Нові полімерні технології

Процес, за допомогою якого паста МПМ перетворюється на твердий матеріал, є|з'являється| процесом полімеризації мономерної|мірної| матриці полімеру.

У ранніх поколіннях МПМ цей процес був забезпечений випуском матеріалу у вигляді двох паст, змішування яких давало необхідні для полімеризації інгредієнти. В одній пасті повинен був міститися|утримуватися| активатор, такий як третинний амін, а в іншій – ініціатор, зазвичай|звично| пероксид бензоїлу.

На початку 70-х років з’явилися|появлялися| МПМ, що активуються ультрафіолетовим (УФ) світлом. У цих матеріалах УФ світло використовувалося для створення|створіння| вільних радикалів|радикал-іонів|, необхідних для запуску процесу полімеризації. Енергії УФ світла було досить для руйнування центрального зв’язку метилового|метил-індиго| ефіру бензоїну і створення|створіння| двох первинних радикалів|радикал-іонів|. Таким чином, досить було мати тільки|лише| одну пасту, яка не твердіє| до тих пір, поки її не піддадуть дії УФ світла. Проте|однак| було виявлено декілька серйозних недоліків|нестачі| при використанні матеріалів, які затвердіваюпід дією| УФ світла. УФ світло шкідливе для зору і могло викликати|спричиняти| опіки м’яких тканин. Тому потрібний був захист і обережна поведінка|звертання| при роботі з|із| апаратами для УФ затвердівання. Джерелом УФ світла є|з'являється| дорога|люба| ртутна розрядна лампа, при її старінні вихід світлової енергії поступово знижується, а глибина затвердівання обмежена через високий ступінь|міри| поглинання світла при проходженні через МПМ.

Проте|тим не менше| ідея мати лише одну пасту, яка може тверднути,| коли це необхідно, була добре сприйнята стоматологами і відкрила|відчиняла| шлях|колію| для впровадження МПМ, що активуються видимим світлом (ВСА), в яких джерелом вільних радикалів|радикал-іонів| став камфорохінон|. Енергія збудження у нього нижча, ніж у|біля| метилового|метил-індиго| ефіру бензоїну, тому світло в блакитній|голубій| частині|частці| спектру з|із| довжиною хвилі 460-480 нм| виявилося дуже ефективним. Застосування|вживання| такого світла для тверднення має перевагу у використанні дешевшого джерела світла з|із| кварцевою галогеновою| лампою, яка не має|робить| такої шкідливої дії як УФ опромінювання|опромінення|. Видиме світло краще проникає через МПМ, забезпечуючи велику глибину затвердівання. В апаратах використовують спеціальні фільтри для відсікання УФ та інфрачервоної ділянок спектру світла на виході, що дозволяє уникнути опіку м’яких тканин і надмірного|надлишкового| підйому температури на опромінюваній поверхні. Методи затвердівання зображені на рис. 3.7.

Неспокою|занепокоєння| з приводу недостатньої безпеки використання високоінтенсивного ультрафіолетового світла вдалося уникнути при впровадженні нових систем ВСА. Використання терміну „видиме світло” вселяє відчуття|почуття| безпеки, оскільки|тому що| це те саме світло, дії якого ми піддаємося постійно. Проте|тим не менше| рекомендується уникати прямої дії світла від апаратів світлового затвердівання, які випромінюють видиме світло досить|дуже| високої інтенсивності, оскільки|тому що| блакитна|голуба| ділянка його спектру може викликати|спричиняти| пошкодження|ушкодження| очей. Високоінтенсивне світло саме по собі може спричиняти|робити| шкідливу дію на сітчасту оболонку ока, є|наявний| також потенційна небезпека пошкодити сітківку|сітчатку| через „шкідливу дію синього світла”. Проте|однак| на сьогодні ще мало відомо про це світло і про те, наскільки серйозною ця проблема може стати в майбутньому. Найкраще – це захищати очі, що дозволяє легко усунути можливу шкідливу дію| світла.

