CC BY
34
JOURNAL OF NEW MEDICAL TECHNOLOGIES - 2018 - V. 25, № 3 - P. 28-33
УДК: 616.314-089.27:615.847.8 DOI: 10.24411/1609-2163-2018-16146
ПОВЫШЕНИЕ АДГЕЗИОННЫХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ СВЕТООТВЕРЖДАЕМЫХ ОДНОКОМПОНЕНТНЫХ КОМПОЗИЦИОНЫХ СТОМАТОЛОГИЧЕСКИХ ГЕРМЕТИКОВ К
ТВЕРДЫМ ТКАНЯМ ВРЕМЕННОГО ЗУБА, ПУТЕМ ВОЗДЕЙСТВИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА РАСХОДНЫЙ МАТЕРИАЛ ДО ПЛОМБИРОВАНИЯ
Ю.А. ИППОЛИТОВ*, А.В. КОСТЮЧЕНКО**, А.В. ЛАТЫНИН***, Е.В. КОНТОРИНА*, А.А. САВВИНА*,
Ю.С. РАССКАЗОВА*
'Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Воронежский государственный медицинский университет им. Н.Н.Бурденко» Министерства здравоохранения Российской Федерации, ул. Студенческая, д. 10, Воронеж, 394036, Россия,
e-mail: [email protected]
'Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Воронежский государственный университет» Минобрнауки России, Университетская площадь, д. 1, г. Воронеж, 394018, Россия, e-mail: [email protected] '"Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Воронежский государственный лесотехнический университет им. Г.Ф. Морозова» Минобрнауки РФ, ул. Тимирязева, д. 8, Воронеж, 394087, Россия, e-mail: [email protected]
Аннотация. Одной из самых ранних и распространенных форм кариеса временных зубов, является фиссурный кариес. Клинические наблюдения последних лет свидетельствуют о том, что 80% всех кариозных полостей у детей от 5 до 15 лет расположены в фиссурах и ямках.
В связи с этим, повышение адгезионных возможностей стоматологических материалов для герметизации фиссур временных зубов, является актуальной проблемой стоматологии, так как это позволило бы снизить процент возникновения вторичного кариеса.
Цель исследования: оценить влияние магнитного поля на адгезию стоматологических одноком-понентных светоотверждаемых композиционных герметиков к твердым тканям временного зуба, а так же уточнить время сохранения эффекта воздействия магнитного поля на исследуемые пломбировочные материалы.
Исследуемые пломбировочные материалы: Filtek Ultimate 3M ESPE, Clinpro Sealant 3M ESPE, Filtek Bulk Fill 3M ESPE, Constik фирмы DMG, помещали в высоковольтную установку для обработки композиционных стоматологических материалов постоянным магнитным полем на 20 минут при напряженности магнитного поля от 22*104 Ампер/метр (А/м). После обработки материалов магнитным полем их использовали в подготовке образцов для оценки адгезии к твердым тканям временных зубов через определенные промежутки времени - 24 часа, 96 часов, 168 часов.
Результаты исследования и их обсуждения: определение адгезивной прочности соединения све-тоотверждаемых однокомпонентных композиционных герметиков с твердыми тканями временных зубов показало, что после воздействия магнитного поля на пломбировочные материалы и их использования для исследования после 24 часов пребывания в воде, значения на разрыв увеличились в стоматологических герметиках Filtek Ultimate в 5 раз, в Clinpro Sealant в 2 раза, в Constik в 2,7 раза., в сравнении с контрольными образцами герметиков, которые не были подвержены обработке магнитного поля, при этом повышение адгезионной способности этих материалов сохраняется в течении 4-х суток, а затем достоверных различий, в адгезии этих материалов с материалами, не подверженных воздействию магнитного поля, не обнаруживается. Стоматологический герметик Filtek Bulk Fill не имел достоверных различий по адгезионной прочности, как до обработки магнитным поле, так и после нее.
Ключевые слова: магнитное поле, светоотверждаемые композиционные стоматологические герметики, адгезия к твердым тканям зуба.
