1

I. Cementy szklano-jonomerowe.

Cementy szklano-jonomerowe (glass-jonomerowe) opracowano i wprowadzono do lecznictwa z

początkiem lat 70-tych. Szczegółowo opisali je w 1971 roku Wilson i Kent. Dzięki wyjątkowym
własnościom cementy te znalazły szerokie zastosowanie jako materiał plastyczny do wypełnień,
aczkolwiek powszechnie zaczęto stosować je dopiero na przełomie lat 1980-90. Pierwszy,
wprowadzony do lecznictwa cement szklano-jonomerowy (ASPA – Alumino-Silikat-Poly-Akryl), z
uwagi na wady nie zyskał wielkiej popularności. Opracowanie kolejnych cementów, o coraz to
lepszych własnościach, sprawiło, że lekarze coraz częściej sięgali po te materiału. Obecne cementy
szklano-jonomerowe znacząco różnią się swoim składem, tak proszku, jak i płynu, i
właściwościami od tych dostępnych w początkowym okresie. W odróżnieniu od pierwszych
materiałów, które były używane głównie do wypełnień ubytków przyszyjkowych, współczesne
cementy szklano-jonomerowe (dzięki licznym modyfikacjom) są stosowane jako materiały do wy-
pełnień ubytków I do V klasy Blacka.

2. Skład cementów szklano-jonomerowych

Płynem pierwszych cementów szklano-jonomerowych był 40% roztwór kwasu poliakrylowego o

niskiej masie cząsteczkowej. Użycie we współczesnych cementach, jako płynu, kopolimerów
kwasu akrylowego oraz kwasów o większej liczbie grup karboksylowych w cząsteczce
(itakonowego, maleinowego), o średniej masie cząsteczkowej 10000, zwiększyło adhezję do
twardych tkanek zębów i poprawiło własności fizyczne (łatwiejsze przechowywanie, wzrostem
lepkości cementu). Domieszka kwasu tartarowego (winowego) w ilości 5-15% ułatwia rozrabianie
cementu, wydłuża czas pracy i skraca jednocześnie czas jego wiązania. Pozwala także na
stosowanie szkieł o niskiej zawartości fluoru, które są bardziej przezierne, a przez to cement jest
bardziej estetyczny.

Szkło wapniowo-aluminiowo-krzemowe zawiera głównie krzemionkę Si0

2

, tlenek glinu A1

2

0

3

i

fluorek wapnia CaF

2

, a w mniejszych ilościach fluorek glinu AlF

3

, fluorek sodu NaF, fosforan glinu

AlPO

4

,

glinofluorek sodowy Na

3

AlF

6

. Mieszanina tych związków jest topiona (łączona) w

temperaturze ok. 1000-1500°C i w fazie płynnej raptownie schładzana. Otrzymany produkt zostaje
zmielony do drobnoziarnistego proszku. Wielkość cząstek proszku zależy w dużej mierze od
przeznaczenia przyszłego cementu, i tak dla cementów przeznaczonych do wypełnień wynosi ona
50 µm, zaś dla cementów łączących i podkładowych ok. 20 µm.

Zasadniczo skład proszku cementów szklano-jonomerowych nie odbiega dalece od składu

cementów krzemowych. Znamienny jest jednak większy stosunek A1

2

0

3

do SiO

2

, powinien on

Skład cementów szklano-jonomerowych tradycyjnych:
Proszek: rozpuszczalne w kwasie fluorowane szkło wapniowo-aluminiowo-
krzemowe.
Płyn: wodny 40-55% roztwór kopolimeru kwasów: akrylowego i itakonowego
w stosunku 2:1 lub kopolimer kwasu akrylowego i maleinowego w stosunku 1:1,
kwas tartarowy (winowy) w ilości 5-15%.

Skład cementów szklano-jonomerowych modyfikowanych żywicą:
Proszek: rozpuszczalne w kwasie fluorowane szkło wapniowo-aluminiowo-
krzemowe, katalizatoty.
Płyn: wodny 40-55% roztwór kopolimeru kwasów: akrylowego i itakonowego
w stosunku 2:1 lub kopolimer kwasu akrylowego i maleinowego, kwas
tartarowy (winowy) w ilości 5-15%, hydroksyetylometakrylat, dimetakrylany,
kamfochinon.

2

wynosić 1:2. Jonowe szkła glinokrzemianowe o takim składzie łatwo ulegają rozpuszczeniu w
kwasach. Zmiana proporcji prowadzi do wydłużenia czasu utwardzania cementu, a także do
modyfikacji właściwości fizykochemicznych (wytrzymałość, przezierność).

