www.spbgmu.ru

Полимерные пломбировочные материалы

(по книге Николаева А.И. и Цепова Л.М.)

Полимерными называются материалы, в механизме отверждения кото­рых имеет место процесс полимеризации - реакции соединения между со­бой большого количества мелких молекул (мономер) в одну большую (по­лимер). Эти материалы обладают рядом свойств, которые способствуют широкому внедрению их в практику стоматологии. Различают два основ­ных класса полимерных пломбировочных материалов (ППМ): ненапол­ненные и наполненные, или композиционные.

Общие сведения о ненаполненных полимерных пломбировочных материалах.

Ненаполненные полимерные пломбировочные материалы (НППМ) на­чали применяться для пломбирования зубов с 1939 года. Они представляли собой быстротвердеющие пластмассы холодной полимеризации и изготав­ливались на основе акриловых или эпоксидных смол. Акриловые пломбировочные материалы представляют собой систему «порошок/жидкость». Их основные составные части: Порошок:

-частицы полимера - полиметилметакрилат;

-пигменты (оксид цинка, диоксид титана), осажденные на поверхности полимера;

-инициатор - перекись бензоила. Жидкость:

-мономер - метиловый эфир метакриловой кислоты;

-ингибитор (стабилизатор) - гидрохинон (для предотвращения само­ произвольной полимеризации мономера).

Химизм процесса полимеризации следующий. При смешивании порош­ка с жидкостью происходит активация образования свободных радикалов и начинается как бы «сшивание» молекул полиметилметакрилата молекула­ми мономера в полимерные цепи. Процесс полимеризации представляет собой цепную реакцию, проходящую следующие этапы:

-инициирование цепи;

-рост цепи;

-обрыв цепи.

После окончания полимеризации в пломбе остается непрореагировавший мономер, который может оказывать раздражающее действие на пульпу.

Эпоксидные пломбировочные материалы представляют собой двухпастные (паста-паста) системы типа «смола/отвердитель».

Смола - низкомолекулярная жидкая эпоксидная составляющая; для улуч­шения свойств к ней добавляются наполнители - фарфоровая мука, кварц.

Отвердитель содержит катализатор, способствующий переходу эпоксид­ной смолы в твердое состояние.

Акриловые и эпоксидные пломбировочные материалы обладают рядом отрицательных свойств:

-недостаточная прочность;

-высокая полимеризационная усадка, приводящая к нарушению крае­вого прилегания пломбы;

-раздражающее действие на пульпу;

-деструктивная (десятикратная) разница коэффициентов теплового расширения пластмасс и твердых тканей зуба;

-высокое водопоглощение и т.д.

Эти отрицательные свойства, а также появление более современных пломбировочных материалов привели к тому, что в настоящее время акри­ловые и эпоксидные пломбировочные материалы практически не приме­няются. Их заменили композитные пломбировочные материалы, которые по своим свойствам на порядок выше пластмасс первого поколения.

Композитные пломбировочные материалы

Наполненные (композиционные) полимерные пломбировочные матери­алы (композитные пластмассы) были разработаны в США в конце 50-х го­дов XX столетия доктором Rafael L.Bowen и впервые применены в стомато­логии более 30 лет назад.

Первые композитные материалы были представлены на стоматологичес­кий рынок компанией «ЗМ» в 1964 году. Это были композиты химического отверждения. Они обеспечивали лучшие эстетические свойства, чем амальгамы, однако, высокая степень изнашиваемости, изменение цвета и плохая связь с тканями зуба ограничивали их клиническое применение.

Работы по совершенствованию композитов привели к появлению адгезивных систем, обеспечивающих прочную микромеханическую связь ма­териала с эмалью и дентином. Композиты стали более прочными, устойчи­выми к абразивному износу, цветостабильными. Революцией в стоматоло­гии стало создание светоотверждаемых композитных материалов. За корот­кое время композиты почти полностью вытеснили из терапевтической сто­матологии силикатные цементы и ненаполненные быстротвердеющие

пластмассы.

В начале 80-х годов развитие композитных материалов шло по двум на­правлениям: создавались материалы для передних зубов, основным требо­ванием к которым были хорошие эстетические свойства, и материалы для жевательных зубов, от которых требовалась в первую очередь высокая

прочность.

В конце 80-х годов появились материалы универсального типа, которые предназначались для пломбирования как передних, так и жевательных зу­бов. Они имели удовлетворительную эстетику и достаточную прочность. Теперь стоматологи могли использовать для любых реставрационных работ только один материал. В последующие годы продолжалось совершенство­вание этой группы композитов: создавались новые адгезивные системы, улучшалась цветовая гамма материалов, проводились работы по повыше­нию их прочности, цветостойкости, манипуляционных и эстетических свойств, совершенствовались технологии применения композитов.

Однако, скоро стало ясно, что создать идеальный универсальный компо­зитный материал вряд ли возможно, поэтому в последние годы фирмы-производители сконцентрировались на разработке нескольких разновид­ностей реставрационных материалов, сочетая которые врач-стоматолог мог бы добиться оптимальных результатов в каждой конкретной клиниче­ской ситуации. Наиболее популярны среди стоматологов в настоящее вре­мя стеклоиономерные цементы, рассмотренные нами ранее; «традицион­ные» универсальные композиты; микронаполненные композиты, облада­ющие отличными эстетическими свойствами; плотные конденсируемые композиты для пломбирования жевательных зубов; жидкие текучие ком позиты; а также компомеры. Именно материалы этих групп составляют ре­ставрационную систему, обеспечивающую решение большинства задач в практической терапевтической стоматологии на самом высоком уровне.

