Глава II. Застосування сучасних полімерів на практиці ортопедичної стоматології

2.1 Історична довідка

У стоматології раніше, ніж будь-коли іншої галузі медицини, використовують полімерні матеріали.

Багаторічний досвід (понад 100 років) застосування каучуку виявив низку його суттєвих недоліків. Основною з цих недоліків є пористість каучуку, вінадсорбирует залишки їжі, які піддаються шумуванню і гниття, що навіть пояснюється неприємного запаху протеза після тривалого користування та подразливість слизової оболонки ротовій порожнині. Хімічним агентом, котрі можуть дратувати слизову оболонку при користуванні каучуковим протезом, є ртуть, що у складікрасителя-киновари (окис сірчистої ртуті) міститься у червоному каучуку. Користування каучуковим протезом дає іноді ознаки ртутного отруєння. Можливо, як і сірка, входила до складу сирого каучуку як механічної домішки, в повному обсязі пов'язується при вулканізації і частину їх залишається вільної, що може чинити токсично впливає на слизову оболонку ротовій порожнині.

Крім цього, колір каучуку відповідає кольору слизової оболонки ротовій порожнині і різко виділяється їхньому тлі. Поруч із застосовувані порцелянові зуби поєднано з аналітичними каучуковим базисом шляхом механічної зв'язку, що є менш міцної, ніж хімічна.

Недоліки каучуку змусили фахівців шукати шляхи до заміна його іншим, настільки ж зручним і дешевим, а більш гігієнічним матеріалом. З цією метою було запропоновано переважно синтетичні пластичні маси.

Перш ніж можливість перейти до історії застосування пластмас, слід зупинитися на визначенні терміна «пластична маса».Пластичность зазвичай визначають як здатність сприймати і втримувати деформацію. Відомо, що тендітні тіла ламаються від напруги, а еластичні легко повертаються до початкове положення. Пластмасу можна з'ясувати, як матеріал, який до певної міри має еластичність; під впливом тепла пластмаса перетворюється на текучого стан й під тиском може приймати будь-яку форму і зберігати.

2.2 Актуальність проблеми

Проблема взаємовідносини тканин та органів ротовій порожнині з такими матеріалами призначеними виготовлення зубних протезів і ортодонтичних апаратів, є одним із основних в клініці ортопедичної стоматології іортодонта і. Відомо, що тканини і органи ротовій порожнині перебувають у динамічній рівновазі зі збалансованими біохімічними процесами,сохраняющими структури тканин та підтримують їх функцію.

Нині під час виготовленняпротетических конструкцій найбільш широке застосування отримали акрилові пластмаси, технологічні властивості яких немає вимагають дорогого устаткування. Проте, за даними більшості фахівців, акрилові пластмаси випливає низка суттєвих недоліків: виникненнятоксико-аллергических реакцій, порушення мікрофлори ротовій порожнині, розвитокбластоматозного зростання тканинах протезного ложа. Також треба сказати ряд технологічних недоліків: щоб одержати вироби з досить високимипрочностними властивостями необхідно, щоб полімеризація сумішіполимер+мономер відбувалася умовах, у яких досягається найбільша щільність полімеру. До таких умовам ставляться: 1) оптимальне співвідношення компонентів суміші; 2) повне дозрівання пластмасового тесту передформовкой; 3) створення умов та суворе витримування температурного режиму полімеризації; 4) підтримку необхідного тиску всередині форми.

У сучасному технології отримання зубних протезів закрилатов мономер використав мінімальному кількості тільки до зв'язку полімерних гранул вформовочной масі.Усадку у своїй вдалося зменшити до 7%. Однак такий відсоток її досить великий. Зубні протези та інші конструкції мають відрізнятися високої точністю, тобто. відповідати розмірам і малої форми відповідних ділянок зубних лав і щелеп.

