Nanokompoziti v zobozdravstvu: nanohibridni in mikrohibridni

Vprašanje visokokakovostnih kompozitnih materialov, ki se uporabljajo za obnova zob, je bil vedno oster. Do zobozdravnika kompozitov postavljajo se visoke zahteve. Imeti morajo zadostno mehansko trdnost, da se lahko uporabljajo ne samo na sprednjih, ampak tudi na žvečilnih zobeh.

Imajo dobre estetske lastnosti, nizko polimerizacijsko krčenje, nizek koeficient toplotnega raztezanja.

Bodite tehnološko napredni, olajšajte manipulacijo barvnih odtenkov. Vse te lastnosti je bilo mogoče združiti v eni sestavi razmeroma nedavno, po razvoju in uvedbi novih zobnih obnovitvenih materialov, ki vključujejo nanokompozite.

Kaj so nanokompoziti?

Nanokompoziti so večfazni materiali, pri katerih ima vsaj ena faza (polnilo) velikost frakcije od 0,1 do 100 nm (1 nanometer je enak 0,001 mikronov). Zobni nanokompozitni materiali so običajno kombinacija anorganskega polnila in organske matrice.

Kot slednje se uporabljajo različne smole z dodatki - polimerni inhibitorji, katalizatorji, fotoiniciatorji, absorberji svetlobe, barvila.

Pred prihodom nanotehnologije v zobozdravstvu so ortodonti že uporabljali formulacije, katerih velikosti delcev ustrezajo nanoskali. To so tako imenovani mikrofilni kompoziti. Njihova povprečna velikost delcev je 0,04 μm, kar ustreza 40 nm.

Vendar pa imajo mikrofilni kompoziti poleg pozitivnih lastnosti - dobro poliranje, visoka barvna obstojnost in nizka abrazivna obraba - tudi pomembne pomanjkljivosti. Glavna je nezadostna mehanska trdnost, ki ne omogoča njihove uporabe za polnjenje in obnovo žvečilnih zob. Druga pomanjkljivost teh materialov je oprijem mikrodelcev, kar vodi do nehomogene kompozitne strukture.

Kar zadeva zobne kompozite, obstaja tak vzorec. Drobnejši kot so delci polnila, večja je njegova polirnost in estetika, vendar manjša je trdnost in obratno. Zobozdravstveni znanstveniki so nenehno iskali nove materiale za prekinitev tega začaranega kroga.

Začetek uporabe nanokompozitov v zobozdravstvu je zaznamoval novo obdobje v razvoju sestavkov za obnovo in zdravljenje zob. Prvi kompozit z nanopolnjenjem je 3M ESPE predstavil na Dunaju na mednarodni zobozdravstveni razstavi jeseni 2002.

Glavne lastnosti kompozitnih zobnih materialov so velikost delcev polnila in stopnja polnjenja matrice. Prvi parameter vpliva na odpornost proti obrabi, poliranje, stabilnost barve. Stopnja polnjenja določa trdnost, toplotno raztezanje in polimerizacijsko krčenje kompozita.

Stopnja polnjenja tradicionalnih mikrofilnih kompozitov je 35–60 mas. To je nizka vrednost, ki ne omogoča pridobivanja materiala z zahtevanimi trdnostnimi lastnostmi. V zobozdravstvu so nanokompoziti visoko napolnjene spojine (več kot 60%), kar omogoča njihovo uporabo za obnovo ne le sprednjih, temveč tudi žvečilnih zob.

Tradicionalne zobne formulacije in nanokompoziti se pri uporabi obnašajo drugače. Prvi imajo delce polnila, ki zapustijo površino pod delovanjem abrazivne obremenitve obnovljenega zoba, za seboj pustijo majhne kraterje, ki zmanjšujejo sijaj in estetiko obnovljeno mesto. Pri obrabi nanokompozitov se zaradi majhne velikosti delcev ne tvori krater, zaradi katerega se sijaj in videz zoba ne spremenita.

V zgodnjih dneh so nanotehnologijo uporabljali le v zobozdravstvu za izdelavo lepil. Kasneje so jih začeli uporabljati za proizvodnjo restavriranja in polnila.

Vrste nanokompozitov

Glavne razlike med temi sestavami določajo vrsta, velikost in struktura polnila. Kot izhodni material za proizvodnjo nanodelcev se uporabljajo:

• titanov silikat;
• kremen;
• cirkonijev silikat;
• težke soli;
• polimeri;
• nekaj kovinskih oksidov.

