4.3. Основные свойства стеклоиономерных цементов

Классический СИЦ представляет собой систему "порошок/жидкость". Порошок - кальций-алюмо-силикатное стекло с добавлением фторидов. Жидкость - раствор полиакриловой (или полималеиновой) кислоты. При отвердении цемента полиакриловая кислота в присутствии воды реагирует со стеклом, при этом образуется иономерная соль, плохо растворимая в ротовой жидкости.

1. Химическая адгезия к тканям зуба. Химическое связывание СИЦ с эмалью и дентином происходит за счет хелатного соединения карбоксилатных групп полимерной молекулы кислоты с кальцием твердых тканей зуба. При этом не требуется кислотного протравливания и абсолютной сухости поверхности. Кроме того, на заключительной стадии отвердения происходит небольшое увеличение объема стеклоиономерной массы, что обеспечивает более плотное краевое прилегание пломбы. СИЦ образуют прочную связь с твердыми тканями зуба и в тех случаях, когда "не действуют" адгезивные системы композитов: при кариесе корня, некариозных поражениях и т.д.

2. Антикариозная активность обеспечивается за счет пролонгированного выделения фтора, которое начинается после пломбирования и продолжается не менее одного года. Диффузия фтора в окружающие ткани вызывает усиление их минерализации, уменьшение проницаемости дентина, остановку или замедление остаточного кариеса, ухудшение условий жизнедеятельности микроорганизмов.

3. Достаточная механическая прочность и эластичность, что позволяет этим цементам в качестве прокладок выдерживать нагрузку от амальгамовых пломб и в какой-то мере компенсировать полимеризационную усадку композитов. Кроме того, коэффициент температурного расширения СИЦ близок к коэффициенту температурного расширения тканей зуба, что важно в плане обеспечения долговременной герметичности на границе "пломба - зуб".

4. Удовлетворительные эстетические свойства.

5. Высокая биологическая совместимость.

6. Отсутствие раздражающего действия на пульпу зуба (из-за большого размера молекулы полиакриловой кислоты почти не проникают через дентин).

7. Простота применения.

8. Относительная дешевизна (по сравнению с композитами).

Недостатки СИЦ:

а) чувствительность к присутствию влаги в процессе твердения;

б) пересушивание поверхности твердеющего цемента ведет к ухудшению его свойств и может явиться причиной послеоперационной чувствительности;

в) длительность "созревания" пломбы (24 часа);

г) опасность раздражающего действия на пульпу при глубоких полостях.

СИЦ обеспечивают сохранение зубной структуры за счет ее реминерализации и при этом отвечают эстетическим параметрам. Они химически связываются со структурами зуба, благодаря ионообменным процессам длительно выделяют ионы фтора, а также кумулируют эти ионы из внешней среды.

В состав порошка полимерсодержащих СИЦ входят частички и волокна отвержденного полимера, а полимермодифицированный цемент содержит полимерные добавки, обеспечивающие свободно-радикальную реакцию полимеризации. В порошок цементов добавляются частички стекла, сплавленного с металлами, такими как золото, серебро и др., в металлосодержащих СИЦ — опилки металлов или порошок амальгамы.

С 1970 года, когда была разработана первая композиция стеклоиономерного цемента (ASPA-cement), было предложено много модификаций его рецептуры с целью улучшения свойств. Процесс совершенствования продолжается и в настоящее время.

Разработаны аква-цементы (водоотверждаемые, т. е. замешиваемые на дистиллированной воде). Полиакриловая кислота в них входит в состав порошка в виде кристаллов; стеклоиономерная реакция начинается при добавлении к порошку воды. Применение аква-цементов позволяет обеспечить оптимальное соотношение "порошок - жидкость", облегчает замешивание, делает более удобной транспортировку и хранение, увеличивает срок годности.