За дотримання технології виготовлення зубних протезів з пластмаси її сумарну усадку вдається зменшити до невеликих величин (0,3-0,5%).Полимеризационная усадка пластмасового тесту компенсується помітним розширенням її внаслідок високого коефіцієнта термічного розширення. Компенсація усадки частково відбувається за користуванні зубними протезами у зв'язку зводопоглощением пластмаси і що з ним збільшенням обсягу 0,5%.

Через війну порушень режиму полімеризації у структурі пластмас можуть утворитися дефекти: пористість (газова, все від відсутності стискування,гранулярная), внутрішні напруги, тріщини.

Про причини, викликають газову пористість, ми вже казали вище. Нагадаємо лише, що вона виникає у товщі є і обумовлена випаром мономера всерединіполимеризующейсяформовочной маси. Це при порушеннях режиму полімеризації, наприклад, при опусканнікювети з пластмасовим тестом в гіпсовою формі в киплячу воду. Цей видпористости може також виникати при нагріванні форми з велику кількість маси внаслідок складності відводу з її надлишку тепла, що розвивається внаслідокекзотермичности процесу полімеризації.

>Пористость стискування виникає при недостатньому тиску при формуванню мас, унаслідок чого частини форми не заповнюютьсяформовочной масою й утворяться порожнечі. Зазвичай цей видпористости зокрема у кінцевих, стоншених частинах конструкції.

>Гранулярная пористість виглядає у вигляді крейдових смуг чи плям. Вона виник як результат нестачі мономера. Найчастіше мономер зникає з відкритого судини, де дозріває пластмасове тісто, або за контрольному розкриттікювети і тривалому перебування їх у такому ж стані. Маючи великийиспаряемостью, мономер легко зникає із поверхні, унаслідок чого гранули полімеру виявляються недостатньо пов'язаними, аморфними. Поверхня відкритої маси висихає, набуває матовий відтінок.Формовка такий масою призводить до появи крейдових смуг чи плям, агранулярная пористість різко погіршує фізико-хімічні властивості пластмаси.

Внутрішні напруги в пластмасі при полімеризації творяться у тому випадку, коли охолодження і отвердіння її відбувається нерівномірно у різних частинах.

У пластмасових виробах завжди є чималі внутрішні залишкові напруги, що зумовлюєрастрескиванию ікороблению. Вони у місцях дотику пластмаси з сторонніми матеріалами (порцеляновими зубами,крампонами, металевим каркасом, відросткамикламмеров). У разі ці негативні явища є результатом різних коефіцієнтів лінійного і об'ємного розширення пластмас, порцеляни, сплавів металів.

У місцях переходу масивних ділянок пластмасового вироби в тонкі також виникають залишкові напруги. Річ у тім, що у товстих ділянках усадка пластмаси має велику величину, ніж у тонких.

З іншого боку, різкі перепади температури при полімеризації викликають чи посилюють пружні деформації. Це, зокрема, викликано випередженням затвердіння зовнішнього шару вироби. Потім отвердіння внутрішніх верств викликає зменшення їхніх об'єму і вони виявляються під впливомрастягивающих напруг, оскільки зовнішні верстви у своїй вже придбали жорсткість.

Порушення процесів полімеризації наводить також до того що, що мономер не повністю входить у реакцію і частину його залишається у вільному (>остаточном) стані.Полимеризат завжди містить залишковий мономер. Частина що залишився в пластмасі мономера пов'язана силамиВан-дер-Ваальса змакромолекулами (пов'язаний мономер), іншу частина міститься у вільному стані (вільний мономер). Останній, переміщуючись до протеза (апарату), відбуває о ротову рідина й розчиняється у ній. Він викликає запалення слизової оболонки ротовій порожнині, різні алергічні реакції організму.Базисние пластмаси за умови правильного режимі полімеризації містять 0,5%;бистротвердеющие — 3,5% залишкового мономера.

Відомо, що з взаємодії високомолекулярних речовин з довкіллям, у якій перебувають, під впливомцеленапр, на них різних чинників відбуваються зміни, як у складі, і у структурі будівлі цих речовин, наслідком чого стане у себе зміни їх властивостей.

