Наногибридные композиты

Внедрение нанотехнологий в самые различные сферы - промышленность, сельское хозяйство, освоение космоса, медицину привело к созданию новой группы композитов - нанокомпозитов. Впервые термин нанотехнология ввел в 1974 г. японский исследователь Танигучи («нанос» - от греч. - «карлик»). Нанотехнология - это технология, оперирующая величинами порядка нанометра (1 нанометр = 1/1 000 000 000 (одна миллиардная) метра или 1/ 1000 (одна тысячная) микрона). Это примерно в 10 раз больше диаметра водородного атома в 80 000 меньше диаметра человеческого волоса и в сотни раз меньше длины волны видимого света. Первым представителем нано-

композитов является «Filtek TM Supreme», который был представлен в 2002 г. компанией «3M ESPE» на международной стоматологической выставке в Вене (рис. 10.47).

Этот материал содержит кремниево-циркониевый наполнитель сферической формы размером от 5 до 75 нм. Часть частиц- наномеров объединены в комплексы - нанокластеры. Их размер варьируется от 0,6 до 1,4 микрон, что позволяет наполнить материал до 78,5 % по весу. Это придает материалу высокую прочность (рис. 10.48; 10.49).

Свойства:

1. Высокая прочность, быстрота получения блеска, что делает материал универсальным;

2. Низкая усадка (2,2 %) позволяет вносить материал горизонтальными слоями;

3. Обладает эффектом «хамелеона»;

4. Пластичность, не липнет к инструментам;

5. Материал представлен 34 оттенками.

К этой же группе материалов относится: Grandio (VOСО), Premise (Kerr), Supreme XT (3M ESPE) и др.

Grandio (VOСО) - универсальный нанокомпозит. Имеет 14 оттенков по шкале Vita. Содержит два вида наполнителей: керамическое стекло с размером частиц 0,5 -1 мкм и наночастицы оксида кремния с размером 20 - 60 нм. Наполненность по весу составляет 87 %. Имеет низкую усадку (1,57 %), обладает прочностью и высокой эстетичностью.

Premise (Kerr) - универсальный нанокомпозитный материал с тремя видами частиц наполнителей: размером 0,02 и 0,4 мкм, а также PPF-наполнителем, прошедшим предварительную полимеризацию; имеет наполненность 84 %, что в свою очередь уменьшило полимеризационную усадку до низких значений - 1,6 %

Текучие композитные материалы (рис. 10.52)

Помимо композитов пастообразной консистенции в настоящее время (с 1977 г.) появились жидкие, текучие композиты. Они имеют модифицированную полимерную матрицу на основе высокотекучих

смол. Эти материалы обладают низким модулем упругости, поэтому их называют еще низкомодульными композитами. Они могут содержать микрогибридный или микрофильный наполнитель. Отдельные материалы выделяют фтор и поэтому применяются для профилактики кариеса. Некоторые фирмы производят композиты различной степени текучести: среднетекучие и сильнотекучие. Текучие композиты выпускаются в специальных шприцах, из которых их можно легко внести даже в очень маленькие кариозные полости. Благодаря свойству тиксотропности - способности растекаться, образуя тонкую пленку, материал хорошо проникает в труднодоступные участки и не стекает обратно с поверхности.

Положительные свойства

: • достаточная прочность;

• хорошая эстетика;

• рентгеноконтрастность;

• высокая эластичность.

Отрицательные свойства:

• значительная полимеризационная усадка (около 5 %), в связи с чем материал наносится тонким слоем не более 1,5 мм.

Показания к применению:

• для пломбирования полостей III, IV и V класса;

• при туннельном пломбировании;

• реставрация мелких сколов эмали;

• пломбирование небольших полостей на жевательной поверхности;

• инвазивное и неинвазивное закрытие фиссур;

• метод слоеной реставрации, создание суперадаптивного слоя;

• реставрация сколов фарфора и металлокерамики;

• создание культи зуба под коронку;

• восстановление краевого прилегания композитных реставраций;

• фиксация фарфоровых вкладок и виниров;

• фиксация волоконных шинирующих систем (Ribbond, FiberSplint).

Представители: Revolution, Point 4 flowable (Keer), Filtek Flow (3M ESPE), Arabesk Flow (Voco), Durafill Flow, Flow Line (Heraeus Kulzer), Aeliteflo, Aeliteflo LV, Glase (Bisco), Ultraseal XT plus (Ultradent), Tetric Flow (Vivadent).

Конденсируемые (пакуемые) композиты (рис. 10.53,10.54) Конденсируемые (пакуемые) композиты:

• Были созданы в качестве замены амальгамы;

• Изготавливаются на основе модифицированной «густой» матрицы и гибридных наполнителей с размером частиц до 3,5 мкм.

Основные свойства:

• очень высокая прочность (близкая к амальгаме);

• высокая устойчивость к истиранию;

• плотная консистенция (конденсируется, не течет, не липнет к инструменту);

• низкая полимеризационная усадка (1,6 -1,8 %).

