CC BY
43
УДК 616.314.74, 616.314.72
http://dx.doi.org/10.26787/nydha-2686-6838-2020-22-2-36-41
СПОСОБЫ УЛУЧШЕНИЯ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ И ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ КОМПОЗИТНЫХ ПЛОМБИРОВОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ.
Гущин А.А., Адамчик А.А.
ФГБОУ ВО «КубГМУ», г. Краснодар, Российская Федерация
METHODS FOR IMPROVING THE PHYSICOMECHANICAL AND CHEMICAL PROPERTIES OF COMPOSITE FILLING MATERIALS.
Guschin A.A., Adamchik A.A.
KubSMU, Krasnodar, Russian Federation
Аннотация. Исследования последних лет свидетельствуют о невысоком качестве пломб в отдаленные сроки после пломбирования, что связано с деградацией гибридной зоны, микроподтеканием, последствиями полимеризационного стресса, что в конечном итоге проявляется нарушением краевого прилегания. В связи с этим разными авторами были разработаны и предложены методики для улучшения свойств как самих композитных пломбировочных материалов, так и для увеличения силы адгезии композитных пломбировочных материалов к стенкам зуба. Целью данной статьи является оценка эффективности существующих методов изменения физико-механических и химических свойств композитных реставраций. Задачей работы является обзор научных литературных данных о методах изменения и улучшения физико-механических и химических свойств композитных пломбировочных материалов. На сегодняшний день существуют несколько методов улучшения свойств композитных пломбировочных материалов. Однако наряду с преимуществами каждого из методов, существуют и недостатки. В статье проведен обзор современных методик улучшения качества композитных реставраций за счет изменения как физико-механических, так и химических свойств существующих композитных пломбировочных материалов. На основе полученных данных сделаны выводы о преимуществах и недостатках каждой из представленных методик.
Ключевые слова: композитный материал, прочность, нагрев, сила адгезии.
Annotation. Studies of recent years indicate a low quality of fillings in the long term after filling, which is associated with the degradation of the hybrid zone, micro- leakage, the effects of polymerization stress, which ultimately manifests itself as a violation of the marginal fit. In this regard, different authors have developed and proposed methods to improve the properties of composite filling materials themselves, and to increase the adhesion strength of composite filling materials to tooth walls. The purpose of this article is to evaluate the effectiveness of existing methods for changing the physicomechanical and chemical properties of composite restorations. The objective of the work is to review the scientific literature on methods for changing and improving the physicomechanical and chemical properties of composite filling materials. To date, there are several methods to improve the properties of composite filling materials. However, along with the advantages of each of the methods, there are disadvantages. The article reviews modern methods of improving the quality of composite restorations by changing both the physicomechanical and chemical properties of existing composite filling materials. Based on the data obtained, conclusions are drawn about the advantages and disadvantages of each of the presented methods.
Keywords: composite material, strength, heating, adhesion force.
—--—
~ 36 ~
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
[1] Пометелина Ю., Студенников М.В., Завьялова О.Е. Современные адгезивные системы в стоматологии. // Тверской медицинский журнал 2016; №5; с. 41.
[2] Yang JN, Raj JD, Sherlin H. Effects of Preheated Composite on Micro leakage-An in-vitro Study. // J Clin Diagn Res. 2016;10(6): ZC36-ZC38
[3] Lucey S, Lynch C, Ray N, Burke F, Hannigan A. Effect of pre-heating on the viscosity and microhard-ness of a resin composite. // J Oral Rehabil. 2010;37(4):278-82
[4] Daronch M, Rueggeberg F, Moss L, De Goes M. Clinically relevant issues related to preheating composites. //JEsthetRestorDent. 2006;18:340-50
[5] Wagner W, Aksu M, Neme A, Linger J, Pink F, Walker S. Effect of pre-heating resin composite on restoration microleakage. // Oper Dent. 2008;33(1):72-78
[6] Walter R, Swift E, Sheikh H, Ferracane J. Effect of temperature on composite resin Shrinkage. // Quintessence Int. 2009;40(10):843-47.
