1
I. Cementy szklano-jonomerowe.
Cementy szklano-jonomerowe (glass-jonomerowe) opracowano i wprowadzono do lecznictwa z
początkiem lat 70-tych. Szczegółowo opisali je w 1971 roku Wilson i Kent. Dzięki wyjątkowym
własnościom cementy te znalazły szerokie zastosowanie jako materiał plastyczny do wypełnień,
aczkolwiek powszechnie zaczęto stosować je dopiero na przełomie lat 1980-90. Pierwszy,
wprowadzony do lecznictwa cement szklano-jonomerowy (ASPA – Alumino-Silikat-Poly-Akryl), z
uwagi na wady nie zyskał wielkiej popularności. Opracowanie kolejnych cementów, o coraz to
lepszych własnościach, sprawiło, Ŝe lekarze coraz częściej sięgali po te materiału. Obecne cementy
szklano-jonomerowe znacząco róŜnią się swoim składem, tak proszku, jak i płynu, i
właściwościami od tych dostępnych w początkowym okresie. W odróŜnieniu od pierwszych
materiałów, które były uŜywane głównie do wypełnień ubytków przyszyjkowych, współczesne
cementy szklano-jonomerowe (dzięki licznym modyfikacjom) są stosowane jako materiały do wy-
pełnień ubytków I do V klasy Blacka.
2. Skład cementów szklano-jonomerowych
Płynem pierwszych cementów szklano-jonomerowych był 40% roztwór kwasu poliakrylowego o
niskiej masie cząsteczkowej. UŜycie we współczesnych cementach, jako płynu, kopolimerów
kwasu akrylowego oraz kwasów o większej liczbie grup karboksylowych w cząsteczce
(itakonowego, maleinowego), o średniej masie cząsteczkowej 10000, zwiększyło adhezję do
twardych tkanek zębów i poprawiło własności fizyczne (łatwiejsze przechowywanie, wzrostem
lepkości cementu). Domieszka kwasu tartarowego (winowego) w ilości 5-15% ułatwia rozrabianie
cementu, wydłuŜa czas pracy i skraca jednocześnie czas jego wiązania. Pozwala takŜe na
stosowanie szkieł o niskiej zawartości fluoru, które są bardziej przezierne, a przez to cement jest
bardziej estetyczny.
Szkło wapniowo-aluminiowo-krzemowe zawiera głównie krzemionkę Si0
2
, tlenek glinu A1
2
0
3
i
fluorek wapnia CaF
2
, a w mniejszych ilościach fluorek glinu AlF
3
, fluorek sodu NaF, fosforan glinu
AlPO
4
,
glinofluorek sodowy Na
3
AlF
6
. Mieszanina tych związków jest topiona (łączona) w
temperaturze ok. 1000-1500°C i w fazie płynnej raptownie schładzana. Otrzymany produkt zostaje
zmielony do drobnoziarnistego proszku. Wielkość cząstek proszku zaleŜy w duŜej mierze od
przeznaczenia przyszłego cementu, i tak dla cementów przeznaczonych do wypełnień wynosi ona
50 µm, zaś dla cementów łączących i podkładowych ok. 20 µm.
Zasadniczo skład proszku cementów szklano-jonomerowych nie odbiega dalece od składu
cementów krzemowych. Znamienny jest jednak większy stosunek A1
2
0
3
do SiO
2
, powinien on
Skład cementów szklano-jonomerowych tradycyjnych:
Proszek: rozpuszczalne w kwasie fluorowane szkło wapniowo-aluminiowo-
krzemowe.
Płyn: wodny 40-55% roztwór kopolimeru kwasów: akrylowego i itakonowego
w stosunku 2:1 lub kopolimer kwasu akrylowego i maleinowego w stosunku 1:1,
kwas tartarowy (winowy) w ilości 5-15%.
Skład cementów szklano-jonomerowych modyfikowanych Ŝywicą:
Proszek: rozpuszczalne w kwasie fluorowane szkło wapniowo-aluminiowo-
krzemowe, katalizatoty.
Płyn: wodny 40-55% roztwór kopolimeru kwasów: akrylowego i itakonowego
w stosunku 2:1 lub kopolimer kwasu akrylowego i maleinowego, kwas
tartarowy (winowy) w ilości 5-15%, hydroksyetylometakrylat, dimetakrylany,
kamfochinon.
2
wynosić 1:2. Jonowe szkła glinokrzemianowe o takim składzie łatwo ulegają rozpuszczeniu w
kwasach. Zmiana proporcji prowadzi do wydłuŜenia czasu utwardzania cementu, a takŜe do
modyfikacji właściwości fizykochemicznych (wytrzymałość, przezierność).
Związki fluoru, wprowadzone do cementów szklano-jonomerowych obniŜają temperaturę
topnienia szkła, zwiększają wytrzymałość utwardzonego cementu, zmniejszają przezierność i
powodują zmętnienie szkła, stymulują efekt przeciwpróchnicowy i remineralizacyjny. Glin
zwiększa wytrzymałość mechaniczną cementu. Ilość A1
2
0
3
i NaF określa reaktywność cementu na
działanie kwasów oraz stymuluje proces wiązania. AlP0
4
określa transparencję materiału oraz
wytrzymałość mechaniczną. Nierozpuszczalne sole (Ba, Sr, La) odpowiadają za uzyskanie
kontrastu na zdjęciach RTG.
Szybkość wiązania przyszłego cementu zaleŜy m.in. od temperatury wytopu szkła - im jest ona
wyŜsza, tym cement szybciej podlega reakcji wiązania.
