Materiały kompozytowe w wypełnieniach

stomatoligicznych

Magdalena Ryś

Inżynieria Biomedyczna sem. V

Czym są materiały kompozytowe?

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 osnowe, które gwarantuje
jego spójność, twardość,
elastyczność i odporność na
ściskanie, a drugi zbrojenie
zapewnia większość pozostałych
własności mechanicznych
kompozytu.

Warunki określania materiału kompozytem

1. Kompozyt jest materiałem wytworzonym przez człowieka

2. Kompozyt musi składać się z co najmniej dwóch różnych (pod

względem chemicznym) materiałów z wyraźnie zaznaczonymi
granicami rozdziału między tymi komponentami (fazami)

3. Komponenty kompozytu tworzą go przez udział w całej objętości

4. Kompozyt powinien mieć właściwości różne od jego komponentów

Definicja (czteroczłonowa) Krocka i Broutmana (1967)

Kompozyty w technice

CERAMIKA

kompozyty

ceramika-metal

kompozyty

ceramika-polimer

kompozyty

ceramika–metal-polimer

METAL

POLIMER

Stomatologiczne materiały kompozytowe

Trochę Historii

Punktem wyjścia dla opracowania stomatologicznych materiałów

złożonych było połączenie klasycznych szybkopolimeryzujących

mas akrylowych z tzw. Umacniaczami , obecnie określanymi

mianem wypełniaczy . W 1950 roku stworzono pierwszy środek o
nazwie TB-71 , który byl połączeniem PMMA ( polimetakrylanu

metylu ) ze zmielonym szkłem krzemowym. Jednak eksperyment

był nieudany i materiał nie znalazł zastosowania w praktyce

klinicznej . Problem leżał w braku połączenia wypełnicza z matrix

fazy organicznej . Jeden z trafniejszych pomysłów był
opracowany przez Masuharę i Fischera . Ich kompozyty również

bazowały na fazie metyl / polimetakrylany jednak wzbogacone
zostały o boranem–n-butylu. Miał on za zadanie wchodząc w

reakcję z białkami kolagenu , dawać efekt połączenia z białkami

tkanek twardych zęba,

Materiały złożone - kompozyty jako materiał

do wypełnień stałych

Kompozyty inaczej materiały kompozycyjne lub złożone zbudowane

są z fazy organicznej, nieorganicznej oraz substancji wiążącej.

W nowoczesnej stomatologii stawia się na to, aby materiał do

wypełnień spełniał szereg wymagań i pełnił podstawowe funkcje,

głównie odbudowującą, ale i przywracającą funkcje i wygląd zęba.

Do wymagań stawianych materiałom

kompozycyjnym należą

- 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.

Kompozyty o zastosowaniu

Kompozyty o zastosowaniu

stomatologicznym są kompozytami

stomatologicznym są kompozytami

ceramiczno-polimerowymi zbudowanymi z

ceramiczno-polimerowymi zbudowanymi z

trzech faz:

trzech faz:

l

Organicznej

l

Nieorganicznej

l

Preadhezyjnej

Faza nieorganiczna

Faza nieorganiczna

Stanowi od 50 do 80%

obj.

materiału kompozytowego.

Część nieorganiczną materiałów złożonych stanowią w dużej mierze

wypełniacze mineralne lub mieszane ( organiczno – nieorganiczne )

Najczęściej jest to krzemionka, szkło strontowe,barowe

lubborowokrzemianowe o wielkości ziaren: makro-,mikro- i

nano-.Faza nieorganiczne decyduje o parametrach

fizykochemicznych.

Cząstki wypełniacza:

–

zapewniają trwałość wypełnienia

–

poprawiają właściwości mechaniczne (twardość,

ścieralność)

–

zmniejszają skurcz polimeryzacyjny

–

zmniejszają sorpcję wody

–

obniżają współczynnik rozszerzalności cieplnej

Faza organiczna (ciągła)

Faza organiczna (ciągła)

Stanowi ona od 20 do 40%

obj.

Materiału. Pełni rolę spoiwa składa się z

monomerów , kompomerów i dodarków :

-inicjatorów – stabilizatorów – inhibitorów – antyutleniaczy – barwnkików

Typową mieszaniną monomerów jest

Bis-GMA/TEGDMA.

Bis-GMA

-

dimetakrylan eteru diglicydowego bisfenolu A

TEGDMA

-

dimetakrylan glikolu trietylenowego

C

H

2

C

CH

3

C

O

O CH

2

CH

OH

CH

2

O

C

CH

3

CH

3

O CH

2

CH

OH

CH

2

O C

O

C

CH

3

CH

2

C C

O

O CH

2

CH

2

O CH

2

CH

2

O CH

2

CH

2

O C

O

C
CH

3

CH

2

CH

3

C

H

2

Faza preadhezyjna

Faza preadhezyjna

Umożliwia połączenie fazy nieorganicznej z organiczną poprzez

modyfikację powierzchni ziarna wypełniacza. Najpopularniejszym

środkiem wiążącym jest γ-metakryloksypropylotrimetoksysilan

o następującym wzorze:

