CC BY
13
вакуумно-дугового разряда при использовании титан-кремниевого катода. Показано, что скорость осаждения покрытий и соотношение компонент в конденсате можно регулировать в широких пределах путём изменения плотности (давления) газовой среды, потенциала подложки, интенсивности и геометрии распределения магнитных полей в системе. В условиях описанных экспериментов контролируемые изменения концентрации кремния в Т^^ покрытиях в пределах от нуля до величины, примерно вдвое превышающей процентное содержание этого элемента в катоде.
Представляется целесообразным дальнейшее изучение влияния параметров процесса осаждения покрытий рассматриваемого типа на их физические свойства и служебные характеристики.
Литература
1. И.И. Аксёнов, Д.С. Аксёнов, В.В. Васильев, А.А. Лучани-нов, Е.Н. Решетняк, В.Е. Стрельницкий. Двухкатодный источник фильтрованной вакуумно-дуговой плазмы// ВАНТ, серия: "Вакуум, чистые металлы, сверхпроводники", 2008, №1, с.136 - 141.
2. A. Anders. Atomic scale heating in cathodic arc plasma deposition// Appl. Phys. Let., 2002, vol.80, pp.1100 - 1102.
3. Л.И. Майселл. Нанесение тонких плёнок катодным распылением// Физика тонких плёнок, ред. Г. Хасс и Р.Э. Тун. М. «Мир», 1968, с.59 - 134.
4. И.И. Аксёнов. Вакуумная дуга в эрозионных источниках плазмы. Харьков: ННЦ ХФТИ, 2005, 212с.
■а о
Показано особливостi науко-во обгрунтованого тдходу до вибо-ру конструкцшних стоматологiч-них матерiалiв для формування надшного адгезшного контакту з поверхнею зубiв наведено результа-ти дослиджень енергетичного стану поверхт конструкцшних стомато-логiчних матерiалiв рiзних вид^в, фшсуючих цементiв та втальних i депульпованих зубiв. Встановлено наявтсть взаемного впливу вiдмi-чених компонентiв на ефективтсть формування адгезшного контакту в системi поверхня зуба - фшсуючий цемент - функщональна вставка
■о о
УДК 616.314-089.23
СУЧАСН1 П1ДХОДИ ПРИ ВИБОР1 КОНСТРУКЦ1ЙНИХ МАТЕР1АЛ1В ДЛЯ М1КРО ПРОТЕЗУВАННЯ В СТОМАТОЛОГИ
1.А. Шинчуковський
Кандидат медичних наук, асистент Кафедра ортопедичноТ стоматологи Нацюнальний медичний ушверситет iменi О.О. Богомольця вул. Зоолопчна 1, м. КиТв, УкраТна, 03057 Контактний тел.:(044) 287-37-13
В.А. Св^дерський
Доктор техшчних наук, професор, завщувач кафедри Кафедра хiмiчноТ технологи композицтних матерiалiв Нацюнальний техшчний ушверситет УкраТни "КП1" пр. Перемоги 37, м. КиТв, УкраТна, 03056 Контактний тел.: (044) 241-76-09
1.Вступ
Дефекти коронковоТ частини бокових зубiв при-зводять до порушення функцп жування, розвитку зу-бощелепних деформацш, появи рiзних дослщжень за-гального характеру. Найчастше дефекти коронки зуба утворюються внаслщок карieсу, що вражае вщ 80 до 88
% населення, не карюзних уражень у виглядi гiпоплазii флюорозу , патологiчного стирання, травми зубiв.
Технологiя виготовлення вкладок для замщення дефектiв зубiв протягом останшх рокiв постiйно вдо-сконалюеться, що зумовлюе високу перспективу Тх використання в лiкувальнiй практицi. Вкладка може бути виготовлена з зубопротезних матерiалiв рiзноi
хiмiчноi природи (метали, полiмери, керамiка, компонента тощо), що дозволяе свщомо делегувати iй вщпо-вiднi функщональш властивостi.
Мiкро протезування в наш час ще не отримало до-статнього поширення в практичнiй охорош здоров'я, що зумовлено низьким рiвнем впровадження передових технологiй зубного протезування, недостатшм матерь альним забезпеченням стоматолопчних клiнiк, необг-рунтовано широким застосуванням штучних коронок.