Wzmocnienie cementu moŜna uzyskać przez wprowadzenie cząsteczek szkła w fazie
rozproszonej, wzmacniających włókien lub metali.
Cementy zawierające szkła wzbogacone fazą rozproszoną cechuje wyŜsza wytrzymałość
(zwłaszcza na odkształcenie) w porównaniu z cementami na bazie przeziernych szkieł.
Odpowiednimi fazami rozproszonymi są korund (Al
2
O
3
), rutyl (TiO
2
), baddelit (ZrO
2
) oraz tielit
(Al
2
TiO
5
). Dodanie ok. 5% (wagowo) TiO
2
nie zmienia klinicznie akceptowanego koloru materiału.
Wzmocnienie cementów włóknami ceramicznymi: korundowymi, kwarcowymi, szklanymi czy
węglowymi podnosi wytrzymałość cementów szklano-jnomerowych na odkształcenie. Dodatek
metali (włókna, proszek), bądź stopów amalgamatu do proszku cementu szklano-jonomerowego
moŜe równieŜ polepszyć ostateczną odporność materiału na uszkodzenia mechaniczne
(odkształcenie), ale nie poprawia znacząco innych właściwości fizykomechanicznych materiału, a
nawet moŜe zmniejszyć wytrzymałość na ścieranie.
Poprzez wbudowanie cząstek metalu (srebra lub złota) do cząstek szkła otrzymujemy cementy
szklano-metalowe – cermety (ceramic metal). Technologia przygotowania proszku cermetowego
polega na zmieszaniu, sprasowaniu i następnie spiekaniu, w temperaturze 800
o
C, sproszkowanego
metalu i szkła glinokrzemianowego. Powstały produkt metalowo-ceramiczny po rozdrobnieniu
zachowuje trwałe połączenie obu faz. Cementy cermetowe, w odróŜnieniu od cementów szklano-
jonomerowych, cechuje przede wszystkim wyŜsza wytrzymałość ma ścieranie ale takŜe wyŜsza
wytrzymałość na odkształcenie. Wadą cermetów jest jednak gorsza estetyka – dodatek metalu czyni
te cementy szklano-jonomerowe szarymi, odbiegającymi barwą od barwy szkliwa i zębiny.
Cermety są zatem materiałami z wyboru do wypełnień ubytków w zębach bocznych i podbudowy
koron zębów pod filary protetyczne.
Obecnie wiele cementów szklano-jonomerowych to systemy zarabiane wodą. Proszek cementu
zawiera dodatek wysuszonych w próŜni przez wymraŜanie kwasów poliakrylowego i tartarowego.
Pierwsze produkty tego typu wprowadzono do handlu w 1981 r.
2. Budowa cementów szklano-jonomerowych
Związany cement cechuje budowa heterogenna. Rezultatem reakcji chemicznych pomiędzy
fluorowanym szkłem glinowo krzemowym a kwasem poliakrylowym jest cement składający się z
cząsteczek szkła, wbudowanych w matrycę utworzoną z soli (polikarboksylanów wapnia i glinu)
będącej produktem reakcji kwasów z jonami glinu i wapnia, uwolnionymi z powierzchniowych
warstw szkła. W sieci tej uwięzione są wolne jony fluoru.
3. Wiązanie cementów szklano-jonomerowych
Dostępne na rynku cementy szklano-jonomerowe ze względu na proces wiązania moŜna
zasadniczo podzielić na dwie grupy:
1. Cementy szklano-jonomerowe tradycyjne (chemoutwardzalne – wiąŜące chemicznie). Są to
cementy składające się ze fluorowanego szkła glinokrzemianowego, płynem zaś jest
3
kopolimer kwasów akrylowego i winowego bądź itakonowego. Do tej grupy zaliczamy takŜe
cementy szklano-jonomerowe zarabiane wodą destylowaną, w których proszek zawiera
dodatkowo kopolimery kwasów.
2. Cementy szklano-jonomerowe wiąŜące przy udziale światła widzialnego. Ten typ cementów
zawiera, prócz składników wymienionych wyŜej, dodatkowe składniki w postaci Ŝywicy
strukturalnej, zdolnej do sieciowania (dimetakrylany), czynnika łączącego fazę Ŝywiczą z
matrycą cementu – poliokarboksylanami wapnia i glinu (hydroksyetylometakrylan –HEMA)
oraz fotoinicjator (kamfochinon).
3.1. Wiązanie cementów chemoutwardzalnych
Po zmieszaniu proszku z płynem rozpoczyna się reakcja wiązania. Ma ona charakter reakcji
kwas-zasada, zaś jej produktem jest sól. WyróŜnić moŜemy trzy zachodzące bezpośrednio po sobie
etapy wiązania:
1. Rozpuszczanie - kwasy wchodzą w reakcje z powierzchniowymi warstwami cząstek szkła.
Dochodzi do uwolnienia jonów Al
+3
, Ca
+2
, Na
+
, F
-
i powstaje Ŝel krzemowy. Jony H
+
dyfundują
do szkła w miejsce uwolnionych jonów Al
+3
, Ca
+2
, Na
+
, F
-
. Rozpuszczeniu ulega 20-30% szkła,
reszta pozostaje nie zmianiona, stanowiąc fazę otoczoną przez produkty reakcji wiązania –
matrycę.