[7] Daronch M, Rueggeberg F, Hall G, De Goes M. Effect of composite temperature on in vitro intrapulpal temperature rise. // Dent Mater. 2007; 23(10):1283-88.
[8] Zach L, Cohen G. Pulp response to externally applied heat. // Oral Surg, Oral Med. 1965, Apr;19:515-30
[9] Пат. 2545410 Российская Федерация, МПК А 61 С 5/00. Способ вибрационной механоактива-ции композитных материалов по Меликяну М.Л. И устройство для его осуществления / М.Л. Меликян; Г.М. Меликян; К.М. Меликян; К.И. Давыдова; заявитель и патентообладатель Меликян М.Л.; заявл. №2013147270/14 от 23.10.2013; опубл. 27.03.2015 Бюл. №9. - 11 С.
[10] Адамчик А.А. Оценка полимеризации композита // Кубанский научный медицинский вестник - 2015. - №1. - С. 7-11.
Наиболее распространенным материалом в терапевтической стоматологической практике при реставрации разрушенных стенок зубов являются светоотверждаемые композиты. На сегодняшний день фирмы-производители сумели добиться достаточно высоких физико-химических свойств пломбировочных материалов. Тем не менее, проблема краевой адаптации композита при
REFERENCES
[1] Pometelina Ju., Studennikov M.V., Zav'jalova O.E. Modern adhesive systems in clinical dentistry. // Tverskoj medicinskij zhurnal 2016; №5; p. 41.
[2] Yang JN, Raj JD, Sherlin H. Effects of Preheated Composite on Micro leakage-An in-vitro Study. //J Clin Diagn Res. 2016;10(6): ZC36-ZC38
[3] Lucey S, Lynch C, Ray N, Burke F, Hannigan A. Effect of pre-heating on the viscosity and micro-hardness of a resin composite. // J Oral Rehabil. 2010;37(4):278-82
[4] Daronch M, Rueggeberg F, Moss L, De Goes M. Clinically relevant issues related to preheating composites. // J EsthetRestor Dent. 2006;18:340-50
[5] Wagner W, Aksu M, Neme A, Linger J, Pink F, Walker S. Effect of pre-heating resin composite on restoration microleakage. // Oper Dent. 2008;33(1):72-78
[6] Walter R, Swift E, Sheikh H, Ferracane J. Effect of temperature on composite resin Shrinkage. // Quintessence Int. 2009;40(10):843-47.
[7] Daronch M, Rueggeberg F, Hall G, De Goes M. Effect of composite temperature on in vitro intrapulpal temperature rise. // Dent Mater. 2007;23(10):1283-88.
[8] Zach L, Cohen G. Pulp response to externally applied heat. // Oral Surg, Oral Med. 1965, Apr;19:515-30
[9] Pat. 2545410 Russian Federation MnK A 61 C 5/00. M.L. Melikyan's method for vibration mechanical activation of composites and device for implementing it / M.L. Melikjan; G.M. Melikjan; K.M. Melikjan; K.I. Davydova; applicant and patent holder M.L. Melikjan appl. №2013147270/14 of 23.10.2013; publ. 27.03.2015 bull. №9. - 11 P.
[10] Adamchik A.A. Evaluation of composite polymerization / / Kubanskij nauchnyj medicinskij vestnik - 2015. - №1. - P. 7-11.
реставрации не теряет остроты. Исследования последних лет свидетельствуют о невысоком качестве пломб в отдаленные сроки после пломбирования, что связано с деградацией гибридной зоны, микроподтеканием, последствиями полимеризационного стресса, что в конечном итоге проявляется нарушением краевого прилегания [1].
—--—
~ 37 ~
В связи с этим разными авторами были разработаны и предложены методики для улучшения свойств как самих композитных пломбировочных материалов, так и для увеличения силы адгезии композитных пломбировочных материалов к тканям зуба. Среди них: предварительный нагрев композита; вибрационное воздействие на композит; механическая активация композита; правильный выбор и использование различных полимеризующих ламп.
