Systemy wiążące.

Mianem systemów wiążących określa się płynne materiały na bazie żywic, tworzące pośrednią warstwę adhezyjną, zapewniającą połączenie materiału kompozytowego z odpowiednio przygotowaną powierzchnią szkliwa i zębiny.

W skład systemów wiążących wchodzą m.in. dimetakrylany, pochodne żywic BisGMA bądź UDMA. Są one odpowiedzialne za wytwarzanie litej warstwy łączącej szkliwo i zębinę z materiałem kompozytowym. Obecność odpowiedniej ilości niskocząsteczkowych dimatakrylanów glikoli zapewnia systemom wiążącym na tyle niską lepkość by mogły całkowicie zwilżyć powierzchnię wytrawionego szkliwa zębów, a po spolimeryzowaniu wytworzyć z nim doskonałe jakościowo połączenie adhezyjne.

Dla wytworzenia połączenia systemu wiążącego z zębiną wprowadzono dwufunkcyjne monomery, zawierające w cząsteczce grupy hydrofilne i hydrofobowe (np., HEMA, BPDM, 4-META). Grupy hydrofilne monomerów wytwarzają połączenia z wilgotną zębiną, a zadaniem grup hydrofobowych jest wytworzenie połączenia z grupami metakrylanowymi dimetakrylanów budujących zrąb warstwy, łączącej tkanki zęba z kompozytem. W przypadku systemów uniwersalnych, przeznaczonych do wiązania powierzchni szkliwa i zębiny, wprowadzono różne monomery (np. PENTA), których zadaniem jest wiązanie także nieorganicznych składników twardych tkanek zębów - hydroksyloapatytów.

Nieodłącznym składnikiem tych systemów, z uwagi na działanie na trudną do zwilżenia powierzchnię zębiny, są lotne rozpuszczalniki (etanol, aceton, woda) obniżające napięcie powierzchniowe systemów wiążących. Ich zadaniem jest nie tylko zwilżenie powierzchni zębiny, ale także przemieszczenie wody i ułatwienie wytwarzania chemicznego połączenia monomerów z ze składnikami zębiny. Po szybkim odparowaniu rozpuszczalnika dochodzi do lepszego przylegania żywicy do wytrawionego szkliwa i zębiny, co zapewnia odpowiednią siłę połączenia oraz szczelność brzeżną wypełnień, nawet w przypadku połączenia kompozytu z wilgotną powierzchnią zębiny. Rodzi to jednak pewne problemy, które wiążą się z koniecznością odparowania rozpuszczalnika i wody w celu zagęszczenia żywicy w mikroretencjach wytworzonych w szkliwie w trakcie jego trawienia kwasem. Jest to konieczne dla poprawy wytrzymałości warstwy, ale także dla prawidłowej jej polimeryzacji, bowiem pozostająca woda jak i obecność rozpuszczalników zaburza proces polimeryzacji systemu wiążącego.

Układ katalityczny (inicjator-reduktor) zapewnia polimeryzację systemu i wytworzenie litej warstwy łączącej. W systemach aktywowanych światłem najczęściej stosowanym fotoinicjatorem jest kamforochinon, zaś reduktorem benzoesan lub metakrylan N,N-dimetyloaminoetylu (DMAEM) i metylodietanolamina. W systemach wiążących obecne są także stabilizatoru, modyfikatory, pełniące funkcję regulatorów procesu polimeryzacji.

W nowoczesnych systemach wiążących obecne są także nieorganiczne mikro-bądź nanowypełniacze. Zwiększają one grubość warstwy systemu wiążącego i jej wytrzymałość machaniczną, ograniczając jednocześnie skurcz polimeryzacyjny systemu wiążącego. Ilość wypełniacza w systemach wiążących jest różna i waha się w zakresie 8,5-25% wagowo. Wydaje się jednak, że im bardziej jest elastyczna warstwa systemu wiążącego, tym lepiej są przenoszone międzyfazowe naprężenia związane z siłami żucia, różnicami w modułach elastyczności i sorpcji wody materiałów kompozytowych oraz skurczem polimeryzacyjnym materiału. Płynne materiały uszczelniające, zawierające wypełniacze, oraz kompozyty typu flow mogą wytworzyć połaczenie ze szkliwem trawionym kwasem bez pośrednictwa systemów wiążących. Okazało się jednak, że w przypadku materiałów o większej gęstości występują trudności w całkowitym zwilżeniu powierzchni szkliwa i wypełnieniu mikroretencji. Systemy wiążące zawierające wypełniacze wytwarzają także ze szkliwem połączenia o mniejszej sile niż systemy bez wypełniacza, co autorzy wiążą z dużą gęstością materiału i trudnościami w jego wnikaniu w szczeliny na obrzeżach pryzmatów szkliwnych, w przeciwieństwie do systemów wiążących pozbawionych wypełniacza.