Актуальность проблемы. Одной из самых ранних и распространенных форм кариеса временных зубов, является фиссурный кариес. Клинические наблюдения последних лет сви-
детельствуют о том, что 80% всех кариозных полостей у детей от 5 до 15 лет расположены в фиссурах и ямках [3]. В связи с этим, повышение адгезионных возможностей стоматологи-
ческих материалов для герметизации фиссур временных зубов, является актуальной проблемой стоматологии, так как это позволило бы снизить процент возникновения вторичного кариеса.
Изменения физико-химических свойств расходных стоматологических материалов возможно после воздействия на них электрическим полем, напряженностью до 75В/см, что способствует приобретению стоматологическим цементов антибактериальных свойств, а так же повышение его адгезии до 30% [7].
Электромагнитное поле способно изменять физико-механические прочностные параметры композитных пломбировочных материалов, при этом они приобретают новые физико-механические свойства [4].
Из технической литературы известно, что повышение адгезионной прочности клеевых соединений древесины при обработке клея электрическим полем, объясняется увеличением молекулярных, электрических и диффузионных связей. Согласно адсорбционной теории адгезии, повышение адгезионной прочности клеевого соединения, достигается накоплением полярных групп полимерного компонента клея, уменьшением молекулярной массы, повышением подвижности цепей, а так же изменениям вязкости [2,5]. Известно так же о структурных изменениях полимерных материалов в магнитном поле за счет направленной ориентации и упрочнения, то есть повышения микротвердости оттверждаемой композиции, при этом структурное состояние становится более однородным [6,8].
Сверх высокие частоты электромагнитного поля способны ускорять отверждение эпоксидной смолы, что по мнению авторов связано с саморазогревом за счет большой теплоты по-лиаминовой эпоксиполимеризации [1].
Таким образом, влияние магнитного поля на структуру стоматологических расходных материалов и изменения их физико-химических свойств, является актуальной задачей современных научных исследований.
Цель исследования - оценить влияние магнитного поля на адгезию стоматологических однокомпонентных светоотверждаемых композиционных герметиков к твердым тканям временного зуба, а так же уточнить время сохранения эффекта воздействия магнитного поля на исследуемые пломбировочные материалы.
Материалы и методы исследования. Ка-
ждый из исследуемых пломбировочных материалов: Filtek Ultimate 3M ESPE, Clinpro Sealant 3M ESPE, Filtek Bulk Fill 3M ESPE, Constik фирмы DMG находился в заводской упаковке(шприце), который помещали в высоковольтную установку для обработки композиционных стоматологических материалов постоянным магнитным полем на 20 минут при напряженности магнитного поля от 22*104 Ампер/метр(А/м)
После обработки материалов магнитным полем их использовали в подготовке образцов для оценки адгезии к твердым тканям временных зубов через определенные промежутки времени - 24 часа, 96 часов, 168 часов. Для этой цели были сформированы три группы по 10 образцов каждого материала в каждой группе для каждого временного промежутка. Группу контроля составили по 10 образцов каждого материала, который не подвергался магнитному воздействию.
Определение адгезионной прочности соединения светоотверждаемого однокомпо-нентного композиционного герметика с твердыми тканями временного зуба проведено на основании межгосударственного стандарта ГОСТ 31574-2012 для стоматологических полимерных восстановительных материалов.
Испытания были проведены на разрывной испытательной машине РПМ-10МГ4 ООО «СКБ Стройприбор» г. Челябинск (рис. 1).
Для определения адгезионной прочности расходных стоматологических материалов-герметиков: Filtek Ultimate фирмы 3M ESPE, Clinpro Sealant фирмы 3M ESPE, Filtek Bulk Fill фирмы 3M ESPE, Constik фирмы DMG использовали 80 временных зубов, удаленных по орто-донтическим показаниям. Каждый зуб распиливали на 2 части в сагиттальном направлении с помощью алмазного диска при скорости 1500 об/мин под водяным охлаждением. Половинку зуба монтировали с помощью самотвердеющей пластмассы Протакрил-М в блок, таким образом, чтобы рабочая поверхность зуба выступала над поверхностью пластмассы, но не более чем на 1 мм (рис. 2).
