Композиты в медицине

 

Рисунок 1. Нанесение универсального адгезива тотального протравливания.

 

Изоляция пульпы.

Композиционные материалы, особенно химического отверждения, могут оказывать раздражающее действие на пульпу зуба. Для предотвращения такого влияния используют изолирующие  прокладки из самых разнообразных  материалов. Это могут быть цинк-фосфатные  цементы, стеклоиономерные цементы, лаки, кальцийсодержащие материалы и т.п. для использования с фотокомпозитами в основном рекомендуются проницаемые для света светоотверждаемые материалы (чаще всего СИЦ) или компомеры.

Идеальные материалы для  защиты пульпы должны отвечать целому ряду требований: 

1. быть биологически совместимыми и не раздражать пульпу; 
2. стимулировать образование вторичного дентина;
3. быть жёсткими, твёрдыми и непружинящами; 
4. не растворяться в кислотах, механически или химически связываться с дентином и композиционным материалом; 
5. быть рентгеноконтрастными;
6. обладать противокариозным действием (например, выделять фтор или кальций);
7. быть удобными для клинического применения. 

 
В настоящее время наиболее оптимальными свойствами обладают стеклоиономерные цементы химического или светового отверждения и компомеры. Это такие цементы, как “Vitrebond”, “Vitremer”, (“3M”), “Chemfil Superior” (“Dentsply”), “Fugi 2 LC” (“GC”), “Ionoseal” (“Voco”) и многие другиея света светоотверждаемые материалы или компомеры.

Обработка твердых  тканей зубов адгезивной системой.

После кислотного протравливания и высушивания кариозной полости  или необходимой для восстановления поверхности твердых тканей зуба на ее дно и стенки (поверхность) наносится адгезивная система. При высушивании необходимо обращать внимание на то, что в зависимости от вида применяемой адгезивной системы требуется или полное высушивание поверхности или же полное высушивание только эмали, а поверхность дентина остается слегка увлажненной (так называемый влажный или искрящийся дентин).Адгезив  распределяют  по поверхности, что бы не было большого избытка жидкости. Выжидают 10-20 с и адгезив осторожно раздувают по обрабатываемой поверхности слабой струёй воздуха, удаляя при этом растворитель. Необходимо избегать применения сильной струи воздуха, так как это может вызвать помутнение адгезива вследствие попадания в него пузырьков воздуха (пос ле полимеризации такой адгезив приобретает вид бело ватой полосы). Адгезив должен равномерно покрывать обработанную поверхность в виде блестящего слоя, но без видимого избытка жидкости (при наличии слишком толстого слоя адгезива в этом месте возможно формирование линии слабости реставрации). После этого проводится световая полимеризация адгезивной системы в течение 10-15c.

 

Рисунок 2. Адгезивная обработка твердых тканей

Внесение композиционного  материала и его полимеризация.

Заполнять подготовленную кариозную  полость композитом химической полимеризации  рекомендуется одной двумя порциями, тщательно прижимая материал ко дну и стенкам во избежание образования в нём пузырьков воздуха. Материал вноситься в полость с некоторым избытком, который после затвердения обрабатывается до необходимой формы и полируется. Композит вначале соединяется с твердыми тканями зуба, а полимеризационная усадка образуется на поверхности пломбы и легко устраняется путем внесения материала с некоторым избыт ком. 

Светоотверждаемые композиционные материалы обычно выпускаются в непрозрачных шприцах (содержащих примерно по 3-4 г материала) или в специальных капсулах по 0,25 г композита. Необходимое количество материала выдавливается из шприца и вносится небольшими порциями в полость зуба. При использовании композитов, расфасованных в капсулы, необходимое его количество выдавливается из них с по мощью специального приспособления непосредственно в полость.

Рекомендуется моделирование  материала проводить при рассеянном свете, выключив светильник стоматологической  установки. Вносимые слои не должны превышать  толщину 2-3 см. во избежание большой  усадки материала при полимеризации  светом. Необходимо также учитывать  направление усадки композита, которое  идёт в сторону луча света. Учитывая то, что усадка направлена в сторону  света, никогда нельзя начинать засвечивание порции материала перпендикулярно  её поверхности, так как вследствие полимеризационной усадки материал будет отрываться от твёрдых тканей дна полости или ранее наложенного слоя композита. Начинать полимеризацию необходимо со стороны дна кариозной полости или ее стенок, т.е. со стороны поверхности, к которой планируется наибольшее прикрепление данной порции композита. Послойная и пофрагментарная световая полимеризация ("засвечивание") позволяет избежать де формаций, которые ведут к возникновению отрывов или разрывов слоев композиционного материала, что в последующем чревато развитием вторичного кариеса, разрушением и выпадением пломбы. 