C C

O

O CH

2

CH

2

CH

3

C

H

2

CH

2

Si

OH

OH

OH

silanizacja

+ żywica

Schemat przygotowywania kształtek:

Schemat przygotowywania kształtek:

Przygotowanie proszków

Modyfikacja powierzchni

otrzymanych proszków -

silanizacja

Przygotowanie żywicy

Wprowadzanie proszku

(proszków) do żywicy

Mieszanie

Formowanie

Utwardzanie

Kształtki

*

Lampa MEGALUX

o natężeniu światła 750-900 mW/cm

2

i mocy żarówki 75 W

Forma teflonowa (mała
adhezja masy kompozytowej)

Najczęściej stosowany podział materiałów

opiera się na wielkości cząsteczek

wypełniacza. Stąd dzielimy je na:

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.

Przykłady firm produkujących kompozyty

makrocząsteczkowe

-EcuSphere -Alphaplast – Cosmic – Epoxylite

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.

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.

Przykłady firm produkujących kompozyty

mikrocząsteczkowe

-EcuSphere – Gradia Direct

-Vivadent - Spofa

HYBRYDOWE

największą ich część stanowi faza nieorganiczna, czyli wypełniacz

(64%). Cechują się budową pośrednią 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

Przykłady firm produkujących kompozyty

hybrydowe

- Gradia Direct -Flow Edelweiss -Arkon

Kompozyty półpłynne

Inną nazwa tych kompozytów to flow composite . W swej budowie nie

odbiegają od zwykłych kompozytów zawierają wypełniacze , których

całkowita zawartość jest jednak odpowiednio mniejsza . Zasadniczą

zaletą tych materiałów , wynikającą z ich konsystensji jest niska

lepkość oraz dobre właściwości zwilżające . Zalecane są jako

pierwsza warstwa wypełnienia w dużych ubytkach klasy I i II .

Mogąbyć stosowane również :

●

W profilaktycznym lakowaniu bruzd

●

Wypełnieniu niewielkich ubytków szkliwa

●

Uszczelnianiu i korekcie wypełnień

●

Doraźnym i tymczasowym uruchamianiu rozchwianych zębów.

Przykłady firm produkujących kompozyty

półpłynne

- Bisco - Voco - Dentspy – Kerr - Ultradent – Charisma

Podział ze względu na sposób utwardzania

Wypełnienie zęba materiałem kompozytowym

Wypełnianie zębów polega na usunięciu uszkodzonych tkanek zęba i

umieszczenie w ich miejsce materiału przeznaczonego do odbudowy

zębów.

Wypełnienie kompozytowe jest tym, co pacjenci potocznie nazywają

„białą plombą”. Każdy z nas ma różny odcień bieli zębów dlatego

zaopatrzeni jesteśmy w pełną gamę kolorów materiałów

kompozytowych. W efekcie wykonane przez nas wypełnienia i

odbudowy (o czym poniżej) są nie do odróżnienia od własnych

zębów.

1 Wypełnienie w kolorze zęba (kompozytowe) jest wytrzymalsze,

ponieważ faktycznie wiąże się chemicznie z Waszym zębem.

Kompozyt zespaja w jedno wszystkie pozostające ścianki zęba. Z

uwagi na to, że amalgamat łączy się tylko mechanicznie z zębem a

nie łączy się chemicznie ze strukturą zęba, pomiędzy wypełnieniem a

zębem istnieje przestrzeń, która w znaczącym stopniu obniża

wytrzymałość zęba. Przestrzeń ta daje dostęp do zęba bakteriom i

kwasom, co powoduje dalszy postęp próchnicy

2. Wypełnienia amalgamatowe pod wpływem zmian temperatury

rozszerzają się i kurczą tak bardzo, iż w zębie tworzą rodzaj

rozsadzającego klina prowadzącego do osłabienia struktury zęba. Z

czasem ząb taki w końcu się rozpadnie pękając, a jedyną rzeczą

pozostającą Warn w ustach będzie wypełnienie

3 Srebrne wypełnienia są nieestetycz

ne

Wypełnienia kompozytowe kontra

amalgamatowe

Dziękuję za uwagę

Bibliografia:

●

„Biomateriały w stomatologii“ J.Marciniak

●

Skrypt Politechniki Białostockiej „Otrzymywanie materiałów na

stałe wypełnienia stomatologiczne. Ocena wpływu ilości i rodzaju

wypełniaczy na właściwości materiałów kompozytowych „ , dr inż.

Joanna Mystkowska

●

Czasopismo Espertise, wydanie 3 ,

http://3mespe.pl/files/espertise/3M_ESPE_Espertise_nr3.pdf

●

http://www.czelej.com.pl/images/file/fragmenty%20ksiazek/Stomatologia%20estetyczna/sto-est%20I.pdf

●

" Materiałoznastwo protetyczno stomatologiczne" p. Kardasz ,Z.

Wolanek

●

"Materiały do wypełnień we współczesnej stomatologii odtwórczej

"[red. L. Ilewicz]