Związki fluoru, wprowadzone do cementów szklano-jonomerowych obniżają temperaturę

topnienia szkła, zwiększają wytrzymałość utwardzonego cementu, zmniejszają przezierność i
powodują zmętnienie szkła, stymulują efekt przeciwpróchnicowy i remineralizacyjny. Glin
zwiększa wytrzymałość mechaniczną cementu. Ilość A1

2

0

3

i NaF określa reaktywność cementu na

działanie kwasów oraz stymuluje proces wiązania. AlP0

4

określa transparencję materiału oraz

wytrzymałość mechaniczną. Nierozpuszczalne sole (Ba, Sr, La) odpowiadają za uzyskanie
kontrastu na zdjęciach RTG.

Szybkość wiązania przyszłego cementu zależy m.in. od temperatury wytopu szkła - im jest ona

wyższa, tym cement szybciej podlega reakcji wiązania.

Wzmocnienie cementu można uzyskać przez wprowadzenie cząsteczek szkła w fazie

rozproszonej, wzmacniających włókien lub metali.

Cementy zawierające szkła wzbogacone fazą rozproszoną cechuje wyższa wytrzymałość

(zwłaszcza na odkształcenie) w porównaniu z cementami na bazie przeziernych szkieł.
Odpowiednimi fazami rozproszonymi są korund (Al

2

O

3

), rutyl (TiO

2

), baddelit (ZrO

2

) oraz tielit

(Al

2

TiO

5

). Dodanie ok. 5% (wagowo) TiO

2

nie zmienia klinicznie akceptowanego koloru materiału.

Wzmocnienie cementów włóknami ceramicznymi: korundowymi, kwarcowymi, szklanymi czy
węglowymi podnosi wytrzymałość cementów szklano-jnomerowych na odkształcenie. Dodatek
metali (włókna, proszek), bądź stopów amalgamatu do proszku cementu szklano-jonomerowego
może również polepszyć ostateczną odporność materiału na uszkodzenia mechaniczne
(odkształcenie), ale nie poprawia znacząco innych właściwości fizykomechanicznych materiału, a
nawet może zmniejszyć wytrzymałość na ścieranie.

Poprzez wbudowanie cząstek metalu (srebra lub złota) do cząstek szkła otrzymujemy cementy

szklano-metalowe – cermety (ceramic metal). Technologia przygotowania proszku cermetowego
polega na zmieszaniu, sprasowaniu i następnie spiekaniu, w temperaturze 800

o

C, sproszkowanego

metalu i szkła glinokrzemianowego. Powstały produkt metalowo-ceramiczny po rozdrobnieniu
zachowuje trwałe połączenie obu faz. Cementy cermetowe, w odróżnieniu od cementów szklano-
jonomerowych, cechuje przede wszystkim wyższa wytrzymałość ma ścieranie ale także wyższa
wytrzymałość na odkształcenie. Wadą cermetów jest jednak gorsza estetyka – dodatek metalu czyni
te cementy szklano-jonomerowe szarymi, odbiegającymi barwą od barwy szkliwa i zębiny.
Cermety są zatem materiałami z wyboru do wypełnień ubytków w zębach bocznych i podbudowy
koron zębów pod filary protetyczne.

Obecnie wiele cementów szklano-jonomerowych to systemy zarabiane wodą. Proszek cementu

zawiera dodatek wysuszonych w próżni przez wymrażanie kwasów poliakrylowego i tartarowego.
Pierwsze produkty tego typu wprowadzono do handlu w 1981 r.


2. Budowa cementów szklano-jonomerowych

Związany cement cechuje budowa heterogenna. Rezultatem reakcji chemicznych pomiędzy

fluorowanym szkłem glinowo krzemowym a kwasem poliakrylowym jest cement składający się z
cząsteczek szkła, wbudowanych w matrycę utworzoną z soli (polikarboksylanów wapnia i glinu)
będącej produktem reakcji kwasów z jonami glinu i wapnia, uwolnionymi z powierzchniowych
warstw szkła. W sieci tej uwięzione są wolne jony fluoru.

3. Wiązanie cementów szklano-jonomerowych

Dostępne na rynku cementy szklano-jonomerowe ze względu na proces wiązania można

zasadniczo podzielić na dwie grupy:

1. Cementy szklano-jonomerowe tradycyjne (chemoutwardzalne – wiążące chemicznie). Są to

cementy składające się ze fluorowanego szkła glinokrzemianowego, płynem zaś jest

3

kopolimer kwasów akrylowego i winowego bądź itakonowego. Do tej grupy zaliczamy także
cementy szklano-jonomerowe zarabiane wodą destylowaną, w których proszek zawiera
dodatkowo kopolimery kwasów.

2. Cementy szklano-jonomerowe wiążące przy udziale światła widzialnego. Ten typ cementów

zawiera, prócz składników wymienionych wyżej, dodatkowe składniki w postaci żywicy
strukturalnej, zdolnej do sieciowania (dimetakrylany), czynnika łączącego fazę żywiczą z
matrycą cementu – poliokarboksylanami wapnia i glinu (hydroksyetylometakrylan –HEMA)
oraz fotoinicjator (kamfochinon).

