Полімерні пломбувальні матеріали

(По книзі Миколаєва О. І. та Цепова Л.М.)

Полімерними називаються матеріали, в механізмі затвердіння кото-яких має місце процес полімеризації - реакції з'єднання між со-бій великої кількості дрібних молекул (мономер) в одну велику (по-Лімер). Ці матеріали мають ряд властивостей, які сприяють широкому впровадженню їх в практику стоматології. Розрізняють два основ-них класу полімерних пломбувальних матеріалів (ППМ): ненапол-ненние і наповнені, або композиційні.

Загальні відомості про ненаповнених полімерних пломбувальних матеріалах.

Ненаповнені полімерні пломбувальні матеріали (НППМ) на-чали застосовуватися для пломбування зубів з 1939 року. Вони представляли собою швидкотверднучі пластмаси холодної полімеризації і ізготав-Ліван на основі акрилових або епоксидних смол. Акрилові пломбувальні матеріали являють собою систему «порошок / рідина». Їх основні складові частини: Порошок:

-частинки полімеру - поліметилметакрилат;

-пігменти (оксид цинку, діоксид титану), обложені на поверхні полімеру;

-ініціатор - перекис бензоїлу. рідина:

-мономер - метиловий ефір метакрилової кислоти;

-інгібітор (стабілізатор) - гідрохінон (для запобігання само- довільної полімеризації мономера).

Хімізм процесу полімеризації наступний. При змішуванні порошку-ка з рідиною відбувається активація утворення вільних радикалів і починається як би «зшивання» молекул полиметилметакрилата молекула-ми мономера в полімерні ланцюги. Процес полімеризації є ланцюгову реакцію, що проходить наступні етапи:

Після закінчення полімеризації в пломбі залишається не прореагував мономер, який може надавати дратівливу дію на пульпу.

Епоксидні пломбувальні матеріали являють собою двухпастние (паста-паста) системи типу «смола / затверджувач».

Смола - низькомолекулярна рідка епоксидна складова; для послабшають ня властивостей до неї додаються наповнювачі - порцеляновий борошно, кварц.

Затверджувач містить каталізатор, що сприяє переходу епоксид-ної смоли в твердий стан.

Акрилові та епоксидні пломбувальні матеріали мають ряд негативних властивостей:

-висока полімеризації усадка, що призводить до порушення краї-вого прилягання пломби;

-подразнюючу дію на пульпу;

-деструктивна (десятикратна) різниця коефіцієнтів теплового розширення пластмас і твердих тканин зуба;

-високе водопоглинання і т.д.

Ці негативні властивості, а також появу сучасніших пломбувальних матеріалів призвели до того, що в даний час акри-ловие і епоксидні пломбувальні матеріали практично не примі-ються. Їх замінили композитні пломбувальні матеріали, які за своїми властивостями на порядок вище пластмас першого покоління.

Композитні пломбувальні матеріали

Наповнені (композиційні) полімерні пломбувальні матері-али (композитні пластмаси) були розроблені в США в кінці 50-х го-дов XX століття доктором Rafael L.Bowen і вперше застосовані в стомато-логії більше 30 років тому.

Перші композитні матеріали були представлені на стоматологічні-кий ринок компанією «ЗМ» в 1964 році. Це були композити хімічного затвердіння. Вони забезпечували найкращі естетичні властивості, ніж амальгами, однак, високий ступінь зношуваності, зміна кольору і поганий зв'язок з тканинами зуба обмежували їх клінічне застосування.

Роботи по вдосконаленню композитів привели до появи адгезивних систем, що забезпечують міцну мікромеханічну зв'язок ма-териала з емаллю і дентином. Композити стали міцнішими, стійкості-вимі до абразивного зносу, цветостабільность. Революцією в стоматолог-гии стало створення светоотверждаємих композитних матеріалів. За корот-кое час композити майже повністю витіснили з терапевтичної сто-матологіі силікатні цементи та ненаповнені швидкотверднучі

На початку 80-х років розвиток композитних матеріалів йшло за двома на-правлінням: створювалися матеріали для передніх зубів, основним требо-ням до яких були хороші естетичні властивості, і матеріали для жувальних зубів, від яких потрібна в першу чергу висока

В кінці 80-х років з'явилися матеріали універсального типу, які призначалися для пломбування як передніх, так і жувальних зу-бов. Вони мали задовільну естетику і достатню міцність. Тепер стоматологи могли використовувати для будь-яких реставраційних робіт тільки один матеріал. У наступні роки тривало досконалість-вання цієї групи композитів: створювалися нові адгезивні системи, поліпшувалася колірна гамма матеріалів, проводилися роботи по вище-нію їх міцності, стійкості кольору, маніпуляційних та естетичних властивостей, удосконалювалися технології застосування композитів.

Однак, скоро стало ясно, що створити ідеальний універсальний компо-зітний матеріал навряд чи можливо, тому в останні роки фірми-виробники сконцентрувалися на розробці декількох різновид-ностей реставраційних матеріалів, поєднуючи які лікар-стоматолог міг би домогтися оптимальних результатів в кожній конкретній клініче- ської ситуації. Найбільш популярні серед стоматологів в даний ча-ма стеклоїономерниє цементи, розглянуті нами раніше; «Традицион-ні» універсальні композити; мікронаповненим композити, облада ющіе відмінними естетичними властивостями; щільні конденсовані композити для пломбування жувальних зубів; рідкі текучі кому позитив; а також компомери. Саме матеріали цих груп складають ре-ставраціонную систему, що забезпечує рішення більшості завдань в практичній терапевтичної стоматології на найвищому рівні.