При подготовке образцов к испытаниям, поверхность дентина и эмали обезжиривали тампоном, смоченным этиловым спиртом, затем на поверхность зуба накладывали полиэфирные колечки диаметром 3 мм, так чтобы отверстие приходилось на испытуемую поверхность. После чего подготавливали поверхность зуба в соответствии инструкции изгото-
вителя и проводили травление. нанесение ад-гезива, либо не проводили травление в случае с материалом Constik, так как по инструкции производителя он имеет самопротравливающий компонент. Цилиндрическое отверстие кольца заполняли испытуемым материалом, герметики отверждали в соответствии с инструкцией - полимеризация герметика светом полимеризационной лампы длинной волны 450 нм в течение 40 сек. Полиэфирное кольцо аккуратно удаляли и подготовленные образцы сразу после изготовления помещали в воду комнатной температуры (23±1)°С и выдерживали в течение 24 часов.
Для испытания образцы извлекали из воды, удаляли влагу с поверхности образцов фильтровальной бумагой и закрепляли металлический блок в зажим испытательной машины. После чего включали машину и записывали значения при котором происходит разрушение склеенного образца по поверхности раздела. Растровую электронную микроскопию и рент-генспектральный микрохимический анализ сколов 24 удаленных временных зубов проводили с помощью низковакуумного растрового электронного микроскопа модели «JEOL JSM-6380LV» (Япония). Сколы зубов, предварительно запломбированные стоматологическими герметиками перед рентгенспектральным микрохимическим анализом не высушивали и не покрывали углеродной пленкой, чтобы не получить погрешность полученных данных, в частности, по углероду. Химическую адгезию пломбировочных материалов оценивали с помощью рентгенспектрального микрохимического анализа при увеличении от 500 до 30000 крат. Распределение химических элементов в области границы пломбировочного материала к твердым тканям зуба исследовали методом микрорентгенспектрального картирования поперечных сколов зубов с помощью системы энергодисперсионного анализа INCA-250. Пла-нарное распределение химических элементов оценивали по окраске рентгеновского изображения разными цветами, задаваемыми оператором, что позволило оценить их взаимное проникновение.
Статистическую обработку полученных результатов проводили с помощью результатов стандартного пакета программного обеспечения Statistica 8.0. Были оценены такие параметры, как стандартная ошибка среднего, асси-метрия, минимальное значение данных, мак-
симальное значение данных. В качестве показателя, характеризующего разброс данных использован вариационный размах Mean. Для групп сравнения был использован непараметрический критерий различия U-критерий Mann-Whitney. При обработке данных значимыми признавались различия при p<0,05, полученные при сравнении показателей.
Результаты и их обсуждения. Определение адгезивной прочности соединения свето-отверждаемых однокомпонентных композиционных герметиков с твердыми тканями временных зубов показало, что после воздействия магнитного поля на пломбировочные материалы и их использования для исследования после 24 часов пребывания в воде, значения на разрыв увеличились в стоматологических герме-тиках Filtek Ultimate в 5 раз, в Clinpro Sealant в 2 раза, в Constik в 2,7 раза, в сравнении с контрольными образцами герметиков, которые не были подвержены обработке магнитного поля. В стоматологическом материале Filtek Bulk Fill повышение адгезивной прочности, в отличии от других исследуемых материалов, достоверно не увеличилось, вероятно из-за изменения рецептуры нового композиционного материала с заменой в нем светополимеризующейся смолы, которая остается инертной к воздействию магнитного поля, где мономеры AFM и AUDMA имеют большой размер молекул, что позволяет снизить полимеризационную усадку и вызванный ей стресс, в отличии от герметиков с традиционными полимерными матрицами, содержащими Bis-GMA, UDMA, TEGDMA олигоме-ры. Видимо, магнитное поле при воздействии на традиционные герметики Filtek Ultimate, Clinpro Sealant, Constik делает их структурное состояние более однородным, имеющим направленную организацию, тогда как стоматологический материал Filtek Bulk Fill структурных изменений не притерпевает (рис. 1,2).
