Недостатки стеклоиономерных цементов химического отвердевания

Традиционные стеклоиономерные цементы имеют ряд свойств, значительно затрудняющих работу с ними и ограничивающих их использование:

© длительное время окончательного отвердевания при относительно коротком рабочем времени;

© сохранение первоначально низкого значения рН в те­чение длительного времени, что может неблагоприятно влиять на пульпу;

© чувствительность как к недостатку, так и к избытку влаги во все периоды отвердевания до полного созревания цемен­та, высокая водорастворимость в течение первых суток;

© появление микротрещин при пересушивании;

© возможность задержки протравочной кислоты при пересушивании - образования так называемой «кислотной мины», способной пролонгированно действовать на пульпу;

© возможность повышенной чувствительности зуба после пломбирования;

© непостоянные адгезивные свойства. Снижение адгезии может происходить вследствие просачивания жидкости из дентинных канальцев, особенно в случае, когда перед помещением цемента в полость дентин был обработан очистительными средствами или растворами кислот;

© хрупкость, низкая прочность (около 40 % от прочнос­ти композиционного материала), высокая истираемость;

© недостаточная эстетичность, низкая прозрачность, трудность устранения оптической границы между пломбой и тканями зуба, неудовлетворительная полируемость;

© возможность наличия токсических ионов.

ГИБРИДНЫЕ СТЕКЛОИОНОМЕРНЫЕ ЦЕМЕНТЫ

В 1988 г. был разработан новый класс материалов - стеклоиономерные цементы двойного отвердевания, получившие название гибридных стеклоиономерных цементов или стеклоиономерных цементов, модифицированных полимером (A.D.Wilson, 1990; A.I.M.Anstice, J.W.Nicholson, 1992). Первым из них был светоотвердеваемый стеклоиномерный подкладочный материал Vitrebond (3М).

Состав гибридных стеклоиономерных цементов. Порошок цемента новых разработок представляет собой, как и у традиционных стеклоиономеров, рентгеноконтрастное фторалюмосиликатное стекло, иногда с добавлением высушенного кополимеризата, как в безводных стеклоиономерных системах.

Жидкость в основном является раствором кополимера кислот, однако концы молекул поликислот модифицированы присоединением к ним некоторого количества ненасыщенных метакрилатных групп, как у диметакрилатов композиционных материалов. Эти модифицированные радикалы на концах молекул позволяют им соединяться между собой при воздействии света. В жидкости также содержится водный раствор гидроксиэтилметакрилата (НЕМА) (моно- и олигомеры светового отвердевания заменили мономеры композита, являясь соединяющим звеном между гидрофильной стеклоиономерной и гидрофобной композитной матрицами), винная кислота и фотоинициатор (типа камфарохинона), необходимый для светового отвердевания. Жидкость фотоактивна, поэтому должна сохраняться в темной бутылочке или в капсуле.

Реакция отвердевания. При смешивании порошка и жидкости происходит параллельно две реакции. Одна из них повторяет классическую реакцию отвердевания традиционного стеклоиономерного цемента путем сшивания молекул поликислот ионами металлов с выщелачиванием ионов металла и фтора из стеклянных частичек, выделением фтора и фиксацией к твердым тканям зуба. Однако стеклоиономерная реакция в этих мате­риалах

более медленная - время самостоятельного отвердевания цемента составляет 15-20 мин, что обеспечивает более длительное рабочее время.

Сразу после засвечивания фотополимеризатором происходит полимеризация свободных радикалов метакрильных групп полимера и НЕМА при участии активированной светом фотоинициирующей системы. Таким образом, сразу после засвечивания формируется жесткая структура материала, в которой затем происходит стеклоиономерная реакция.

Структура затвердевшего материала представляет собой структуру традиционного отвердевшего стеклоиономерно­го цемента с дополнительной поперечной сшивкой цепочек кополимера за счет ненасыщенных метакрильных групп. Кроме того, между карбоксильными группами поликислоты и гидроксильными группами полимера, образовавшегося из НЕМА, формируются водородные связи, что еще сильнее упрочняет структуру материала.

Однако при работе с гибридными стеклоиономерами воз­никает еще одна проблема: в глубоких участках, не доступ­ных для проникновения света фотополимеризатора, где отвердевание происходит только за счет стеклоиономерной реакции, прочность материала ниже. Кроме того, остается определенное количество непрореагировавших метакрильных групп. Во избежание этого желательно использовать послойную технику нанесения стеклоиономерного цемента, что несколько усложняет работу с ним.

Решением проблемы стала разработка гибридных стеклоиономерных цементов тройного отвердевания (материал Vitremer (3M, 1994 г.). Порошок этого материала содержит кроме фторалюмосиликатного стекла, пигментов и активаторов, необходимых для фотополимеризации, инкапсулированный катализатор (микрокапсулы с патентованной системой водоактивированных редокс-катализаторов - персульфатом калия и аскорбиновой кислотой). При замешивании материала микрокапсулы разрушаются и катализируют реакцию связывания метакрильных групп в участках, недоступных для проникновения света фотополимеризатора.