Rozwiązaniem tych problemów miało być wprowadzenie, w ostatnich latach, do systemów wiążących nanowypełniaczy (Prime Bond NT, Adper Single Bond 2), zwiększających wytrzymałość systemu wnikającego w kanaliki zębinowe i tworzonej warstwy łączącej. Wydaje się jednak, że z uwagi na niski ciężar nanocząsteczek nie rozwiązuje to do końca problemów związanych z wnikaniem nanowypełniacza w mikroretencje.

Na przestrzeni lat, począwszy od lat 80-tych XX wieku, byliśmy świadkami niezwykle szybkiego rozwoju systemów wiążących. Niemalże z roku na rok pojawiały się kolejno systemy wiążące charakteryzujące się coraz to lepszymi właściwościami. Wraz ze zmianami składu chemicznego następowały modyfikacje procedur ich stosowania i uzyskiwano większą kliniczną skuteczność ich działania. Obecnie dostępnych na rynku jest wiele systemów wiążących znacznie różniących się składem, mechanizmem wiązania ze szkliwem i zębiną oraz procedurami ich aplikacji.

Tabela 1. Składniki systemów wiążących i ich funkcje.

Składniki	Funkcje
4-META	- kondycjonowanie szkliwa/zębiny - zwilżanie powierzchni - ułatwianie penetracji żywicy - wytwarzanie połączenia z kolagenem poprzez wiązania wodorowe - wytwarzanie połączenia z wapniem apatytów poprzez budowanie kompleksów
UDMA	- budowanie warstwy łączącej - sieciowanie
Gluteraldehyd	- odczulanie - sieciowanie włókien kolagenowych - działanie przeciwbakteryjne
Aceton	- rozpuszczalnik dla monomeru - ułatwia wyparowywanie rozpuszczalnika
Woda	- hydrolizuje z 4-META do 4-MET (= kwas) - pozostaje do dyspozycji procesu trawienia - rozpuszczalnik dla monomeru

Podział i właściwości systemów wiążących

Pomimo znacznych różnic w składzie, właściwościach i procedurach klinicznych aplikacji systemów wiążących i trudności w stworzeniu przejrzystej ich klasyfikacji, od wielu lat próbuje się sklasyfikować systemy wiążące. W latach 80-tych XX wieku, zaproponowano podział systemów wiążących ze względu na skład chemiczny i punkt ich uchwytu, wyróżniając: systemy wiążące szkliwo oraz systemy wiążące zębinę. Systemy wiążące szkliwo zawierały płynne żywice dimetakrylanowe Bis GMA lub UDMA oraz układy odpowiednich katalizatorów i stabilizatorów. Systemy wiążące zębinę zawierały dodatkowo monomery, zdolne do połączenia z kolagenem, a niektóre także z hydroksyloapatytami, oraz lotne rozpuszczalniki umożliwiające zwilżenie powierzchni zębiny. W późniejszym okresie proponowano podział systemów uwzględniający sposób wstępnego przygotowania powierzchni zębiny i morfologii wytwarzanego połączenia. Uwzględniały one wytworzenie połączenia systemu wiążącego z zębiną z wykorzystaniem warstwy mazistej jako pośredniej warstwy adhezyjnej, po jej modyfikacji oraz wiązanie systemu z zębiną strukturalną po usunięciu warstwy mazistej.

Najpowszechniej stosowanym jest jednak podział systemów wiążących na kolejne generacje. Uwzględnia on głównie wielkość uzyskanej siły połączenia z zębiną, skład chemiczny systemu i okres opracowania oraz wprowadzenia do praktyki klinicznej.

Systemy wiążące I generacji. Do pierwszej generacji zalicza się najczęściej systemy wiążące, opracowane w latach 60-tych XX wieku, zawierające takie monomery jak: kwas dwumetaktyloglicerofosforowy oraz NPG-GMA (metakrylan N-fenyloglicynu glicydylu), ale także oparte o poliakrylany i cyjanoakrylany. Mechanizm wiązania tych systemów był oparty na wytwarzaniu połączenia żywic z wapniem hydroksyloapatytów szkliwa i zębiny. Duży skurcz polimeryzacyjny, wysoki współczynnik rozszerzalności termicznej żywicy nie zawierającej wypełniacza przy sile połączenia z zębiną nie przekraczającej 1-3 MPa, wrażliwość wytworzonego połączenia na hydrolizę sprawiały, że mimo uzyskania chemicznego połączenia z zębiną systemy I generacji nie pozwoliły na uzyskanie klinicznie trwałych połączeń.