Відповідно до визначення R.W.Philips (1973), під терміном «компо-зит» розуміють просторове тривимірне поєднання або комбінацію принаймні двох хімічно різних матеріалів, які мають чітку межу розділу. Причому ця комбінація має більш високі по-ники властивостей, ніж кожен з компонентів окремо.

Згідно з міжнародним стандартом (ISO), основними ознаками композитів є:

-Наявність полімерної матриці, як правило, на основі сополімерів акрилових та епоксидних смол.

-Наявність більше 50% по масі неорганічного наповнювача.

-Обробка частинок наповнювача спеціальними поверхнево-актив-ними речовинами, завдяки яким він вступає в хімічну зв'язок з полімерної матрицею.

Особливості хімічного складу та просторової організації композитів обумовлюють ряд позитивних і негативних властивостей і впливають на методику їх клінічного застосування. Тому доцільність-но розглянути більш докладно властивості кожної з 3-х частин (або фаз).

1. Полімерна матриця (органічний матрикс)

Найбільшого поширення в даний час отримали композити, органічна матриця яких є продукт взаимодейст-вия акрилових та епоксидних смол. Це з'єднання докладно описав док-тор Rafael L. Bowen з національного бюро стандартів США і в литерату-ре воно відоме під його ім'ям. У 1958 році він виявив, що продукт ре-акції бісфенолу з гліціділметакрілатом (Bis-GMA) твердне при нали-ності каталізатора протягом 3 хвилин, даючи при цьому усадку лише 5% (для порівняння полімеризації усадка акрилових пластмас дорівнює 21%). Це з'єднання є основою більшості сучасних композитів.

Bis-GMA є мономер з високим молекулярною вагою. Це гібридна молекула, в якій до епоксидної смоли приєднані реакционноспособниє метакрилові групи. Інша речовина, широко ис-пользуемя у виробництві композитів, - уретандіметілметакрілат (UDMA). Він виконує ту ж роль, що і Bis-GMA, але має меншу усадку полімеризації, велику густоту і міцність.

При виготовленні композитів використовуються також і інші мономери, наприклад, декандіолдіметакрілат (Озма) або тріетіленглікольдімета-Крилаті (TEGDMA), завдяки чому вдається знизити в'язкість і час по-лімерізаціі мономера. В даний час вдосконалення композит-них матеріалів здійснюється в основному за рахунок модифікування їх полімерної матриці. Крім того, полімерна матриця містить:

а) Інгібітор полімеризації - для збільшення часу роботи з ма-лом і подовження термінів зберігання.

б) Каталізатор - для початку полімеризації.

в) Додатковий каталізатор (ко-каталізатор) - для поліпшення про-процесу полімеризації (тільки в композитах хімічного затвердіння).

г) Активатор (фотоініціатор полімеризації) - для початку процесу полімеризації (тільки в светоотверждаємих композитах).

д) Поглинач ультрафіолетових променів - для поліпшення цветостабільность, зменшення зміни кольору матеріалу при попаданні на нього сонячних променів.

2. Наповнювач (дисперсна фаза)

Неорганічний (мінеральний) наповнювач є другою важливою складовою частиною сучасних композитів. Завдяки наявності великої кількості наповнювача досягається поліпшення властивостей композитних пластмас, а саме:

-зменшується полімеризації усадка (до 0,5-0,7%);

-запобігає деформація органічної матриці;

-знижується коефіцієнт теплового розширення;

-зменшується сорбція води;

-підвищується твердість матеріалу, його опірність навантаженням;

-поліпшуються естетичні властивості матеріалу, так як наповнювач має коефіцієнт заломлення і просвічуваністю, близьким до відповідних показників емалі зуба.

Основними властивостями наповнювача, що впливають на якість композиту є:

а) Розмір частинок наповнювача. Цей показник служить найважливішим параметром, що визначає властивості матеріалу. У різних композитах він коливається від 45 мкм до 0,04 мкм.

б) Матеріал, з якого виготовлений наповнювач. Застосовується біль-ШОЕ кількість різноманітних наповнювачів: плавлений і кристалічний кварц, алюмосилікатні і борсілікатное скло, різні модиф-кации двоокису кремнію, алмазний пил, штучно синтезовані речовини і т.д.

в) Форма частинок. Наповнювач може бути мелений, сферичний, в формі «вусів», паличок або стружки. У більшості композитів использу-ються мелені частинки рентгеноконтрастного барієвого скла, проте деякі фірми-виробники віддають перевагу синтетичним наповнювачам зі сферичними частинками.

Варіювання розміру часток, форми і матеріалу, з якого виготов-льон наповнювач, дозволяє змінювати властивості в необхідному напрямку.

3. Поверхнево-активні речовини (силани, або межмолекулярная фа-за), звані також аппретірующімі (від французького - appreter - про-пітивать, надавати інші властивості). Забезпечення стабільної, стійкості-виття адгезії між наповнювачем і полімерною матрицею є необ-ходимо умовою отримання міцних і стійких композиційних матеріалів.

При недостатньому зв'язку наповнювач легко вибивається з поверхні, а вздовж кордону «наповнювач / матриця» легко проникає волога і фарбувальні речовини. Щоб уникнути цього, поверхня наповнювача обробляється спеціальними сполучними речовинами - силанами. З хімічної точки зору це - кремнійорганічні сполуки. Вони являють собою біполярні сполучні агенти, що з'єднуються хімічним зв'язком з од-ної сторони - з наповнювачем, з іншого - з органічною матрицею. Благо-даруючи наявності силанов композити набувають поліпшені властивості:

-частинки наповнювача стають водовідштовхувальними;

-знижується водопоглинання матеріалу;

-різко підвищується міцність і зносостійкість.