2. śelowanie - jony Ca
+2
, jako bardziej reaktywne od Al
+3
, tworzą wiązania krzyŜowe z
molekułami polikwasów. Proces ten nie zachodzi z maksymalną wydajnością, gdyŜ jony Ca
+2
tworzą jednocześnie chelaty z pojedynczymi cząsteczkami kwasu. W tym momencie cement jest
najbardziej wraŜliwy na czynniki zewnętrzne (woda). W tej fazie jony Al
+3
mogą dyfundować
poza materiał, jeśli kontaktują się z wilgocią (wodą – ślina, płyn kieszonkowy), co będzie
skutkowało niemoŜnością wytworzenia wiązań krzyŜowych z polikwasami. MoŜe dochodzić
takŜe do ucieczki wody (parowanie), co w efekcie zahamuje proces wiązania i uniemoŜliwi jego
pełne zakończenie. Z drugiej strony zanieczyszczenie powierzchni wypełnień śliną, płynem
kieszonkowym lub krwią moŜe prowadzić do przebarwienia wypełnień.
3. Twardnienie - z racji trójwartościowości jony Al
+3
tworzą wysoce wydajne wiązania krzyŜowe z
molekułami polikwasów, co nadaje spójność i twardość cementowi. Równocześnie postępuje
wiązanie wody przez Ŝel krzemowy, który teraz otacza kaŜdą cząsteczkę szkła. Proces
twardnienia jest długotrwały, przebudowa moŜe trwać nawet wiele miesięcy, zaś cement swoją
pełną wytrzymałość uzyskuje po blisko 12 miesiącach.
Struktura ostatecznie związanego cementu przedstawia się następująco: cząsteczki szkła, z
których kaŜda otoczona jest Ŝelem krzemowym, zanurzone są w matrycy, zbudowane z krzyŜowo
powiązanych cząstek kwasów poliakrylowych z luźno leŜącymi jonami F
-
.
3.2. Wiązanie cementu szklano-jonomerowego inicjowane światłem (podwójny system
wiązania)
Po połączeniu proszku z płynem, dochodzi do rozpoczęcia wiązania tak, jak w szklano-
jonomerowych cementach (tradycyjnych). Polikwasy reagują ze szkłem glinokrzemianowym, a
reakcja ta ma charakter reakcji kwas-zasada. Równolegle, z uwagi na dodatkowe składniki cementu
– 2-hydroksyetylmetakrylan (HEMA) oraz system katalizujący oparty na kwasie askorbinowym,
dochodzi do wytwarzania wiązań pomiędzy cząsteczkami polikwasu, a grupami winylowymi
dimetakrylanów – Ŝywicy strukturalnej, stanowiącej równieŜ dodatkowy składnik cementu. W
momencie naświetlenia światłem lampy polimeryzasyjnej, składniki Ŝywicze – dimetakrylany w
wyniku polimeryzacji wolnorodnikowej (inicjowanej przez kamfochinon) tworzą sieć polimerową.
Tym samym dochodzi do połączenia obydwu składników modyfikowanych Ŝywicą
glassionomerów – matrycy (sole – polikarboksylanów wapnia i glinu) oraz Ŝywicy strukturalnej,
związkiem sprzęgającym jest zaś HEMA. HEMA to związek wysoce hydrofilny i moŜe prowadzić
4
do nadmiernej sorpcji wody do cementu, dlatego producenci stosują dodatki mające na celu
zabezpieczenie prawidłowego przebiegu reakcji kwas-zasada pomiędzy szkłem, a kwasami
poliakrylowymi.
Fotoinicjacja reakcji kwas-zasada (pierwszy etap wiązania) zachodzi w warstwie cementu
szklano-jonomerowego do głębokości penetracji światła. Daje to "efekt parasola", zabezpieczając
cement przed wczesną utratą wody bądź niekontrolowanym jej pobieraniem. Fotoinicjatorem
najczęściej jest kamforochinon. W części cementu nieaktywowanej światłem przebiega reakcja
wiązania, kwas-zasada, identyczna z reakcją cementów szklano-jonomerowych wiąŜących
chemicznie (tzw. faza ciemna wiązania). NaleŜy wyraźnie podkreślić, Ŝe cementy o podwójnym
systemie wiązania nie wymagają bezwarunkowo inicjacji światłem. NiezaleŜnie od tego, czy tego
typu cement jest naświetlony czy nie, nastąpi jego całkowite twardnienie, tylko w dłuŜszym czasie
(5-7 minutach), zaś właściwości fizykochemiczne tak wiąŜącego cementu są podobne do cementu
aktywowanego światłem. Aktywacja światłem ma miejsce do głębokości 3-4 mm. Wypełnienia o
większej grubości w pozostałej części wiązać będą chemicznie. Zapewnia to duŜy komfort pracy.
Szybkie wiązanie cementu w warstwie aktywowanej światłem powoduje wystąpienie skurczu
materiału. MoŜemy go kontrolować poprzez stosowanie utwardzania warstwowego, jednak nie da
się go wyeliminować całkowicie. W tego typu materiałach wydaje się on minimalny.
4. Klasyfikacja cementów szklano-jonomerowych
Podział cementów szklano jonomerowych
· Typ 1 - Cementy łączące (Fuji II, Ketac Cem)
Cementy łączące są stosowane zwykle do osadzania koron, mostów, cementowania
wkładów, a takŜe elementów aparatów ortodontycznych. Zazwyczaj są to cementy
szybkowiąŜące, dające kontrast na zdjęciach RTG. Stosunek proszku do płynu wynosi
zwykle 1,5:1.