Systemy wiążące II generacji wprowadzono na rynek po roku 1980. Systemy II generacji zawierały głównie estry fosforowe bądź halofosforowe żywic Bis-GMA, zdolne do wytwarzania wiązań chemicznych z jonami wapnia hydrokyloapatytów szkliwa i zębiny oraz poliuretany, zawierające grupy izocjanowe), wiążące chemicznie kolagen. Do tej generacji zalicza się systemy modyfikujące zewnętrzną część warstwy mazistej i wiążące nieorganiczne składniki zębiny, bądź zawierające hydroksyetylometakrylan (HEMA), który wiązał kolagen po usunięciu warstwy mazistej, co dodatkowo umożliwiało retencję żywicy w częściowo otwartych kanalikach zębinowych. Trzecią grupę systemów zaliczanych do II generacji stanowią systemy zawierające poliuretany z grupami izocyjanowymi, które wiązały grupy funkcyjne kolagenu zębiny, bez modyfikowania warstwy mazistej. Połączenie z zębiną za pomocą niskoenergetycznych wiązań wodorowych i wiązań Van der Waalsa, wytwarzanych przez te systemy, przy sile połączenia 1-10 MPa oraz podatności wiązań na hydrolizę decydowało o niewielkiej klinicznej przydatności tych systemów w łączeniu kompozytów z zębiną.

Systemy wiążące III generacji. Ta generacja obejmowała systemy o dwuetapowym procesie aplikacji. Pierwszym etapem, po wytrawieniu szkliwa kwasem ortofosforowym, była modyfikacja, przy pomocy primera, warstwy mazistej lub zębiny strukturalnej, po usunięciu warstwy mazistej. Drugim etapem było wytworzenie litej warstwy łączącej przy pomocy bondu lub adhesivu. Modyfikacja warstwy mazistej polegała na częściowym rozpuszczeniu jej składników przez kwasy (kwas maleinowy, azotowy) zawarte w primerze i demineralizacji powierzchni zębiny, co ułatwiało penetrację w głąb zębiny monomerom - składnikom odpowiadającym za wytworzenie chemicznych połączeń. W drugim etapie, po osuszeniu zębiny, aplikowano bond lub adhesiv, który wypełniając szczeliny przenikał częściowo rozpuszczoną warstwę mazistą lub zaimpregnowany kolagen i wytwarzał po polimeryzacji (dzięki zawartym w nim dimetakrylanom) litą warstwę żywicy, znajdującą jako punkt uchwytu grupy matakrylanowe dwu- lub wielofunkcyjnych monomerów primera. Systemy III generacji zapewniły zadowalające klinicznie połączenia kompozytów z zębiną o sile (16-26 MPa).

Systemy wiążące IV generacji. Czwarta generacja systemów wiążących obejmuje systemy stosowane współcześnie i zakłada trawienie szkliwa oraz agresywne trawienie zębiny 37% kwasem ortofosforowym, prowadzące do wytworzenia retencyjnego wzoru trawienia szkliwa oraz usunięcia warstwy mazistej i odsłonięcia włókien kolagenowych zębiny. Po osuszeniu powierzchni aplikuje się na zębinę hydrofilne primery, zawierające monomery wiążące kolagen (HEMA, NTG-GMA, BPDM, PEG-DMA) zawieszone w lotnych rozpuszczalnikach ułatwiających primerowi penetrację w głąb zębiny. Hydrofobowy bond aplikowany jest w drugim etapie. Pokrywa on powierzchnię szkliwa i zębiny, wypełnia mikroretencje w szkliwie i wnika do kanalików zębinowych, przenika odwapnioną i zmodyfikowaną powierzchnię zębiny, a zawarte w nim dimetakrylany, łącząc się z grupami metakrylanowymi monomerów wiążących kolagen, tworzą warstwę hybrydową. Wypustki wnikające do kanalików zębinowych odpowiadają, obok chemicznego połączenia żywicy z kolagenem, za dodatkową mechaniczną retencję.

Systemy wiążące IV generacji są systemami dwuskładnikowymi, trójetapowymi - procedury kliniczne obejmują jednoczasowe trawienie szkliwa i zębiny kwasem (Total Etch), spłukanie wytrawiacza, osuszenie ubytku i aplikację primera a następnie żywicy (bondu). Pozwalają na silne chemo-mechaniczne połączenie kompozytów z tkankami zęba. Uważa się je obecnie za najlepszy, najbardziej efektywny sposób łączenia materiałów kompozytowych z tkankami zęba określając je pojęciem tzw. „złotego standardu”. Mimo iż część autorów podkreśla ich dobrą tolerancję na technikę pracy to jednak większość badaczy wskazuje na konieczność ścisłego przestrzegania procedur trawienia, suszenia ubytku, aplikacji i suszenia primera, bowiem błędy w ww. procedurach mogą w znacznym stopniu ograniczyć jakość połączenia wytworzonego z zębiną. Jest to związane z trudnościami w zwilżeniu żywicą włókien kolagenowych, zapadniętych podczas zbyt agresywnego osuszania nadmiernie odwapnionej zębiny, po zbyt długim jej trawieniu kwasem, lub pozostawieniem zbyt wilgotnej zębiny, co prowadzi z kolei do emulgacji systemu wiążącego.