Крiм того, шнуе цiлий ряд клiнiчних проблем ви-користання вкладок для замiщення дефекпв зубiв. Неузгодженiсть класифiкацiй, термiнологii, значна юльюсть ускладнень, що е наслщком неправильного вибору конструкцiй, матерiалiв i технологiй виготов-лення мiкро протезiв з урахуванням властивостей конструкцiйних матерiалiв, зокрема iх поверхнi, а та-кож фiксуючого цементу.
Зростання вимог до конструкцшних матерiалiв в ортопедичнш стоматологii зумовлюе необхiднiсть пошуку нових пiдходiв при '¿х застосуваннi в лжуваль-нiй практицi. Основним для таких матерiалiв, поряд з естетичними вимогами, е забезпечення ефективного функщювання зубного протеза [1].
Оцiнюючи ортопедичш матерiали з позицп не-обхвдност забезпечення '¿х поеднання та достатнього адгезшного контакту, необхiдно вiдмiтити складтсть, що полягае в суттевих розбiжностях хiмiчного складу, будови та фiзико - хiмiчних i енергетичних властивостей поверхонь. Iснуючi методи та тдходи при ство-реннi ефективних зубних протезiв мають переважно емтричний характер. Оцiнка якостi запропонованих складiв та технологiй виготовлення ортопедичних стоматолопчних матерiалiв оцiнюеться по кiнцевому результату, тобто термшу користування ними.
На наш погляд, проблема поеднання рiзних за хiмiчним складом та будовою матерiалiв при створен-нi зубних протезiв потребуе бiльш глибокого фiзико - хiмiчного пiдходу. Це, в першу чергу, стосуеться фiзико - хiмiчних та енергетичних властивостей по-верхнi конструкцiйних матерiалiв, що забезпечують необхiдний рiвень адгезiйного контакту, в першу чергу глибиною натiкання на першому етапi таких процесiв, як адсорбщя та змочування[2,3].
Метою роботи являеться дослщження фiзико- хь мiчних та енергетичних властивостей поверхонь конструкцшних матерiалiв, що широко застосовуеться в ортопедичнш стоматологи i особливостей формуван-ня адгезiйного контакту.
2. MaTepia™ i методи дослiджень
Враховуючи сучасш вимоги до конструкцiйних стоматолопчних матерiалiв, а також piBeHb ix практичного застосування, для подальших дослiджень були вибранi чотири види матерiалiв: сплави Cr - Ni типу "Wiroser", акрилова пластмаса гарячого твердження типу порошок - рщина "Синма-М". 1з керамiчниx матерiалiв вивчались маси "IPS-Classic". Композицiйнi матерiали були представлен однieю i3 останнix розробок фiрми Kuler - системою"Art-glass" (фото затверджуваний ба-гатошаровий матерiал, який мктить бiльше 50мас.% мiкро дисперсного вггрощного скла (з розмiрами ча-стинок 0,7 мкм). В якост фiксyючиx цементiв дослщ-
жувались: Адгезор фати (фосфати) , YC FujiIX YP (склоiономери) та Ketac Сет radюpague (композити). Зразки конструкцiйних матерiалiв готувались у ввдпо-вiдностi з вимогами технолопчних iнструкцiй [4].
Фiзико - хiмiчнi властивостi поверхнi матерiалiв рiзного хiмiчного складу та будови (вставки, цементи, зуби) оцшювались за такими параметрами, як змочу-вашсть та критичний поверхневий натяг[5].Крайовi кути змочування визначались на шструментальному мжроскот, а критичний поверхневий натяг оцшю-вався за методом Цiсмана. В якост змочуючих рiдин були вибраш спирти, що мають поверхневий натяг в межах 2.23 - 5.94 •Ю-2 н/м, густину 0,789-1,260 г/см3 та в'язюсть 0,55-0,45сП.
1нфрачервош спектри вггальних та депульпованих зубiв знижались з використанням спектротофотоме-тру, Specord-75-IR, методом нанесення на кристали КВZ суспензii, одержаноi шляхом змiщення подрiбне-ного матерiалу в iзопропiловому спирт^б].
3. Результати дослiджeнь та i'x обговорення
Проведенi дослiдження по юльюснш оцiнцi мжро-рельефу матерiалiв, як дослiджyвались, показали, що достовiрнy диференцшну iнформацiю можна отримати лише на рiвнi мiжмолекyлярноi взаемодii. Так, на при-кладi етилового спирту, глщерину та води показано, як впливае xiмiчна природа дослiджyваниx матерiалiв на змочувашсть (табл.1). Мiнiмальнi значення крайових купв змочування спостерiгаються при використанш етилового спирту. Для металевих тдкладок вони до-рiвнюють нулю, а для керамiчниx композицiйниx i по-лiмерниx складають вiдповiдно 16-23 градуси.
