Композиты в медицине

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

Современные композиционные пломбировочные материалы

Классификация композидов

Свойства композиционных материалов

Компомеры

Основные требования, примняемые к компазитным материалам

Заключение

Список литературы

Введение

Восстановление зубов пломбировочными материалами имеет многовековую историю. Бурное развитие химической науки на рубеже 19-20 веков предоставило стоматологам широкий спектр новых материалов, расширяющих возможности применения металлических амальгам и силико-фосфатных цементов. Промышленное производство каучуков, эпоксидных, полиэфирных и других видов смол подтолкнуло развитие стоматологической практики. композиционный зубной пломбировочный материал

Современный прогресс в технике восстановления зубных и других твердых живых тканей (костных, кератиновых) связан с появлением полимеризуемых, особенно (мет)акриловых, мономеров.

Первые полимеризуемые мономер-полимерные составы на основе метилметакрилата и полиметилметакрилата получили применение для пломбирования и протезирования зубов практически сразу после пуска их промышленного производства компанией ICI почти 70 лет назад. Весь последующий период до настоящего времени метакриловые смолы являются лидирующими синтетическими полимеризующимися материалами для восстановления и протезирования твердых живых тканей. Преимущество метакрилатов перед другими типами полимеризуемых смол заключается не столько в их прочностных характеристиках, сколько в большей устойчивости к агрессивным средам, биосовместимости, адгезии, простоте и технологичности применения. Метакрилаты легко полимеризуются при инициировании известными химическими, термическими и радиационными методами.

Попытки устранения известных недостатков метакрилатов (существенная полимеризационная усадка, недостаточная биосовместимость) привели к разработке ряда новых мономеров и материалов. Однако ни один из них не достиг положительного баланса свойств сопоставимого с метакрилатами.

Современная практика восстановления и протезирования зубов основана на адгезионной технике, базирующейся на полифункциональных метакриловых смолах.

Современные композиционные пломбировочные материалы

Стоматологические композиты сегодня являются основным классом реставрационного (пломбировочного) материала. Позволяют проводить эстетическое восстановление зубов, пораженных кариесом, в том числе проводить реставрацию передних зубов, менять их цвет и форму Преимуществами композитов перед многими другими пломбировочными материалами являются: высокая прочность, которая позволяет их использовать в любых клинических ситуациях (как на фронтальных, так и на жевательных зубах); высокие и гибкие эстетические характеристики, которые позволяют манипулировать цветом реставраций и их блеском в широком диапазоне значений; высокая технологичность при выполнении реставраций; минимальная полимеризационная усадка.

Однако композиты, даже с максимальным содержанием неорганического наполнителя, все же имеют некоторую усадку при отверждении, достаточно высокий коэффициент теплового расширения и меньшую, чем у зубных тканей, жесткость. Указанные недостатки композитов способствуют возникновению краевых щелей между пломбой и зубной поверхностью, просачиванию через эти щели жидкостей полости рта и, как следствие, разгерметизации полости. Это приводит либо к выпадению пломбы (нарушению реставрации), либо к развитию вторичного кариеса. Недостатки композитов устраняются применением адгезивов (адгезивных систем; обеспечивают "склеивание" композита с зубной тканью) или других приемов. Поэтому полимеризационная усадка стоматологических композитов в настоящее время не является проблемой в восстановительной стоматологии.

Композиты - полимерные пломбировочные материалы, состоящие из трех компонентов:

органической матрицы (акриловые и эпоксидные смолы),

неорганического наполнителя - не менее 50% по массе

поверхностно активного вещества - силана.

Классификация композидов

а) Общая Классификация

Композитные пломбировочные материалы классифицируют:

1) По размеру частиц наполнителя .

