«Композиционные материалы. Композиционные материалы

«Стоматологический журнал», 2013, №2, С. 110-114
Т.Н. МАНАК, Л.И. ПАЛИЙ
Белорусский государственный медицинский университет
Композиционныематериалыхимическогоотверждения
Классификация, состав, свойства, показания к применению, методика
применения.
I. Историческая справка
Начало новой эры в стоматологии – внедрение композитов, которые явились альтернативой цементам и амальгаме.
1843
Reintenbacher синтезировал акриловую кислоту
1930
Впервые синтезирован метилметакрилат (ММА)
1955
M. G. Buonocore обосновал технику кислотного травления эмали
1958
R.L. Bowen создал (Bis-GMA)
1966
Поступил в продажу первый композиционный материал химического отверждения (3М Concise)
Композиционные
материалы (КМ)
II.Состав композиционных материалов
Композиционными пломбировочными материалами называют материалы, которые образованы на
основе бисфенол А и глицидилметакрилата (Бис-ГМА) и неорганического наполнителя, специально
обработанного поверхностно-активными веществами, в весовом соотношении не менее 50%.
Современные композиционные материалы (КМ) состоят из органической основы (смолы), наполнителя и
связующей субстанции. Кроме того, для регулирования процесса полимеризации в основу КМ входят
инициаторы полимеризации, стабилизаторы, красители и пигменты, существенно определяющие
качество композитов.
Органическая матрица
Инициаторы и активаторы
полимеризации
Связующая субстанция
Стабилизаторы
Красители
Наполнитель
Пигменты
·
Органическая матрица BisGMA
представляет собой продукт реакции между бисфенолом А и глицидилметакрилатом
•
•
•
•
•
Голубые атомы — атомы углерода
Красные – кислорода
Серые — водорода
Красные связи - двойные углеродные связи
Связи на концах молекул вступают в реакцию во
время полимеризации.
Поскольку BisGMA - вязкое вещество, для увеличения
текучести добавляют более летучие сополимеры,
например,
уретандиметакрилаты
(УДМА),
триэтиленгликоль диметакрилат (TEGDMA) – мономер с низким молекулярным весом, обладающий низкой
вязкостью и хорошей текучестью.
При полимеризации смола сокращается в объеме и дает усадку до 2-5 объемных %. Причиной усадки
1
является уменьшение расстояния между молекулами мономера при образовании полимерной цепочки.
· Наполнитель
В качестве неорганического наполнителя для уменьшения объемного и термического
расширения, стабилизации химической стойкости добавляют неорганические
наполнители:
Ø измельченные частицы бариева стекла, SiO2 и др.
Ø кварц
Ø измельченные частицы фарфоровой муки
Выделяют следующие типы наполнителя с размером частиц:
1. Макронаполнитель – 10 – 100мкм.
2. Мидинаполнитель – 1 – 10 мкм.
3. Микронаполнитель – 0,1 – 1 мкм.
4. Нанонаполнитель – 0,01 – 0,1 мкм.
рис. 1. Связь матрицы
· Связующая субстанция
с наполнителем
Частицы неорганического наполнителя подвергают специальной обработке
поверхностно-активными веществами типа диметилдихлорсилана. После этого образуется прочный, химически
связанный монолит смола-наполнитель.
Частицы наполнителя связываются с матрицей механически или химически (рис. 1 а – механически, 1б
- химически).
а
б
б
Рис. 2 Композит без
связующей субстанции
Рис. 3 Композит со
связующей субстанцией
Частицы наполнителя в композиционном материале не связаны с матрицей (рис.2), поэтому при
растягивании композита вся нагрузка приходится на органическую матрицу. В композиционном частицы
наполнителя которого покрыты силаном, нагрузка распределяется между матрицей и наполнителем.
· Инициаторы полимеризации
Чтобы реакция полимеризации протекала при комнатной температуре, к основе КМ (органической
матрице) добавляют инициаторы полимеризации, например, перекись бензоила, которая распадается на
свободные радикалы (под воздействием t°) и вызывает бурную реакции полимеризации.
третичный амин, t0
· Активаторы полимеризации
В качестве активаторов (для запуска
реакции
полимеризации
при
комнатной
температуре) широко используются третичные
амины, например, диметил-пара-толуидин. При
смешивании третичный амин взаимодействует с
2
2
перекисью бензоила, вызывая его разделения на образование двух свободных радикалов в центральных
атомах кислорода. Инициатор и его неспареный электрон разрушают двойную связь С=С метилметакрилата.
