in dolgo življenjsko dobo. Modifikacija matrice je omogočila povečanje gostote kompozita, zmanjšanje njegovega krčenja (manj kot 2%) in doseganje minimalne količine preostalega monomera. Po drugih lastnostih so ormokerji blizu hibridnim.

Prednosti Ormokers:

• nizko krčenje;
• praktična odsotnost preostalega monomera;
• visoka moč;
• dobra estetika.

Slabosti:

• nizka estetika;
• visoka cena;
• premalo znanja.

Zahteve za kompozite

Možnost neposrednega polnjenja z zobnimi kompoziti je bistveno razširila možnosti obnova zob. Sodobne polimerne snovi imajo visoko oprijemljivost na zobe, ki ni slabša od povezave zobnih tkiv med seboj.

Polimerni kompoziti so inertni in netoksični, kar omogoča njihovo uporabo brez izolacijskih distančnikov. Pomembna prednost materialov je sposobnost povezovanja nepolimerizirane (viskozne) oblike s polimerizirano (strjeno).

Glavne lastnosti snovi se nenehno izboljšujejo - povečuje se tiksotropija, polimerizacijsko krčenje, dodani so novi barvni odtenki, tlačna trdnost, natezna trdnost in odrgnina.

Vendar kljub vsem tem napredkom v razvoju idealen material še ni bil ustvarjen. Za uspešno reševanje problemov obnove zob morajo uporabljeni kompoziti imeti naslednje lastnosti.

1. Visoka radiopacientnost materialov, ki se uporabljajo za plombiranje žvečilnih zob.
2. Dober oprijem na zobna tkiva, ki zagotavlja popolno tesnost notranjih votlin obnovljenih zob.
3. Visoka tlačna in natezna trdnost, odpornost proti obrabi. Te lastnosti so še posebej pomembne za materiale, ki se uporabljajo za plombiranje žvečilnih zob, saj med žvečenjem nastajajo zelo velike obremenitve na plombi, ki dosežejo 70 kg.
4. Enostavnost in enostavnost uporabe. Snov se mora zlahka vnesti v kariozno votlino in ne povzročati težav pri nastajanju zalivke.
5. Biokompatibilnost z ustno votlino in zobnimi tkivi. Snovi ne smejo vsebovati snovi, ki dražijo sluznico in pulpo.
6. Možnost dolgotrajnega skladiščenja brez poslabšanja lastnosti.
7. Pomanjkanje senzibilizirajočih učinkov na zdravnika in bolnika.
8. Maksimalna skladnost barve, sijaja, prosojnosti polimeriziranega materiala naravnim zobnim tkivom. Ohranjanje barvne stabilnosti.
9. Bližina fizikalnih lastnosti (toplotna prevodnost, toplotna ekspanzija itd.) z lastnostmi zobnega tkiva.
10. Vsestranskost. Sposobnost uporabe iste snovi v različnih kliničnih okoljih. Danes so najbolj vsestranski ormokerji in hibridni kompoziti.
11. Razpoložljivost.

Zobni polimerni kompoziti uspešno tekmujejo z drugimi polnili. Njihove prednosti vključujejo visoko trdnost, odpornost proti obrabi, dobre estetske lastnosti, nizko polimerizacijo krčenje, vsestranskost, ki omogoča uporabo v različnih kliničnih situacijah, na čelnem in žvečilnem zob.

Nobenega dvoma ni, da bodo v bližnji prihodnosti novi materiali, ki bodo v največji meri izpolnjevali zahteve za »idealni« kompozit.