>Санитарно-гигиеническая характеристика полімерних матеріалів є комплексом показників визначальних потенційну небезпеку здоров'я людини й відповідність гігієнічним вимогам, що ставляться до матеріалам чи виробам конкретного призначення.

Випробування полімерних матеріалів щодо відповідності санітарно-гігієнічним вимогам містять у собі:

· санітарно-хімічні дослідження - ідентифікацію й визначення концентрації речовин, які зі матеріалу в що із ним середовища;

· токсикологічні дослідження - виявлення можливого токсичної дії матеріалу чи його хімічних агентів на організм (дані цих досліджень обов'язкові для санітарно-гігієнічних характеристик об'єктів будь-якого призначення).

Залежно від сфери застосування і гаданих умов експлуатації матеріалів і виробів важливе значення у тому санітарно-гігієнічних характеристиках можуть мати й інші показники:

· органолептичні, наприклад: запах і присмак матеріалу чи контактують із ним середовищ;

·физико-гигиенические, наприклад: коефіцієнт теплопровідності, що у гігієнічної практиці прийнято називати коефіцієнтом тепло засвоєння, водо- іпаропроницаемость матеріалу, йогоелектризуемость;

· мікробіологічні, наприклад: вплив матеріалу в розвитку мікроорганізмів.

Забруднення середовища контактують із поверхнею полімерної матеріалу може несприятливо впливати на організм.

З матеріалу мігрують що їх містить низькомолекулярні сполуки - залишкові мономери, розчинники, каталізатори, пластифікатори, стабілізатори, і навіть продукти деструкції і гідролізу, які утворилися при переробці полімеру в виріб і за експлуатації справи до умовах дії високої температури, радіації, механічних навантажень та інших. Отже, сама контактує з полімером середовище й умови експлуатації можуть викликати реакції, що призводять до утворення низькомолекулярних мігруючих сполук. У цьому вся контакті міграція має складниймногостадийний процес, тривалість якого не може становитиме від кількох годин до багатьох місяців, котрий іноді років.

Швидкість руху мігруючих речовин го матеріалу до кордону його розділу з середовищем визначається швидкістю дифузії цих речовин, у матеріалі, яка від ступеня кревностідиффундирующего речовини і полімеру і південь від ступенякристалличности останнього. Цей процес може істотно ускладнюватися внаслідок зустрічної дифузії середовища всередину матеріалу. У цьому складність санітарно-хімічних досліджень пов'язана з тим, і їх початком який завжди відомий склад мігруючих токсичних сполук та, крім цього у окремих випадках відсутні чутливі і селективні методи їхньої організації визначення.

Рекомендують санітарно-хімічні дослідження здійснювати умовах максимально наближених до експлуатаційним (температура, ставлення поверхні матеріалу або його маси обсягу або до масі контактують середовища, тривалість контакту, склад середовища проживання і ін.). Дія мігруючих сполук залежить здебільшого від цього, скільки вони потрапляють у організм, і навіть від часу на їхнє впливу.

Отримані в санітарно-хімічних експериментах значення концентрацій токсичних сполук порівнюють із їх гранично допустимою концентрацією (ГДК), встановленої у спеціальних токсикологічних експериментах і яка від використання матеріалу. Таке порівняння може дати лише попередню оцінку застосовності матеріалу тих чи іншої мети. Остаточне ж рішення про можливість його у умовах експлуатації ухвалюється лише післятоксикологічних досліджень.

У той самий час у вітчизняної і закордонної практиці параметри проведення санітарно-хімічних експериментів регламентуються дуже умовне, не враховуючи різноманіття чинників, які впливають міграцію токсичних сполук. Це спричиняє поганий відтворюваності результатів, а деяких випадках і до неправильним висновків про гігієнічних властивості матеріалів.

Так, дані, отримані в статистичних експериментах, не можна застосувати до місцевих умов динамічного режиму контакту середовища з досліджуваним матеріалом. Відсутність коректних кінетичних досліджень Демшевського не дозволяє прогнозувати гігієнічні властивості полімерів розрахунковим шляхом з допомогою таких величин, як константи швидкості і активації реакції, коефіцієнт дифузії. У зв'язку з цим, кожному за конкретного випадку експлуатації матеріалу потрібне проведення довгих і трудомістких експериментів.