Існує ще одна важкість, про яку мають бути обізнані|інформовані| лікарі|лікарки|-стоматологи. Це те, до чого може призвести тривала дія високоінтенсивного світла. Експозиція світла може порушити колірне сприйняття лікаря|лікарки|, а це означає, що вибір МПМ відповідного|придатного| відтінку може стати справжньою|теперішньою| проблемою, особливо, при встановленні множинних|численних| пломб або виготовленні вінірів| прямим методом пошарового нанесення МПМ.

Рисунок 3.7 - Методи полімеризації

Модифікований полімер не твердіє| при взаємодії з|із| повітрям, а його поверхня залишається липкою. Це має свої переваги при виконанні так званої пошарової техніки нанесення, що забезпечує хороший|добрий| зв’язок шарів МПМ. Проте|однак| проблема залишається після|потім| нанесення останнього шару. Якщо можна застосувати смужки-матриці, то цього зазвичай|звично| достатньо|досить| для виключення|винятку| доступу кисню, і полімер повністю|цілком| затвердіє| по всьому об’єму|обсязі|, включаючи і поверхневий|поверховий| шар. Для більшості модифікованих полімерних матеріалів цей інгібований киснем повітря поверхневий|поверховий| шар дуже тонкий, його глибина складає не більше декількох мікрон. Але|та| є такі модифіковані полімерні матеріали, в яких інгібування киснем процесу затвердівання виявляється в значнішому ступені|мірі|, в цьому випадку буде потрібно спеціальний гель для того, щоб запобігти контакту тверднучої| поверхні з|із| киснем повітря.

Ще одна причина, по якій ВСА матеріали витіснили УФ системи, полягає в тому, що глибина тверднення, яка досягаєть при опромінюванні|опроміненні| УФ світлом, значно менша, ніж при|із| видимиму світлі.

При використанні УФ систем є|наявний| небезпека неповного затвердівання пломбувального матеріалу в глибоких порожнинах, що є|з'являється| їх серйозним недоліком|нестачею| особливо при пломбуванні жувальних зубів. Для МПМ, які тверднуть за допомогою| УФ світла, максимальна глибина затвердівання трохи більше 2,0 мм, тоді як для ВСА модифікованих полімерних матеріалів можлива глибина затвердівання до 3-4 мм з|із| хорошим|добрим| джерелом світла і при дотриманні правил роботи з|із| матеріалом.

Проте|тим не менше|, глибина затвердівання при використанні обох систем обмежена, і тому завжди існує небезпека, що глибші шари пломби не будуть повністю|цілком| отверднені|. Це особливо проблематично при пломбуванні проксимальних| порожнин жувальних зубів (рис. 3.8).

Клінічно пломби виглядають естетично, проте|однак| основа|основа| пломби з МПМ може тверднути| не повністю|цілком|, особливо, при використанні металевої матриці. Для досягнення оптимальних механічних властивостей потрібний високий ступінь|міра| конверсії подвійного зв’язку С=С в полімерній матриці, а це пов’язано як з часом|згодом| затвердівання, так і з|із| потужністю джерела світла для активації процесу полімеризації.

Рисунок 3.8 - Недостатня полімеризація світлозатвердіваючого МПМ біля основи проксимальної порожнини

Будь-який ступінь|міра| незавершеності процесу затвердівання може стати причиною слабкої основи|основи| пломби, і це може призвести до відколу| пломби. Саме через недостатню опору в пришийковій| області, що викликається|спричиняє| розчиненням неотвердненого| матеріалу, розвивається вторинний|повторний| карієс.

Існує ряд|лава| позицій, на які необхідно звернути особливу увагу. Джерело світла, яке використовується для ВСА матеріалів, точніше визначається як джерело блакитного|голубого| світла, а не видимого світла з|із| виключно|винятково| високою інтенсивністю. Для якісного джерела видимого світла вихідне випромінювання повинне мати відповідний спектр, представлений|уявляти| на рис. 3.9.

Для всіх МПМ, які затвердівають за допомогою| світла, перетворення пасти на твердий матеріал базується на здатності|здібності| світла проникати в товщу матеріалу та ініціювати затвердівання у всьому об’ємі|обсязі| пломби. Ступінь|міра|, до якого світло може проникати в МПМ, обмежений, тому і глибина, на яку відбувається|походить| затвердіння матеріалу, має свої межі.