3.1. Wiązanie cementów chemoutwardzalnych

Po zmieszaniu proszku z płynem rozpoczyna się reakcja wiązania. Ma ona charakter reakcji

kwas-zasada, zaś jej produktem jest sól. Wyróżnić możemy trzy zachodzące bezpośrednio po sobie
etapy wiązania:

1. Rozpuszczanie - kwasy wchodzą w reakcje z powierzchniowymi warstwami cząstek szkła.

Dochodzi do uwolnienia jonów Al

+3

, Ca

+2

, Na

+

, F

-

i powstaje żel krzemowy. Jony H

+

dyfundują

do szkła w miejsce uwolnionych jonów Al

+3

, Ca

+2

, Na

+

, F

-

. Rozpuszczeniu ulega 20-30% szkła,

reszta pozostaje nie zmianiona, stanowiąc fazę otoczoną przez produkty reakcji wiązania –
matrycę.

2. śelowanie - jony Ca

+2

, jako bardziej reaktywne od Al

+3

, tworzą wiązania krzyżowe z

molekułami polikwasów. Proces ten nie zachodzi z maksymalną wydajnością, gdyż jony Ca

+2

tworzą jednocześnie chelaty z pojedynczymi cząsteczkami kwasu. W tym momencie cement jest
najbardziej wrażliwy na czynniki zewnętrzne (woda). W tej fazie jony Al

+3

mogą dyfundować

poza materiał, jeśli kontaktują się z wilgocią (wodą – ślina, płyn kieszonkowy), co będzie
skutkowało niemożnością wytworzenia wiązań krzyżowych z polikwasami. Może dochodzić
także do ucieczki wody (parowanie), co w efekcie zahamuje proces wiązania i uniemożliwi jego
pełne zakończenie. Z drugiej strony zanieczyszczenie powierzchni wypełnień śliną, płynem
kieszonkowym lub krwią może prowadzić do przebarwienia wypełnień.

3. Twardnienie - z racji trójwartościowości jony Al

+3

tworzą wysoce wydajne wiązania krzyżowe z

molekułami polikwasów, co nadaje spójność i twardość cementowi. Równocześnie postępuje
wiązanie wody przez żel krzemowy, który teraz otacza każdą cząsteczkę szkła. Proces
twardnienia jest długotrwały, przebudowa może trwać nawet wiele miesięcy, zaś cement swoją
pełną wytrzymałość uzyskuje po blisko 12 miesiącach.

Struktura ostatecznie związanego cementu przedstawia się następująco: cząsteczki szkła, z

których każda otoczona jest żelem krzemowym, zanurzone są w matrycy, zbudowane z krzyżowo
powiązanych cząstek kwasów poliakrylowych z luźno leżącymi jonami F

-

.

3.2. Wiązanie cementu szklano-jonomerowego inicjowane światłem (podwójny system
wiązania)

Po połączeniu proszku z płynem, dochodzi do rozpoczęcia wiązania tak, jak w szklano-

jonomerowych cementach (tradycyjnych). Polikwasy reagują ze szkłem glinokrzemianowym, a
reakcja ta ma charakter reakcji kwas-zasada. Równolegle, z uwagi na dodatkowe składniki cementu
– 2-hydroksyetylmetakrylan (HEMA) oraz system katalizujący oparty na kwasie askorbinowym,
dochodzi do wytwarzania wiązań pomiędzy cząsteczkami polikwasu, a grupami winylowymi
dimetakrylanów – żywicy strukturalnej, stanowiącej również dodatkowy składnik cementu. W
momencie naświetlenia światłem lampy polimeryzasyjnej, składniki żywicze – dimetakrylany w
wyniku polimeryzacji wolnorodnikowej (inicjowanej przez kamfochinon) tworzą sieć polimerową.
Tym samym dochodzi do połączenia obydwu składników modyfikowanych żywicą
glassionomerów – matrycy (sole – polikarboksylanów wapnia i glinu) oraz żywicy strukturalnej,
związkiem sprzęgającym jest zaś HEMA. HEMA to związek wysoce hydrofilny i może prowadzić

4

do nadmiernej sorpcji wody do cementu, dlatego producenci stosują dodatki mające na celu
zabezpieczenie prawidłowego przebiegu reakcji kwas-zasada pomiędzy szkłem, a kwasami
poliakrylowymi.