Спустя 96 часов (4 суток) адгезивная прочность в материале Filtek Ultimate снизилась до 4,25±1,17 МПа, но оставалась выше контрольных значений этого материала до воздействия магнитного поля в 2,5 раза. Адгезивная прочность композиционных материалов Clinpro Sealant и Constik, так же снизилась до 4,21±0,19 МПа и 2,51±1,12 МПа соответственно, но оставалась выше контрольных значений адгезии до воздействия магнитного поля в 1, 1 и 1,6 раза соответственно.
JOURNAL OF NEW MEDICAL TECHNOLOGIES - 2018 - V. 25, № 3 - P. 28-33
б
Рис. 1. Структурное состояние стоматологического герметика Clinpro Sealant: а - без обработки магнитным полем; б - после обработки магнитным полем. Электронное изображение скола герметика в режиме вторичной электронной эмиссии. Увеличение *2000 крат
*•
■ A f, к • J ; Г - - ' •
. . : г £ 4 " '
■v . 2 0 *v: » . ; , 9 • * 7, л 00 ie>w 0300 0S . 19 SEI"
б
Рис. 2. Структурное состояние стоматологического герметика Filtek Bulk Fill: а - без обработки магнитным полем; б - после обработки магнитным полем. Электронное изображение скола герметика в режиме вторичной электронной эмиссии. Увеличение *2000 крат
Через 168 часов (7 суток) достоверных значений повышения адгезивной прочности соединения светоотверждаемых однокомпонент-ных композиционных герметиков с твердыми тканями временных зубов, обнаружено не было (табл.).
Таблица
Показатели адгезионной прочности световых
однокомпонентных композиционных герметиков к твердым тканям временного зуба до и после воздействия магнитного поля (в Мега паскалях МПА)
"^Ыатериа-N. лы Время N^ Электромагнитное поле 24 часа 96 часов 168 часов
Filtek Ultimate 1,71±0, 09
Clinpro Sealant 3,86±0,12
Filtek Bulk Fill 1,21±0,08
Constik 1,57±0, 09
Filtek Ultimate + 9,14±1,15* 4,25±1,17* 1,92±0,21
Clinpro Sealant + 7,71±0,13* 4,21±0,19* 3,78±0,19
Filtek Bulk Fill + 1,32±0,11 1,31±0,16 1,29±0,07
Constik + 4,21±0,18* 2,51±1,12* 1,53±0,11
Примечание: * - достоверность различий с группой контроля стоматологических материалов, неподверженных обработки магнитнымполем р<0,05
Элемент Несовой % Атомнь[й%
С 41.69 53.76
О 39.11 37,86
Na 0.29 0.19
0.62 0.34
6.70 5.55
0.31 0.14
Co 11.28 4.3S
Итоги 100.00
Рис. 3. Электронное изображение и рентгенспек-тральный микрохимический анализ распределения химических элементов на границе дентина стоматологического герметика Clinpro Sealant не подверженного магнитной обработке. Увеличение *200 крат
Элемент Весовой % Атомный^
С 42.77 53.54
О 36.10 37.71
Si 4.48 2,14
р 6.61 3.26
Св. 10.04 '1.35
Итоги 100.00
Рис. 4. Электронное изображение и рентгенспек-тральный микрохимический анализ распределения химических элементов на границе дентина стоматологического герметика Clinpro Sealant подверженного магнитной обработке. Увеличение *200 крат.
а
а
200Mкт
б
Рис. 5. Рентгеновская карта распределения химических элементов на границе прилегания дентина к стоматологическому герметику Clinpro Sealant (кальций - синий, кремний - красный, кислород - зеленый). а - без обработки магнитным полем; б - после обработки магнитным полем.
С помощью рентгенспектрального микрохимического анализа были исследованы участки дентина зуба в зоне прилегания к стоматологическому герметику, а так же глубже расположенных слоях коронкового дентина. Установлено проникновение химических элемен-
тов из пломбировочных материалов в наружный слой дентина, прилегающего к стоматологическому герметику. При обработке стоматологического герметика магнитным полем перед пломбированием зуба адгезионная прочность повышается за счет химической адгезии
- повышение проникновения кремния в структуру дентинных канальцев 4.41 ±0,09 (контроль
- 0,61±0,08) (рис 3,4,5).