Цілий ряд|лава| чинників|факторів| впливає на глибину затвердівання.

- Тип МПМ. Світло направлене|спрямоване| і падає на МПМ – воно відбивається, розсіюється і поглинається, ці процеси обмежують глибину проникнення світла. Це дуже важливо|поважно| для темних відтінків матеріалу, тому особливу увагу необхідно приділяти глибині його затвердівання, використовуючи методику внесення матеріалу порціями і подовження|видовження| часу опромінення|опромінення| світлом.

Рисунок 3.9 - Спектр світла, який випромінюється апаратом для затвердівання видимим світлом

- Якість джерела світла. Затвердіння полімеру у ВСА матеріалах найефективніше ініціюється світлом з|із| довжиною хвилі в діапазоні 450-|500 нм|. Джерело світла має бути сконструйоване так, щоб на виході випромінювати максимум світлової потужності в діапазоні близько 460-480 нм|, тобто там, де знаходиться|перебуває| максимум поглинання камфарохінону|. Тому недостатньо мати високу потужність на виході світлового потоку, воно повинне мати цю потужність в потрібному діапазоні довжин хвиль. Може також відбуватися|походити| і погіршення роботи самого джерела, тому важливо|поважно|, щоб|аби| параметри світла, що характеризують якість його роботи, перевірялися регулярно. Зараз для цієї мети|цілі| запропонований ряд|лава| недорогих вимірників світлового потоку.

- Метод, що використовується. Наконечник світлопроводу|світловода| повинен розташовуватися якомога|як можна| ближче до поверхні пломби, оскільки ефективність затвердівання різко падає при відведенні його від поверхні. Насправді інтенсивність світла на одиницю площі|майдану| поверхні падає обернено пропорційно до квадрату відстані від джерела світла до цієї поверхні. Потрібно уникати забруднення кінця світлопроводу|світловода| полімером, оскільки|тому що| це понизить|знизить| ефективність затвердівання при подальшому|наступному| використанні апарату.

Слід|прямує| також строго|суворий| дотримуватися інструкції виробника за часом світлового затвердівання, у жодному випадку|ні в якому разі| не скорочуючи його, оскільки|тому що| при цьому, матеріал може залишитися недоотвердненим|. Розмір світлопроводу|світловода| може виявитися недостатніх розмірів для великих пломб, щоб|аби| відразу охопити поверхню всієї пломби, і може з’явитися|появлятися| спокуса віяловим|віяльним| способом обробити поверхню. Цього не варто робити|чинити|, оскільки|тому що| неможливо визначити, як довго освітлювалась кожна конкретна зона поверхні. Якщо обробка віяловим|віяльним| способом все ж таки|все же| проведена, необхідно продовжити світлове опромінювання|опромінення| пломби, щоб|аби| з’явилася|появлялася| упевненість, що світлові плями від апарату для затвердіння надійно перекривають одна одну.

Ряд|лава| виробників рекомендує проводити світлове затвердівання за дуже короткий час, наприклад, протягом 20 с|із|, оскільки|тому що| зрештою|врешті решт| можна отримати|одержувати| економію часу для остаточного затвердіння матеріалу. Цього часу може бути досить там, де присутній дуже тонкий шар МПМ, але|та| при пломбуванні порожнин великих розмірів цього часу буде явно недостатньо. Час опромінювання|опромінення| світлом для повноцінної полімеризації повинен складати, принаймні, 40-60 с.

Однак, занадто|занадто| тривалий час освітлення не призводить|призводить||однак| до збільшення глибини затвердівання. Товщина шару затвердіння для певного виду|виду| МПМ у поєднанні з конкретним джерелом світла досягає свого максимуму|, який неможливо перевищити (рис. 3.10). Таким чином, збільшення часу експозиції до більше, ніж 60 с,|із| не підвищує ефективність затвердіння.

Інтерпретація літературних даних про глибину затвердіння досить|дуже| складна, тим паче, що ще не існує універсального методу визначення глибини затвердіння. У зв’язку з цим отримувані|одержувати| дані різними авторами залежать від методики її визначення і, отже, порівняння даних літературних джерел практично неможливе.