Glede na strukturo in velikost polnila ločimo dve glavni skupini nanokompozitov:

• nanohibridne kompozicije, ki so modifikacija tradicionalnih mikrohibridnih (mikrofilnih) kompozitov z vnosom nanodelcev v njihovo strukturo;
• pravi nanokompoziti, ki temeljijo izključno na nanopolnilih.

Nanokompoziti se razlikujejo tudi po:

• metoda polimerizacije (kemično ali svetlobno polimerizirana);
• oblika sproščanja (v brizgah ali kapsulah);
• število barvnih odtenkov;
• preglednost in številne druge funkcije.

Nanohibridni kompoziti

Tradicionalni mikrohibridni kompoziti vsebujejo majhne (približno 0,04 μm) in velike (do 1 μm) delce. Zaradi nagnjenosti k lepljenju so drobni delci neenakomerno razporejeni v matrici, kar vodi do poslabšanja poliranja in zmanjšanja estetike. Da bi odpravili to pomanjkljivost, so bili v tradicionalni kompozit uvedeni nanodelci z velikostjo 20-70 nm. Za razliko od drobne frakcije običajnih kompozitov se nanodelci ne držijo skupaj in so enakomerno razporejeni po matriksu. To zagotavlja homogenost sestave.

Kot rezultat modifikacije dobimo nanohibridne kompozite, ki imajo v primerjavi s tradicionalnimi materiali večjo trdnost in izboljšane estetske lastnosti. Veliki delci zagotavljajo visoko trdnost kompozita. Fina frakcija, ki zapolni vrzeli med grobimi, zagotavlja odlično poliranje in visoko estetiko mesta obnove.

Najnovejši nanokompoziti (npr. Estet-X) vsebujejo 3 velikosti polnila - srednje delce, mini delce in nanodelce. Razmerje teh faz je strogo nadzorovano. Takšne kompozicije se imenujejo "mikromreža".

Pravi nanokompoziti

Bolj obetavni zobni kompoziti so tisti, pri katerih so celotno polnilo nanodelci. Takšne kompozicije imenujemo "pravi" ali "nanocluster".

Nanodelci v pravih kompozitih so prisotni v dveh vrstah.

• v obliki nanomerov z velikostjo 20... 75 nm.
• v obliki nanoklastrov, katerih velikosti se gibljejo od 0,6 do 1,4 mikrona.

Nanoklasteri niso nič drugega kot aglomeracije nanomerov. Obstoječe tehnologije omogočajo nadzor nad njihovo velikostjo in strukturo. To je zelo pomembno, saj so od tega odvisne temeljne lastnosti zobnih nanokompozitov. Trdnost zagotavljajo veliki delci, polrnost in estetski videz pa majhni delci. Z nadzorovanjem velikosti in porazdelitve velikih in majhnih nanodelcev v matriksu je mogoče dobiti material z želenimi lastnostmi.

Nanocluster kompoziti imajo zelo visoko polnjenje - do 87%. To ima za posledico dobro trdnost in nizko krčenje materiala. Hkrati ostanejo polnost, odpornost proti abrazivni obrabi in estetika obnovljenih zob na visoki ravni. V procesu obrabe se nanoklasteri postopoma obrabljajo in se od sebe odcepijo na nanosmerju za nanoskalo. Zato na površini materiala ni vidnih votlin, kot je to v primeru tradicionalnih kompozitnih kompozicij.

Lastnosti in značilnosti

Razvoj nanokompozitov je omogočil izstop iz začaranega kroga, ki je obstajal prej v zvezi z zobnih sestavkov, ko je bilo doseganje visokih estetskih parametrov doseženo za ceno znižanja moč in obratno. Zdaj lahko združite zahtevane lastnosti v enem materialu.

Nanokompozite odlikujejo:

• visoka trdnost in zanesljivost obnove;
• odlična polirnost, dolgotrajno ohranjanje suhega sijaja.
• nizko krčenje med polimerizacijo - 1,6-1,9%, kar je bistveno nižje kot pri tradicionalnih kompozitih;
• visoka stopnja polnjenja matriksa - do 87 % teže;
• proizvodnost, dobre uporabne lastnosti;
• veliko število barvnih odtenkov.

Slabosti vključujejo visoko ceno in nezadostno poznavanje kliničnih manifestacij.

Področje uporabe nanokompozitov je praktično neomejeno. Uporabljajo se za:

• zapolnjevanje vseh karioznih votlin;
• obnova napak sklenine v primeru fragmentarne erozije;
• obnova estetike sprednji zobje;
• inštalacij začasne zalivke;
• prekrivke ravne furnirji;
• šivanje zob;
• obnova kovinsko-plastičnih in kovinsko-keramične krone in fasete;
• proizvodnja prevlekov in vložkov;
• nabiranje zobnih panjev na sidrnih zatičih;
• kot tesnilo.