Показания к применению:

• пломбирование полостей I, II класса;

• пломбирование полостей V класса в жевательных зубах;

• метод слоеной реставрации;

• пломбирование молочных зубов;

• создание культи зуба;

• шинирование зубов;

• изготовление непрямых реставраций.

Представители: Solitaire 2 (Heraeus Kulzer), Filtek P60 (3M ESPE), Alert (Jeneric Pentron), Piramid Dentin (Bisco), Sure Fil (DeTrey Dentsply), Synergy Compact (Coltene), Prodigy Condensable (Keer), Ariston pHc (Vivadent) и др.

Реставрационные материалы представляют собой композитноиономерные составы. Это комбинация кислотных групп стеклоиономерных полимеров и фотополимеризуемых групп композитных смол. Под воздействием света полимеризуется композитный компонент. Стеклоиономер реагирует через связывание воды, образуя тонкую структуру внутри отвержденной композитной матрицы. Стеклоиономерная реакция способствует усилению структуры материала за счет дополнительного поперечного связывания полимерных молекул, а также обеспечивает пролонгированное выделение ионов фтора. Абсорбция воды приводит к небольшому увеличению объема пломбы (до 3 %), компенсируя полимеризационную усадку. Увеличение объема компомера может изменить контуры пломбы с появлением нависающих краев. Компомеры сочетают в себе свойства композитов (удобство применения, эстетичность, цветостойкость) и стеклоиономеров (химическая адгезия к тканям зуба, выделение ионов фтора, хорошая биологическая

совместимость). Недостатками компомеров являются: меньшие, чем у композитов прочность, полируемость, износостойкость; меньшее, чем у стеклоиономеров выделение фтора.

Показания к применению компомеров:

• исходя из положительных и отрицательных свойств, применять их целесообразно, когда требуется хорошая эстетичность и противокариозный эффект, но при этом пломба не будет испытывать значительных жевательных нагрузок;

• пломбирование кариозных полостей всех классов в молочных зубах;

• пломбирование кариозных полостей V класса в постоянных

зубах;

• пломбирование кариозных полостей III класса в постоянных

зубах;

• временное пломбирование полостей при травме зуба;

• наложение базовой прокладки под композит (сэндвич-техника). Представители: Dyract, Dyract AP, Dyract Flow, Dyract Seal (DeTrey

Dentsply); Compoglass F, Compoglass Flow (Vivadent); Elan (Keer); Glasiosite (Voco); Freedom (SDI). Ормокеры

Ормокеры (органически модифицированная керамика) - это новый класс материалов.

В составе присутствует органический компонент - многофункциональная матрица. По своим свойствам занимает промежуточное положение между классической неорганической силикатной сеткой и органическими полимерами.

Неорганический компонент представлен стеклом, керамикой.

Ормокеры обладают высокой прочностью, биосовместимостью, хорошей полируемостью, низкой усадкой. Применение: пломбирование I - V классов полостей.

Представители: Definite Core (Degussa Dental), Admira (Voco), Ceram

X (Dentsply).

Адгезия пломбировочных материалов

Начиная с создания первых пломбировочных материалов, встала задача создания прочной связи (адгезии) тканей зуба и наложенной пломбы. Термин «адгезия» (синоним - бондинг) произошло от латинского слова «adhaesio», означающего прилипание, слипание, склеивание двух разнородных твердых или жидких тел. В стоматологии существует несколько основных типов адгезии.

Композитные материалы не обладают химической связью с твердыми тканями зуба. В настоящее время учеными разработана адгезивная система для обеспечения прочной связи композита с тканью зуба. Эта адгезивная система - бонд-система (от англ. bond - связь) состоит из кондиционера, праймера, адгезива для эмали и дентина.

В роли кондиционера чаще всего выступает 37 % фосфорная кислота. При воздействии кислоты на эмаль она частично растворяет эмалевые призмы и межпризменное вещество, происходит деминерализация эмали. При воздействии кислоты на дентин в результате его деминерализации дентинные канальцы открываются, просвет их увеличивается, обнажаются коллагеновые волокна. Кроме того, кондиционер воздействует на «смазанный слой». Изначально еще в 1955 году М. Буонокоре предложил для улучшения адгезии пломбировочного материала кондиционировать поверхность эмали кислотой. При воздействии кислоты происходит деминерализация эмали, а также удаление органической пленки - пелликулы. Эмаль становится шероховатой, в ней образуются микропоры. На протравленную эмаль наносятся эмалевые адгезивы, которые имеют жидкую консистенцию.

Эмалевые адгезивы проникают в микропоры, полимеризуются, образуют жесткие тяжи, обеспечивая сцепление нанесенного композита.

Эмалевые адгезивы - это ненаполненные или слабонаполненные смолы, они гидрофобны, т.е. твердеют без присутствия воды, в связи с этим протравленная эмаль - это идеальная поверхность для закрепления в ней адгезива.