Fotoinicjacja reakcji kwas-zasada (pierwszy etap wiązania) zachodzi w warstwie cementu

szklano-jonomerowego do głębokości penetracji światła. Daje to "efekt parasola", zabezpieczając
cement przed wczesną utratą wody bądź niekontrolowanym jej pobieraniem. Fotoinicjatorem
najczęściej jest kamforochinon. W części cementu nieaktywowanej światłem przebiega reakcja
wiązania, kwas-zasada, identyczna z reakcją cementów szklano-jonomerowych wiążących
chemicznie (tzw. faza ciemna wiązania). Należy wyraźnie podkreślić, że cementy o podwójnym
systemie wiązania nie wymagają bezwarunkowo inicjacji światłem. Niezależnie od tego, czy tego
typu cement jest naświetlony czy nie, nastąpi jego całkowite twardnienie, tylko w dłuższym czasie
(5-7 minutach), zaś właściwości fizykochemiczne tak wiążącego cementu są podobne do cementu
aktywowanego światłem. Aktywacja światłem ma miejsce do głębokości 3-4 mm. Wypełnienia o
większej grubości w pozostałej części wiązać będą chemicznie. Zapewnia to duży komfort pracy.
Szybkie wiązanie cementu w warstwie aktywowanej światłem powoduje wystąpienie skurczu
materiału. Możemy go kontrolować poprzez stosowanie utwardzania warstwowego, jednak nie da
się go wyeliminować całkowicie. W tego typu materiałach wydaje się on minimalny.

4. Klasyfikacja cementów szklano-jonomerowych

Podział cementów szklano jonomerowych
· Typ 1 - Cementy łączące (Fuji II, Ketac Cem)

Cementy łączące są stosowane zwykle do osadzania koron, mostów, cementowania
wkładów, a także elementów aparatów ortodontycznych. Zazwyczaj są to cementy
szybkowiążące, dające kontrast na zdjęciach RTG. Stosunek proszku do płynu wynosi
zwykle 1,5:1.

· Typ 2 - Cementy do wypełnień

Typ 2 klasa 1 (Fuji Fil, Ketac Fil). Cementy do wypełnień ubytków w barwie zęba - są to

cementy samowiążące, reakcja wiązania przebiega powoli. Posiadają niską
odporność na utratę i sorpcję wody. Cementy o podwójnym mechanizmie
wiązania są to cementy szybkowiążące o wczesnej odporności zarówno na
utratę, jak i sorpcję wody. Stosunek proszku do płynu wynosi 3:1 bądź jest
wyższy. Większość materiałów daje kontrast na zdjęciach RTG.

Typ 2 klasa 2 (Ketac Silver, Chelon Silver, Giz Silver). Cementy do wypełnień ubytków

wzmacniane - stosowane są tam, gdzie szczególny nacisk położony jest na
odporność materiału na czynniki mechaniczne, a estetyka gra drugoplanową
rolę. Zwykle są to cementy szybkowiążące, czyli o wysokim stosunku
proszku do płynu 3: 1 bądź wyższym. Są zazwyczaj nieprzepuszczalne dla
promieni RTG.

Typ 3 - Cementy podkładowe (Baseline, Vitrebond, Ketac Bond Liner), linery albo cementy sto-
sowane w grubej warstwie. Linery używane są zwykle jako izolator termiczny lub pod odbudowy
metalowe. Przeważnie są to cementy szybkowiążące, stosunek proszku do płynu wynosi 1,5:1. Jako
cementy podkładowe stosowane w grubej warstwie mają za zadanie odbudowywać część zębinową
zęba, używane są przeważnie w połączeniu z kompozytami, np. w technice kanapkowej. Zwykle są
to cementy szybkowiążące, o stosunku proszku do płynu 3:1 bądź wyższym. Większość cementów
jest nieprzepuszczalna dla promieni RTG.

5

5. Właściwości fizykochemiczne cementów szklano-jonomerowych

5.1. Równowaga wodna

Związany cement szklano-jonomerowy posiada cząsteczki szkła zawieszone w hydrożelu

krzemowym i wbudowane w matrycę polisoli, bogatych w jony wapnia i glinu ze swobodnie
leżącymi w sieci jonami fluoru. Cement taki zawiera wodę związaną w sieci krystalicznej, a także
wodę niezwiązaną.

Zaraz po zmieszaniu cementu szklano-jonomerowego ma on zdolność do wchłaniania dalszych

porcji wody, stąd konieczność wczesnego izolowania założonego cementu przed dostępem wilgoci
(może ulec wypłukaniu). Z drugiej strony przesuszenie cementu może doprowadzić do utraty wody
niezwiązanej, a przez to do pogorszenia właściwości fizykochemicznych wypełnienia. Prawidłowy
balans wodny ma zasadnicze znaczenie dla uzyskania wypełnienia o najlepszych własnościach.