· Typ 2 - Cementy do wypełnień
Typ 2 klasa 1 (Fuji Fil, Ketac Fil). Cementy do wypełnień ubytków w barwie zęba - są to
cementy samowiąŜące, reakcja wiązania przebiega powoli. Posiadają niską
odporność na utratę i sorpcję wody. Cementy o podwójnym mechanizmie
wiązania są to cementy szybkowiąŜące o wczesnej odporności zarówno na
utratę, jak i sorpcję wody. Stosunek proszku do płynu wynosi 3:1 bądź jest
wyŜszy. Większość materiałów daje kontrast na zdjęciach RTG.
Typ 2 klasa 2 (Ketac Silver, Chelon Silver, Giz Silver). Cementy do wypełnień ubytków
wzmacniane - stosowane są tam, gdzie szczególny nacisk połoŜony jest na
odporność materiału na czynniki mechaniczne, a estetyka gra drugoplanową
rolę. Zwykle są to cementy szybkowiąŜące, czyli o wysokim stosunku
proszku do płynu 3: 1 bądź wyŜszym. Są zazwyczaj nieprzepuszczalne dla
promieni RTG.
Typ 3 - Cementy podkładowe (Baseline, Vitrebond, Ketac Bond Liner), linery albo cementy sto-
sowane w grubej warstwie. Linery uŜywane są zwykle jako izolator termiczny lub pod odbudowy
metalowe. PrzewaŜnie są to cementy szybkowiąŜące, stosunek proszku do płynu wynosi 1,5:1. Jako
cementy podkładowe stosowane w grubej warstwie mają za zadanie odbudowywać część zębinową
zęba, uŜywane są przewaŜnie w połączeniu z kompozytami, np. w technice kanapkowej. Zwykle są
to cementy szybkowiąŜące, o stosunku proszku do płynu 3:1 bądź wyŜszym. Większość cementów
jest nieprzepuszczalna dla promieni RTG.
5
5. Właściwości fizykochemiczne cementów szklano-jonomerowych
5.1. Równowaga wodna
Związany cement szklano-jonomerowy posiada cząsteczki szkła zawieszone w hydroŜelu
krzemowym i wbudowane w matrycę polisoli, bogatych w jony wapnia i glinu ze swobodnie
leŜącymi w sieci jonami fluoru. Cement taki zawiera wodę związaną w sieci krystalicznej, a takŜe
wodę niezwiązaną.
Zaraz po zmieszaniu cementu szklano-jonomerowego ma on zdolność do wchłaniania dalszych
porcji wody, stąd konieczność wczesnego izolowania załoŜonego cementu przed dostępem wilgoci
(moŜe ulec wypłukaniu). Z drugiej strony przesuszenie cementu moŜe doprowadzić do utraty wody
niezwiązanej, a przez to do pogorszenia właściwości fizykochemicznych wypełnienia. Prawidłowy
balans wodny ma zasadnicze znaczenie dla uzyskania wypełnienia o najlepszych własnościach.
W cementach szklano-jonomerowych do wypełnień (typ 2) sorpcja dodatkowych porcji wody
w początkowych etapach wiązania moŜe spowodować zaburzenia budowy sieci przestrzennej
wiązań krzyŜowych polikwasów, a takŜe utratę przezierności, moŜe teŜ manifestować się
podatnością na wypłukanie. Przesuszenie z kolei prowadzi do utraty wody, powodując łamliwość
cementu, porowatość, utratę jonów biorących udział w formowaniu matrycy. Wynika stąd
konieczność izolacji wypełnienia z cementów szklano-jonomerowych od wpływu środowiska jamy
ustnej na minimum 24 godziny. MoŜna to osiągnąć przy uŜyciu lakierów ochronnych,
przeznaczonych do zabezpieczenia powierzchni materiału (GC Fuji varnish, takŜe
ś
wiatłoutwardzalnych (Fuji coat LC), lub jednoskładnikowych Ŝywiczych systemów wiąŜących o
małej lepkości, aktywowanych światłem widzialnym. MoŜliwe jest równieŜ zabezpieczenie
powierzchni wypełnień masłem kakaowym. Pokrycie wypełnienia na całej wolnej powierzchni
zapobiegnie utracie wody lub sorpcji wody, uszczelni mikroporowatości wypełnienia, polepszając
estetykę i zapobiegając jednocześnie przebarwieniu. Ostateczne opracowanie naleŜy odłoŜyć na 24
godziny i powinno się je przeprowadzić przy chłodzeniu wodą.
Wprowadzenie cementów szybkowiąŜących miało obniŜyć ich sorpcję wody. Osiągnięto to
przez usunięcie w procesie produkcyjnym nadmiaru jonów wapniowych. Zmniejszenie sorpcji
wody, skrócenie czasu wiązania spowodowało niestety zmniejszenie przezierności tego typu
cementów. Pozostał jednak dalej problem utraty wody, któremu moŜemy zapobiegać w sposób
opisany powyŜej.
Wprowadzenie cementów szklano-jonomerowych modyfikowanych Ŝywicą pozwoliło
przyspieszyć wiązanie – materiały te bezpośrednio po naświetleniu (po ok. 5 sek. od momentu
rozpoczęcia naświetlania) uzyskują natychmiastową odporność na sorpcję wody, a takŜe częściową
odporność na jej utratę. Po odpowiedniej aktywacji światłem wypełnienia z tego typu cementów
szklano-jonomerowych mogą być natychmiast opracowane. NaleŜy wspomnieć, Ŝe nadal przez
następne dwa tygodnie istnieje niebezpieczeństwo dehydratacji, stąd logiczne jest uŜycie techniki
pokrycia Ŝywicą o niskiej lepkości.