 

 Окончательная обработка и полировка.

 

           Полирование реставрации проводится специальными приспособлениями (губками) и полировочными пастами, например, "Enhance" . В ее комплект входит два вида паст : для грубой и окончательной (тонкой) полировки. Вначале поверхность реставрации обрабатывается пастой для грубой полировки при помощи поролоновой щеточки, вставленной в угловой наконечник. Полировка проводится при небольших оборотах во избежание перегрева тканей зуба и пульпы; периодически рекомендуется смачивать обрабатываемую поверхность водой. Примерный расчет времени для полирования составляет 60 с. для каждой поверхности реставрации. После такой грубой полировки поверхность реставрации выглядит более или менее блестящей, но при высушивании она все еще не имеет зеркального блеска. На втором этапе таким же образом используются пасты для тонкой, окончательной полировки. По окончанию полировки проводиться финишная световая полимеризация: при этом каждая поверхность реставрации засвечивается в течении 10-20 с, что в целом может составить около 1 мин.

Рисунок 3. Окончательная полировка композитной реставрации.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Штифтов  для протезирования зубов из композитов.

 

При разрушении коронки зуба возникает потребность в протезировании, т.е. восстановлении функции и структуры  полностью или частично утраченного  зуба. При сохранении корневой части  зуба возможно восстановление его функции  и анатомической формы с помощью  штифта.

 
Штифт - это несъемный протез, который  укрепляет корневую часть зуба и  воссоздает его коронку.

Штифты для протезирования зубов применяются и при повреждении  корня ниже десны, для изменения  расположения зубов в случае их неправильного  развития или аномального роста.

 
Восстановление зубного ряда с  моделированием естественной формы  межзубного промежутка с успехом  достигается применением всевозможных штифтовых конструкций и штифтовых  зубов. Для этого важно сохранить  корни зубов. Зубной корень  должен быть достаточно длинным и устойчивым, с определенной толщиной и прочностью. В стенках корня не должно быть очагов кариеса и другой патологии. Корневой канал должен быть легко проходимым штифтом, без значительных искривлений. Канал корня должен быть запломбирован до верхушки или за нее. Корень должен выступать над десной или быть на ее уровне.  
Обязательными частями штифтового зуба являются штифт, входящий в корневой канал и искусственная коронка.

 

В конце 90-х благодаря новым технологиям  появились керамические и стекловолоконные штифты. В 1988 году Дюре-Рэйнад внедрил систему Composipost, которая представляет собой карбоновые волокна, погруженные в матрицу эпоксидной смолы. Необходимо создать единство зуб- цемента-штифт-реставрационный материал, что позволило бы распределять функциональную нагрузку также, как в интактном зубе. На самом деле волоконный штифт имеет модуль эластичности, очень схожий с таковым дентина благодаря этому и физическим свойствам, зуб после эндодонтического лечения и реставрации коронки обретает возможность воспринимать и перераспределять различно направленную нагрузку, в том числе и опасную латеральную.

Сочетанные  микродвижения зуба и штифта, единство штифта с дентином зуба, модуль эластичности и использование BisGMA, основанную на цементе, все это обеспечивает единый комплекс, улучшая восприятие и распределение жевательной нагрузки.

При применении материалов с высоким  модулем эластичности, риск перелома корня восстановленного зуба значительно  возрастает, так как из- за их высокой  ригидности функциональная нагрузка в  основном концентрируется в апикальной части и вдоль стенок канала.

В стандартном металлическом штифте существует риск возникновения коррозии, следовательно лечение не будет эффективным, что является еще одним аргументом в пользу стекловолоконных штифтов.

 

Рассмотрим  свойства такого штифтов, как DT-Post. Его состав:    Наполнитель (Волокна): Кварц

Матрица: Эпоксидная смола

Бондинг агент (связующее вещество): Силан.

 

Волокна представляют неорганический компонент штифта, и  являются его поддерживающей структурой. Композиция материалов волокно/смола, включая волоконные штифты, проявляют  высокую сопротивляемость и эластичность, когда нагрузка воспринимается штифтами. Поэтому тип штифта имеет очень большое значение. DT штифты состоят из синтетических волокон, которые характеризуются высокой эластичностью, сопротивляемостью и обладают соответствующим модулем эластичности, в то время как входящие в состав других штифтов стекловолокна менее прочны и имеют высокий Е-модуль. Сравнивая прочность и эластичность различных волоконных штифтов с таковыми металлических и керамических, кварцевые волоконные штифты имеют более качественные показатели.