Выводы. Прочность адгезии светоотвер-ждаемых однокомпонентных композиционных стоматологических герметиков к твердым тканям временного зуба после воздействия на расходный стоматологический материал магнитного поля перед применением для пломбирования, повышается у Filtek Ultimate, Clinpro Sealant, Constik, при этом повышение адгезионной способности этих материалов сохраняется в течении 4-х суток, а затем достоверных различий, в адгезии этих материалов с материалами, не подверженных воздействию магнитного поля, не обнаруживается. Стоматологический герметик Filtek Bulk Fill не имел достоверных различий по адгезионной прочности, как до обработки магнитным поле, так и после нее.
Проведенная оценка действия магнитного поля на стоматологические герметики безусловно требует дальнейших исследований, а так же дискуссий по поводу перспективы и целесообразности применения в детской стоматологической практике.
IMPROVEMENT OF ADHESION OPPORTUNITIES OF LIGHT-CONFORMED ONE-COMPONENT COMPOSITE DENTISTRY HERMITICS TO SOLID TISSUE OF THE TEMPORAL TOOTH THROUGH THE IMPACT OF THE MAGNETIC FIELD ON SUPPLY MATERIAL BEFORE SEALING
YU. A. IPPOLITOV*, A.V. KOSTYUCHENKO**, A.V. LATININ***, E.V. KONTORINA*, A.A. SAVVINA*, YU.S. RASSKAZOVA*
* Educational Institution of Higher Professional Education "Voronezh State Medical University", Studencheskaya str., 10, Voronezh, 394036, Russia, e-mail: [email protected] ** Educational Institution of Higher Professional Education "Voronezh State University", University square, 1, Voronezh, 394018, Russia, e-mail: [email protected] "'Educational Institution of Higher Professional Education "Voronezh State G.F. Morozov University of Forestry and Technologies", 8, Timiryazeva str., Voronezh, 394087, Russia, e-mail: [email protected]
Abstract. One of the earliest and most common forms of caries of temporary teeth is fissure caries. Clinical observations of recent years indicate that 80% of all carious cavities in children from 5 to 15 years are located in the fissures and pits. In this regard, increasing the adhesion capacity of dental materials for sealing temporary teeth fissure is an urgent problem of dentistry, as it would reduce the percentage of secondary caries. The research purpose was to evaluate the influence of the magnetic field on the adhesion of dental one-component light-curing composite sealants to the hard tissues of the temporary tooth , as well as to clarify the time of preservation of the effect of the magnetic field on the studied filling materials. The investigated filling materials: Filtek Ultimate-3M ESPE, Clinpro Sealant 3M ESPE, Filtek Bulk Fill 3M ESPE,
Constik DMG was placed in a high voltage installation for composite dental materials permanent magnetic field for 20 min. at a magnetic field of 22х10 4 Amps/meter(a/m). After processing of materials by magnetic field they were used in preparation of samples for assessment of adhesion to hard tissues of temporary teeth at certain intervals - 24 hours, 96 hours, 168 hours. The results of the study and their discussion: determination of adhesive strength of the compound of light-cured single-component composite sealants with hard tissues of temporary teeth showed that after exposure to the magnetic field on the filling materials and their use for the study after 24 hours in the water, the values for the gap increased in dental sealants Filtek Ultimate 5 times In, in comparison with reference samples of sealants that were not subject to magnetic field treatment, at the same time, the increase in the adhesive ability of these materials is maintained for 4 days, and then significant differences in the adhesion of these materials with materials that are not exposed to the magnetic field are not detected. Dental sealant Filtek Bulk Fill had no significant differences in adhesive strength, both before and after magnetic field treatment.
Key words: magnetic field, light-curing composite dental sealants, adhesion to hard tooth tissues.
Литература
References
1. Архангельский Ю.С. СВЧ электротермия. Саратов: СГТУ, 1998. 408 с.