Водою дослщжуваш матерiали змочуються прше, нiж етиловим спиртом. Значення крайових купв змочування складають 46-45 градуав. Поверхня композита "Artglass" мае мiнiмальнy змочyванiсть (значення крайового кута складае 65 градуав).
З метою кiлькiсноi оцiнки енергетичного стану по-верxнi констрyкцiйниx матерiалiв (критичного поверх-невого натягу), була визначена ix змочyванiсть спиртами з рiзним поверхневим металом. Встановлено, що змочу-ваннiсть пiдкладок коливаеться в межах ввд 0,83-1,0 (при о-4,28-5,9440-2 н/м). Вiдмiчено, що змочyванiсть спла-вiв "Wirocer" змiнюеться значнiше в залежносп вiд змiни поверхневого натягу (cos 8 =0,13-1,0) в порiвняннi з поль мерами, керамiкою та композитами (cos 8 = 0,42-0,98).
Таблиця 1
Крайовi кути змочування(9—фад)конструкцшних матерiалiв, що використовуються в ортопедичнiй стоматологи
Матер1али Змочуюча рщина
Етиловий спирт Глщерин Вода
Сплав"Wirocer" 0 85 52
Синма-М 23 65 56
IPS-Classik 16 56 48
Art-glass 19 63 65
Використовуючи отриманi данi, по методищ Щс-мана була визначена поверхнева енерпя дослiджyва-
них матерiалiв (критичний поверхневий натяг (табл. 2). Максимальш його значення 3,42-3,45-10-2 н/м за-фiксованi для хромо - шкелевих сплавiв "Wirocer".
Мтмальна поверхнева енергiя вiдмiчена у по-лiмеру "Синма-М"(1,9840-2 н/м). Поверхнева енерпя композита "Art-glass" дещо вища i складае 2, 4110-2 н/м . Керамжа посiдае промiжне положення мiж металами та полiмерними матерiалами. Ii критичний поверхневий натяг складае 2,75-10-2н/м.
Результати оцiнки змочуваностi поверхш виаль-них i депульпованих зубiв для порiвняння представ-ленi у таблиц 3. Отриманi результати дозволяють констатувати, що змочування вiтальних зубiв спиртами нижче, нiж депульпованих в iнтервалi значень поверхневого натягу ввд 2,23 до 4,2810-2 н/м. Значення крайового кута змочування складають 5-21 градуив та 2-14 градуив вiдповiдно. Крайовi кути змочування по водi мають значення 46 i 35 градусiв вiдповiдно.
Зафiксована рiзниця i енергетичного стану поверх-ш кiстковоi тканини вiтальних i депульпованих зубiв. Величина критичного поверхневого натягу складае вщповщно 1,98 ■ 10-2 Н/м та 2,43 ■ 10-2Н/м, тобто зна-ходиться на рiвнi поверхневоi енергii полiмерних i композицшних стоматологiчних матерiалiв.
Таблиця 2
Критичний поверхневий натяг конструкцшних матерiалiв, що використовуються в ортопедичнш стоматологи
Матер1ал Критичний поверхневий натяг,Н/м.10-2
Сплав&-№ "Wirocer" 3,42
Синма-М 1,98
IPS-Classik 2,41
Art-glass 2,75
Таблиця 3
Крайовi кути змочування (9 град) поверхш зубiв
Змочуючи рщина В1тальш Депульповаш
Етиловий спирт 5 2
Алшовий спирт 8 4
Метиловий спирт 16 9
Бензиновий спирт 21 14
Вода 46 35
Рiзний критичний поверхневий натяг у виальних i депульпованих зубiв можливо пояснити змiною хь мiчного складу останнiх. Виконаний шфрачервоний спектральний аналiз вiтальних зубiв рiзного вiку ( В3(1), В3(3), В3(4)) та депульпованих з рiзним термь ном пiсля видалення нервово! тканини (Д3(1) - Д3(4)) тдтвердив зробленi припущення (рис.1,2).
Загалом для дослвджуваних зубiв е наявнiсть ш-тенсивних смуг поглинання в обласп 3260-3400см-1, характерних для валентних коливань поверхневих гiдроксильних груп та адсорбовано! води. В 1Ч - спектрах також присутш iнтенсивнi смуги поглинання при 1000-1100 та 530-580 см-1 властивi фосфатним юнам рiзноi основностi. Слiд вiдмiтити також деяю iнтенсивнi смуги поглинання при 1410 - 1450см-1, що визначають наявшсть карбонат-анiона та при 1550-
1670см-1, зумовлених деформацшними коливаннями адсорбованоi води та присутшстю карбонiльних груп в складi дослiджу вальних матерiалiв.