Systemy wiążące V generacji. Piąta generacja systemów wiążących w mechanizmie działania przypomina systemy wiążące czwartej generacji. Są to jednak systemy jednoskładnikowe. Zawierają one substancje hydrofilne, podobnie jak systemy wiążące czwartej generacji, natomiast jako rozpuszczalnik stosuje się wodę, aceton lub etanol. Materiały te tak jak systemy IV generacji również wytwarzają warstwę hybrydową, a ich skład jest tak opracowany, aby skrócić do minimum czas pracy. Procedury ich stosowania obejmują trawienie szkliwa i zębiny kwasem (Total Etch), spłukanie wytrawiacza, osuszenie ubytku i aplikację systemu wiążącego, który zawiera składniki primera jak i bondu. Aplikacja materiałów tej grupy, odbywa się poprzez nakładanie jednej lub kilku warstw jednoskładnikowego systemu wiążącego, przy czym pierwsza warstwa pełni rolę primera, a następne warstwy bondu. Ich właściwości fizykochemiczne i technika aplikacji miały zapobiegać lapsusowi matrycy kolagenowej, okazało się jednak, że są one także wrażliwe na technikę pracy. Mniejsza jest, w porównaniu z systemami IV generacji, ich zdolność do impregnacji matrycy kolagenowej, ale także odporność na hydrolizę połączenia wytworzonego z kolagenem. Ze względu jednak na łatwość aplikacji systemów V generacji i zadowalające wyniki kliniczne są one powszechnie stosowane.

Wśród systemów wiążących IV i V generacji wyróżnia się trzy grupy ze względu na rodzaj rozpuszczalnika, w którym zawieszone są składniki systemów wiążących - alkohol etylowy, aceton bądź woda. Systemy wiążące zawierające aceton dla infiltracji kolagenu i wytworzenia warsty hybrydowej wymagają określonej wilgotności zębiny, przez co są bardzo wrażliwe na technikę pracy. Wskazuje się, że ze względu na zdolność zdemineralizowanej matrycy kolagenowej do rehydratacji systemy wiążące zawierające wodę jako rozpuszczalnik, są skuteczne w wiązaniu zębiny i mało wrażliwe na technikę pracy, ale w długoczasowych badaniach klinicznych dobrze są oceniane także systemy oparte na etanolu.

Systemy wiążące VI generacji. Opracowane i wprowadzone do praktyki klinicznej u schyłku XX wieku. Pozwoliły one na wyeliminowanie trawienia kwasem w procesie przygotowania powierzchni szkliwa oraz zębiny do połączenia z materiałami kompozytowymi. Możliwe to było dzięki zastosowaniu kwaśnych monomerów, które z uwagi na zdolność do demineralizacji szkliwa i zębiny oraz możliwość wytworzenia chemicznego połączenia z wapniem hydroksyloapatytów tworzą w procesie aplikacji systemów chemo-mechaniczny typ połączenia.

Szósta generacja obejmuje systemy wiążące dwu- bądź jednoetapowe. Pierwsze produkty, wprowadzone pod koniec lat 90-tych XX wieku, obejmowały aplikację kwaśnego primera na osuszoną powierzchnię ubytku po zmieszaniu dwóch jego składników (Liner Bond 2V (Kuraray), Resulcin AquaPrime & Monobond (Merz Dental)) lub gotowego do użytku primera w przypadku niektórych systemów (AdheSE (Ivoclar Vivadent), Clearfil SE Bond (Kuraray), NRC + Prime & Bond NT (Dentsply DeTrey). W drugim etapie, po osuszeniu primera, następuje aplikacja bondu i jego polimeryzacja. Obok tych produktów do VI generacji zalicza się systemy, w których przed aplikacją konieczne jest zmieszanie primera z adhesivem (One-Up-Bond F/ Tokuyama; Etch Prime - Degu Dent, Xeno III/ Dentsply; Adper Prompt-L-Pop/ 3M ESPE), bądź jednokomponentowe systemy wiążące, będące w równowadze do momentu aplikacji, kiedy to w wyniku reakcji z wodą pochodzącą z powierzchni ubytku dochodzi do uwolnienia protonów z mieszaniny i trawienia powierzchni ubytku (AQ Bond - Sun Medical).

Systemy wiążące VII generacji. Zostały wprowadzone w 2002 roku. Systemy te są systemami jednoskładnikowymi i jednoetapowymi i określa się je mianem „all in one”. Dzięki zastosowaniu systemu wiążącego w jednej butelce, który pełni rolę wytrawiacza, primera oraz bondu, wyeliminowano konieczność mieszania składników (iBond/ Heraeus Kulzer; Xeno IV i Xeno V/ Dentsply; G Bond/ GC).

W tabeli 2 zestawiono systemy wiążące w uwzględniając ich podział na poszczególne generacje.

W światowym piśmiennictwie brak jednak pełnej zgodności prezentowanych podziałów na poszczególne generacje i różni autorzy zaliczają często te same systemy wiążące do różnych generacji.

