Kompozyty w
stomatologii
Marta Kosewska
IB, sem. V
Kompozyty w
stomatologii
Marta Kosewska
IB, sem. V
Kompozyt
Jest to materiał utworzony z co najmniej
dwóch komponentów o różnych
właściwościach w taki sposób, że ma
właściwości lepsze i (lub) właściwości nowe
(dodatkowe) w stosunku do komponentów
użytych osobno lub wynikających z prostego
sumowania tych właściwości. Kompozyt jest
materiałem zewnętrznie monolitycznym
jednakże z widocznymi granicami pomiędzy
komponentami.
Kompozytowe materiały
stomatologiczne
Kompozytowe materiały stomatologiczne
zawierają 3 składniki: macierz polimerową,
czynnik wiążący i cząsteczki wypełniacza.
Macierz polimerowa łączy się z cząsteczkami
wypełniacza tworząc materiał złożony z
ceramiki i polimeru – czyli tak zwany materiał
kompozytowy.
Macierz polimerowa
•
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.
Czynnik wiążący
silan winylu
pełni rolę łączącą matrycę z wypełniaczem
Wypełniacz
wypełniacz mineralny lub organiczno-mineralny
kwarc, krzemionka, krzemian litowo-glinowy lub też szkło.
Bis- GMA
Wzór żywicy Bis-GMA
Powszechnie używane składniki i
substancje czynne kompozytów
Etapy polimeryzacji kompozytów
1)
Aktywacja- rozkład donora wolnych rodników
(inicjatora),
2)
Inicjacja- połączenie się wolnego rodnika z
monomerem,
3)
Propagacja- dołączanie się kolejnych monomerów do
powstałego kompleksu monomer- rodnik,
4)
Terminacja- zakończenie tworzenia łańcucha,
najczęściej poprzez przereagowanie tworzącego się
łańcucha z kolejnym wolnym rodnikiem lub tzw.
proces transferu, czyli przekazanie wolnych
elektronów na kolejny rodnik związany z monomerem.
Wypełnienie kompozytowe zęba
Klasyfikacja kompozytów
Materiały kompozytowe konwencjonalne
stary typ (≥40µm)
nowy typ (po 1980 r.) (≤5 µm)
Materiały kompozytowe z mikrowypełniaczami
homogenne
niehomogenne
Materiały kompozytowe hybrydowe
makro hybrydy
hybrydy pośrednie
mikro hybrydy
Materiał
Makrowypeł
niacz
Mikrowypel
niacz
Małe
cząstki
Hybryda
Własność
Wielkość
cząstki, μm
8-12
1-5
0,04-0,4
0,6-1,0
Objętościow
y udział
wypełniacza,
%
60-65
20-55
65-75
60-65
Masowy
udział
wypełniacza,
%
70-80
35-60
80-90
75-80
Wytrzymałoś
ć na
ściskanie,MP
a
250-300
250-350
350-400
300-350
Wytrzymałoś
ć 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
Wypełniacze 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 wypełniaczy
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 wypełniaczy
hybrydowych
-twardość porównywalna
-pozostałe parametry mogą być określane
jako gorsze
Wypełniacze mikrocząsteczkowe
Obecnie najczęściej
stosowane. Możemy
je podzielić na
homogenne i
niehomogenne
zawierające
dodatkowo
makrowypełniacz
organiczno-
nieorganiczny.
Wielkość cząsteczek
waha się w granicach
0,04-0,1µm.
Zalety wypełniaczy
mikrocząsteczkowych
homogenno
ść
homogenno
ść
stabilność
barwy
stabilność
barwy
dobra
polerowalno
ść
dobra
polerowalno
ść
gładka
powierzchni
a
gładka
powierzchni
a
błyszcząca
powierzchni
a
błyszcząca
powierzchni
a
W porównaniu do wypełniaczy
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
Wypełniacze hybrydowe
Największą ich część stanowi faza
nieorganiczna, czyli wypełniacz (64%).
