KOMPOZYTY W
STOMATOLOGII
Magdalena
Amonowicz
Inżynieria
biomedyczna
KOMPOZYTY W
STOMATOLOGII
Magdalena
Amonowicz
Inżynieria
biomedyczna
MATERIAŁ
KOMPOZYTOWY
Materiał o strukturze niejednorodnej,
złożony z dwóch lub więcej komponentów
(faz) o różnych właściwościach. Właściwości
kompozytów nigdy nie są sumą, czy średnią
właściwości jego składników. Najczęściej
jeden z komponentów stanowi lepiszcze,
które gwarantuje jego spójność, twardość,
elastyczność i odporność na ściskanie, a
drugi, tzw. komponent konstrukcyjny
zapewnia większość pozostałych własności
mechanicznych kompozytu.
KOMPOZYTY W
STOMATOLOGII
Używane jako plomby
kompozytowe zarówno do
wypełnień ubytków w
zębach przednich, jak i
bocznych;
Utwardzane:
•
Chemicznie
(chemoutwardzalne)
•
Światłem
(światłoutwardzalne)
•
Za pomocą wyższej temp.
a nawet ciśnienia (poza
jamą ustną).
SKŁADAJĄ SIĘ Z:
FAZY ORGANICZNEJ
•
płynna żywica, najczęściej Bis-GMA;
•
nazywana matrycą
•
pełni funkcje spoiwa
•
zawiera substancje mające
właściwości inicjatorów,
aktywatorów, stabilizatorów
zapobiegających samoistnej
polimeryzacji, inhibitorów oraz te
odpowiadające za efekt
kosmetyczny.
FAZY NIEORGANICZNEJ
•
wypełniacz mineralny lub organiczno-
mineralny
•
kwarc, krzemionka, krzemian litowo-
glinowy lub też szkło.
SUBSTANCJI WIĄŻĄCEJ
•
silan winylu
•
pełni rolę łączącą matrycę z
wypełniaczem.
RODZAJE KOMPOZYTÓW
Kompozyty makrocząsteczkowe
Kompozyty mikrocząsteczkowe
Kompozyty hybrydowe
KLASYFIKACJA I WŁASNOŚCI MATERIAŁÓW
KOMPOZYTOWYCH STOSOWANYCH DO
WYPEŁNIEŃ
Materiał
Makrowypełn
iacz
Mikrowypelni
acz
Małe
cząstki
Hybryda
Własność
Wielkość
cząstki, μm
8-12
1-5
0,04-0,4
0,6-1,0
Objętościowy
udział
wypełniacza,
%
60-65
20-55
65-75
60-65
Masowy
udział
wypełniacza,
%
70-80
35-60
80-90
75-80
Wytrzymałość
na
ściskanie,MP
a
250-300
250-350
350-400
300-350
Wytrzymałość
na
rozciąganie,
MPa
50-65
30-50
75-90
70-90
Moduł
Younga
8-15
3-6
15-20
7-12
Twardość
Knoopa
55
5-30
50-60
50-60
MAKROCZĄSTECZKOWE
makrowypełniacz nieorganiczny stanowi 50-
60% objętości. Możemy je podzielić na stary
typ w których wielkość cząsteczek
wypełniacza wynosiła powyżej 40µm oraz
nowy typ o cząsteczkach mniejszych niż
5µm.
W PORÓWNANIU DO
MATERIAŁÓW
MIKROCZĄSTECZKOWYCH
większa twardość,
mniejszy skurcz polimeryzacyjny,
mniejszy współczynnik rozszerzalności
cieplnej,
łatwe wykruszanie się z ubytku,
powstawanie chropowatej, skłonnej do
przebarwień powierzchni,
spadek odporności na ścieranie i
stosunkowo szybka utrata kształtu
wypełnienia.
W PORÓWNANIU DO
MATERIAŁÓW HYBRYDOWYCH
twardość porównywalna
pozostałe parametry mogą być określane
jako gorsze
MIKROCZĄSTECZKOWE
obecnie najczęściej stosowane
HOMOGENNE
NIEHOMOGENNE
(zawierające
dodatkowo
makrowypełniacz
organiczno-
nieorganiczny)
W PORÓWNANIU DO
MATERIAŁÓW
MAKROCZĄSTECZKOWYCH I
HYBRYDOWYCH
Najmniejszy udział wypełniaczy nieorganicznych
(20-50%) przez co wykazują gorsze parametry
fizykochemiczne i mechaniczne.
Największy skurcz polimeryzacyjny
Największy współczynnik rozszerzalności
cieplnej
Najwyższa wodochłonność
Najmniejsza twardość
Najmniejsza wytrzymałość mechaniczna.
Materiały te są tak bardzo popularne przez swoje zalety
m.in.: homogenność, stabilność barwy, zachowanie przez
długi czas gładkiej i błyszczącej powierzchni oraz dobrą
polerowalność.
HYBRYDOWE
Największą ich część stanowi faza
nieorganiczna, czyli wypełniacz (64%).