Рисунок 3.10 - Глибина тверднення як функція часу тверднення

Загальне|спільне| правило, якого слід дотримуватися, полягає в тому, що тверднучий| шар не повинен перевищувати 2 мм товщини, час світлової експозиції має бути не менше 40 с. Якщо порожнина глибше 2 мм, рекомендується пошарове внесення до неї пломбувального матеріалу і, відповідно, техніка затвердівання має бути пошаровою.

Окрім|крім| описаного вище апарату для світлового затвердіння з|із| кварцевою галогеновою| лампою, на ринку є|наявний| цілий ряд|лава| апаратів з|із| іншими лампами. До них відносяться апарати зі|із| світлодіодом, випромінюючим блакитне|голубе| світло (блакитний|голубий| LED|), аргоновий лазерні і плазмові (ксенонові) дугові лампи. Апарат LED| зі|із| світлодіодом блакитного|голубого| світла має одну перевагу, яка полягає в тому, що він випромінює тільки|лише| дуже вузьку ділянку спектру в діапазоні довжин хвиль 460-480 нм|. Тому енергетично він високо ефективний і може працювати від невеликого акумулятора, який перезаряджається, що робить|чинить| його дуже мобільним. Проте|однак| ця ширина світлової смуги може виявитися дуже|занадто| вузькою для деяких МПМ, які твердіють за допомогою| видимого світла, але|та| до складу яких входить не камфорохінон|, а інша речовина, для якої оптимальні умови затвердівання вимагають довжини хвилі світла, що виходить за рамки цієї смуги спектру. Якщо це так, то МПМ не буде отверднений| або, ще гірше, буде отверднений| тільки|лише| частково, створюючи враження абсолютно|цілком| твердого матеріалу.

Аргоновий лазер має переваги, адже він випромінює дуже високо інтенсивне світло, яке може бути застосоване для ініціації полімеризації. Аргоновий лазер дає велику глибину і ступінь|міру| затвердівання за коротший проміжок часу, ніж апарати для затвердіння з|із| галогеновою| лампою. На перший погляд це може здатися|здатися| привабливим, оскільки з’являється|появляється| можливість|спроможність| істотно|суттєвий| скоротити час світлового затвердіння шляхом зниження експозиції і числа шарів пломби. Проте|однак| швидке затвердіння може погіршити цілісність системи полімер-зуб, оскільки при такому процесі полімеризації не відбувається|походить| релаксації внутрішнього напруження|напруження| полімеризації. Можливо, використання імпульсного режиму, а не режиму постійного випромінювання лазера, зможе поліпшити ситуацію. Один серйозний недолік|нестача| всіх цих апаратів полягає у їх вартості, яка на порядок|лад| перевищує ціну звичайного|звичного| кварцево-галогенового| і світлодіодного апаратів.

Плазмові дугові апарати для світлового затвердіння можуть давати приблизно таку ж високу інтенсивність світла, як аргоновий лазер, але|та| при меншій вартості. Проте|тим не менше|, як і з|із| аргоновим лазером швидке перетворення композиції на полімер може викликати|спричиняти| високе усадкове напруження, а вузька смуга випромінюваного спектру може означати, що деякі композити взагалі не зможуть отверднути|.

Як вже було відмічено раніше, давно визнаним і серйозним недоліком| МПМ є|з'являється| усадка полімеризації. По суті, ціла область адгезійної техніки відновлення зубів виникла через цей їхній недолік|нестачі|, оскільки практично всі МПМ, що існують|наявний| для відновної стоматології, мають усадку, яка призводить|призводить| до утворення краєвої|крайової| щілини.

МПМ самі по собі не володіють механізмами, які протидіють виникненню карієсу, в протилежність склоіономерним| цементам| і амальгамі.

Тому щілина, сформувавшись одного разу|одного дня|, обумовлює| появу мікропроникності, що може швидко призвести до розвитку вторинного|повторного| карієсу.