W cementach szklano-jonomerowych do wypełnień (typ 2) sorpcja dodatkowych porcji wody

w początkowych etapach wiązania może spowodować zaburzenia budowy sieci przestrzennej
wiązań krzyżowych polikwasów, a także utratę przezierności, może też manifestować się
podatnością na wypłukanie. Przesuszenie z kolei prowadzi do utraty wody, powodując łamliwość
cementu, porowatość, utratę jonów biorących udział w formowaniu matrycy. Wynika stąd
konieczność izolacji wypełnienia z cementów szklano-jonomerowych od wpływu środowiska jamy
ustnej na minimum 24 godziny. Można to osiągnąć przy użyciu lakierów ochronnych,
przeznaczonych do zabezpieczenia powierzchni materiału (GC Fuji varnish, także
ś

wiatłoutwardzalnych (Fuji coat LC), lub jednoskładnikowych żywiczych systemów wiążących o

małej lepkości, aktywowanych światłem widzialnym. Możliwe jest również zabezpieczenie
powierzchni wypełnień masłem kakaowym. Pokrycie wypełnienia na całej wolnej powierzchni
zapobiegnie utracie wody lub sorpcji wody, uszczelni mikroporowatości wypełnienia, polepszając
estetykę i zapobiegając jednocześnie przebarwieniu. Ostateczne opracowanie należy odłożyć na 24
godziny i powinno się je przeprowadzić przy chłodzeniu wodą.

Wprowadzenie cementów szybkowiążących miało obniżyć ich sorpcję wody. Osiągnięto to

przez usunięcie w procesie produkcyjnym nadmiaru jonów wapniowych. Zmniejszenie sorpcji
wody, skrócenie czasu wiązania spowodowało niestety zmniejszenie przezierności tego typu
cementów. Pozostał jednak dalej problem utraty wody, któremu możemy zapobiegać w sposób
opisany powyżej.

Wprowadzenie cementów szklano-jonomerowych modyfikowanych żywicą pozwoliło

przyspieszyć wiązanie – materiały te bezpośrednio po naświetleniu (po ok. 5 sek. od momentu
rozpoczęcia naświetlania) uzyskują natychmiastową odporność na sorpcję wody, a także częściową
odporność na jej utratę. Po odpowiedniej aktywacji światłem wypełnienia z tego typu cementów
szklano-jonomerowych mogą być natychmiast opracowane. Należy wspomnieć, że nadal przez
następne dwa tygodnie istnieje niebezpieczeństwo dehydratacji, stąd logiczne jest użycie techniki
pokrycia żywicą o niskiej lepkości.

5.2. Połączenie ze szkliwem i zębiną

Jedną z cech charakterystycznych cementów szklano-jonomerowych, decydującą o sukcesie

klinicznym tych materiałów, jest uzyskanie trwałego klinicznie, adhezyjnego połączenia cementu ze
szkliwem i zębiną.

Adhezja do części zmineralizowanej tkanek twardych zęba zapoczątkowana jest w momencie

kontaktu zarobionego cementu z zębem. Mechanizm wiązania cementów glassionomerowych z
twardymi tkankami zęba nie jest w pełni wyjaśniony. Z uwagi na blisko dwukrotnie większą siłę
połączenia GIS ze szkliwem niż z zębiną, zasadnicze znaczenie w wytwarzaniu połączenia
przypisuje się wiązaniu materiału ze składnikami nieorganicznymi tkanek zęba –
hydroksyapatytami, szkliwo bowiem zawiera 98%, zaś zębina 70% substancji nieorganicznych.
Podstawową rolę w wytwarzaniu połączenia przypisywano chelatacji jonów wapnia zawartych w
hydroksyapatytach z grupami COOH glassionomeru (Smith 1968, Beech 1973). Obecnie
mechanizm wiązania tłumaczy się w oparciu o teorię dyfuzji. Uważa się, że łańcuchy polianionowe

6

GIS wnikają do kryształów apatytu, a ich grupy karboksylowe wypierają grupy fosforanowe i wiążą
jony Ca

+2

. Sugeruje się także wiązanie wolnych grup karboksylowych COO

-

ze spolaryzowanymi

powierzchniami, takimi jak: szkliwo (hydroksyapatyty), zębina (grupy aminowe i karboksylowe
kolagenu). Mechanizm wiązania ma polegać na tworzeniu mostków przez jony wodorowe lub jony
metalu. Siły tego połączenia nie zdołano dotąd dokładnie określić. Podobny charakter ma mieć
wiązanie wolnych grup karboksylowych COO

-

z powierzchnią metalu pokrytą tlenkami,

aczkolwiek wiązania GIS z powierzchnią metali ustępuje zdecydowanie wiązaniu materiału ze
szkliwem i zębiną.
Siła wiązania GIS ze szkliwem i zębiną uzależniona jest również od ich składu chemicznego.
Cementy, w których płynem jest kwas poliakrylowy posiadają większą siłę wiązania niż cementy
zawierające kopolimery kwasu akrylowego i itakonowego lub maleinowego. Również siła wiązania
cementów cermetowych jest niższa niż konwencjonalnych glassionomerów. Siła wiązania GIS ze
szkliwem waha się, w zależności od materiału, od 2,6 do 9,6 MPa, zaś z zębiną od 1,1 do 4,5 MPa.