Tabela 2. Zestawienie systemów wiążących z uwzględnieniem ich podziału na generacje i typy.

4 GENERACJA		5 GENERACJA	6 GENERACJA		7 GENERACJA
Systemy wiążące stosowane w technice Total Etch			Samotrawiące Systemy Wiążące
Scotchbond Multipurpose (3M) Optibond FL (Kerr) Permaquick (Ultradent) Syntac Classic (Ivoclar-Vivadent) All-Bond 2 (Bisco) Tenture A/B/S (DenMat) Bond-It (Jeneric/Pentron)	Syntac Single Component (Ivoclar - Vivadent) Excite (Ivoclar-Vivadent) Optibond Solo Plus (Kerr) Single Bond (3M) One Step (Bisco) Ecusit Primer/Mono (DMG Hamburg) One-Coat Bond (Coltene - Whaledent)		SE Bond (Kuraray) LinerBond 2V (Kuraray) Tyrian SPE (Bisco) Optibond Solo Plus SEP (Kerr) Fluoro Bond (Shofu) Unifil Bond (GC) Mac Bond II (Tokuyama) NanoBond (Jeneric/Pentron) AdheSE (Ivoclar-Vivadent) NRC/Prime&Bond NT (Dentsply DeTrey) Protect Bond (Kuraray) One - Up Bond F Plus (Morita) Xeno III (Dentsply DeTrey) Adper Prompt L-Pop (3M ESPE)	AQ Bond (Sun Medical) Hybrid Bond (Morita) I Bond (Heraeus-Kulzer) G-Bond (GC) Solist (DMG Hamburg) OptiBond All in One (Kerr) Xeno IV (Dentsply DeTrey) Xeno V (Dentsply DeTrey) S3 Bond (Kuraray) Brush & Bond (Parkell) Touch & Bond (Parkell)

Tabela 3. Podział systemów wiążących w oparciu o liczbę etapów pracy klinicznej i sposobów interakcji z zębiną.

Typ systemu wiążącego	Charakterystyka	System wiążący
Typ1 - 3 etapy usunięcie warstwy mazistej	Tota Etching Aplikacja Primera, a następnie Bondu	Optibond FL/ Kerr
Typ 2 / Kompozyt - 2 etapy usunięcie warstwy mazistej	Tota Etching Aplikacja systemu jednobuteleczkowego (Prim-Bond - „One-Bottle-Bond”)	Excite/ Ivoclar-Vivadent Scotchbond 1/ 3M ESPE
Typ 2 / Kompomer - 2 etapy Modyfikacja warstwy mazistej lub jej usunięcie (Total Etch)	Aplikacja universalnego samotrawiącego systemu Primer-Bond, (trawienie poprawia siłę wiązania)	Prime Bond NT/ Dentsply Dyract PSA/ Dentsply
Typ 3 - 2 etapy modyfikacja warstwy mazistej	Aplikacja samotrawiącego Primera, a następnie Bondu,	Liner Bond 2V/ Kuraray AdheSE/ Ivoclar-Vivadent
Typ 4 - 1 etap modyfikacja warstwy mazistej	Aplikacja samotrawiącego systemu po zmieszaniu składników lub systemu jednobuteleczkowego „all-in-one” (wszystkie komponenty w jednym opakowaniu)	Prompt-L-Pop (3M ESPE) Xeno III/ Dentsply Xeno IV/ Dentsply G Bond/ GC

Dla uproszczenia klasyfikacji systemów wiążących i jednocześnie powiązania ich składu z procedurami klinicznymi przygotowania powierzchni szkliwa i zębiny do połączenia z materiałami kompozytowymi, w Filadelfii w 2000 roku, na 2 Międzynarodowym Sympozjum Stomatologicznym ESPE, zaproponowano nowy podział systemów wiążących, który uwzględnia ilości etapów adhezyjnego przygotowaniem tkanek zęba oraz sposób postępowania z warstwą mazistą. Nowy podział odnosi się wyłącznie do systemów wiążących stosowane współcześnie i wyróżnia cztery ich typy (tabela 3):

Typ I - obejmuje systemy formalnie należące do IV generacji, dwuskładnikowe (primer i bond), trójetapowe (trawienie, priming, bonding), w których w trakcie procedur klinicznych następuje usunięcie warstwy mazistej

Typ II - obejmuje systemy należące do V generacji, jednoskładnikowe (primer i bond połączone w jednej buteleczce), dwuetapowe (trawienie, priming-bonding), w których w trakcie procedur klinicznych następuje usunięcie warstwy mazistej

Typ III - to samotrawiące systemy wiążące, należące do VI generacji, dwu lub trójskładnikowe (jednoskładnikowy samotrawiący primer oraz bond lub primer dwuskładnikowy mieszany bezpośrednio przed aplikacją i po jego aplikacji bond), dwuetapowe, w których w trakcie procedur klinicznych następuje zmodyfikowanie warstwy mazistej

Typ IV - obejmuje samotrawiące systemy wiążące VI generacji, dwuskładnikowe, jednoetapowe oraz systemy VII generacji - „all in one” jednoskładnikowe, jednoetapowe, w obydwu przypadkach warstwa mazista podczas procedur klinicznych jest modyfikowana.