Cechują się budową pośrednią pomiędzy
makro- a mikrocząsteczkowymi. Dzielimy je
na:
Makrohybrydy
Hybrydy pośrednie
Mikrohybrydy
W porównaniu do wypelniaczy
makrocząsteczkowych
• podobna wytrzymałość mechaniczna
• lepsze walory estetyczne
• większa odporność na ścieranie
W porównaniu do wypełniaczy
mikrocząsteczkowych
• podobieństwo w homogenności,
polerowalności, gładkości i stałości barwy
• mniejszy skurcz polimeryzacyjny
• mniejszy współczynnik rozszerzalności
cieplnej, a przez to lepsza adhezja oraz
szczelność brzeżna
Kompozyty półpłynne (flow
composites)
Budową podobne do tradycyjnych
kompozytów. Zawierają takie same
wypełniacze, których zawartość jest jednak
mniejsza. Ich głównymi zaletami wynikającymi
z półpłynnej konsystencji są niska lepkość oraz
dobre właściwości zwilżające. Zalecane są jako
pierwsza warstwa wypełnienia w dużych
ubytkach klasy I i II.
Zastosowanie kompozytów
półpłynnych
Lakowanie
bruzd
Lakowanie
bruzd
Wypełnienia
niewielkich
ubytków szkliwa
Wypełnienia
niewielkich
ubytków szkliwa
Doraźne i
czasowe
unieruchamiani
e rozchwianych
zębow
Doraźne i
czasowe
unieruchamiani
e rozchwianych
zębow
Uszczelnianie
wypełnień
Uszczelnianie
wypełnień
Korekcje
wypełnień
Korekcje
wypełnień
Kompozyty z włóknami szklanymi
Obecnie włókna szklane mają zastosowanie w
praktycznie każdej dziedzinie stomatologii.
Stosowanie włókien szklanych jest możliwe
dzięki takim ich unikalnym cechom jak
estetyka (białe lub przezroczyste), trwałość i
odporność na uszkodzenia, możliwość
dopasowania poprzez swoją uniwersalność,
elastyczność, komfort pracy dla lekarza i
komfort użytkowania dla pacjenta.
Wkłady z włókna
szklanego
Ten rodzaj rekonstrukcji
stosuje się w sytuacji,
gdy korony zębów
własnych są znacznie lub
też całkowicie
uszkodzone. Do zalet
zaliczamy ich twardość i
wytrzymałość, a także
estetykę. Ważną cechą
tego rodzaju wkładów
jest to, że nie ulegają one
korozji oraz utlenieniu.
Mosty na włóknie
szklanym
Dostawiany ząb jest przyklejany do zębów
graniczących z luką przy pomocy włókien
szklanych i odbudowany jest z materiału
kompozytowego.
Szynowanie zębów- włóknem
szklanym
Pomaga to w odbudowie kości, a tym samym
wzmacnia utrzymanie zębów w zębodołach
Odbudowa zęba na włóknie
szklanym
Wkłady z włókna szklanego
Włókno szklane przed
oszlifowaniem
Wkłady koronowo
korzeniowe
Stosowane w przypadku
znacznego lub całkowitego
uszkodzenia koron zębów
własnych. Służą najczęściej
jako umocowanie korony
protetycznej pojedynczej
lub będącej filarem mostu
protetycznego.
Standardowe wkłady
koronowo-korzeniowymi
wykonywane są z
kompozytu, ceramiki, czy
stopu metalu.
Charakterystyka wkładów
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
FiberKor® Post™ – wkłady z
włókna szklanego
Zbudowane są z
mocnych, ale
elastycznych włókien
szklanych zatopionych
w matrycy żywicznej.
Estetyczne, nie
przepuszczają
promieniowania RTG,
bardzo wytrzymałe.
Moduł elastyczności
taki sam jak moduł
elastyczności zębiny.
FibreKleer
Najnowsza generacja wkładów z włókna
szklanego. Charakteryzuje je bardzo dobra
wytrzymałość. Dostępne w dwóch kształtach:
równoległym - zakończone główką oraz w
kształcie stożkowym. Pozwalają na wybór
kształtu, który najbardziej odpowiada
każdemu indywidualnemu przypadkowi.
Zapewniają idealną kombinację estetyki i siły,
która nie jest osiągalna za pomocą wkładów
metalowych.
FibreKleer Tapered
Zwężają się w kierunku wierzchołka korzenia
zęba
FibreKleer Paralel
Równoległe zakończone retencyjną główką
Porównanie
FibreKle
er
FibreKle
er
1577
MPa
przewodzą
światło
znakomicie
odmienny
kształt
FiberKor
FiberKor
1200
MPa
w niewielkim
stopniu
przewodzą
światło
odmienny
kształt
Wytrzymało
ść na
zginanie
Kształt
Przewodzeni
e światła
Podział ze względu na mechanizm
utwardzania
Kompozyty termoutwardzalne,
Kompozyty chemoutwardzalne
Kompozyty światłoutwardzalne
Kompozyty polimeryzowane
światłem
Produkowane są w
postaci jednej pasty
zawierającej układ
fotoinicjujący.