Budowa pośrednia pomiędzy makro- a
mikrocząsteczkowymi.
Grupę kompozytów hybrydowych można
jeszcze podzielić na trzy podgrupy:
Makrohybrydy ( >5μm)
Hybrydy pośrednie (1-5μm)
Mikrohybrydy( <1μm)
W PORÓWNANIU DO
MATERIAŁÓW
MAKROCZĄSTECZKOWYCH
podobna wytrzymałość mechaniczna,
lepsze walory estetyczne,
większa odporność na ścieranie.
W PORÓWNANIU DO
MATERIAŁÓW
MIKROCZĄSTECZKOWYCH
podobieństwo w
homogenności,
polerowalności, gładkości
i stałości barwy,
mniejszy skurcz
polimeryzacyjny,
mniejszy współczynnik
rozszerzalności cieplnej, a
przez to lepsza adhezja
oraz szczelność brzeżna
ZALETY MATERIAŁÓW
KOMPOZYCYJNYCH
możliwość dobrania właściwego koloru, a
także przezierności oraz współczynnika
załamania światła,
dobra adhezja do szkliwa,
wysoka odporność na zgniatanie,
umacnianie struktury zębów poprzez
wklinowanie się żywicą w szkliwo,
działanie kariostatyczne poprzez uwalnianie
jonów fluoru,
kontrast w obrazie RTG.
WADY
skurcz polimeryzacyjny od 2,5- 4%
prowadzący do mikroprzecieku brzeżnego,
czego w efekcie staje się powstanie
przebarwień oraz próchnicy wtórnej,
kilkakrotnie większa kurczliwość materiału
niż tkanek zęba pod wpływem temperatury,
wrażliwość niektórych zębów po
wypełnieniu,
stosunkowo niewielka trwałość wypełnień.
RODZAJE WYPEŁNIENIA
UBYTKÓW
INLAY
ONLAY
OVERLAY
INLAY
Wkład koronowy pokrywający powierzchnie
żujące oraz stoki guzków z wyłączeniem – w
przeciwieństwie do
– szczytów
guzków.
OVERLAY
Wkład koronowy pokrywający powierzchnie
żujące, stoki guzków wraz z ich szczytami
oraz ich powierzchnie
językowe/podniebienne, przedsionkowe i/lub
styczne.
KOMPOZYTY Z WŁÓKNAMI
SZKLANYMI
(
FIBER REINFORCED COMPOSIT-FRC)
Lekki, wytrzymały i elastyczny materiał
konstrukcyjny;
W dużym stopniu pochłaniają wstrząsy i siły
działające na ząb;
Własności mechaniczne mogą być dopasowane
do konkretnych potrzeb w zależności od
komponentu włókna szklanego i systemu ;
Optymalna impregnacja włókien przy użyciu
żywic;
Powierzchnie włókien pokrywa się apretura,
która złączona na stałe ze szkłem wiązaniami
chemicznymi zwiększa przyczepność włókna do
polimeru i przeciwdziała wchłanianiu wody w
strukturę włókna;
Wytrzymałość FRC w 70% zależy liniowo od
liczby włókien;
Wykorzystywane do budowy gotowych wkładów
koronowo-korzeniowych.
WŁASNOŚCI WŁÓKIEN SZKLANYCH
Własność
Gatunek włókna
A
B
E
S
Własności fizyczne
Ciężar właściwy
2,50
2,49
2,54
2,48
Twardość wg Mohsa
__
6,5
6,5
6,5
Własności mechaniczne
Wytrzymałość na rozciąganie, Mpa
W temperaturze 22°C
3033
3033
3448
4585
W temperaturze 371°C
__
__
2620
3758
W temp. 538°C
__
__
1724
2413
Moduł Younga w temp. 22°C
__
69,0
72,4
85,5
Wydłużenie, %
__
4,8
4,8
5,7
Własności termiczne
Współczynnik rozszerzalności
cieplnej, m/m/°C
8,6
7,2
5,8
8,6
Ciepło właściwe w temp. 22°C
__
0,212
0,197
0,176
Temperatura mięknienia, °C
1340
1380
1545
__
Własności elektryczne
Stała dielektryczna w temp. 22°C
60 Hz
__
__
5,9-
6,4
5,0-
6,4
106 Hz
6,9
7,0
6,3
5,1
Stopień rozproszenia w temp.22°C
60 Hz
__
__
0,005
0,003
106 Hz
__
__
0,002
0,003
Własności optyczne
Współczynnik załamania światła
Własności akustyczne
__
__
1113
104
Prędkość dźwięku, m/s
__
__
5330
5850
WKŁADY KORONOWO-
KORZENIOWE
Cechy charakteryzujące te
wkłady:
Retencja.
Wielkość naprężeń
powstających podczas
osadzenia wkładu.
Rozkład naprężeń
czynnościowych.
Wytrzymałość na obciążenia
cykliczne.
Elastyczność porównywalna do
elastyczności zęba.
Retencyjny kształt części
koronowej wkładu.
Prosta technika stosowania.