В соответствии с определением R.W.Philips (1973), под термином «компо­зит» понимают пространственное трехмерное сочетание или комбинацию по крайней мере двух химически различных материалов, которые имеют четкую границу раздела. Причем эта комбинация имеет более высокие по­казатели свойств, чем каждый из компонентов в отдельности.

Согласно международному стандарту (ISO), основными признаками композитов являются:

-Наличие полимерной матрицы, как правило, на основе сополимеров акриловых и эпоксидных смол.

-Наличие более 50% по массе неорганического наполнителя.

-Обработка частиц наполнителя специальными поверхностно-актив­ными веществами, благодаря которым он вступает в химическую связь с полимерной матрицей.

Особенности химического состава и пространственной организации композитов обусловливают ряд положительных и отрицательных свойств и влияют на методику их клинического применения. Поэтому целесообраз­но рассмотреть более подробно свойства каждой из 3-х частей (или фаз).

1. Полимерная матрица (органический матрикс)

Наибольшее распространение в настоящее время получили композиты, органическая матрица которых представляет собой продукт взаимодейст­вия акриловых и эпоксидных смол. Это соединение подробно описал док­тор Rafael L. Bowen из национального бюро стандартов США и в литерату­ре оно известно под его именем. В 1958 году он обнаружил, что продукт ре­акции бисфенола с глицидилметакрилатом (Bis-GMA) твердеет при нали­чии катализатора в течение 3 минут, давая при этом усадку лишь 5% (для сравнения полимеризационная усадка акриловых пластмасс равна 21%). Это соединение является основой большинства современных композитов.

Bis-GMA представляет собой мономер с высоким молекулярным весом. Это гибридная молекула, в которой к эпоксидной смоле присоединены реакционноспособные метакриловые группы. Другое вещество, широко ис­пользуемое в производстве композитов, - уретандиметилметакрилат (UDMA). Он выполняет ту же роль, что и Bis-GMA, но имеет меньшую полимеризационную усадку, большую густоту и прочность.

При изготовлении композитов используются также и другие мономеры, например, декандиолдиметакрилат (ОзМА) или триэтиленгликольдимета-крилат (TEGDMA), благодаря чему удается снизить вязкость и время по­лимеризации мономера. В настоящее время совершенствование композит­ных материалов осуществляется в основном за счет модифицирования их полимерной матрицы. Кроме того, полимерная матрица содержит:

а) Ингибитор полимеризации - для увеличения времени работы с материа­лом и удлинения сроков хранения.

б) Катализатор - для начала полимеризации.

в) Дополнительный катализатор (ко-катализатор) - для улучшения про­цесса полимеризации (только в композитах химического отверждения).

г) Активатор (фотоинициатор полимеризации) - для начала процесса полимеризации (только в светоотверждаемых композитах).

д) Поглотитель ультрафиолетовых лучей - для улучшения цветостабильности, уменьшения изменения цвета материала при попадании на него солнечных лучей.

2. Наполнитель (дисперсная фаза)

Неорганический (минеральный) наполнитель является второй важной составной частью современных композитов. Благодаря наличию большого количества наполнителя достигается улучшение свойств композитных пластмасс, а именно:

-уменьшается полимеризационная усадка (до 0,5-0,7%);

-предотвращается деформация органической матрицы;

-снижается коэффициент теплового расширения;

-уменьшается сорбция воды;

-повышается твердость материала, его сопротивляемость нагрузкам;

-улучшаются эстетические свойства материала, так как наполнитель обладает коэффициентом преломления и просвечиваемостью, близким к соответствующим показателям эмали зуба.

Основными свойствами наполнителя, влияющими на качество композита являются:

а) Размер частиц наполнителя. Этот показатель служит важнейшим параметром, определяющим свойства материала. В различных композитах он колеблется от 45 мкм до 0,04 мкм.

б) Материал, из которого изготовлен наполнитель. Применяется боль­шое количество разнообразных наполнителей: плавленый и кристаллический кварц, алюмосиликатное и борсиликатное стекло, различные модифи­кации двуокиси кремния, алмазная пыль, искусственно синтезированные вещества и т.д.

в) Форма частиц. Наполнитель может быть молотый, сферический, в форме «усов», палочек или стружки. В большинстве композитов использу­ются молотые частицы рентгеноконтрастного бариевого стекла, однако некоторые фирмы-производители отдают предпочтение синтетическим наполнителям со сферическими частицами.

Варьирование размера частиц, формы и материала, из которого изготов­лен наполнитель, позволяет изменять свойства в необходимом направлении.

3. Поверхностно-активные вещества (силаны, или межмолекулярная фа­за), называемые также аппретирующими (от французского - appreter - про­питывать, придавать другие свойства). Обеспечение стабильной, устойчи­вой адгезии между наполнителем и полимерной матрицей является необ­ходимым условием получения прочных и устойчивых композиционных материалов.

При недостаточной связи наполнитель легко выбивается с поверхности, а вдоль границы «наполнитель/матрица» легко проникает влага и красящие вещества. Чтобы избежать этого, поверхность наполнителя обрабатывается специальными связующими веществами - силанами. С химической точки зрения это - кремнийорганические соединения. Они представляют собой биполярные связующие агенты, соединяющиеся химической связью с од­ной стороны - с наполнителем, с другой - с органической матрицей. Благо­даря наличию силанов композиты приобретают улучшенные свойства:

-частицы наполнителя становятся водоотталкивающими;

-снижается водопоглощение материала;

-резко повышается прочность и износостойкость.