5.2. Połączenie ze szkliwem i zębiną
Jedną z cech charakterystycznych cementów szklano-jonomerowych, decydującą o sukcesie
klinicznym tych materiałów, jest uzyskanie trwałego klinicznie, adhezyjnego połączenia cementu ze
szkliwem i zębiną.
Adhezja do części zmineralizowanej tkanek twardych zęba zapoczątkowana jest w momencie
kontaktu zarobionego cementu z zębem. Mechanizm wiązania cementów glassionomerowych z
twardymi tkankami zęba nie jest w pełni wyjaśniony. Z uwagi na blisko dwukrotnie większą siłę
połączenia GIS ze szkliwem niŜ z zębiną, zasadnicze znaczenie w wytwarzaniu połączenia
przypisuje się wiązaniu materiału ze składnikami nieorganicznymi tkanek zęba –
hydroksyapatytami, szkliwo bowiem zawiera 98%, zaś zębina 70% substancji nieorganicznych.
Podstawową rolę w wytwarzaniu połączenia przypisywano chelatacji jonów wapnia zawartych w
hydroksyapatytach z grupami COOH glassionomeru (Smith 1968, Beech 1973). Obecnie
mechanizm wiązania tłumaczy się w oparciu o teorię dyfuzji. UwaŜa się, Ŝe łańcuchy polianionowe
6
GIS wnikają do kryształów apatytu, a ich grupy karboksylowe wypierają grupy fosforanowe i wiąŜą
jony Ca
+2
. Sugeruje się takŜe wiązanie wolnych grup karboksylowych COO
-
ze spolaryzowanymi
powierzchniami, takimi jak: szkliwo (hydroksyapatyty), zębina (grupy aminowe i karboksylowe
kolagenu). Mechanizm wiązania ma polegać na tworzeniu mostków przez jony wodorowe lub jony
metalu. Siły tego połączenia nie zdołano dotąd dokładnie określić. Podobny charakter ma mieć
wiązanie wolnych grup karboksylowych COO
-
z powierzchnią metalu pokrytą tlenkami,
aczkolwiek wiązania GIS z powierzchnią metali ustępuje zdecydowanie wiązaniu materiału ze
szkliwem i zębiną.
Siła wiązania GIS ze szkliwem i zębiną uzaleŜniona jest równieŜ od ich składu chemicznego.
Cementy, w których płynem jest kwas poliakrylowy posiadają większą siłę wiązania niŜ cementy
zawierające kopolimery kwasu akrylowego i itakonowego lub maleinowego. RównieŜ siła wiązania
cementów cermetowych jest niŜsza niŜ konwencjonalnych glassionomerów. Siła wiązania GIS ze
szkliwem waha się, w zaleŜności od materiału, od 2,6 do 9,6 MPa, zaś z zębiną od 1,1 do 4,5 MPa.
W celu poprawy połączenia GIS ze szkliwem i zębiną zaleca się specjalne ich
przygotowanie. Ze względu na zanieczyszczenia i obecność warstwy mazistej na ścianach ubytku
po jego opracowaniu, które są czynnikiem zmniejszającym adhezję glassionomeru do tkanek zęba,
zaleca się ich usunięcie za pomocą tzw. cleanerów – mieszanin substancji chemicznych, zdolnych
do rozpuszczenia warstwy rozmazu. Cleanery, nanosimy na powierzchnię ubytku na 15-30 sek. i
spłukujemy strumieniem wody. Takie postępowanie umoŜliwia usunięcie warstwy rozmazu z
zębiny, oczyszczenie powierzchni szkliwa oraz usunięcie zanieczyszczeń z krwi, śliny, płytki
nazębnej. Początkowo do tego celu stosowano kwas cytrynowy w niskich stęŜeniach bądź wodę
utlenioną. Miały one usuwać częściowo lub całkowicie warstwę mazistą z ubytków. Uzyskuje się
dzięki temu znaczną poprawę między-powierzchniowego kontaktu, co z kolei zapewnia wzrost siły
wiązania GIS z tkankami zęba. Dla przykładu, potraktowanie powierzchni szkliwa przez 60s
preparatem Tubulicid (chlorheksydyna, dodicin, fluorek sodu), powoduje wzrost siły wiązania do
szkliwa z 3,2 MPa do 7,5 MPa, a w przypadku zębiny z 3,1 MPa do 6,6 MPa.
Mount w roku 1984 określił wymagania stawiane cleanerom. Substancja taka powinna być:
izotoniczna, o pH w granicach od 5,5 do 8,0, nietoksyczna dla miazgi, zębiny oraz tkanek miękkich,
kompatybilna chemicznie z cementem, rozpuszczalna w wodzie i dająca się łatwo usunąć. Nie
powinna uszkadzać chemicznie szkliwa i zębiny oraz powinna wzbogacać chemicznie
powierzchnię, przygotowując ją do wiązania. Oczywiście nie istnieje idealny preparat, który
spełniałby wyŜej wymienione kryteria w całości. Obecnie cleanery zawierają, jako substancje
czynne, kwasy w niewielkich stęŜeniach, bądź substancje obojętne, zdolne do chelatacji,
najczęściej: kwas cytrynowy, kwas poliakrylowy, EDTA, chlorek Ŝelaza oraz dodicin.
UwaŜa się, Ŝe najodpowiedniejszym cleanerem (conditionerem) jest 10% kwas poliakrylowy,
aplikowany na czas 10-15 sekund. Dokonuje on preaktywacji jonów wapniowych bardzo licznie
występujących w warstwie mazistej, które w kontakcie z cementem szklano-jonomerowym szybciej
i łatwiej wchodzą w reakcję. Pozostawienie kwasu poliakrylowego w kontakcie z tkankami zęba na
czas dłuŜszy niŜ 20 sekund, nie jest polecane, powoduje bowiem otwarcie kanalików zębinowych
oraz demineralizację głębiej połoŜonych warstw zębiny.