CHARAKTERYSTYKA WKŁADU KORONOWO-
KORZENIOWEGO
Cechy
Korzyści
Moduł elastyczności zbliżony do
zębiny
Brak ryzyka pęknięcia korzenia
Wzdłużny układ włókna
Łatwy do usunięcia z kanału
korzeniowego
Brak utleniania lub korozji
materiału
Stabilność i biokompatybilność
Wyjątkowe własności fizyczne
Brak ryzyka pęknięcia wkładu
Cylindryczny kształt
Równomierny rozkład naprężeń,
nie powoduje uszkodzenia
przyzębia, jednolita odbudowa
zęba
Fizykochemiczna kompatybilność
pomiędzy wkładem, cementem,
zębiną i odbudowanym zrębem
koronowym
Tworzy solidną i jednorodną
odbudowę
Łatwy w użyciu i opracowywaniu
Odbudowa w trakcie jednej wizyty
Ekonomiczny
Znaczne zmniejszenie kosztów
WKŁADY FIBREKOR POST
Wkłady w kształcie pnia palmy, zbudowane z elastycznych włókien
szklanych(42%) zatopionych w matrycy żywicowej(29%) i
wypełniacza(29%).
ZALETY:
Brak utleniania i korozji materiału w przeciwieństwie do
standardowych wkładów metalowych,
Fizykochemiczna biokompatybilność pomiędzy wkładem,
cementem, zębiną a odbudowanym zrębem koronowym,
Łatwość kształtowania-dostosowywania do odpowiedniej
długości,
Doskonałe wiązanie ze strukturą zęba dzięki wykorzystaniu
cementów kompozytowych do ich osadzania,
Łatwość demontażu, jeśli wymagane jest ponowne leczenie
endodontyczne,
Możliwość odbudowy zęba w tracie jednej wizyty,
Biały, prześwitujący kolor minimalizuje możliwość
wystąpienia przebarwień przy odbudowach, w których
zębina jest bardzo cienka.
ZASTOSOWANIE
Przygotowany Kanał
Zacementowany wkład
FibreKor Post
Odbudowa w
kształtce
Odbudowa bezpośrednia
kompozytem Simile
WKŁADY FIBREKLEER
Występują w dwóch kształtach:
FibreKleer Tapered
(zwężają się w kierunku wierzchołka korzenia zęba)
FibreKleer Parallel
(równoległe zakończone retencyjną główką)
wyłączon
e
włączon
e
PORÓWNANIE Z WKŁADAMI FIBREKOR
POST
Różnice w kształcie wkładów;
Wytrzymałość na zginanie 1577 MPa
(FibreKor 1200 MPa);
Znakomite przewodzenie światła( FibreKor-
niewielki stopień przewodzenia).
ZASTOSOWANIE
Przygotowany kanał
zęba
Zacementowany wkład
FibreKleer Parallel
Odbudowa Bild-It
Gotowa praca
INNY PRZYKŁAD ZASTOSOWANIA
MATERIAŁÓW KOMPOZYTOWYCH…
MOSTY PROTETYCZNE-
konstrukcja, która jak
prawdziwy most zostaje zakotwiczona na zębach
otaczających brak zębowy; pozwala ona zaoszczędzić
tkanki własne zębów filarowych, jak również
rozwiązuje problem metalowych elementów w jamie
ustnej.
KOMPOZYTY Z WŁÓKNAMI
WĘGLOWYMI
Włókna węglowe-
składają się w 80% do 90% z
atomów węgla; posiadają strukturę grafitopodobną,
która powstała w wyniku pirolizy włókien z
poliakrylonitu.
Badania dotyczące tworzyw kompozytowych,
wzmacnianych włóknami węglowymi:
•
polimerowo-węglowe tworzywa w postaci
mikrowkrętów i płytek dla chirurgii szczękowo-
twarzowej;
•
warstwowe implanty na potrzeby sterowanej
regeneracji tkanek w stomatologii i laryngologii;
•
podłoża tkankowe do leczenia ubytków tkanki
chrzęstnej i kostnej, otrzymywane z polimerów
resorbowalnych oraz modyfikowanych włókien
węglowych.
WŁASNOŚCI NIEKTÓRYCH WŁÓKIEN
WĘGLOWYCH
Materiał
wyjściowy
Typ
włók
na
Średni
ca,
µm
Ciężar
właści
wy
Rm,
Gpa
E,
GPa
A
%
Zawarto
ść
węgla, %
wag.
Lignina
Węgie
l
10-15
1,5
0,6
__
1,5
90
Celuloza
Grafit
6,6
1,67
2,0
390
0,6
99,9
Poliakrylonit
ryl
Węgie
l
8
1,76
3,2
230
__
__
Poliakrylonit
ryl
Grafit
8
1,87
2,4
330
__
__
LITERATURA
Anna Ziębowicz- ”Biomateriały polimerowe”
Stanisław Błażewicz, Leszek Stoch- „Inżynieria
biomedyczna 2000”
Florian Czerwiński- „Anatomia stomatologiczna”
Internet, np.