3.2..1.1. Samotrawiące systemy wiążące.

W drugiej połowie lat 90-tych XX wieku opracowano i wprowadzono do praktyki klinicznej samotrawiące systemy wiążące (SSW, ang. self-etching adhesive systems). Od systemów wiążących IV i V generacji różnią się składem, ale i procedurami klinicznymi ich aplikacji oraz mechanizmem wiązania szkliwa i zębiny. Dla połączenia ze szkliwem i zębiną nie wymagaja trawienia ich kwasem fosforowym, tak jak systemy IV i V generacji, zaś przygotowanie powierzchni szkliwa i zębiny obejmuje jedynie jednoczasową aplikację systemu wiążącego (VII generacja) bądź kolejno primera i bondu (VI generacja) na popracowaną mechanicznie powierzchnię ubytku.

Wprowadzenie systemów samotrawiących pozwoliło na adhezyjne przygotowania tkanek zęba z pominięciem trawienia tak szkliwa jak i zębiny kwasem fosforowym. Wyeliminowanie trawienia kwasem umożliwiły kwaśne monomery, zawarte w primerach bądź jednoetapowych systemach wiążących. Kwaśne monomery są to dwufunkcyjne związki organiczne zawierające grupy kwasowe i metakrylowe. Grupy kwasowe monomerów (fosfonowe, mono- i dihydrofosforowe bądź karboksylowe) działają tak jak kwas fosforowy czy cytrynowy, w kontakcie z powierzchnią szkliwa i zębiny rozpuszczają hydroksyapatyty powodując demineralizację ich powierzchniowej warstwy (ryc.1).

Wytrawianiu powierzchni szkliwa towarzyszy wytrącanie się precypitatów, tworzących się z rozpuszczonych hydroksyloapatytów, których część jest eliminowana z trawionej powierzchni przez aplikatory w trakcie aplikacji kolejnych porcji primera i/lub systemu wiążącego. Dodatkowo dochodzi do wytworzenia wiązań chemicznych pomiędzy kwasowymi grupami monomerów a wapniem hydroksyloapatytów, co pozwala na wytworzenie chemicznego połączenia pomiędzy składnikami mineralnymi tkanek zęba a systemem wiążącym.

Ryc.1. Schemat reakcji procesu demineralizacji hydroksyloapatytów szkliwa i zębiny przez kwaśny monomer Pyro-EMA zawarty w samotrawiącym systemie wiążącym Xeno III/ Dentsply DeTrey.

Trawieniu szkliwa towarzyszy rozwinięcie powierzchni związane z, tak jak w przypadku działania na szkliwo kwasu fosforowego, selektywnym rozpuszczaniem pryzmatów szkliwnych, co prowadzi do wytworzenia adhezyjnego połączenia, w którym istotną rolę odgrywa adhezja mechaniczna. W wyniku działania na szkliwo systemu samotrawiącego mamy do czynienia z wytworzeniem adhezyjnego chemo-mechanicznego połączenia. Grupy metakrylanowe kwaśnych monomerów łączą się z kolei z grupami metakrylanowymi dimetakrylanów systemu wiążącego, stając się integralną częścią warstwy łączącej. W przypadku zębiny kwasowe grupy monomerów rozpuszczają warstwę mazistą i hydroksyloapatyty zębiny strukturalnej, międzykanalikowej i okołokanalikowej, po wniknięciu do światła kanalików zębinowych i częściowym rozpuszczeniu czopów rozmazu. Ostatecznie wytwarzają chemiczne połączenie, tak jak w przypadku szkliwa, z wapniem hydroksyloapatytów zębiny. W wyniku chemicznego połączenia kwasowych grup monomerów z wapniem hydrosyloapatytów szkliwa i zębiny powstaje sól wapnia i dochodzi do zobojętnienia kwaśnego środowiska (ryc. 1).

Pozostałe składniki primerów i/lub systemów wiążących t.j.: HEMA, dimetakrylany, stabilizatory, inicjatory, regulatory, rozpuszczalniki (woda, aceton lub etanol), mikro- lub nanowypełniacze pełnią takie same funkcje jak w systemach IV i V generacji, a niektóre z systemów, jak np. Protect Bond/ Kuraray, zawierają monomery o działaniu przeciwbakteryjnym takie jak np. MDPB (ryc.2) oraz barwniki.

HEMA tworzy połączenie chemiczne z kolagenem, dimetakrylany wraz z układem katalitycznym odpowiadają za wytworzenie litej warstwy systemu wiążącego, rozpuszczalniki są nośnikiem substancji działających i ułatwiają zwilżenie powierzchni szkliwa i zębiny, a wypełniacze zwiększają wytrzymałość systemu wiążącego ograniczają jednocześnie jego skurcz polimeryzacyjny zaś monomery przeciwbakteryjne zwiększają właściwości dezynfekcyjne systemów wiążących.