Таблица 1. Стеклоиономеpные цементы для пpокладок

Характеристика	Hазвание(фиpма-пpоизводитель)
"Тpадиционные" двухкомпонентные СИЦ (система "поpошок/жидкость")	Ionobond (Voco) Glass-ionomer cement (Heraeus Kulzer) Ketac-bond (Espe) Lining Cement (GC)
"Тpадиционные"двухкомпонентные СИЦ в капсулах	BaseLine /Capsule version/ (De Trey/Dentsply) Vivaglass Base (Vivadent) Ketac-bond Aplicap (Espe)
СИЦ на воде (аква-цементы)	BaseLine (De Trey/Dentsply) BaseLine (СтомаДент/Dentsply) Aqua Ionobond (Voco) Aqua Meron (Voco)
Гибридные СИЦ двойного отвеpждения	Aqua Сenit (Voco) Photac-Bond Aplicap (Espe) Vivaglass Liner (Vivadent) Vitrebond (3M) Fuji Lining LC (GC) Variglass (Caulk/Dentsplay) XR-Ionomer (Kerr)
Полимерные светоотвеpждаемые материалы, содержащие стеклоиономерный наполнитель	Timeline VLC(Caulk/Dentsplay) Septocal L.C. (Septodont) Ionoseal (Voco), Cavalite (Kerr)

    

Другим направлением совершенствования традиционных СИЦ явилось включение в их состав светоотверждаемой полимерной смолы. Особенности химического состава таких цементов обеспечивают образование прочных связей между пластмассовой и стеклоиономерной матрицами, что позволяет получить прочную, гомогенную цементную массу. Такие цементы обычно называются гибридными или резинцементами. Они имеют двойное отверждение (табл. 1): сначала под влиянием света активирующей лампы происходит быстрая реакция полимеризации; она обеспечивает достаточную прочность материала на начальном этапе твердения. Одновременно после смешивания порошка и жидкости начинается типичная для стеклоиономеров медленно протекающая химическая реакция схватывания, при этом стеклоиономерная матрица соединяется с пластмассовой. Такие цементы менее чувствительны к влаге и дегидратации, более прочны, твердеют без образования микротрещин, имеют повышенную силу сцепления с тканями зуба. Однако из-за наличия в их структуре полимерной матрицы следует иметь в виду вероятность полимеризационной усадки пломбы.

Полимерная матрица гибридных стеклоиономеров твердеет только под действием света активирующей лампы. Поэтому они не пригодны для фиксации коронок, колпачков, внутриканальных штифтов и т.д.

Фирмой "3М" создан СИЦ "Vitremer", имеющий тройной механизм твердения: 1) видимым светом; 2) химическое отверждение полимерной матрицы; 3) длительная реакция отверждения стеклоиономерной составляющей. Это позволило значительно увеличить прочность материала, уменьшить его полимеризационную усадку, расширить области применения.

Так называемые однокомпонентные светоотверждаемые СИЦ имеют твердеющую под действием света полимерную матрицу и стеклоиономерный наполнитель, однако, при твердении их происходит лишь реакция фотополимеризации пластмассы, стеклоиономерной реакции в них не происходит, химической связи с тканями зуба не образуется. Следовательно, относить их к стеклоиономерным цементам вряд ли корректно. Скорее - это светоотверждаемые полимерные материалы со стеклоиономерным наполнителем.

Жидкость классических, полимерсодержащих, металлосодержащих СИЦ и цементов состоит из раствора полиакриловой кислоты, водного раствора кополимера акриловой и итаконовой (или малеиновой) кислот, для контроля реакции отверждения вводят небольшое количество тартароновой кислоты, которая активирует диссоциацию ионов из стекла. Некоторые цементы содержат кристаллы сухой полиакриловой кислоты в составе порошка, так как в жидкости она может загустевать и терять свои свойства, а в качестве жидкости используется вода или раствор тартароновой кислоты.