Этот класс гибридных стеклоиономеров имеет три механизма отвердевания:

© фотоинициированная метакрилатная полимеризация свободных радикалов, происходящая при освещении смеси порошка и жидкости в доступных для света участках и обеспечивающая быструю реакцию с образованием прочной структуры и удобство в использовании;

© кислотно-основная стеклоиономерная реакция с выделением фтора и ионообменом с тканями зуба, происходящая при смешивании порошка и жидкости и придающая материалу характерные стеклоиономерные свойства;

© самополимеризация свободных метакрильных радикалов без воздействия света, происходящая при смешивании порошка и жидкости и обеспечивающая полноценное отвердевание в участках, не доступных для проникновения света, и, таким образом, устраняющая необходимость послойного нанесения.

Свойства гибридных стеклоиономерных цементов. Новые материалы значительно прочнее самоотвердевающих за счет упрочнения пластмассовой матрицей, они не растрескиваются при пересушивании, их внутрен­няя прочность возросла почти на 300 %, приближаясь к прочности микронаполненных композитных материалов. Фотоотвердеваемые цементы имеют меньшую инициальную кислотность после замешивания, что снижает их раздражающее действие на пульпу. Наличие пластмассовой матрицы обеспечивает лучшие эстетические свойства - прозрачность и полируемость. Быстрая полимеризация делает материал устойчивым к избытку и недостатку влаги. Обнаружено, что при высушивании их прочность даже повышается. Обработка поверхности материала может производиться немедленно после его отвердевания под воздействием света.

Гибридные стеклоиономеры имеют более низкий модуль эластичности, чем композиты. Хотя объемный процент полимеризационной усадки у гибридных стеклоиономерных цементов аналогичен этому показателю у композитов, напряжение, возникающее в материале, намного меньше. Поэтому данные материалы предпочтительнее использовать в технике открытого и закрытого «сэндвича».

Кополимерная жидкость, являясь кислотной, после внесения цемента выполняет функции своеобразного кондиционера, разрыхляя, модифицируя смазанный слой дентина, делая его более проницаемым для ионов и низкомолекулярной смолы, которая проникает в разрыхленную ткань и одновременно фиксирует на себе метакрильные группы модифицированных поликислот. После засвечивания вся эта структура упрочняется, фиксируясь на поверхности ткани зуба. Таким образом, механизм связывания несколько напоминает принцип действия адгезивных систем третьего поколения.

Для улучшения качества связи с тканями зуба некоторые гибридные стеклоиономеры, особенно густой консистенции (Vitremer TC), были дополнены праймерами. Состав праймера подобен составу жидкости и включает в себя кополимер, НЕМА, этанол, фотоактиватор, однако он является менее вязким. Кислотная природа праймера обеспечивает переосаждение смазанного слоя, что придает ему однородность и защищает ткани зуба от высушивания.

Таким образом, функция праймера заключается в модифицировании смазанного слоя и хорошем увлажнении поверхности зуба для улучшения адгезии стеклоиономера. Зафиксировавшись в разрыхленных тканях, праймер полимеризуется светом, непосредственно на него наносится материал, метакрильные группы молекул поликислот которого связываются с НЕМА праймера, обеспечивая дополнительную связь за счет пластмассовой матрицы.

Поскольку между составом жидкости гибридного стеклоиономерного цемента и матрицы композитных материалов есть химическое сходство, адгезивы композитов могут быть использованы для их связи с отвержденным стеклоиономерным цементом без необходимости предвари­тельного кислотного протравливания или обработки поверхности материала праймером.

К гибридным стеклоиономерным цементам относятся восстановительные материалы Vitremer ТС (3М), Photac-Fil (Quick) (ESPE), Fuji II LC новая формула (GC), подкладочные цементы Vitrebond (3М), Aqua Cenit и Ionoseal (VOCO), Fuji Bond LC и Fuji Lining LC (GC).

Преимуществами гибридных стеклоиономерных цементов перед самотвердеющими являются:

© быстрое отвердевание материала, в случае цементов тройного отвердевания - по всей глубине;

© более высокая прочность, приобретаемая сразу после фотополимеризации, меньшая хрупкость, отсутствие микротрещин;

© более прочная связь с тканями зуба;

© устойчивость к влаге и высыханию;

© возможность немедленной полировки;

© удобство в работе (гибкое время работы, одномоментное нанесение, гарантированное отвердевание по всей толщине).

Показания к применению гибридных стеклоиономерных цементов такие же, как и для традиционных материалов. Ввиду своих преимуществ материалы данного класса наиболее широко могут использоваться в гериатрии, при кариесе корня. В отличие от традиционных стеклоиономерных цементов гибридные материалы могут применяться при открытом варианте «сэндвич»-техники.