Слід зазначити, що|слід відзначити , що| при розробці апаратів для світлового затвердівання основну увагу було сфокусовано на максимально можливому збільшенні ступеня|міри| конверсії мономеру, що у свою чергу|своєю чергою| збільшувало величину усадки полімеризації.

Усадка полімеризації МПМ залежить від типу|типа| застосованих мономерів і їх кількості в початковій|вихідній| неотвердненій| пасті. У більшості стоматологічних МПМ використовуються полімери з|із| такими величинами усадки полімеризації, які приблизно співвідносяться. В цілому|загалом|, чим більше у складі скляного наповнювача, тим більш низька кінцева|скінченна| усадка виникне при затвердінні. Проте|однак| склонаповнені| МПМ не завжди мають нижчі значення усадки в порівнянні з мікронаповненими полімерами. В останніх застосовуються заздалегідь полімеризовані наповнені мікронаповнювачем|наповнювачем| частинки|частки|, які можуть поводитися також як скляні частинки|частки| звичайного|звичного| наповнювача.

В ідеальному випадку усадка полімеризації МПМ має бути якнайнижчою, оскільки це покращує краєве|крайове| прилягання, знижує вірогідність|ймовірність| розриву зв’язку з|із| тканинами зуба і зменшує ризик розвитку вторинного|повторного| карієсу. Звичайна|звична| амальгама майже усуває цю проблему, тому що дає невелике розширення при схоплюванні|схвачуванні|, а щілина, що утворюється надалі, у свою чергу|своєю чергою|, заповнюється продуктами процесу корозії. В|біля| амальгами з|із| високим вмістом міді усадка після|потім| затвердіння має порядок|лад| 0,1% в порівнянні з 2-3% в МПМ. Значення усадки полімеризації, що часто зустрічаються, приведені на рис. 3.11.

Проте|однак| до цих даних слід підходити|пасувати| обережно, тому що|бо| важко знайти надійний метод кількісної оцінки усадки полімеризації. На рис. 3.12 показано, як інший виробник інакше інтерпретує усадку одних і тих же модифікованих полімерних матеріалів. Проте|тим не менше|, зрозуміло, що сучасна технологія полімерів знижує межу|кордон| усадки полімеризації до значень близько 2,0%.

Рисунок 3.11 - Порівняння об’ємної полімеризаційної усадки ряду пломбувальних МПМ

Рисунок 3.12 - Порівняння об’ємної полімеризаційної усадки ряду пломбувальних МПМ за даними іншого виробника

Не дивлячись на|незважаючи на| великі досягнення в області створення|створіння| адгезивних стоматологічних матеріалів, усадка полімеризації залишається основним джерелом внутрішніх розломів пломб, що призводять|призводять| до появи видимих білих ліній або невидимих тріщин в емалі і пломбі біля|біля| їхніх країв. Останні стають видимими тільки|лише| при клінічному огляді при використанні транс-ілюмінації| і збільшенні. Під час процесу схоплювання|схвачування| усадкове напруження|напруження| розвивається через те, що матеріал утримується|стримується| в порожнині силою|силоміць| адгезії до її стінок. Це напруження|напруження| може виявитися достатнім для розриву зв’язку по межі|кордону| розділу, і всі переваги адгезивної системи будуть втрачені. Особливо це характерно|вдача| для зв’язку з|із| дентином, який менш міцний, ніж той, який досягається з|із| протравленою|протруювати| емаллю, і як наслідок, усадка має тенденцію до напряму|направлення| у бік поверхні розділу протравлена|протруювати| емаль-адгезив у тому випадку, якщо|у тому випадку , якщо| зв’язок з|із| дентином руйнується.

Щілина, яка утворюється між пломбою і дентином, може стати причиною підвищення післяоперативної| чутливості через гідродинамічний ефект. Якщо будь-який з країв знаходиться|перебуває| в дентині, тоді розрив зв’язку призведе до краєвої|крайової| проникності. Це створить особливу проблему, якщо композитна пломба розташовується нижче за ясенний рівень в проксимальних| порожнинах.