Utwardzanie
następuje po
naświetleniu
skupioną wiązką
światła o długości fali
470 nm.
Kompozyty
chemoutwardzalne
Produkowane są w
układach
dwuskładnikowych.
Proces utwardzania
następuje po
wymieszaniu obydwu
składowych, z
których jedna
zawiera inicjator, a
druga aktywator.
Kompozyty utwardzane na gorąco
Materiały termoutwardzalne nie są
bezpośrednio wykorzystywane w jamie ustnej,
ale znalazły zastosowanie w wykonaniu
wkładów przygotowanych metodą pośrednią
oraz w protetyce
Właściwości mechaniczne
kompozytów stomatologicznych
Zależą one w dużym stopniu od typu,
wielkości cząstek oraz ilości wprowadzonego
wypełniacza. Wiele właściwości
mechanicznych, takich jak wytrzymałość na
ściskanie, mikrotwardość, wytrzymałość na
zginanie czy moduł sprężystości rośnie wraz
ze wzrostem udziału wypełniacza w
kompozycie. Minimalny udział objętościowy
wypełniacza nieorganicznego powinien
wynosić około 60%.
Wymagania stawiane kompozytom
- posiadanie dużej adhezji do szkliwa i zębiny,
- mały objętościowo skurcz polimeryzacyjny,
- działanie profilaktyczne na okoliczne tkanki,
- estetyka (łatwość doboru barwy i odpowiedni
połysk),
- niskie koszty oraz łatwość użycia materiału.
Mikrofotografie przełomów
kompozytów
Zalety biokompozytów
• 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 biokompozytów
• 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.
Zastosowanie kompozytów w
stomatologii
Wytwarzanie licówek
kompozytowych,
zamykanie diastem,
wypełnienia ubytków,
mocowania zamków
ortodontycznych i
stosowanie laków
uszczelniających.
Wszystkie te
zastosowania były
rewolucyjne i dogłębnie
zmieniły całą
stomatologię.
Licówki kompozytowe
Etapy wykonania licówek
Badania i planowanie
leczenia
Przygotowanie zębów
Przygotowane zęby
Po wykonaniu licówek
Naniesienie i utrwalenie licówek
wiązką świetlną
Zamykanie diastemy
Wypełnienia
bezpośrednie
Polega na wypełnieniu ubytku plastycznym
materiałem
Wypełnienia pośrednie
Wykonywane poza jamą ustną w laboratorium
Inlay
Odtworzenie
niewielkiego ubytku
zęba
Onlay
Odtworzenie
przynajmniej jednego
z guzków zęba
Overlay
Odtworzenie niemal
całej struktury zęba
Najnowsze badania i doniesienia
Zaprezentowano wyniki badań nad
właściwościami nowej żywicy uretanowo-
metakrylowej UM1 i wpływem jej dodatku w
porównaniu do powszechnie używanej
mieszaniny monomerów Bis-GMA/TEGDMA
Wnioski z przeprowadzonego
badania
Uzyskane podczas badań wyniki potwierdziły nasze
oczekiwania względem dobrych właściwości nowej,
syntezowanej żywicy uretanowo-metakrylowej UM1.
Skurcz polimeryzacyjny żywicy UM1 wynosił jedynie
2,5%, czyli aż ponad 4 razy mniej w porównaniu do
skurczu kompozycji żywic Bis-GMA/TEGDMA, dla
której wynosił 10,3%. Jednocześnie kompozyty z
udziałem żywicy UM1 wykazują duże wartości
mikrotwardości - porównywalne, a nawet lepsze od
kompozytów bazujących na typowej żywicy
dentystycznej (Bis-GMA/TEGDMA).
Literatura
Encyklopedia Powszechna, PWN
Microhardness of restorative compositesafter exposure in
physiological solution, PTMK
Materiały do wypełnień we współczesnej dentystyce odtwórczej,
L. Ilewicz
Zarys kariologii, D. Piątkowska
Materiały stomatologiczne, R. Craig
Wpływ dodatku rozgałęzionych żywic uretanowo- metakrylowych
na właściwości kompozytów ceramika- polimer do zastosowań
stomatologicznych, PTMK
Iwao Ikejima, Rie Nomoto, John F. McCabe, Shear punch strength
and flexural strength of model composites with varying filler
volume fraction, particle size and silanation, Dental Materials 2003
Dziękuję za
uwagę