макронаполненные (размер частиц - 8-12 мкм и более);

мининаполненные (размер частиц - 1-5 мкм);

микронаполненные (размер частиц - 0,04-0,4мкм);

макрогибридные (смесь частиц различного размера: 0,04-0,1 и до 8-12 мкм);

микрогибридные (смесь частиц различного размера: 0,04-0,1 и до 1-5 мкм);

ибридные тотально выполненные композиты (смесь частиц различного размера: 8-5 мкм; 1-5 мкм; 0,01-0,1 мкм);

наногибридные (смесь частиц размером от 0,004 до 3 мкм).

2) По составу частиц.

однородные (макрофильные, микрофильные);

неоднородные (микрофильные, гибридные, микрогибридные).

3) По степени наполнения неорганическим наполнителем.

сильнонаполненные (более 70% по весу);

средненаполненные (66-75% по весу);

слабонаполненные (66% и меньше)

4) По консистенции.

обычной консистенции;

текучие;

пакуемые (конденсируемые).

5) По способу отверждения.

химического отверждения;

светового отверждения;

двойного отверждения (химического и светового).

6) По назначению.

для пломбирования жевательной группы зубов;

для пломбирования фронтальной группы зубов;

универсальные композиты.

б) Классификация по природе и размеру частиц наполнителя

Традиционные композиты

Традиционные композиты содержат стеклянный наполнитель со средним размером частиц 10-20 мкм и максимальным размером 40 мкм. У этих композитов есть один недостаток, заключающийся в том, что состояние отполированной поверхности оказывается неудовлетворительным, она имеет тусклый вид из-за того, что частицы наполнителя выдаются над поверхностью, поскольку вокруг них полимер убывает при полировании и износе (Рис.1).

Рис. 1 Частицы наполнителя выступают над поверхностью из-за преимущественного удаления полимерной матрицы

2) Микронаполненные полимеры

Первые микронаполненные полимеры были выпущены в конце 70х годов. Они содержали коллоидный оксид кремния со средним размером частиц 0,02 мкм и с колебаниями размера от 0,01 до 0,05 мкм. Этот очень маленький размер частиц наполнителя означает, что композит может быть отполирован до очень гладкого состояния поверхности, и что очень большая площадь поверхности наполнителя контактирует с полимером. Эта большая площадь поверхности (по сравнению с обычно использовавшимся в композитах наполнителем) означает, что очень трудно получить высокое содержание наполнителя в композите, так как требуется большое количество полимера для смачивания суммарной поверхности частиц этого наполнителя. Если этот микронаполнитель добавить к полимеру в таком количестве, чтобы была сохранена приемлемая текучая консистенция, тогда максимальное его количество, которое удастся ввести, может быть порядка 20 об.%.

3) Гибридные или смешанные композиты

Гибридные композиты содержат крупные частицы наполнителя со средним размером 15-20 мкм, а так же небольшое количество коллоидного оксида кремния с размером частиц 0,01-0,05 мкм (Рис. 2.). Следует отметить, что практически все композиты сегодня содержат небольшое количество коллоидного оксида кремния, но их свойства в очень значительной степени определяются основным наполнителем с более крупным размером частиц.

Рис. 2 Структура гибридного композита, состоящего из больших частиц наполнителя в полимерной матрице, содержащей коллоидный оксид кремния

4) Гибридные композиты с малым размером частиц.

Улучшенные методы позволили измельчать стекло до частиц размером, значительно меньшим, чем это было возможно ранее. Это привело к внедрению композитов со средним размером частиц наполнителя меньше 1 мкм и типичным распределением размеров в диапазоне 0,16,0 мкм, которые сочетают с микронаполнителем -- коллоидным оксидом кремния (Рис. 2.2.23). Меньшие размеры частиц наполнителя позволяют этим композитам лучше полироваться до гладкой блестящей поверхности, чем тем, которые содержат более крупные частицы. Полирование этих композитов дает хорошие результаты, блестящую отполированную поверхность, потому что любая неровность поверхности, возникшая изза присутствия частиц наполнителя, будет меньше длины волны.