Застосування|вживання| МПМ доцільне тільки|лише| в тому випадку, якщо|у тому випадку , якщо| краї пломб знаходяться|перебувають| в межах емалі. Для подолання|здолання| цих проблем пропонувався ряд|лава| рішень|розв'язань|, які включали використання хімічно затвердіваючих| МПМ на дні ящикоподібної| порожнини, оскільки|тому що| вважали|гадали|, що усадка проходить|минає| у напрямі до стінок порожнини. Використання пошарової техніки внесення матеріалу в комбінації із|із| затвердінням через зуб – є|з'являється| іншим підходом, який, як вважають|гадають|, сприятиме усадці полімеризації у напрямі до стінок порожнини, а не від них (рис. 3.13).

Іншою потенційною проблемою є|з'являється| усадка, яка може викликати|спричиняти| зрушення|зсув| всередину жувальних горбків|горбиків| зуба таким чином, що в них створиться велике напруження|напруження|. Імовірно|приблизно| цей ефект вважався причиною підвищеної чутливості пульпи зуба після|потім| пломбування жувальних зубів. Цей ефект може ще посилитися|підсилюватися|, якщо під час внесення композитного матеріалу до порожнини жувальних зубів застосовували дуже|занадто| натягнуту смужку-матрицю.

Очевидно, що усунення або значне зниження усадки полімеризації полімерної матриці МПМ стане істотним|суттєвим| прогресом. Зроблені спроби для уникнення або мінімізації наслідків усадки полімеризації повного|цілковитого| успіху ще не принесли. Шляхи|колії| можливого поліпшення|покращання| краєвої|крайової| цілісності МПМ реставрацій включають:

Рисунок 3.13 - Можливі варіанти пломбування і мінімізація впливу полімеризаційної усадки (напрями напружень, викликаних полімеризаційною усадкою, вказані стрілками)

- розробку досконаліших|довершених| адгезивів| для дентину і методик їх застосування|вживання| для підвищення стійкості адгезивного шва по відношенню до усадки полімеризації;

- використання низькомодульного матеріалу прокладки|прокладення|, який працюватиме як поглинач напруження|напруження|;

- уповільнення швидкості реакції застосуванням|вживанням| апаратів для світлового затвердіння з|із| так званим „м’яким стартом”.

Продовжуються|тривають| розробки нових адгезивів| для дентину, але|та| очевидно удосконалення адгезивів| мають природні обмеження, пов’язані з тим, що адгезивна сила зв’язку зможе компенсувати напруження|напруження| на межі|кордоні| розділу до якоїсь межі, і можливо, ця межа вже досягнута в кращих варіантах сучасних адгезивів|. Ідея використовувати підкладку-основу з|із| низьким модулем пружності несе в собі негативний|заперечний| момент, який полягає в тому, що напруження|напруження|, які виникають при оклюзійних|оклюзивних| навантаженнях, можуть розподілятися нерівномірно|нерівномірний|, оскільки передача напружень|напруження| через поверхню розділу між зубом і пломбою затруднена, і функціональні навантаження на пломбу можуть викликати|спричиняти| високі напруження в будь-якому місці|місце-милі| структури зуба. Третій підхід заснований на ідеї про те, що зниження швидкості реакції дасть більше часу для того, щоб концентрації напружень|напруження| в МПМ, викликані|спричиняти| усадкою полімеризації, змогли перерозподілитися більш рівномірно за рахунок збереження|зберігання| протягом тривалішого часу текучості матеріалу і можливості|спроможності| релаксації напруження|напруження|.

Оскільки введення|вступ| скляного наповнювача як засобу|кошти| зниження усадки полімеризації, ймовірно|певно|, вже дійшло до свого логічного кінця, рішення|розв'язання| має бути знайдене в розробці нових МПМ, які або даватимуть дуже малу усадку, або не даватимуть її зовсім після закінчення полімеризації. Цілий ряд|лава| різних полімерних систем зараз досліджуються, але|та| жодна з них не дала ще практичних результатів. Вони включають рідкокристалічні мономери і олігомери, з кільцями, |із|які розкриваються, такі як оксирани|, спіро-орто-ефіри|, спіро-орто-карбонати| і силорани||посібника|.