W celu poprawy połączenia GIS ze szkliwem i zębiną zaleca się specjalne ich

przygotowanie. Ze względu na zanieczyszczenia i obecność warstwy mazistej na ścianach ubytku
po jego opracowaniu, które są czynnikiem zmniejszającym adhezję glassionomeru do tkanek zęba,
zaleca się ich usunięcie za pomocą tzw. cleanerów – mieszanin substancji chemicznych, zdolnych
do rozpuszczenia warstwy rozmazu. Cleanery, nanosimy na powierzchnię ubytku na 15-30 sek. i
spłukujemy strumieniem wody. Takie postępowanie umożliwia usunięcie warstwy rozmazu z
zębiny, oczyszczenie powierzchni szkliwa oraz usunięcie zanieczyszczeń z krwi, śliny, płytki
nazębnej. Początkowo do tego celu stosowano kwas cytrynowy w niskich stężeniach bądź wodę
utlenioną. Miały one usuwać częściowo lub całkowicie warstwę mazistą z ubytków. Uzyskuje się
dzięki temu znaczną poprawę między-powierzchniowego kontaktu, co z kolei zapewnia wzrost siły
wiązania GIS z tkankami zęba. Dla przykładu, potraktowanie powierzchni szkliwa przez 60s
preparatem Tubulicid (chlorheksydyna, dodicin, fluorek sodu), powoduje wzrost siły wiązania do
szkliwa z 3,2 MPa do 7,5 MPa, a w przypadku zębiny z 3,1 MPa do 6,6 MPa.

Mount w roku 1984 określił wymagania stawiane cleanerom. Substancja taka powinna być:

izotoniczna, o pH w granicach od 5,5 do 8,0, nietoksyczna dla miazgi, zębiny oraz tkanek miękkich,
kompatybilna chemicznie z cementem, rozpuszczalna w wodzie i dająca się łatwo usunąć. Nie
powinna uszkadzać chemicznie szkliwa i zębiny oraz powinna wzbogacać chemicznie
powierzchnię, przygotowując ją do wiązania. Oczywiście nie istnieje idealny preparat, który
spełniałby wyżej wymienione kryteria w całości. Obecnie cleanery zawierają, jako substancje
czynne, kwasy w niewielkich stężeniach, bądź substancje obojętne, zdolne do chelatacji,
najczęściej: kwas cytrynowy, kwas poliakrylowy, EDTA, chlorek żelaza oraz dodicin.

Uważa się, że najodpowiedniejszym cleanerem (conditionerem) jest 10% kwas poliakrylowy,

aplikowany na czas 10-15 sekund. Dokonuje on preaktywacji jonów wapniowych bardzo licznie
występujących w warstwie mazistej, które w kontakcie z cementem szklano-jonomerowym szybciej
i łatwiej wchodzą w reakcję. Pozostawienie kwasu poliakrylowego w kontakcie z tkankami zęba na
czas dłuższy niż 20 sekund, nie jest polecane, powoduje bowiem otwarcie kanalików zębinowych
oraz demineralizację głębiej położonych warstw zębiny.

Zastosowanie takiego związku przynosi wielokierunkowe korzyści. Kwasy poliakrylowe

wchodzą w skład cementów szklano-jonomerowych, dlatego pozostałości po niedokładnym
wypłukaniu i przygotowaniu ubytku nie wpłyną negatywnie na proces polimeryzacji kwasu.

5.3. Uwaga dotycząca preparowania ubytków

Stosowanie kwasu poliakrylowego ma sens w celu przygotowania podłoża do aplikacji

wypełnienia z cementu szklano-jonomerowego ubytków klasy V i ubytków klinowych. Jeśli
adhezja chemiczna nie jest wymagana, np. podkłady z cementów szklano-jonomerowych pod
wypełnienia amalgamatowe, pod wkłady czy kompozyty, alternatywą do usuwania warstwy
mazistej będzie zastosowanie conditionera wiążącego tę warstwę z zębiną i szkliwem. Możemy
wtedy zastosować 25% kwas taninowy czy roztwór ITS wg Caustona.