Za polimerizacijo se uporablja predvsem svetlobno obsevanje.

Proizvajalci nanokompozitov

Med proizvajalci, ki proizvajajo material, je mogoče razlikovati takšne tuje blagovne znamke.

ZM ESPE

ZM ESPE (ZDA) je eden izmed vodilnih v razvoju inovativnih rešitev na področju zobozdravstva. Podjetje proizvaja materiale in instrumente za ortopedijo in zobozdravstveno terapijo.

Obnovitveni material Filtek Supreme XT spada med prave nanokompozite, torej kot polnilo se uporabljajo samo nanodelci. Sestava ima visoke lastnosti poliranja in trdnosti, dolgo časa ohranja suh sijaj. Uporablja se pri obnovi žvečilnih in sprednjih zobnih enot, izdelavi direktnih lusk, opornicah in tvorbi zobnih panjev.

Dentsply

Ameriško podjetje DENTSPLY svoje izdelke prodaja v 120 državah.

Eden izmed izdelkov je nanohibridna formulacija Ceram X, ki kot polnila uporablja keramiko in nanodelce.

Glavni namen je anteriorna obnova. Enotna preglednost in visoke estetske lastnosti so dosežene z minimalnim številom barvnih odtenkov.

Voco

Podjetje VOCO (Nemčija) proizvaja materiale za ortopedsko, obnovitveno in preventivno zobozdravstvo. Izdelke VOCO kupujemo v več kot 100 državah po vsem svetu.

Kompozit Grandio je izdelan z uporabo nanotehnologije za doseganje 87 % polnosti po masi. Metakrilat se uporablja kot matrika. Utrjevanje poteka s halogensko lučjo. Sestava je na voljo v kapsulah in brizgah. Grandio VOCO izpolnjuje vse zahteve za sodobne zobne nanokompozite.

Živahno

Sprva švicarsko podjetje, zdaj pa mednarodni sindikat Vivadent proizvaja široko paleto obnovitvenih in terapevtskih zobnih zmesi, ki jih dobavljajo v 120 držav po vsem svetu.

Eden od izdelkov podjetja, nanohibridni svetlobno polimerni kompozit Tetric EvoCeram, je zasnovan za polnjenje in obnovo sprednjih in žvečilnih zobnih enot. Možnost senčne kode olajša zobozdravniku delo in poveča estetski učinek.

Kerr

Podjetje z istim imenom, ki sta ga leta 1891 v ZDA ustanovila brata Kerr, je zdaj postala mednarodno podjetje, ki proizvaja izdelke, po katerih je povpraševanje v številnih državah sveta. Vključno v Rusiji.

Premis nanohibridna sestava vsebuje delce 3 velikosti - nanopolnilo 0,02 mikrona, stekleno polnilo 0,4 mikrona in polimerizirane delce 30-50 mikronov. To je omogočilo visoko polnjenje (84 %) in nizko krčenje (1,6 %) kompozita.

Pentron

Pentronov nanohibridni kompozit Simile je vsestranski material za zdravljenje in obnovo zadnjih in sprednjih zob.

Kompozit ima visoko trdnost, odlično poliranje in številne odtenke, kar vam omogoča, da dosežete absolutno barvno harmonijo z naravno sklenino zoba.

Schiitz Dental Group

Nemško podjetje Schiitz Dental Group poleg številnih drugih materialov za zobozdravstvo proizvaja obnovitveni nanokompozit NanoPaq. Izjemno trdnost in zanesljivost restavracije zagotavlja visoka stopnja polnjenja do 82 %.

Sestava NanoPaqa ima 4 razrede prosojnosti - visoko transparenten, nizko prozoren, srednje prozoren in popolnoma mat. Tehnologija izdelave nanokompozitov vam omogoča nadzor nad nivojem preglednosti z možnostjo pridobitve katere koli vmesne različice.

Zaključek

Sodobna zobna obnovitev in polnilni materiali, ki vključujejo predvsem nanokompozite, odpirajo zobozdravnikom in ortodontom široke možnosti pri zdravljenju, obnavljanju in korekciji sprednjih in zadnjih zob.

Zahvaljujoč nanopolnilu je zagotovljen niz lastnosti, ki jih ni mogoče dobiti s tradicionalnimi formulacijami. Glavne so visoka polirnost, mehanska trdnost, odpornost na obrabo, idealne estetske lastnosti.