При обработке эмали кислотой удаляется слой толщиной около 10 микрон и образование пор идет на глубину от 5 до 50 микрон. В среднем адгезия композита к протравленной эмали составляет 20 Мра, что вполне достаточно для прочной фиксации пломб (рис. 10.58).

Адгезия к дентину представляет более сложную проблему. В 1979 г. японский ученый Фузаяма предложил для улучшения адгезии травление дентина кислотой. Стоматологи США и нашей страны традиционно отвергали методику тотального травления кислотой эмали и дентина, считая, что кислота неблагоприятно воздействует на пульпу. Позднее было доказано, что эмалевые бондагенты не могут фиксироваться на дентине. Это связано с тем, что поверхность дентина всегда влажная из-за наличия в дентинных трубочках жидкости, поступающей из пульпы. После нанесения на дентин эмалевых гидрофобных адгезивов происходит «дебондинг» - рассоединение материала и дентина и, как следствие, возникают постоперационная чувствительность и изменения в пульпе. Поэтому большое значение для дентинных адгезивов имеет содержание в них гидрофильных веществ, способных проникать в дентинные канальцы (трубочки).

Для глубокого проникновения гидрофильных мономеров в дентин созданы особые композиции - праймеры, которые состоят из гидрофильных мономеров, растворенных в ацетоне или спирте. В праймер могут входить и другие компоненты. Праймер проникает в протравленные коллагеновые волокна, дентинные трубки и образует после затвердения гибридный слой. Таким образом, праймер подготавливает дентин и благодаря образованию гибридного слоя обеспечивает прочное сцепление с дентинным адгезивом и гидрофобным композитом. Гибридный слой не только обеспечивает надежную фиксацию композита, но и служит эффективным защитным барьером против проникновения микроорганизмов и химических веществ в дентинные канальцы и пульпу (рис. 10.59, 10.60).

Немаловажной проблемой для адгезии к дентину является наличие «смазанного слоя» - аморфного слоя (Smear layer). Этот слой образуется после препарирования кариозной полости. Он состоит из смеси кристаллов гидроксиапатита, обрывков коллагеновых волокон, частиц слюны, клеток крови и микроорганизмов; его толщина 0,5 - 5,0 мкм (рис. 10.61, 10.62).

По химическому составу и влиянию на смазанный слой адгезивные системы подразделяются на три группы:

1. Адгезия композита с поверхностью дентина достигается за счет сохранения смазанного слоя. При этом смазанный слой пропитывается гидрофильными маловязкими мономерами, укрепляется и становится связующим звеном между дентином и композитом.

На этом механизме основываются адгезивные системы XR Bond (Kerr), Pro Bond (Dentsply) и др.

2. Сцепление композита с поверхностью дентина достигается за счет трансформации смазанного слоя. Этот механизм сцепления осуществляется благодаря применению самокондиционирующих праймеров. В состав этих препаратов одновременно входят гидрофильные мономеры и органическая кислота. Смазанный слой растворяется, не смывается и при высушивании выпадает в осадок.

Пропитанный праймером смазанный слой и деминерализованный дентин образуют гибридный слой, на который наносится слой адгезива. К таким адгезивам относятся: Denthesive II (Heraeus Kulzer), Etch &

3. Адгезия композита с дентином достигается за счет растворения и удаления смазанного слоя и поверхностной деминерализации дентина: Gluma (Bayer Dental), Denthesive (Heraeus Kulzer).

Эта техника считается самой эффективной, и на ее основании разработано большинство современных адгезивных систем (рис. 10.63).

Приводим пример схемы техники применения самопротравливающей адгезивной системы третьего поколения КСЕНО III, разработанной компанией ДЕНТСПЛАЙ.

Эта двухкомпонентная система состоит из двух жидкостей, в которых находится кондиционер, праймер и адгезив. Эти две жидкости смешиваются, наносятся на эмаль и дентин и полимеризуются в течение 40 с. Смесь жидкостей модифицирует, частично пропитывает смазанный слой на поверхности дентина и пробки в дентинных канальцах, деминерализирует дентин и формирует гомогенный гибридный слой с запечатыванием дентинных канальцев и образованием прочного адгезивного слоя на смазанный слой б - состояния дентина непосредственно после нанесения в - деминерализация дентина через 20 с после наложения

В течение последних двух десятилетий разработаны адгезивные системы 7 поколений.

В 7-м поколении адгезивных систем предусмотрено объединение кондиционера, праймера, десенситайзера и бондинга - это одношаговые однофлаконные системы (I Bond, Heraeus Kulzer; Clearfil S3; Bond, Kuraray).

Их преимущество заключается в отсутствии необходимости смешивания компонентов и нанесении их поэтапно, хорошей силе сцепления, отсутствии постоперационной чувствительности, экономии времени и др.

При выборе различных материалов желательно придерживаться системы одной фирмы - производителя, так как применение материалов различных фирм не гарантирует прочной адгезии материала.

Характеристики адгезивных систем различных поколений (Фриман Д., Лэйнфельдер К., 2003)