Zastosowanie takiego związku przynosi wielokierunkowe korzyści. Kwasy poliakrylowe
wchodzą w skład cementów szklano-jonomerowych, dlatego pozostałości po niedokładnym
wypłukaniu i przygotowaniu ubytku nie wpłyną negatywnie na proces polimeryzacji kwasu.
5.3. Uwaga dotycząca preparowania ubytków
Stosowanie kwasu poliakrylowego ma sens w celu przygotowania podłoŜa do aplikacji
wypełnienia z cementu szklano-jonomerowego ubytków klasy V i ubytków klinowych. Jeśli
adhezja chemiczna nie jest wymagana, np. podkłady z cementów szklano-jonomerowych pod
wypełnienia amalgamatowe, pod wkłady czy kompozyty, alternatywą do usuwania warstwy
mazistej będzie zastosowanie conditionera wiąŜącego tę warstwę z zębiną i szkliwem. MoŜemy
wtedy zastosować 25% kwas taninowy czy roztwór ITS wg Caustona.
7
Tab. 1. Roztwór Caustona (roztwór stabilny przez 18 miesięcy)
Składnik
/litr
CaCI_,
0,20
KCl
0,20
MgCl
6
H
20
0,05
NaCI
8,00
NaHC0
3
1,00
NaH~PO4H~0
0,05
Glukoza
1,00
Jest to metoda polecana równieŜ w przypadku cementów szklano-jonomerowych jako cementów
łączących do osadzania koron protetycznych. Ciśnienie wytwarzane podczas aktu Ŝucia poprzez
koronę protetyczną i cement łączący transmituje się na kanaliki zębinowe. Mając na uwadze zmiany
hydrodynamiczne, do jakich moŜe dochodzić w tych kanalikach, bezpieczniejsze jest zamknięcie
ich przy uŜyciu ww. związków, co pozwoli uniknąć nadwraŜliwości zęba po osadzeniu korony.
5.4. Stałość wymiaru wypełnienia - skurcz materiału
Cementy szklano-jonomerowe wykazują skurcz w trakcie wiązania ok. 3% objętości, ujawnia się
on w miarę procesu wiązania. Późniejsza częściowa sorpcja wody, a takŜe wymiana jonowa
pomiędzy wypełnieniem a tkankami zęba, szczególnie po uŜyciu cleanera, częściowo eliminuje to
zjawisko. W cementach szklano-jonomerowych modyfikowanych Ŝywicą HEMA, a takŜe
fotoinicjator wykazują mały skurcz - ok. 1% objętościowo. W wyniku reakcji kwas-zasada
następuje skurczu materiału, lecz jego wielkość będzie kontrolowana przez powstające siły adhezji
do tkanek zęba.
5.5. Podatność na rozpuszczenie - rozpad
Niskie pH wpływa na rozpuszczanie matrycy cementów szklano-jonomerowych oraz rozpad
wypełnienia postępujący od jego powierzchni. Są to znacząco wyŜsze wartości w porównaniu z
cementami fosforanowymi czy materiałami kompozytowymi. Stosowanie w profilaktyce
fluorkowej zakwaszonych roztworów o pH ok. 3 powoduje wyraźne ubytki w matrycy materiału,
szczególnie przy regularnym stosowaniu.
Cementy szklano-jonomerowe o podwójnym systemie wiązania wydają się odporniejsze na
rozpuszczenie niŜ tradycyjne, jednak problem istnieje nadal. Wynikają stąd pewne zalecenia
kliniczne. Stosując profilaktykę fluorkową korzystniej byłoby, przy istniejącej duŜej ilości
wypełnień z cementów szklano-jonomerowych, rozwaŜyć uŜycie związków fluoru o pH zbliŜonym
do 7. U pacjentów z wysokim ryzykiem choroby próchnicowej, małą pojemnością buforową śliny,
kserostomią lepiej byłoby zastosować kompozyty.
5.6. Kontrast na zdjęciach rentgenowskich
Wszystkie cementy szklano-jonomerowe modyfikowane Ŝywicą dają kontrast na zdjęciach RTG,
podobnie jak cermety z racji obecności jonów metali. Część cementów tradycyjnych pozbawiona
jest tej właściwości. Próba modyfikowania ich składu tak, by stały się one nieprzepuszczalne dla
promieni RTG, niekorzystnie wpływa na kolor i przezierność tych materiałów. Tam gdzie waŜna
jest kontrola radiologiczna, naleŜy raczej uŜyć cementów szklano-jonomerowych modyfikowanych
Ŝ
ywicą.
5.7. Kolor i przezierność
Cementy szklano-jonomerowe uŜywane na wypełnienia (typ 2), tak tradycyjne jak i
modyfikowane Ŝywicą, prezentują właściwą kolorystykę, z wyjątkiem cermetów. Przezierność
cementów szklano-jonomerowych, szczególnie tradycyjnych, zmienia się w miarę upływu czasu,
osiągając właściwy stopień po kilku dniach. ZaleŜy ona jednak od zachowania optymalnych
8
warunków wiązania. Materiały te wykazują jednak niewielką przezierność, ustępującą
przeziernością szkliwu, a nawet zębinie, są „kredowe”. Cementy szklano-jonomerowe
szybkowiąŜące, a takŜe aktywowane światłem właściwą przezierność osiągają niemal natychmiast.