1Ч - спектри деяких зубiв мають i своi характернi особливостi. В деяких випадках, наприклад для В3(3) вiдмiчена iнтенсивна смуга поглинання при 600см-1, яку можна ввднести до коливань сульфат - анюну. А для взiрцiв Д3(2) i Д3(2) зафiксованi слабкi смуги поглинання, вщповвдно при 800 i 767см-1, якi можливо штерпре-тувати як валентш поглинання зв'язку фосфор - арка.
Юльюсна оцiнка iнтенсивностей основних характе-ристичних смуг поглинання, що присутш в 1Ч - спектрах вггальних i депульпованих зубiв (особливо харак-терних для поверхневих пдроксильних груп, молекул адсорбованоi води та карбошльних груп) дозволено констатувати, що в останньому випадку вони на 15 - 20% вишд. Цим, на нашу думку i пояснюеться бшьш високе (на 3 - 11 градуив) змочувашсть депульпованих зубiв полярними рiдинами. Змши хiмiчного складу останнiх зростае i '¿х поверхнева енергiя (до 2, 43-10-2н/м).
Вiдомо, що однiею iз основних умов забезпечення якiсного адгезшного контакту являеться наявнiсть доброго змочування на початковому етат його фор-мування[2]. Досягаеться це пiдбором iнгредiентiв, якi приймають участь у формуванш адгезiйного контакту. Вони повинш мати як можна бiльшу рiзницю поверхневих енергiй. Таким чином, визнавши цей по-казник для зубiв, якi належить лiкувати, можливо щленаправлено пiдiбрати матерiал для забезпечення ефективного проектування.
Окрiм вкладок на основi розглянутих конструкцшних матерiалiв при мiкро протезуванш викори-стовують рiзнi види фжсуючих цементiв. Тому оцiнка енергетичного стану '¿х поверхнi мае важливе значення при формуванш адгезшного контакту в системi "зуб - цемент - матерiал".
Встановлено, мжмальш значення крайових ку-тiв змочування поверхнi керамжв спостерiгаються у випадку етилового спирту. Для фосфатного цементу Адгезор файн 9 дорiвнюе 3 град., для цеменпв Кеtac Cem radiopaque I GC Fuji IX GP вони дорiвнюють 0, а для матерiалу Single Bond (Adhrsive)-8 градусiв.
Водою дослщжуваш матерiали змочуються гiрше в порiвняннi з використаними спиртами в залежносп вiд хiмiчноi природи матерiалу. Значення крайових купв змочування лежать у межах 37-62 град., за винятком фосфатного цементу Адгезор файн 9 дорiвнюе 14 град.
З метою юльюсно' ощнки енергетичного стану поверхш композицшних матерiалiв (критичного поверхневого натягу) була визначена '¿х змочувашсть. Встановлено, що в залежност ввд поверхневого натягу спирпв змочуванiсть матерiалiв коливаеться в межах 0,69-1,0 для склоюномерних та композицiйних цемен-пв: 0,97-1,0) - для фосфатного цементу; 0,47-0,99 - для Single Bond (Adhrsive).
Використовуючи отриманi данi, по методищ Щсма-на була визначена поверхнева енерпя дослiджуваних матерiалiв (критичний поверхневий натяг). Максимальш його значення (2,25-2,60-10-2 Н/м) - зафжсо-ваш для склоiономерних i композицшних цеменпв, мiнiмальнi (0,7640-2 Н/м) - для фосфатного цементу. Матерiал Single Bond (Adhrsive) займае промiжнi положення (критичний поверхневий натяг складае 1,9510-2 Н/м).
Рисунок 1. 1нфрачервож спектри в^альних зубiв 1 - ВЗ(1); 2 - ВЗ (3); 3 - ВЗ (4)
Рисунок 2. 1нфрачервош спектри депульпованих зубiв 1 - ДЗ-1; 2 - ДЗ (2); 3 - ДЗ (2)~; 4 - ДЗ (3); 5 - ДЗ (4)
Порiвняльний аналiз енергетичного стану по-верхш зубiв, фiксуючих цеменив та конструктив-них вставок з даними по руйшвному навантаженню при розривi в системi „зуб-цемент-вставка" дозволяе констатувати наявнiсть певного взаемозв'язку (см. табл. 5).