Kwaśne monomery, będące składnikami systemów samotrawiących, powstają z estrów (produktów reakcji estryfikacji alkoholu i kwasu metakrylowego) w wyniku reakcji podstawienia z kwasem fosforowym lub kwasem karboksylowym. Tworzy się wówczas dwufunkcyjny kwaśny monomer zawierający z jednej strony grupy kwasowe z drugiej zaś zdolne do polimeryzacji grupy metakrylanowe (ryc. 3 i 4).

Wymagania stawiane idealnemu systemowi samotrawiącemu obejmują m.in.: zdolność do wytrawiania powierzchni szkliwa w czasie 15-30 sekund, a więc w czasie nie odbiegającym od ogólnie przyjętych klinicznie norm dla trawienia szkliwa kwasem, zdolność do szybkiego i efektywnego zwilżania powierzchni ubytku, wytwarzania klinicznie trwałego połączenia systemu wiążącego, tak mikro-mechanicznego jak i chemicznego, ze składnikami nioorganicznymi szkliwa i zębiny dzięki wytwarzaniu soli wapnia przez kwaśne monomery i wiązań kowalencyjnych z włóknami kolagenowymi przez monomery dwufunkcyjne takie jak np. HEMA.

Tabela 4. Zestawienie kwaśnych monomerów wchodzących w skład samotrawiących systemów wiążących.

Rodzaj monomeru	System wiążący
10-MDP	Liner Bond II, SE Bond
PHENYL-P	Liner Bond II
Pyro EMA	Xeno III
PENTA-P	Xeno IV
4-MET/ 4-META	Unifil Bond, G Bond
MDPB	Protect Bond
GPDM/HFGA-GDM	OptiBond Solo Plus SEP
MAC-10	One-Up Bond F
ESTRY METAKRYLOWE KWASU FOSFOROWEGO	Adper Prompt L-Pop

Samotrawiące systemy wiążące różnią się jednak składem i właściwościami. Różnice w zawartości kwaśnych monomerów (tabela 4) jak i monomerów wiążących kolagen, pH systemów/primerów decydują o efektywności rozpuszczania hydroksyapatytów szkliwa i zębiny ale także o jakości połączenia wytwarzanego z twardymi tkankami zębów. Różnice w pH systemów stanowią podstawę w ich podziału na tzw. „łagodne” i „silne”. Silne systemy samotrawiące posiadają pH poniżej 1, zaś łagodne posiadają pH ok. 2. Samotrawiące systemy wiążące, których pH wynosi około 1,5 określono mianem systemów „pośrednich”. Mając na uwadze wyniki badań SEM, oceniających stopień rozwinięcia powierzchni szkliwa oraz rozpuszczenia warstwy mazistej i demineralizację powierzchniowej warstwy zębiny strukturalnej przy pomocy silnych systemów samotrawiących, wskazuje się na zbliżone ich działanie do trawienia kwasem ortofosforowym. W przeciwieństwie do silnych systemów samotrawiących, łagodne systemy, o pH ok. 2, rozpuszczają tylko częściowo warstwę mazistą i jednocześnie pozostawiają nie rozpuszczoną część substancji mineralnych otaczających włókna kolagenowe.

Stopień demineralizacji szkliwa i zębiny nie zależy wyłącznie od pH roztworu samotrawiącego systemu wiążącego. O potencjale demineralizacyjnym systemu wiążącego decyduje także jego skład, stężenie poszczególnych kwaśnych monomerów, stopień ich dysocjacji czy też rodzaj rozpuszczalnika. W badaniach porównawczych stwierdzono znaczne różnice we właściwościach demineralizacyjnych różnych systemów samotrawiących jak i kwasu ortofosforowego. W tych badaniach niektóre systemy, o wyższym pH (Xeno III, SE Bond), wykazywały większe zdolności demineralizacyjne w porównaniu z bardzo kwaśnymi systemami (Adper Prompt) jak i kwasem fosforowym.

Jakość połączenia wytworzonego przez systemy samotrawiące ze szkliwem i zębiną zależy jednak nie tylko od potencjału demineralizacyjnego, ale i od efektywności tworzenia soli wapnia i ich stabilności hydrolitycznej w środowisku jamy ustnej. To właśnie niewielka rozpuszczalność i stabilność hydrolityczna powstających soli decyduje o dobrej trwałości połączenia z twardymi tkankami zęba systemów opratych na monomerze 10 MDP, nawet przy cyklicznych zmianach temperatury.