Считается, что предварительный нагрев композита перед фотополимеризацией снижает вязкость и повышает его текучесть, увеличивая степень конверсии при полимеризации, и как следствие, улучшается долговечность реставрации. При повышении температуры композита увеличивается как подвижность радикалов в инициаторе полимеризации, так и мономеров, что приводит к созданию более сильной сшитой полимерной сетки [2]. Объем полимеризации композита выражается в степени конверсии мономерных связей С=С в полимерные С-С. Увеличение конверсии связей делает поверхность композита более твердой, увеличивает прочность на изгиб и модуль упругости, повышает устойчивость к перелому, увеличивает предел диаметральной прочности на разрыв, глубину отверждения и устойчивость к износу. Таким образом возрастают прочностные свойства композита [3]. При этом снижается до минимума уровень непрореагировавших мономеров и, как следствие, снижается вероятность возможных аллергических реакций у пациента.
Так же за счет снижения вязкости композита во время нагревания происходит увеличение его текучести в связи с увеличением подвижности молекул материала, что в конечном итоге приводит к увеличению адаптации и уменьшению микроподтекания вдоль поверхности реставрации [2].
Нужно отметить, что не при любом предварительном нагреве композита происходят улучшения свойств пломбировочного материала. При различных температурах нагрева композитного материала происходят изменения свойств композита не всегда в
лучшую сторону, что влияет на краевое прилегание композит - ткань зуба.
Предварительно нагретый композит до 60 °С показал наибольшее количество микропротечек вопреки предполагаемым результатам: чем выше температура, тем лучше предельная посадка. Это может быть связано с вероятностью падения температуры за период времени между процессом нагрева композита и моментом отверждением материала в сформированной полости зуба. Как описано Даронч и др., около 50% достигнутой температуры будет потеряно через 2 минуты и близко к 90% потерям через 5 минут удаления композита из нагревательного устройства [4]. В исследовании, проведенном Вагнером и др., было также обнаружено, что задержка отверждения предварительно нагретого композита является контрпродуктивной, поскольку падение температуры композита позволило вязкоупругой консистенции реставрации быстрее отрываться от стенок поверхности зуба. Из-за более высокой температуры, до которой она была нагрета, упругая деформация была еще быстрее [5]. Другое исследование также показало, что при нагревании композитных смол до температур от 54 до 68 °С наблюдается значительное увеличение объемной усадки [6]. В клинической практике существуют опасения относительно внесения предварительно нагретого композита с более высокой температурой в сформированные полости зуба, поскольку это может вызвать термическое повреждение пульпы. Тем не менее, Даронч и др. обнаружили, что не было существенной разницы состояния пульпы зуба в ситуациях использования предварительно нагретого композита и композита комнатной температуры [7]. Несмотря на температуру нагрева композитного материала до 60 °С максимальное повышение температуры пульпы зуба увеличивается на 1,6 °С. Пульпа зуба, по данным другого исследования, способна выдерживать без образования необратимых структурных изменений повышение температуры до 5,5 °С [8].
Отсюда следуют выводы, что в клинической практике композиты могут быть нагреты для консистенции текучих композитов с целью достижения лучшей адаптации к
—--—
~ 38 ~
ИгЧ
"Medical & pharmaceutical journal "Pulse" | "Медико-фармацевтический журнал "Пульс"
стенкам зуба за счет снижения вязкости и, тем самым, уменьшения микроподтекания без потери механических свойств относительно жидкотекучего композита, который имеет более низкие прочностные характеристики.С предварительно нагретыми композитами легко манипулировать, так как они могут быть легко введены в полость без использования ручных инструментов. Однако рекомендуется использовать более быстрый темп работы при использовании предварительно нагретых композитов, чтобы предотвратить рассеивание тепла.
В композитной реставрации в процессе эксплуатации возникают микро- и макросколы. Одной из основных причин, приводящих к возникновению сколов композитной реставрации, являются крупные дефекты по типу пор. Природа возникновения пористости композитных реставраций различна и зависит от следующих факторов: количественного соотношения мономера и наполнителя, способа адаптации материала в полости зуба.