В результате между инициатором и молекулой ММА формируется новая связь С-О, во время этой связи
образуется новый неспареный электрон, который взаимодействует с друго молекулой мономера ММА. В
результате реакции полимеризации происходит рост молекулярной цепочки. Реакция полимеризации
заканчивается, когда две реактивные цепочки и их свободные электроны взаимодействуют друг с другом,
формируя прочные связи и нереактивную цепочку
В качестве ингибитора полимеризации в основу вводят гидрохинон, который действует как
ингибитор только в присутствии кислорода. Да и сам молекулярный О2 является ингибитором реакции
полимеризации.
Требования к композиционным материалам:
безвредность для организма человека
высокая прочность
стабильность в ротовой жидкости
коэффициент теплового расширения подобный твердым
тканям зуба
совместимость с эмалью и дентином
быстрая полимеризация
полируемость до гладкой поверхности
полупрозрачность и цветоустойчивость
III. Классификация композиционных материалов
В зависимости от размера частиц наполнителя
R. Phillips, 1991
обычные, с размером
частиц наполнителя
8-12 мкμ
КМ с малыми
обычные,
с размером
частиц наполнителя
частицами
1-5 мкμ
8-12 мкμ
микрофиллированные
обычные,
с размером частиц наполнителя
0,04-0,4
мкμ
8-12 мкμ
гибридные,
с
размером
основных частиц 0,6-1 мкμ
в комбинации с 10-15 вес.%
микрофиллированных
частиц.
В зависимости от способа полимеризации
химического отверждения
фотоотверждаемые
IV. Свойства композиционных материалов химического отверждения
Первое поколение КМ выпускались в виде порошка и жидкости: «Evicrol»,Spofa-dental (Чешская
Республика). Современные композиционные материалы химического отверждения выпускают в форме паста-паста.
3
Композиционный материал
химического отверждения
(паста/паста)
базисная паста
катализаторная паста
мономер
мономер
наполнитель
наполнитель
активатор полимеризации
инициатор полимеризации
При смешивании основной и катализаторной паст в соотношении 1:1 в течение 10-15 сек. происходит
реакция образования свободных радикалов, инициирующих процесс полимеризации. Затвердевание ма териала
происходит в течение 5-6 м ин. после смешива ния па ст. Преимущество - в равномерной
полимеризации КМ независимо от глубины полости.
Согласно международным нормам (ИСО-1988) КМ химического отверждения должны отвечать следующим
требованиям:
• время замешивания - не менее 90 сек.;
• время внесения материала - не более 5 мин.;
• сопротивление к изгибу - не менее 50 Мпас;
• сорбция воды - не более 50 мкГ;
• растворимость - не более 5 мкг/мм3.
КМ химического утверждения
Классификация КМ химического отверждения:
универсальные (гибридные)
Высокая прочность,
хорошая полируемость
Для реставрации передних
зубов, премоляров, моляров
(полостей I – VI классов)
микрофильные
Низкая прочность,
хорошая полируемость
Для реставрации передней
группы зубов, полостей I
класса небольшого размера
макрофильные
Высокая прочность,
плохая полируемость
Для реставрации
премоляров и моляров
(полостей I и II класса)
Свойства композитов во многом объясняются размером частиц наполнителя, а также процентным
соотношением наполнителя и смолы. Из всего изложенного выше можно заключить, что композиты с небольшим размером
частиц и гибридные композиты не подходят для универсального применения. Помимо низкого модуля упругости
микронаполненные композиты также обладают гладкой поверхностью. Текстура поверхности имеет большое значение, так как она
влияет на скопление зубного налета, а также на ощущения пациента. Еще одним преимуществом микронаполненных композитов
является то, что они не вызывают стираемость зубов-антагонистов и их реставраций в той степени, как композиты с большим
размером частиц. Износостойкость микронаполненных композитов сравнима с износостойкостью гибридных
композитов и композитов с небольшим размером частиц. Все эти свойства микронаполненных композитов делают их
подходящими для реставрации дефектов III и V класса, а также для изготовления прямых виниров и вестибулярной
облицовки реставраций IV класса, основная часть которых состоит из гибридного композита или композита с небольшим
4
размером частиц (это придает поверхности вестибулярной части реставрации большую гладкость). Микронаполненные
композиты не подходят для реставрации полостей I и II классов, поскольку они имеют более низкий модуль
упругости и чаще склонны к сколам.