7

Tab. 1. Roztwór Caustona (roztwór stabilny przez 18 miesięcy)

Składnik

/litr

CaCI_,

0,20

KCl

0,20

MgCl

6

H

20

0,05

NaCI

8,00

NaHC0

3

1,00

NaH~PO4H~0

0,05

Glukoza

1,00

Jest to metoda polecana również w przypadku cementów szklano-jonomerowych jako cementów

łączących do osadzania koron protetycznych. Ciśnienie wytwarzane podczas aktu żucia poprzez
koronę protetyczną i cement łączący transmituje się na kanaliki zębinowe. Mając na uwadze zmiany
hydrodynamiczne, do jakich może dochodzić w tych kanalikach, bezpieczniejsze jest zamknięcie
ich przy użyciu ww. związków, co pozwoli uniknąć nadwrażliwości zęba po osadzeniu korony.

5.4. Stałość wymiaru wypełnienia - skurcz materiału

Cementy szklano-jonomerowe wykazują skurcz w trakcie wiązania ok. 3% objętości, ujawnia się

on w miarę procesu wiązania. Późniejsza częściowa sorpcja wody, a także wymiana jonowa
pomiędzy wypełnieniem a tkankami zęba, szczególnie po użyciu cleanera, częściowo eliminuje to
zjawisko. W cementach szklano-jonomerowych modyfikowanych żywicą HEMA, a także
fotoinicjator wykazują mały skurcz - ok. 1% objętościowo. W wyniku reakcji kwas-zasada
następuje skurczu materiału, lecz jego wielkość będzie kontrolowana przez powstające siły adhezji
do tkanek zęba.

5.5. Podatność na rozpuszczenie - rozpad

Niskie pH wpływa na rozpuszczanie matrycy cementów szklano-jonomerowych oraz rozpad

wypełnienia postępujący od jego powierzchni. Są to znacząco wyższe wartości w porównaniu z
cementami fosforanowymi czy materiałami kompozytowymi. Stosowanie w profilaktyce
fluorkowej zakwaszonych roztworów o pH ok. 3 powoduje wyraźne ubytki w matrycy materiału,
szczególnie przy regularnym stosowaniu.

Cementy szklano-jonomerowe o podwójnym systemie wiązania wydają się odporniejsze na

rozpuszczenie niż tradycyjne, jednak problem istnieje nadal. Wynikają stąd pewne zalecenia
kliniczne. Stosując profilaktykę fluorkową korzystniej byłoby, przy istniejącej dużej ilości
wypełnień z cementów szklano-jonomerowych, rozważyć użycie związków fluoru o pH zbliżonym
do 7. U pacjentów z wysokim ryzykiem choroby próchnicowej, małą pojemnością buforową śliny,
kserostomią lepiej byłoby zastosować kompozyty.

5.6. Kontrast na zdjęciach rentgenowskich

Wszystkie cementy szklano-jonomerowe modyfikowane żywicą dają kontrast na zdjęciach RTG,

podobnie jak cermety z racji obecności jonów metali. Część cementów tradycyjnych pozbawiona
jest tej właściwości. Próba modyfikowania ich składu tak, by stały się one nieprzepuszczalne dla
promieni RTG, niekorzystnie wpływa na kolor i przezierność tych materiałów. Tam gdzie ważna
jest kontrola radiologiczna, należy raczej użyć cementów szklano-jonomerowych modyfikowanych
ż

ywicą.

5.7. Kolor i przezierność

Cementy szklano-jonomerowe używane na wypełnienia (typ 2), tak tradycyjne jak i

modyfikowane żywicą, prezentują właściwą kolorystykę, z wyjątkiem cermetów. Przezierność
cementów szklano-jonomerowych, szczególnie tradycyjnych, zmienia się w miarę upływu czasu,
osiągając właściwy stopień po kilku dniach. Zależy ona jednak od zachowania optymalnych

8

warunków wiązania. Materiały te wykazują jednak niewielką przezierność, ustępującą
przeziernością szkliwu, a nawet zębinie, są „kredowe”. Cementy szklano-jonomerowe
szybkowiążące, a także aktywowane światłem właściwą przezierność osiągają niemal natychmiast.
Przezierność cementów modyfikowanych żywicą jest bardzo dobra, materiały te w niczym nie
ustępują przeziernością materiałom kompozycyjnym. Przezierność tych materiałów może ulec
nieznacznej zmianie po kilku dniach, nie ma to jednak znaczenia klinicznego.

Aby osiągnąć właściwy efekt kosmetyczny, należy pamiętać o izolacji przed wpływem

ś

rodowiska jamy ustnej, zwłaszcza zanieczyszczeniem krwią czy śliną.

6. Właściwości mechaniczne

Wraz z postępem prac nad ulepszaniem właściwości cementów szklano-jonomerowych z

pewnością następne generacje materiałów będą coraz lepsze, coraz szersze będzie spektrum ich
zastosowania. Odporność na odkształcanie można teoretycznie poprawić przez dodanie fazy
rozproszonej do cementu, ale badania kliniczne niestety tego nie potwierdziły. Dodanie opiłków
srebra do proszku cementów szklano-jonomerowych nie spowodowało znaczącej poprawy
wytrzymałości.