1. Arhangel'skij YUS. SVCH ehlektrotermiya [Micro wave electrothermics]. Saratov: SGTU; 1998. Russian.
2. Воронежцев Ю.И., Гольдаде В.А., Пинчук Л.С. Электрические и магнитные поля в технологии полимерных композитов. Минск: Навука I тэхника,
1990. 263 с.
2. Voronezhcev YUI, Gol'dade VA, Pinchuk LS. EHlek-tricheskie i magnitnye polya v tekhnologii polimernyh kompozitov [Electric and magnetic fields in polymer composite technology]. Minsk: Navuka I tehkhnika; 1990. Belarus.
3. Детская терапевтическая стоматология: нац. рук-во / под ред. В.К. Леонтьева, Л.П. Кисельниковой. Москва: ГЭОТАР-Медиа, 2010. 896 с.
3. Detskaya terapevticheskaya stomatologiya: nacion-al'noe rukovodstvo pod red. V.K. Leont'eva, L.P. Ki-sel'nikovoj [Children's therapeutic dentistry: national leadership under the ed. V. K. Leontiev, L. p. Kiselniko-va]. Moscow: GEHOTAR-Media; 2010. Russian.
4. Кунин А.А., Моисеева Н.С., Туровский Я.А. Сравнительная оценка физико-механических прочностных параметров композитных пломбировочных материалов до и после воздействия электромагнитного поля // Вестник новых медицинских технологий. 2016. №3. С. 164-167.
4. Kunin AA, Moiseeva NS, Turovskij YAA. Sravni-tel'naya ocenka fiziko-mekhanicheskih prochnostnyh parametrov kompozitnyh plombirovochnyh materialov do i posle vozdejstviya ehlektromagnitnogo polya [Comparative evaluation of physical and mechanical strength parameters of composite filling materials before and after exposure electromagnetic field]. Vestnik novyh medicinskih tekhnologij. 2016;3:164-7. Russian.
5. Мозговой Н.В. Прочность клеевых соединений древесины на основе электрообработанных клеев // Научный журнал КубГау. 2012. № 75. С. 1-10.
5. Mozgovoj NV. Prochnost' kleevyh soedinenij dreve-siny na osnove ehlektroobrabotannyh kleev [Strength of wood adhesive joints based on electrically treated adhe-sives]. Nauchnyj zhurnal KubGau. 2012;75:1-10. Russian.
6. Молчанов Ю.М., Кисис Ю.М., Родин Ю.П. Структурные изменения полимерных материалов в магнитном поле // Механика полимеров. 1973. № 4. С. 737-761.
Molchanov YUM, Kisis YUM, Rodin YUP. Strukturnye izmeneniya polimernyh materialov v magnitnom pole [Structural changes of polymer materials in the magnetic field]. Mekhanika polimerov. 1973;4:737-61. Russian.
7. Гринчик Н.Н., Савицкий В.П., Кукаренко В.А., Козлов С.В., Дудзяк В., Рижма М.И. Патент РФ № 2080853.Способ приготовления пломбировочного материала. Опубл. 10.06.1997.
6. Grinchik NN, Savickij VP, Kukarenko VA, Kozlov SV, Dudzyak V, Rizhma MI; inventors; Sposob prigotovle-niya plombirovochnogo materiala [Method of preparation of filling material]. Russian Federation patent RU № 2080853; 1997. Russian.
8. Попов В.М., Латынин А.В. К созданию клееной древесины повышенной прочности на основе клеев, модифицированных воздействием комбинированных физических полей // Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика. 2014. Т. 2, №2.1. Б01: 10.12737/3004
7. Popov VM, Latynin AV. K sozdaniyu kleenoj dreve-siny povyshennoj prochnosti na osnove kleev, modifici-rovannyh vozdejstviem kombinirovannyh fizicheskih polej [To the creation of high-strength laminated wood based on adhesives, modified by the effect of combined physical fields]. Aktual'nye napravleniya nauchnyh issle-dovanij XXI veka: teoriya i praktika. 2014;2(2.1). DOI: 10.12737/3004. Russian.