Формирование реставрационной конструкции зуба состоит из «склеивания» композитного материала с зубными тканями и «склеивания» фрагментов реставрационного материала между собой. Степень пористости увеличивается в процессе проведения реставрации. Образование пор с пузырьками воздуха обусловлено манипуляциями внесения композитного материала при формировании композитной реставрации.
Согласно теории Гриффитса при малых нагрузках поры безопасны, так как не обнаруживают тенденции к увеличению. При больших нагрузках они могут оказаться неустойчивыми, способными к быстрому росту, слиянию друг с другом и образованию магистральных трещин, приводящих к разрушению композитных реставраций. Согласно принципам механики, разрушение материала происходит не просто под воздействием нагрузки, а из-за того, что эта нагрузка вызывает концентрацию энергии напряжения большую, чем способен выдерживать материал. Эффективным методом устранения пор является техника вибрационного воздействия на слои композитного материала (вибрационное
поверхностное пластическое деформирование). При реализации данного способа вибрационному воздействию подвергается каждый последующий слой наносимого композиционного материала перед его полимеризацией.
Вибрационный способ механоактива-ции композитного материала обеспечивает: постоянное контролируемое усилие вибрационного воздействия реставрационным инструментом на порцию композитного материла и его равномерное распределение по всей поверхности дефекта, повергшейся адгезивной обработке, или по поверхности с ранее нанесенным и полимеризованным композитным слоем; эффективное выдавливание воздуха из пор (а не их перераспределение с поверхности ранее нанесенного композитного слоя) и заполнение их композитным материалом; существенное уменьшение размеров критических дефектов, что снижает вероятность возникновения сколов композитной реставрации; плотное и прочное соединения композитного материала с адгезивным слоем и с каждой последующей порцией нанесенного композитного материала; формирование прочной уплотненной монолитной композитной конструкции; эффективное краевое прилегания композитного материала к твердым тканям зуба, что способствует снижению микроподтеканий и образования вторичного кариеса.
Одним из данных способов является изобретение «Способ вибрационной механо-активации композитных материалов по Ме-ликяну М.Л. и устройство для его осуществления». Данный метод основан на использовании вибрирующего инструмента по типу штопфер-гладилки с частотой колебания до 1000 Гц с временем воздействия на внесенную порцию композитного материала 20 секунд
[9].
Преимущество метода: увеличение предельной нагрузки композита, снижение пористости и среднего размера пор в композитном материале.
Недостатки: отсутствие эргономичности в приборе из-за наличия внешнего расположения элементов питания и двигателя, отсутствие эффекта нагревания композита, сложность технического изготовления.
—--—
~ 39 ~
Другим инструментом для вибрационного воздействия на композит является «Compothixo™» фирмы «Kerr» (США). Суть данного метода является использование вибрирующего инструмента со сменными насадками с частотой колебания 140 Гц для внесения и вибрационного воздействия на порцию композитного материала в сформированной полости зуба.
Преимущество данного метода является уменьшение количества и размера пор в композите, повышение эффективности адаптации композитного материала к стенкам зуба, эрго-номичность, отсутствие прилипания композита к рабочей поверхности инструмента. Недостатки: отсутствие эффекта нагревания композита, высокая цена, низкая частота воздействия на пластичный материал.
С целью снижения пористости и увеличения прочности композитного материала в настоящее время так же применяется мануальный способ механоактивации композитного материла по Меликяну М.Л. [9].
Для восстановления отсутствующеих тканей зуба композитному материалу придают форму шарика или валика путем мануального воздействия пальцами рук в перчатках с текстурированной поверхностью из натурального латекса без пудры. Сформированными подобным образом порциями композита восстанавливают отсутствующие стенки коронковой части реставрируемого зуба.