Рис. 3 Композит с наполнителем из небольших по размеру частиц

В основном на рынке представлены микронаполненные и гибридные композиты, причем последние являются более универсальными материалами. Доктор Christensen, кроме этих основных типов композитов, классифицирует восстановительные материалы на герметики, текучие смолы, пакуемые (конденсируемые или уплотняемые) и микронаполненные поверхностные герметики.

Из вышесказанного можно сделать вывод, что четкой универсальной классификации стоматологических композитов до сих пор не существует. Большинство исследователей применяют классификацию по типу и размеру наполнителя. Между тем на характеристики композитов оказывают влияние и тип модификатора наполнителя, образующего химическую связь между полимерной матрицей и поверхностью наполнителя, и форма частиц наполнителя, и природа наполнителя (органический или неорганический), а также ряд других факторов, которые необходимо учитывать при применении и классификации композитов. Модернизация стоматологических композитов идет и по пути поиска новых составов полимерных матриц.

Свойства композиционных материалов

Композиционные материалы химического отверждения

Композиционные материалы светового отверждения

Макронапоненные композиты

Микронаполненные композиты

Компомеры

Компомеры являются одним из типов фотоотверждаемых стоматологических пломбировочных композитных материалов, также известных как композитные смолы, модифицированные поликислотами. Термин «компомер», предложенный компанией Dentsply [21], происходит от сочетания слов КОМПОзит и стекло-ионоМЕР и используется для описания безводных, однокомпонентных, светоотверждаемых композитов, содержащих кислотные метакриловые мономеры, армированные силанизированными наполнителями на основе кальций-, стронций- или барий-алюмофторсиликатных стекол, применяемых в стекло-иономерах. Компомеры были разработаны для улучшения физических свойств и клинического применения стекло-иономерных цементов. Один из первых компомеров Dyract содержал в качестве матричного мономера - продукт реакции двух молей 2-гидроксиэтилметакрилата с бутан 1,2,3,4-тэтракарбоновой кислотой, так называемый ТСВ мономер. Общей характеристикой структуры предложенных мономеров для компомеров является то, что они содержат в молекуле как метакрилатные, так и кислотные группы. Кроме этих диметакрилатов алфатических и ароматических тэтракарбоновых кислот, в качестве мономеров для компомеров использовались диметакрилаты циклоалифатических и гетероциклических тэтракарбоновых кислот (структуры 55 и 56 на рис. 25) и олигомерная поли(акриловая кислота), модифицированная глицидилметакрилатом.

Рисунок 4 Циклоалифатические и гетероциклические СООН-содержащие диметакрилаты для компомеров

Рисунок 5 Синтез поли (акриловой кислоты), модифицированной глицидилметакрилатом

Кислотные метакрилаты в компомерах могут одновременно свободно-радикально полимеризоваться по двойным связям и вступать в кислотно-основное взаимодействие с катионами, выделяемыми из частиц стеклонаполнителя в присутствии воды. В отсутствие воды ионного обмена не происходит. Поэтому отверждение компомеров происходит за счет свето-инициируемой полимеризации. Ограниченная кислотно-основная реакция происходит на поверхности, контактирующей с водой.

Все компомеры демонстрируют уменьшение прочности на сжатие и изгиб, вызываемое водо-инициируемым разложением на границе раздела матрица - наполнитель. Несмотря на то, что компомеры были разработаны с целью объединения лучших свойств композитов (высокие механические показатели, простота клинического применения, слабое влияние воды на полимер) и стекло-иономерных цементов (отсутствие полимеризационной усадки, высокая адгезия к зубной структуре, выделение фтора), их поведение более похоже на поведение композитных смол, чем на стекло-иономеры.

Основные требования, предъявляемые к композитным материалам

Универсальность.