Другим направлением совершенствования традиционных СИЦ явилось включение в их состав светоотверждаемой полимерной смолы. Особенности химического состава таких цементов обеспечивают образование прочных связей между пластмассовой и стеклоиономерной матрицами, что позволяет получить прочную, гомогенную цементную массу. Такие цементы обычно называются гибридными или резинцементами. Они имеют двойное отверждение: сначала под влиянием света активирующей лампы происходит быстрая реакция полимеризации; она обеспечивает достаточную прочность материала на начальном этапе твердения. Одновременно после смешивания порошка и жидкости начинается типичная для стеклоиономеров медленно протекающая химическая реакция схватывания, при этом стеклоиономерная матрица соединяется с пластмассовой. Такие цементы менее чувствительны к влаге и дегидратации, более прочны, твердеют без образования микротрещин, имеют повышенную силу сцепления с тканями зуба. Однако из-за наличия в их структуре полимерной матрицы следует иметь в виду вероятность полимеризационной усадки пломбы.

Жидкость полимермодифицированных СИЦ содержит 15— 25 % полимера (обычно гидрооксиэтилметакриловая кислота), а также менее 1 % полимеризуемых групп и фотоинициатора. После начальной световой активации полимера обычная кислотно-основная реакция проходит такие же стадии, как и в классических СИЦ. В зависимости от пропорции смешивания остается от 4,5 до 15 % несвязанной НЕМА, а т.к. НЕМА является гидрофильным веществом, то после затвердевания он может выделяться в окружающие ткани или напитываться водой, что ведет в некоторой степени к дегидратации структуры СИЦ. Некоторые производители вводят катализаторы, увеличивая степень полимеризации мономера и уменьшая поглощение воды.

В процессе отверждения классического, полимерсодержащего и металлосодержащего СИЦ и цементов поверхность стеклянных частиц растворяется с высвобождением ионов кальция) и алюминия, которые вступают затем во взаимодействие с полиакриловой кислотой, формируя кальциевые и алюминиевые полиакрилатные цепи. Кальциевые — формируются и подвержены гидратации. Алюминиевые — формируются позже и, будучи растворимыми, обеспечивают физические, прочностные свойства пломбы. Протекающая в этом случае кислотно-основная реакция ведет к диффузной адгезии частиц стекла к матрице. Полиакрилатные цепи создают пористое пространство, которое позволяет гидрооксид-ионам и ионам фтора мигрировать. Процесс отверждения относится к длительной реакции, которая продолжается как минимум 1 месяц, а возможно, и дольше.

Процесс отверждения полимермодифицированных СИЦ обеспечивает протекание двух реакций: кислотно-основной реакции нейтрализации и свободно-радикальной полимеризации акрилатов.

Полимеризация акрилатов может инициировать при смешивании компонентов (химическая активация), а также при разложении инициатора фотополимеризации под действием света (световая активация). Таким образом, полимермодифицированные СИЦ могут быть самоотверждаемыми (двойного отверждения) и тройного отверждения (фото и химическая инициация отверждения полимера и кислотно-основная реакция). После замешивания и укладки пломбы экспозиция света вызывает быстрое отверждение материала на глубину проникновения света. В этом участке происходит полимеризация НЕМА и метакрилатных мономеров, после чего цемент считается клинически затвердевшим. Однако полные физические свойства достигаются через несколько дней по завершении кислотно-основной реакции, которая происходит аналогично СИЦ химического отверждения, хотя и в меньшей степени.