У випадку традицшних фосфатних цеменпв, не-залежно вщ хiмiчного складу вставки, руйнiвне на-пруження зростае iз збiльшенням рiзницi критичних поверхневих натягiв для цеменпв та конструкцiйних матерiалiв (вiдповiдно з 1,65 (композити) до 2,66-10-2 Н/м (метал) та 0,65 до 1,54 МПа).
Аналопчна лшшна залежнiсть, але тiльки в зво-ротному порядку, спостерiгаeться при використанш склоiономiрного цементу Ketac Cem radiopaque. Як i в попередньому випадку, рiзниця в поверхневих енер-гiях вкладок i цементiв знаходиться на рiвнi 140"2 Н/м. Однак, для композита „Hrt-glass" вона менша, нiж для цементу. Цим, можливо, пояснюеться зворотний хiд залежностi, руйшвне навантаження = (окр). Слiд також вщмггити i бiльш стабiльний характер змши механiчноi мiцностi в системi „зуб-склоiономiрний цемент-вставка" (0,3 МПа у порiвняннi з 0,89 МПа у фосфатного цементу).
Таблиця 5
Руйжвне навантаження при розривi (МПа) у ^creMi „зуб-цемент-вставка"
Мaтepiaл вставки Фосфатний цемент Склоюно-мерний цемент Компози-цшний цемент
Композит 0,65 1,31 2,90
Керамша 0,85 1,14 4,51
Метал 1,54 1,01 3,44
Максимальне руйнiвне навантаження в дослщжу-ванiй системi зафжсовано при використаннi компози-цiйних фжсуючих цементiв (2,90-4,51 МПа). Врахо-вуючи в поверхневих енергiях вставок i цементу, але у попереднiх випадках, практично не перевищуе 140-2 Н/м пояснити значну мехашчну мiцнiсть адгезшного контакту можливо за рахунок протжання додаткового знижування в композицiйному цемент при одночас-нiй дii отверджувачiв та свiтла [4].
Таким чином, результати виконаних дослщжень дозволяють стверджувати про можлившть щлеспря-мованого тдбору iнгредieнтiв зi врахуванням рiвня iх поверхневоi енергii (конструктивнi вставки для мь кропротезування, фiксуючi цементи) для формування надшного адгезiйного контакту в системi „зуб- фжсу-ючий цемент- вставка".
Висновки
1. Виконана ощнка енергетичного стану поверхш (критичний поверхневий натяг за методикою Щсмана) основних iнгредieнтiв, якi приймають участь у форму-ваннi адгезiйного контакту в системi „зуб- фiксуючий цемент- вставка". Встановлено, що знаходиться на рiвнi для:
- зубiв (вiтальнi, депульпованi) - 1,99^2,4340-2 Н/м;
- фiксуючих цеменпв - 0,76^2,6040-2 Н/м;
- конструкцшних вставок - 1,98^3,4210-2 Н/м.
2. Показано наявшсть змiн в хiмiчному складi вiтальних i депульпованих зубiв, що зумовлюе вщмш-ностi в енергетичному сташ iх поверхнi.
3. Запропоновано науково обгрунтований тдхщ при виборi конструкцiйних матерiалiв i фжсуючих це-ментiв для формування яюсного адгезiйного контакту в системi „зуб-фжсуючий цемент-функцiональна вставка". Дана юльюсна оцiнка ефективностi застосу-вання такого тдходу.
Лiтература
1. Вольфганг Колер. Техшчш аспекти нов^шх Maiepia^iB. -Новини стоматологи. 1977. -№1. - с.24-32
2. Зимон А.Д. Аа1^я пленок и покрытий. - М.: Химия, 1977.-352 с.
3. Вакула В.Л. Физическая химия адгезии полимеров.- М.: Химия. 1984. -221 с.
4. Шинчуковський I.A. Показання, кшшчш особливосл зaмiщeння дeфeктiв коронок бочкових 3y6iB вкладками та тeхнологiя i'x виготовлення. Автореферат дис. На здо-буття наукового ступеня кандидата медичних наук. К., 2006 -20с.
5. ПащенкоА.А. Свидерский В.А.Кремнийорганические покрытия для защиты от биокоррозии. - Киев. Техни-ка.1988 - 136 с.
6. Горшков В.С. Методы физико-химического анализа в'я-жучих веществ) Горшков В.С., Тимашев В.К., Савельев В.Г. - М.: Высшая школа, 1990. -335с.