В результате испытаний на трехточечный статический изгиб композитных образцов, изготовленных из микрогибридного композитного материала, установлено, что при формировании композитного материала в форме шарика предельная нагрузка образца увеличивается на 5,7% по сравнению с контрольными образцами. При формировании композитного материала в форме валика предельная нагрузка образца увеличивается на 7,3% по сравнению с контрольными образцами.
Исследования подтвердили, что мануальный способ механоактивации композитного материала снижает: пористость на 30%; максимальный размера пор на 45%; средний размер пор на 3%.
Недостаток способа мануальной меха-ноактивации заключается в том, что придание композитному материалу формы валика в процессе реставрации применяется в основном при восстановлении отсутствующих стенок коронковой части зуба или при устранении дефектов режущего края зуба. То есть данный способ механоактивации применяется для устранения больших дефектов.
Достигаемый при применении известного способа эффект повышения прочности композитной реставрации не достаточен для получения монолитной композитной реставрации.
Врачу при выборе композита необходимо учитывать его состав, а также вид используемого фотоинициатора в фотокомпозите для полимеризации. Выбор производителем фотоинициатора не случаен, т. к. от физико-химических свойств этой фракции композита в том числе зависит и цвет будущей реставрации. В большинстве композитах производители используют камфорохинон, который абсорбирует видимое излучение с максимумом на уровне 470 нм. В светлых оттенках, например, для отбеленных зубов оттенка Bleach, B1, A1, N, присутствуют фотоинициатор фенилпропандион, диапазон поглощения которого связан с волнами более короткой длины с максимумом на уровне 400 нм, и лю-церин - максимум поглощения 380-430 нм. Соотношение концентраций инициаторов определяет оттенок материала [10].
В современной стоматологической практике для полимеризации фотокомпозитов используются различные виды полимери-зационных ламп. В большинстве случаев применяются фотополимеризаторы с LED-техно-логией. Спектр излучения у них, как правило, 430-490 нм. Он перекрывает диапазон инициации камфорохинона, максимум поглощения которого 470 нм. Галогеновые лампы со спектром 390-510 нм также перекрывают катализ камфорохинона. Но если в состав материала помимо камфорохинона входят другие инициаторы, такие как люцерин или фенилпро-пандион, то использование стандартных LED-ламп будет приводить к неполной полимеризации. В результате незавершённой
—--—
~ 40 ~
ИгЧ
"Medical & pharmaceutical journal "Pulse" | "Медико-фармацевтический журнал "Пульс"
полимеризации образуются остаточные непрореагировавшие мономеры. Эти мономеры, выделяясь в слюну, могут способствовать развитию аллергической реакции, стимулировать рост бактерий вокруг реставраций или вызывать осложнения в виде вторичного кариеса. Непрореагировавшие мономеры также могут действовать как пластификатор, уменьшая механическую прочность реставрации и усиливая её набухание. Окисление ненасыщенных метакрилатных групп может быть причиной изменения цвета композита и образования формальдегида, также имеющего аллергенный потенциал. Поэтому на рынке стоматологической продукции появились поливолновые LED-лампы (polywave® LED). В настоящее время известны три производителя: «Ivoclar Vivadent» - bluephase, bluephase 20i, bluephase C8; «CAO Group, Inc» - Ascent PX LED Curing Light; «Ultradent Products, Inc» -Ultra-Lume® LED 5, VALO Cordless Led Curing
Light, VALO LED Curing Light, спектр излучения фотополимеризаторов которых включает как галогенные, так и светодиодные источники (от 385 до 515 нм). Так же оптимально сочетание галогеновых и диодных ламп, так как данная комбинация источников излучения гарантирует полную полимеризацию композита вне зависимости от вида фотоинициатора.
Известно, что имеется прямая зависимость глубины полимеризации композитного пломбировочного материала от мощности по-лимеризационной лампы [10]. Несмотря на имеющиеся недостатки у каждой методики работы с композитным пломбировочным материалом, их применение приводит к улучшению физико-химических свойств композитов, а значит к улучшению качества пломбирования зубов в течение длительного срока наблюдения, что приводит к снижению рисков возникновения вторичного кариеса и его осложнений.
—--—
~ 41 ~