Композиты с небольшим
размером частиц
Микронаполненные
композиты
80-85
35-55
55-65
25-35
0,1-0,2
0,2-0,6
Термическое расширение (%о/°С)
30
45-70
Поглощение воды (% по весу)
1
3
Модуль упругости (ГПа)
14
4-5
Прочность на разрыв (МПа)
50-60
30-50
Прочность на сжатие (МПа)
300
220-280
Содержание наполнителя (% от веса)
Содержание наполнителя (% от объема)
Линейная усадка (%)
Высокое содержание наполнителя современных композитов приводит к увеличению
модуля упругости и уменьшению стираемости. Это имеет большое значение при
реставрации жевательных зубов, подвергающихся большой нагрузке. Справа. Низкое
содержание наполнителя в микронаполненных композитах снижает их модуль
упругости, благодаря чему они лучше распределяют нагрузку в полостях V класса. Это
снижает риск микроподтекания и нарушения адгезии.
Размер частиц наполнителя. Чем меньше размер частиц наполнителя, тем меньше
пространства между ними. Чем меньше пространства между частицами
наполнителя, тем лучше они защищают матрицу. Это объясняет, почему композиты
с размером частиц меньше 1-2 мкм обладают высокой износостойкостью.
Наличие цветовой гаммы основной пасты позволяет врачу проводить высоко эстетичное
пломбирование. В комплекте с композитами имеется бондинг система, позволяющая добиться максимальной
адгезии.
Тщательное соблюдение инструкции по применению материала позволяет добиться оптимального
результата.
Особенность препарирования кариозных полостей III, IV классов по Блеку при применении
материалов этой группы - создание широкого, до 3-4 мм скоса эмали.
V. Показания и методика применения КМ химического отверждения
Этапы пломбирования композиционными материалами химического отверждения
I этап (подготовительный)
§ Гигиеническая чистка зуба
§ Выбор цвета будущей пломбы.
§ Обезболивание
§ Наложение коффердама
I I этап
§ Препарирование полости
§ Промывание
§ Высушивание
§ Фиксация матрицы.
§ Наложение прокладки.
I I I этап
§ Протравливание эмали.
§
Промывание дистиллированной водой.
§
Высушивание.
§
Нанесение адгезива (бонда).
§
Наложение пломбы из композита (одномоментно).
IV этап
§
Удаление матрицы.
§
Обработка пломбы, контроль окклюзии.
§
Финирование, полирование пломбы.
§
Аппликация фторсодержащих препаратов
5
Методика применения композитов химического отверждения.
I этап (подготовительный
1. Очистить зуб
Пастой, не содержащей фтора.
2. Выбор цвета
Цвет определяется при хорошем дневном освещении (или при свете лампы дневного света)
при влажной, чистой поверхности зуба.
3. Обезболивание
4. Изоляция зуба от слюны
Коффердам, ватные валики, слюноотсос.
I I этап
5. Препарирование кариозной полости
Выполняется согласно правилам адгезивной восстановительной техники. В пределах эмали нужно
работать алмазным бором на турбинной машине, следует соблюдать условия безболезненного
препарирования (применять острые боры, центрированный наконечник, учитывать оптимальный размер
бора, скорость вращения бора, давление на бор, прерывистость, охлаждение). Некрэктомию необходимо
проводить стальным или твердосплавным бором шаровидной формы. Обязательно убирать плотный
пигментированный дентин в полостях 3 и 4 классов на вестибулярной стенке. Обязательно скашивание
краев эмали.
6.Обработка полости
Следует промыть полость дистиллированной водой.
7. Высушивание
Проводится с использованием сухого теплого воздуха.
8. Изолирующая прокладка
Для защиты пульпы обязательно должна быть наложена прокладка до эмалево-цементной
границы (например ФЦ или СИЦ).
Цемент, содержащий эвгенол, не должен использоваться, так как нарушается процесс затвердевания
композита
I I I этап
9. Протравка
Протравливающее вещество (37%-ная фосфорная кислота) наносится на чистую, скошенную эмаль. Время
протравливания 30-60 секунд в зависимости от вида материала (см. инструкцию). Затем полость
тщательно промывается, как минимум 30-60 секунд, водным аэрозолем (спрей). Полость высушивается,
после этого на эмаль не должна попадать влага. Но если все-таки попала, протравленный
участок снова должен быть промыт водой и тщательно высушен, а процесс протравливания повторен.