Рішення проблеми прогнозування санітарно-гігієнічних характеристик полімерних матеріалів пов'язані з вивченням закономірностей міграції низькомолекулярних з'єднання з матеріалу вконтактирующую з нею середуселективними і високочутливими методами. Дослідження кінетики і з'ясування механізму міграції дозволять підійти до санітарно-гігієнічним характеристикам полімерних матеріалів з допомогою суворих кількостей венних співвідношень.

Токсикологічні властивості полімерних матеріалів обумовлені переважно властивостями які зі них низькомолекулярних сполук. Притоксикологическом визначенні заходи небезпеки тієї чи іншої полімерної матеріалу використовують узвичаєні в гігієнічної науці критерії шкідливості хімічних речовин: поняття «граничне» дії отрути, ГДК та інші. Винятком є токсикологічна оцінка полімерів медичного призначення, які інтимно і довго контактують із організмом (зубні протези, матеріали, призначені для внутрішнього протезування чи склеювання тканин) чи мають фармакологічній активністю. На думку фахівців, оцінка придатності цих матеріалів здійснюється зазвичай по життєво важливих показниками, для їх токсикологічної характеристики мають бути використані необщегигиенические критерії шкідливості, а «критерії біосумісності» матеріалів з організмом.

Понад те, треба сказати, за потреби вивчається можливе вплив речовин на функції організму, відповідальні відтворення й розвиток потомства, вплив речовин безпосередньо на плід. У спеціальних експериментах визначається ступінь небезпеки виникнення алергічних, злоякісних новоутворень (>бластомогенное дію) небажаних змін спадковості (мутагенна дія) та інших. віддалених наслідків.Токсикоаллергические дослідження особливо важливими у випадках» коли тип і кількість речовин, які зі матеріалу чи вироби, неможливо визначити хімічним шляхом.

Сьогодні, актуальними теоретичними проблемами токсикології полімерів є: встановлення кореляції між фізико-хімічними константами мірою біологічну активність; вивчення механізмів біодеградації полімерів і шляхів їх метаболізму (перетворень всередині клітин) і елімінації (виведення) якщо перебування в організмі; розробка «критеріїв біосумісності» вивчення можливих віддалених наслідків взаємодії з організмом.

Дослідники зазначають, що з проведенні санітарно - хімічних досліджень матеріалів, призначених запровадження всередину організму, бажано використовувати модельні середовища, що імітують біологічні рідини, котрий іноді самі ці рідини - кров, плазму, сечу, жовч,околоплодную (>амниотическую) рідина, і навіть визначення стійкості об'єкта до дистильованої воді.

>Методичние підходи дотоксикологическому дослідженню, особливо важливого для полімерних матеріалів і виробів медичного призначення, визначаються їх конкретним призначенням. Найвідповідальніше проводять дослідження матеріалів, які у організм. Перш ніж допустити застосуванню такий матеріал, би мало бути старанно вивчені біологічні властивості усіх її компонентів, враховані вікові, статеві особливості організму, що передбачені можливі його індивідуальні реакції. Обов'язковий також облік всіх можливих віддалених наслідків

Особливого значення набирають питання видовий чутливість проблеми таекстраполирования на людини експериментальних даних, отриманих при спостереженнях тварин.

Під час проведення експерименту використовують різноманітні способи прижиттєвої імплантації зразків матеріалу у організм тварин. Терміни контролю над станом тварин мають бути узгоджені з імовірними термінами перебування імплантату в людини. Необхідна оцінка місцевої реакції тканин на матеріал, яка може бути показником його біосумісності з організмом і імунологічних показників «чужорідності» імплантату.