Для того, чтобы обеспечить функциональную эффективность и эстетическое совершенство реставраций для жевательных и передних зубов, универсальные пломбировочные материалы должны обладать достаточно высоким пределом прочности на сжатие и на изгиб, а также совершенно определенным набором оптических свойств. Подавляющее большинство современных пломбировочных материалов позволяет изготовить реставрации любого оттенка цвета классической палитры Vita, а также в достаточно широких пределах варьировать такие параметры, как насыщенность цвета и прозрачность реставрации. В то же время, благодаря оптимизации состава, структуры и концентрации наполнителей, большинство композитных материалов с легкостью выдерживают повышенные функциональные нагрузки, характерные для жевательных зубов.

Низкая величина усадки при полимеризации.

Благодаря уплотнению структуры и образованию внутренних химических связей в процессе полимеризации происходит уменьшение объема пломбировочного материала, средняя величина которого составляет от 2 до 5%. Такая усадка является основной причиной образования краевых трещин, а, следовательно, и возникновения вторичного кариеса. Для того, чтобы компенсировать усадку при полимеризации, пломбировочный материал следует наносить очень тонкими слоями, толщиной не более 2 мм, или небольшими порциями. Засвечивание каждого слоя проводится в течение 20 - 40 секунд в зависимости от цвета материала, срока хранения и его типа. Направление усадки происходит в сторону источника излучателя, т.е.от стенок пломбируемой полости. Поэтому первый слой материала следует отсвечивать с противоположной стороны, как бы «приваривая» пломбировочный материал к стенке зуба. При этом для изготовления протяженных реставраций лучше всего использовать высоконаполненные композитные материалы с пониженной величиной усадки.

Хорошее краевое прилегание.

Композиты должны хорошо соединяться с твердыми тканями зуба и в то же время не приклеиваться к поверхности моделировочного инструмента.

Одной из основных задач, которые необходимо решить при изготовлении композитных пломб, является оптимальная адаптация ко всем стенкам и краям препарированной полости. Успешное выполнение этой задачи позволяет гарантировать высокую плотность краевого прилегания и долговечность пломб. По своей консистенции в неотвержденном состоянии большинство композитных материалов больше всего похожи на сливочное масло. При этом оптимальная плотность краевого прилегания достигается только в том случае, если нанесение материала осуществляется в направлении от центра полости к ее краю. Кроме того, желательно, чтобы материал немного выходил за границы полости. Основная сложность заключается в том, что это должно происходить во всех направлениях и на всех участках внешнего края полости. Порционное нанесение материала значительно облегчает выполнение этих требований, однако при этом резко возрастает опасность образования пустот и воздушных пузырей, что крайне не желательно. В некоторых случаях, например, при пломбировании прямоугольных полостей, для обеспечения высокой плотности краевого прилегания пломбы к боковым стенкам полости на эти участки рекомендуется наносить жидкотекучие композитные материалы.

Заключение

Рассмотрение разработок в области стоматологических композитов можно вывести следующим образом:

1. Композитные материалы активно используются при реставрации. Позволяют проводить эстетическое восстановление зубов, пораженных кариесом, в том числе проводить реставрацию передних зубов, менять их цвет и форму.

Как правило, их использование невозможно без адгезивных (скрепляющих) веществ. Например, при установке композитной пломбы непременно нужно применение адгезивной системы.

2. Компомеры, разработаны с целью объединения лучших свойств композидов, демонстрирующие уменьшение прочности на сжатие и изгиб.

3. Классификация стоматологических композитов является очень условной. Появление новых «поколений» коммерческих материалов на рынке не всегда связано с достижением нового качества материалов, а определяется маркетинговой политикой компаний производителей.

Список Литературы

1. Л.А. Дмитриева. Терапевтическая стоматология, Москва, 2003.

2. А.В. Салова, В.М. Рехачев. Энциклопедия пломбировочных материалов, С.-Петербург, 2005.

3. http://www.volgostom.ru/referati-terapevticheskaya-stomatologiya/kompozitsionnie-materiali-v-stomatologii.

4. medbe.ru/materials/stomatologicheskoe-materialovedenie/klassifikatsiya-kompozitov/.

Размещено на Allbest.ru