Po wytworzeniu połączenia, ze strukturami twardych tkanek zęba - hydroksyloapatytami i kolagenem, przez monomery dwufunkcyjne (kwasne monomery i monomery wiążące kolagen) i odparowaniu lotnych rozpuszczalników, w wyniku aktywacji układów katalitycznych, dochodzi do polimeryzacji systemu wiążącego i wytworzenia litej warstwy łączącej, stanowiącej punkt uchwytu dla kompozytu. Istotną rolę w tym procesie pełnią niskocząsteczkowe dimetakrylany, będące składnikami wszystkich systemów wiążących, tak samotrawiących jak i stosowanych w technice Total Etch. Grupy metakrylanowe dimetakrylanów odpowiadają za sieciowanie żywicy, ale jednocześnie wiążąc grupy metakrylanowe dwufunkcyjnych monomerów (kwaśnych i wiążących kolagen) pośrednio uczestniczą w wytworzenie adhezyjnego połączenia tworzącej się warstwy łączącej ze szkliwem i zębiną.

W przeciwieństwie do systemów wiążących stosowanych w technice Total Etch, tworzących warstwę łączącą z wyraźnie rozgraniczonymi częściami: hybrydową i łączącą, systemy samotrawiące tworzą jednolitą warstwę o specyficznych właściwościach będących mieszaniną żywic, wypełniaczy oraz częściowo rozpuszczonych elementów warstwy mazistej, precypitatów hydroksyapatytów oraz fragmentów włókien kolagenowych (ryc.5).

Powstanie warstwy łączącej po aplikacji samotrawiących systemów wiążących jest skutkiem procesów destrukcyjnych (demineralizacji powierzchownej warsty szkliwa i zębiny) i syntezy (tworzenia warstwy hybrydowej i wytwarzania połączenia z hydroksyloapatytami i kolagenem), przebiegających w miejscu połączenia jednoczasowo i tworzących, po ewakuacji rozpuszczalnika i polimeryzacji dimetakrylanów, jednolitą strukturę z chemo-mechanicznym połączeniem ze strukturami szkliwa i zębiny. Kwaśne primery, odpowiadające za proces demineralizacji szkliwa i zębiny, tworzą chemiczne połączenie z hydroksyloapatytami łącząc się poprzez grupy metakrylanowe z dimetakrylanami stają się integralną częścią warstwy łączącej. Przy stosowaniu techniki Total Etch, resztki kwasu i produkty trawienia (precypitaty), pozostające w strukturach szkliwa i zębiny przy braku możliwości ich ewakuacji płukaniem stosowanym w warunkach klinicznych, tworzą swoiste zanieczyszczenia, które mogą zaburzać proces zwilżenia powierzchni szkliwa i zębiny systemami wiążącymi i wytwarzania z nimi adhezyjnego połączenia.

Grubość warstwy hybrydowej tworzonej przez systemy samotrawiące w miejscu połączenia ze szkliwem 0,5-1,5 µm jak i zębiną 0,5 do kilku µm jest zdecydowanie mniejsza w porównaniu z grubością warstwy powstającej przy stosowaniu techniki Total Etch w połączeniu ze szkliwem 6-7 µm i głębokością penetracji systemu do wgłąb kanalików zębinowych na 20-30 µm w zębach z żywą miazgą i do nawet 400 µm w zębach z pozbawionych żywej miazgi.

Pełna polimeryzacja i dobra jakość tworzącej się warstwy łączącej przy stosowaniu systemów samotrawiących uwarunkowana jest także minimalnym przepływem zębinowym, bowiem systemy samotrawiące usuwają tylko częściowo czopy rozmazu i nie dochodzi, jak w przypadku systemów Total Etch, do pełnego otwarcia kanalików zębinowych, zwiększenia przepływu zębinowego i rozcieńczenia systemu wiążącego. Po wytrawieniu ubytku kwasem dochodzi do otwarcia kanalików zębinowych i zwiększenia przepływu zębinowego, czego skutkiem jest rozcieńczenie systemu wiążącego i zaburzenie polimeryzacji systemu wiążącego w kanalikach zębinowych.

W procesie trawienia dochodzi do odwapnienia matrycy kolagenowej w powierzchownej warstwie zębiny, co stwarza niebezpieczeństwo niepełnego zwilżenia kolagenu.

Ryc.5. Składniki samotrawiącego systemu wiążącego z zaznaczonymi grupami funkcyjnymi wg Mosznera i wsp (99).

Ryc.2. Wzór strukturalny MDPB, monomeru o właściwościach przeciwbakteryjnych wg. Mosznera i wsp. (99).

Ryc.3. Wzory strukturalne zdolnych do polimeryzacji kwaśnych monomerów fosforanowych zawartych w samotrawiących systemach wiążących wg. Mosznera i wsp. (99).

Ryc.4. Wzory strukturalne zdolnych do polimeryzacji kwaśnych monomerów karboksylowych zawartych w samotrawiących systemach wiążących wg. Mosznera i wsp. (99).

Ryc.5. Warstwa łącząca na powierzchni zębiny po aplikacji systemu samotrawiącego 6 generacji Xeno III (175).

---