Przezierność cementów modyfikowanych Ŝywicą jest bardzo dobra, materiały te w niczym nie
ustępują przeziernością materiałom kompozycyjnym. Przezierność tych materiałów moŜe ulec
nieznacznej zmianie po kilku dniach, nie ma to jednak znaczenia klinicznego.
Aby osiągnąć właściwy efekt kosmetyczny, naleŜy pamiętać o izolacji przed wpływem
ś
rodowiska jamy ustnej, zwłaszcza zanieczyszczeniem krwią czy śliną.
6. Właściwości mechaniczne
Wraz z postępem prac nad ulepszaniem właściwości cementów szklano-jonomerowych z
pewnością następne generacje materiałów będą coraz lepsze, coraz szersze będzie spektrum ich
zastosowania. Odporność na odkształcanie moŜna teoretycznie poprawić przez dodanie fazy
rozproszonej do cementu, ale badania kliniczne niestety tego nie potwierdziły. Dodanie opiłków
srebra do proszku cementów szklano-jonomerowych nie spowodowało znaczącej poprawy
wytrzymałości.
Tab. 2. Wytrzymałość cementów szklano-jonomerowych wg Mounta i Hume'a
Typ cementu
szklano-
jonomerowego
Na ściskanie
(MPa)
Na
rozciąganie
(Mpa)
Na złamanie
(Mpa)
Na ścinanie
(MPa)
Typ 1
70-150
6-15
4-18
20-25
Typ 2 klasa 1
70-220
12-20
8-40
30-40
T 2 klasa 2
140-220
13-16
22-30
35-45
Chemicznie związane srebro z cząsteczkami szkła (cermety) wzmocniło odporność na
uszkodzenia przy praktycznie nie zmienionych pozostałych właściwościach fizykochemicznych.
Częściowemu pogorszeniu wręcz uległa adhezja do tkanek twardych zęba. Dodatki Ŝywic do
cementów szklano-jonomerowych spowodowały znaczny wzrost odporności na ściskanie i
rozciąganie, co zbliŜyło tego typu cementy do parametrów materiałów kompozytowych z
mikrowypełniaczem.
6.1. Odporność na złamanie
Większość obecnie stosowanych cementów szklano-jonomerowych potrafi sprostać siłom
powstającym w trakcie Ŝucia. Warunek to dobre podparcie ze strony otaczających struktur zęba.
Jednak w porównaniu z amalgamatami czy kompozytami są one mało elastyczne, mało spręŜyste,
wykazują skłonność do pęknięć i złamań. Z tego powodu nie poleca się stosowania cementów
szklano-jonomerowych w odbudowie miejsc zęba szczególnie naraŜonych na działanie duŜych sil,
np. guzki zębów trzonowych.
Poszczególne typy cementów szklano-jonomerowych róŜnią się pomiędzy sobą parametrami.
NaleŜy zaznaczyć, Ŝe cementy szklano-jonomerowe modyfikowane Ŝywicami osiągają parametry
zbliŜone bądź równe kompozytora z mikrowypełniaczem. Dodatek srebra w cermetach czy w
postaci opiłków dodanych do proszku cementu szklano-jonomerowego nie wpływa na polepszenie
odporności na złamanie, poprawia jedynie odporność na abrazję. Moduły elastyczności określające
sztywność materiału wahają się od 7 do 13 GPa, zwykle są niŜsze dla cermetów.
6.2. Odporność na uszkodzenia
Uszkodzenie wypełnień z cementów szklano-jonomerowych wiąŜe się zwykle z utratą matrycy
materiałów. Uwidacznia się to zwykle utratą gładkości powierzchni. Staje się ona matowa, szorstka,
9
łatwo chłonąca barwniki. Materiał tak długo wykazuje właściwą odporność, jak długo jest
chroniony tkankami zęba otaczającymi ubytek.
Cementy szklano-jonomerowe są z pewnością materiałami mniej odpornymi na uszkodzenia w
porównaniu z kompozytami czy amalgamatami. Jak wspomniano wyŜej, inkorporacja srebra w
cermetach (ścisłe połączenie z molekułami szkla) powoduje zwiększenie odporności na
uszkodzenia. Jest to wynik powstawania tzw. powłoki Bielby, która tworzy się przez
rozprowadzenie na powierzchni wypełnienia cząstek srebra w trakcie polerowania lub aktu Ŝucia.
7. Własności biologiczne
Ś
wieŜo zarobiony cement szklano-jonomerowy ma pH 0,9-1,6, czyli wysoce kwaśne. Ze
względu na doskonałe właściwości buforujące zębiny, nawet bardzo cienka warstwa tkanki
wystarczy do zapewnienia właściwej ochrony miazgi i stałości jej pH. Jednak autorzy podają, Ŝe
moŜe dojść do odwracalnego zapalenia w warstwach miazgi sąsiadujących z cementem szklano-
jonomerowym, które ustępuje w ciągu 10-20 dni.
Ostatnie badania dowodzą, Ŝe mogą to być materiały stosowane do bezpośredniego pokrycia, np.
w urazach z obnaŜeniem miazgi, gdyŜ obserwowano powstawanie mostków zębinowych.
Bezpieczniejsze wydaje się jednak postępowanie polegające na zastosowaniu w ubytkach
szczególnie głębokich bądź w przypadku obnaŜenia jako pierwszej warstwy materiałów na bazie
wodorotlenku wapnia.