Соотношение жидкости и порошка меняет физические свойства СИЦ. Чем больше порошка, тем прочнее цемент, но при этом весь порошок должен быть увлажнен жидкостью. Затвердевший СИЦ содержит частицы не прореагировавшего стекла, окруженные кремниевым гидрогелем и внедренные в полисолевую матрицу поперечно связанной полиакриловой кислоты. Эта структура рассматривается как пористая, способная свободно пропускать ионы малого размера, такие как гидрооксидные и ионы фтора. Структура содержит как связанную, так и свободную воду. На ранних стадиях затвердевания избыток воды может поглощаться кальциевыми полиакрилатными цепями. Однако их вымывание водой приводит к нарушению структуры цемента. При пересыхании цемента на этом этапе несвязанная вода испаряется, что также обуславливает нарушение структуры СИЦ. В полимермодифицированных СИЦ на ранних этапах затвердевания миграция влаги блокируется, но дальнейшее развитие кислотно-основной реакции и созревание цемента не прекращаются.

Однако одно из важнейших свойств СИЦ заключается в их способности к химической адгезии к минерализированным тканям. Механизмы такой адгезии основаны на процессах диффузии и адсорбции. Адгезия инициируется при контакте полиакриловой кислоты цемента с твердыми тканями зуба. Фосфатные ионы замещаются на карбоксилатные группы полиакриловой кислоты, при этом каждый фосфатный ион захватывает ион кальция для поддержания нейтральности.

Таким образом, на границе зуба и пломбировочного материала образуется ионообменная химическая связь за счет кальций-фосфатполиакриловой кристаллической структуры. При достижении такой связи невозможно нарушить адгезивное соединение тканей зуба и цемента. Однако если реставрация все-таки отделяется от зуба, значит есть когезивный отрыв в среде одного из них. Поскольку прочность на разрыв у СИЦ невысока, то ионообменный слой чаще остается прикрепленным к зубу.

Адгезия к органическим компонентам дентина может происходить также за счет водородной связи или образования металлических ионных мостиков между карбоксильными группами поликислоты и коллагеном дентина.

СИЦ обладают очень хорошей биосовместимостью. Доказано, что зубной налет на поверхности пломбы из СИЦ не формируется, а это значит, что окружающие мягкие ткани не подвергаются воспалению. Наиболее патогенный микроорганизм Str. mutans не может развиваться в присутствии ионов фтора. Реакция пульпы на СИЦ обычно благоприятная, к хотя может быть незначительная воспалительная реакция, которая полностью исчезает через 10—20 дней. Прокладка под СИЦ не требуется, исключение может быть сделано при локализации дефекта в проекции пульпы, над которой менее 1 мм дентина. СИЦ выпускают для ручного замешивания в виде системы порошок—жидкость или для автосмешивания в специальных капсулах при помощи прибора амальгаматора. В капсулированных СИЦ пропорция устанавливается производителем и не зависит от врача. Вносить материал в полость зуба после замешивания нужно достаточно быстро. Потеря эластичности или блеска цементной массы служат признаками непригодности для использования.

При ручном смешивании необходимо строгое соотношение порошка и жидкости, определенное производителем. Внимание должно быть уделено как возможности поглощения воды, так и ее потери. При замешивании цемента главной задачей является не растворение порошка в жидкости, что достигается при перетирании, а смачивание частичек порошка жидкостью, так как физические свойства цемента будут зависеть от количества нерастворенного стекла. После первичного затвердевания поверхность пломбы из классического СИЦ рекомендуется защитить полимерным лаком или адгезивной системой для предотвращения впитывания влаги.

Образцы СИЦ дают усадку около 3 %, если соблюдены правила замешивания и сохранен водный баланс, однако на практике, учитывая длительность реакции отверждения, а также развитие адгезии к стенкам полости посредством образования ионообменной связи, усадка практически нивелируется.

Выделение ионов фтора также служит важнейшей характеристикой СИЦ. Эта способность проявляется в течение всего срока ее существования, хотя несколько снижается через 2—3 месяца и может продолжаться как минимум 8 лет.

Обработка реставраций из СИЦ должна проводиться на следующий день и под обильным водяным орошением. Полимер-модифицированные СИЦ можно обрабатывать сразу после первичной полимеризации, но открытые поверхности лучше затем покрыть изолирующим веществом.