Эмаль после протравки должна иметь матово-белый цвет. Если это не достигнуто, процедуру
протравливания нужно повторить.
10.Нанесение бонда
• Равное количество основного и каталитического бонда смешать в чашке или на гладком
стекле (10-15 сек.) и нанести на прокладку и протравленную эмаль кисточкой. Равномерно
распределить тонким слоем с помощью струи воздуха.
• Время работы - до 25 секунд.
• Время затвердевания - 1,0-3,0 мин. (после смешивания).
• Должна получиться липкая блестящая поверхность, она не должна ни с чем контактировать.
11. Наложение композита
• Основная и каталитическая части смешиваются в равных количествах, отклонение от
оптимального соотношения до 20% не ухудшает качества композита. Незначительно
увеличив количество каталитической пасты и уменьшив количество основной, можно изменить
цвет, однако, сократится время затвердевания. Пасты смешиваются на специальной бумаге
пластмассовым шпателем.
• Время смешивания - 20-25 сек.
• Время работы - от 20 до 150 сек.
• Время затвердевания - до 3-4 минут.
Если материал холодный, рабочее время увеличивается.
В сл уча е польз ования матриц ее убира ют после полного затвердевания
IV этап
12.Обработка
Шлифование пломбы выполняется карбидными борами, алмазными головками, арканзасским камнем.
Полировка проводится специальными дисками, полирами, штрипсами, полировочными
пастами. Вся обработка – с водным охлаждением.
13. Аппликация фторсодержащими препаратами (фтор-лаком)
Эмаль зуба вокруг пломбы, а лучше на все поверхности, где могла попасть кислота, следует обработать
6
фторсодержащим лаком, например Bifluorid 12, для ускорения реминерализации. Быстросохнущий бесцветный лак
наносится при помощи тампонов Pele Tim. Фтор-лак чаще всего прозрачный и не вызывает окраски зубов.
Накопленный в мировой стоматологической практике опыт применения композитов для восстановления
зубов позволяет сделать определенные выводы о клинических свойствах композитов. Главным недостатком,
обнаруженным при клиническом применении химических композитов, оказалась шероховатость, которая
возникает на поверхности пломбы в результате абразивного износа мягкой, полимерной матрицы. Такой же
эффект дает полировка этих композитов. Пломбы из обычных композитов имеют тенденцию к изменению цвета.
Недостатком всех композитов химического отверждения является отрицательное воздействие на пульпу зуба, что
обуславливает обязательное наложение изолирующей прокладки до эмалево-дентинной границы.
Информация о выпуске композиционных материалов химического отверждения различными
фирмами представлена в табл. 1.
Таблица 1. Стоматологические восстановительные композитные материалы (химического отверждения)
7
8
Литература
1.
Шмидседер Дж.
Эстетическая стоматология /Джозеф Шмидседер ;
Пер. с англ. под ред. проф. Т.Ф.Виноградовой. - М. : МЕДпресс-информ, 2004. —
320 с, ил. ISBN 5-98322-025-Х
2.
Боровский Е.В. Терапевтическая стоматология М., 2004. - 840 с: ил.
3.
Иоффе Е. Новое в стоматологии. – 1994, №5. – С. 6-11. Композиты –
вчера, сегодня и завтра. – М. Медицинские новости.- 1995, №6. – С.91-98
4. Салова А.В., Рехачев В.М. Особенности эстетической реставрации в
стоматологии: Практическое руководство. -СПб.: Человек, 2003. - 112 с: ил.
5.
Макеева
И.М.
Восстановление
зубов
светоотверждаемыми
композитными материалами. – М. ОАО «Стоматология», 1997.- 72с.
6.
Луцкая И.К. Эстетическая стоматология. Справ. пособие.- Мн.-
Бел.навук. 2000.
7.
И.В. Романовский, Н.И. Губкина, А.В. Губкина. Современные
полимерные материалы, применяемые в стоматологии. – Мн. БГМУ, 2001. – 49с.
Авторы:
Манак Татьяна Николаевна,
к.м.н., доцент кафедры общей стоматологии БГМУ
Адрес: Минск, Заславская 12-219
Тел.80296113696, e-mail: tatyana.manak@gmail.com
Палий Лариса Ивановна
к.м.н., доцент кафедры общей стоматологии БГМУ
Адрес: Минск, Захарова 6-19
Тел.80296113696
8