График1. Сравнивая прочность и эластичность различных волоконных штифтов

 

Отличия и особенности различных систем штифта зависят от таких параметров как диаметр волокна и их плотность, наличие бонда между волокном и матрицей смолы, отсутствие пузырьков  или пор и трещин внутри и на наружной поверхности штифта. Все  дефекты очень легко выявить  с помощью сканирования электронным  микроскопом.

Рисунок . Зубной штифт

       У большинства штифтов, представленных на рынке, волокно размещено не параллельно оси штифта, нагрузка распределяется направлению к матрице, тогда как волокна DT posts проходят параллельно продольной оси штифта. Более того, производитель DT штифта (RTD) использует метод натяжения волокон, позволяющий держать их в напряженном состоянии пока матрица смолы наносится на волокна.

Связи в матрице эпоксидной смолы осуществляются через общие свободные радикалы, применение BisGMA смолы, улучшает крепление между штифтом и связывающей системой бонда.

Механические  особенности, а также возможно и  клинический успех штифтов зависит  от того, в какой степени применяются  современные технологии производства разными производителями и от контроля за качеством продукции.

Так же применяются Штифты из углеродных волокон (углеволоконные), пучком связанных в композитной матрице. Эластичные конструкции, прогибаются вместе с корнем зуба при жевательных нагрузках. Не вызывают аллергию и не подвергаются коррозии. Вообще углеродные волокна живой организм их не отторгает. Поэтому если скрепить сломанную кость штифтом на основе углепластика, а поврежденное сухожилие заменить легкой и прочной углеродной лентой, то организм не воспримет этот материал как чужеродный. А углеродные материалы, обладающие высокой адсорбционной активностью, с успехом применяют в виде повязок, тампонов и дренажей при лечении открытых ран и ожогов - в том числе и химических. Сорбционные свойства специально приготовленного углеродного   волокна   в 2, 5 раза выше сорбционных свойств активированного .

 

2.4 Нанонаполненные композиты в стоматологии

 

           Медицина не стоит на месте и поэтому основным направлением улучшения качества универсальных композитных материалов в настоящее время является создание нанонаполненных композитов — материалов, наполнитель которых изготовлен с использованием нанотехнологий. 
            Нанотехнологии предполагают манипулирование материей и построение структур на атомном уровне. При этом размер частиц, с которыми происходят управляемые, целенаправленные превращения, составляет несколько нанометров, что соответствует размерам атомов и молекул. 
 

 

 

 

 

 

 

 

Впервые нанотехнологии при создании материалов для терапевтической стоматологии были использованы в производстве нанонаполненных адгезивов. Создание композитных реставрационных материалов с использованием нанотехнологий в настоящее время идет двумя путями: 
 
1. Совершенствование микрогибридных композитов путем модифицирования их структуры нанонаполнителем. 
2. Создание истинных нанокомпозитов на основе нано-наполнителей различных типов.

Необходимость модификации «традиционных» микрогибридных композитов обусловлена особенностями пространственной организации ультрамелких частиц наполнителя. Крупные частицы обеспечивают высокую наполненность и прочность материала. Мелкие частицы, заполняя промежутки между крупными, обеспечивают композиту высокую эстетичность, полируемость и устойчивость к абразивному износу. Однако мелкие частицы (размером менее 0,05 мкм) плохо взаимодействуют с органической матрицей композита и имеют тенденцию к агломерации. В результате ультрамелкие частицы наполнителя распределены в композите неравномерно, образуя трехмерные агломераты размером 0,1—0,4 мкм.

Рисунок 4. Изображение структуры  микрогибридного композита

 
      

  Нанотехнологии были использованы, чтобы добитъся гомогенного распределения и полного смачивания смолой ультрамелких частиц наполнителя в микрогибридном композите (наночастицы — размер 20-70 нм = 0,02—0,07 мкм). Работы в этом направлении привели к созданию микрогибридных композитных материалов, модифицированных нанонаполнителем — наногибридных композитов . Следует отмстить, что эти композиты имеют улучшенные, по сравнению с «традиционными» микрогибридными композитами, прочностные и эстетические характеристики. Однако, в связи с тем, что в состав наногибридных композитов входят частицы наполнителя большого размера (более 0,5 мкм), их поверхность в процессе абразивного износа так же, как поверхность «традиционных» микрогибридных композитов, неизбежно будет терять сухой блеск, хотя происходить этот процесс будет медленнее.