8. Uwalnianie fluoru
Długie w czasie uwalnianie fluoru z cementów szklano-jonomerowych to jedna z ich
charakterystycznych cech. Fluor występuje w kruszywie szklanym w postaci związków NaF, CaF
2
i
A1F
3
. Największe ilości uwalnianego fluoru przypadają na pierwsze kilka dni po aplikacji cementu
szklano-jonomerowego, a wielkości wydzielanego fluoru stabilizują się po upływie ok. 2-3
miesięcy. Długofalowy proces uwalniania fluoru, choć na stosunkowo niskim poziomie, gwarantuje
efekt przeciwpróchnicowy, rozciągający się na zęby sąsiadujące z zębem wypełnionym.
Zbadano, Ŝe w zębie wypełnionym penetracja jonów fluorkowych przebiega na głębokość ok. 25
µ
m i rozciąga się na okres 8 lat, a nawet dłuŜej.
Mobilność jonów fluorowych, porównywalna do mobilności jonów wodorowych, wynika z tego,
iŜ nie są one związane strukturalnie z matrycą cementu. Są natomiast zdolne do migracji zgodnie z
róŜnicą stęŜeń. Jest to kierunek od wypełnienia do jamy ustnej. Ulega on odwróceniu w przypadku
wysokiej koncentracji w środowisku jamy ustnej, np. podczas zabiegów profilaktycznych z
zastosowaniem innych związków fluoru.
Ze względu na to, Ŝe cementy szklano-jonomerowe mogą kumulować w sobie jony fluoru, a
potem je oddawać, mogą być one traktowane jako "rezerwuar" fluoru.
Poziomy uwalnianego fluoru z cementów szklano-jonomerowych sięgają 10 ppm. Jest to
graniczna wartość dla osiągnięcia efektu remineralizacyjnego. Badania bakteriologiczne mające na
celu porównanie agregacji płytki nazębnej na cementach szklano-jonomerowych i szkliwie
wykazały istotnie niŜsze wartości dla wypełnień z cementów szklano-jonomerowych. Związane jest
to z mechanizmem działania fluoru na metabolizm bakterii (blokowanie magnezu w enzymie
enolaza).
Uwalnianie jonów fluorkowych z cementów szklano-jonomerowych tradycyjnych, a takŜe z
cementów modyfikowanych Ŝywicą zasadniczo nie róŜni się. Jedynie cementy cermetowe (Ketac
Silver) wykazują niŜsze poziomy uwalnianych jonów fluoru w stosunku do cementów szklane-
jonomerowych tradycyjnych. Stwierdzono równieŜ, Ŝe zakwaszenie środowiska przyspiesza
uwalnianie jonów fluorkowych. Prawdopodobnie związane jest to z rozpuszczaniem się cementów
wraz z obniŜaniem się pH środowiska. Z racji inaktywowania płytki bakteryjnej cementy szklane-
jonomerowe powinny być zalecane jako pierwsze materiały z wyboru do wypełniania ubytków w
obszarze przyszyjkowym, szczególnie w miejscach przechodzenia w cement korzeniowy, co moŜe
zabezpieczyć przed wystąpieniem stanów patologicznych w przyzębiu brzeŜnym.
10
9. Zalety i wady cementów szklano-jonomerowych
Zalety
1.
Adhezja do szkliwa i zębiny.
2.
Dobra szczelność brzeŜna.
3.
Rozszerzalność termiczna zbliŜona do rozszerzalności termicznej szkliwa i zębiny
4.
Niskie przewodnictwo cieplne
5.
Stosunkowo duŜa wytrzymałość na nacisk.
6.
MoŜliwość wytrawiania.
7.
Uwalnianie fluoru (nawet do 8 lat).
8.
Względna obojętność dla miazgi.
9.
Kontrast na zdjęciach RTG.
10.
MoŜliwość absorpcji jonów fluorkowych, przez co stają się rezerwuarem fluoru.
Wady
1.
DuŜa wraŜliwość na wilgoć, szczególnie w początkowych etapach wiązania.
2.
WraŜliwość na wysuszenie.
3.
Mała wytrzymałość na zginanie i rozciąganie.
4.
Słaba polerowalność.
5.
Brak przezierności i niedoskonałość koloru.
6.
Mała odporność na wypłukiwanie.
10. Wskazania do stosowania cementów szklana-jonomerowych
1.
Wypełnianie ubytków klasy III i V.
2.
Wypełnianie ubytków klasy I i II (przy udziale cementów przeznaczonych do wypełnień
ubytków w zębzch bocznych – Fuji IX, Ketac Molar).
3.
Wypełnianie ubytków pochodzenia niepróchnicowego (ubytki klinowe i nadŜerki szkliwa).
4.
Warstwowe bądź ostateczne wypełnianie ubytków klasy I w połączeniu z uszczelnianiem
bruzd.
5.
Warstwowe wypełnianie ubytków klasy II (metoda kanapkowa i tunelowa).
6.
Wypełnianie ubytków w zębach mlecznych.
7.
Zakładanie cienkich, szybko wiąŜących podkładów pod wypełnienia kompozytowe i
amalgamatowe.
8.
Osadzanie koron, mostów, wkładów, nakładów, wkładów koronowych, wkładów koro-
nowo-korzeniowych i licówek.
9.
Odbudowa zębów pod uzupełnienia protetyczne.
10.
Leczenie nadwraŜliwości zębiny.
11.
Uszczelnianie bruzd i szczelin.
12.
Wypełnianie kanałów korzeniowych metodą konwencjonalną i wsteczną.
13.
Łączenie elementów aparatów stałych ze szkliwem.
14.
Odbudowa utraconych struktur wyrostka zębodołowego, unieruchamianie odłamów
kostnych na zasadzie osteointegracji.