З аналізу літератури слід, що з провідних напрямів токсикологічної оцінки полімерів, контактують із кров'ю, поруч із дослідженням їхобщетоксического дії є виявлення впливу полімерів безпосередньо на систему крові (наприклад: згортання). Притоксикологическом вивченні матеріалів і виробів, контактують із шкірою та у слизуватими оболонками, головну увагу приділяється виявлення можливихместно-раздражающих і алергенних властивостей, де виявлення місцевого дії матеріалів на шкіру допускаються випробування налюдях-добровольцах.Санитарно-гигиеническая оцінка полімерних матеріалів включає у часто біологічну пробу напирогенность, цебто в присутність у матеріалах біологічно активних речовин, пропирогенов, викликають підвищення тіла. Однією з основних критеріївпирогенности служить температура тіла піддослідних тварин, отримали витяжки із них матеріалів.

Отже, відповідно до результатами санітарно-хімічних і токсикологічних досліджень полімерів медичного призначення, запровадження обмеження застосування окремих матеріалів і інгредієнтів. У медицині неприпустиме використання полімерів, стабілізованих ароматичними амінами.

Деякі маркиполиамидов, наприклад,полиамид-12, дозволені до застосування до медицини (протезування суглобів, виготовлення виробів контактують із кров'ю, шприців та інших.).

Встановлено, щополиоксиметилен при кімнатної температурі практичнонетоксичен, стійкий до діївисокоагресссивних модельних середовищ, завдяки чому знаходить широке використання у медицині. У токсикологічних експериментах встановлено відсутність у полімеру токсичних властивостей.

За хронічної запровадження поліпропілену тваринам чи витяжок потім із нього токсично впливає нема, У водночас багато маркистабилизированного поліпропілену надаютьконтактирующим з нею середах специфічний присмак і запах, що обмежує застосуванні.

Токсичність гомо- ісополимеровакрилатов обумовлена вмістом у них залишкових мономерів -метилметакрилата,акрилонитрила,акриламида. ДДК у перших двох мономерів ввитяжках в модельні розчини становить відповідно 0,25 і 0,05 мг/л. Виявлено, що з вступі до організм полімери цих мономерів практично нетоксичні, що зумовило їх широке використання у стоматології і офтальмології. Разом з цим, полімериакриламида викликають при імплантації у організм різноманітні токсичні ефекти. Для ендопротезування допущенийсополимеракриламида,етилакрилата івинилпирролидона.

>Мономер і полімеретиленвинилацетата також нетоксичні. Однак у санітарно-хімічних дослідженнях виявлено міграція з матеріалу невеликих кількостейокисляющихся ібромирующихся сполук. Недоліком матеріалу є запаху в контактують із полімером середовищах. Вплинув на санітарно-гігієнічну характеристику полімеру надають що входять до його склад інгредієнти.Аллергенними властивостями мають котрі виділяються з полімерних матеріалівакрилонитрил, ароматні аміни (>неозон Д), бензол, толуолу,ксилоли,гексаметилендиамин, ацетон,резорцин, фталати,кумарон,малеиновий ангідрид, піридин. Ряд інгредієнтів полімерних матеріалів, наприклад: фталевий ангідрид,гидроперекиси, стирол, впливає функції статевих залоз (>гонадотропное дію). Відомітератогенние іембриотоксические властивості бензолу, фенолу та її похідних, формальдегіду. До хімічних мутагенів відносять етилен - іпропиленоксид,диметилформамид, фенолу, формальдегід,епихлоргидрин,етиленгликоль,гидроперекисьизопрогашбензола. З хімічних речовин, входять до складу полімерних матеріалів, канцерогенні властивості мають поліциклічні вуглеводні (>3,4-бензпирен), перекису.

Слід зазначити, що сьогодні нормативи,лимитирующие зміст різних компонентів ввитяжках з полімерних матеріалів медичного призначення, не розроблено. Ця обставина істотно утруднює гігієнічну оцінку і санітарний нагляд якості продукції, випущеноїпредприятиями-изготовителями.

У результаті багато фахівців рекомендують перехід із пластмасакрилатного низки, натермопластические матеріали,необладающих даними вадами.