Tab. 2. Wytrzymałość cementów szklano-jonomerowych wg Mounta i Hume'a

Typ cementu
szklano-
jonomerowego

Na ściskanie
(MPa)

Na
rozciąganie
(Mpa)

Na złamanie
(Mpa)

Na ścinanie
(MPa)

Typ 1

70-150

6-15

4-18

20-25

Typ 2 klasa 1

70-220

12-20

8-40

30-40

T 2 klasa 2

140-220

13-16

22-30

35-45

Chemicznie związane srebro z cząsteczkami szkła (cermety) wzmocniło odporność na

uszkodzenia przy praktycznie nie zmienionych pozostałych właściwościach fizykochemicznych.
Częściowemu pogorszeniu wręcz uległa adhezja do tkanek twardych zęba. Dodatki żywic do
cementów szklano-jonomerowych spowodowały znaczny wzrost odporności na ściskanie i
rozciąganie, co zbliżyło tego typu cementy do parametrów materiałów kompozytowych z
mikrowypełniaczem.

6.1. Odporność na złamanie

Większość obecnie stosowanych cementów szklano-jonomerowych potrafi sprostać siłom

powstającym w trakcie żucia. Warunek to dobre podparcie ze strony otaczających struktur zęba.
Jednak w porównaniu z amalgamatami czy kompozytami są one mało elastyczne, mało sprężyste,
wykazują skłonność do pęknięć i złamań. Z tego powodu nie poleca się stosowania cementów
szklano-jonomerowych w odbudowie miejsc zęba szczególnie narażonych na działanie dużych sil,
np. guzki zębów trzonowych.

Poszczególne typy cementów szklano-jonomerowych różnią się pomiędzy sobą parametrami.

Należy zaznaczyć, że cementy szklano-jonomerowe modyfikowane żywicami osiągają parametry
zbliżone bądź równe kompozytora z mikrowypełniaczem. Dodatek srebra w cermetach czy w
postaci opiłków dodanych do proszku cementu szklano-jonomerowego nie wpływa na polepszenie
odporności na złamanie, poprawia jedynie odporność na abrazję. Moduły elastyczności określające
sztywność materiału wahają się od 7 do 13 GPa, zwykle są niższe dla cermetów.

6.2. Odporność na uszkodzenia

Uszkodzenie wypełnień z cementów szklano-jonomerowych wiąże się zwykle z utratą matrycy

materiałów. Uwidacznia się to zwykle utratą gładkości powierzchni. Staje się ona matowa, szorstka,

9

łatwo chłonąca barwniki. Materiał tak długo wykazuje właściwą odporność, jak długo jest
chroniony tkankami zęba otaczającymi ubytek.

Cementy szklano-jonomerowe są z pewnością materiałami mniej odpornymi na uszkodzenia w

porównaniu z kompozytami czy amalgamatami. Jak wspomniano wyżej, inkorporacja srebra w
cermetach (ścisłe połączenie z molekułami szkla) powoduje zwiększenie odporności na
uszkodzenia. Jest to wynik powstawania tzw. powłoki Bielby, która tworzy się przez
rozprowadzenie na powierzchni wypełnienia cząstek srebra w trakcie polerowania lub aktu żucia.

7. Własności biologiczne

Ś

wieżo zarobiony cement szklano-jonomerowy ma pH 0,9-1,6, czyli wysoce kwaśne. Ze

względu na doskonałe właściwości buforujące zębiny, nawet bardzo cienka warstwa tkanki
wystarczy do zapewnienia właściwej ochrony miazgi i stałości jej pH. Jednak autorzy podają, że
może dojść do odwracalnego zapalenia w warstwach miazgi sąsiadujących z cementem szklano-
jonomerowym, które ustępuje w ciągu 10-20 dni.

Ostatnie badania dowodzą, że mogą to być materiały stosowane do bezpośredniego pokrycia, np.

w urazach z obnażeniem miazgi, gdyż obserwowano powstawanie mostków zębinowych.
Bezpieczniejsze wydaje się jednak postępowanie polegające na zastosowaniu w ubytkach
szczególnie głębokich bądź w przypadku obnażenia jako pierwszej warstwy materiałów na bazie
wodorotlenku wapnia.

8. Uwalnianie fluoru

Długie w czasie uwalnianie fluoru z cementów szklano-jonomerowych to jedna z ich

charakterystycznych cech. Fluor występuje w kruszywie szklanym w postaci związków NaF, CaF

2

i

A1F

3

. Największe ilości uwalnianego fluoru przypadają na pierwsze kilka dni po aplikacji cementu

szklano-jonomerowego, a wielkości wydzielanego fluoru stabilizują się po upływie ok. 2-3
miesięcy. Długofalowy proces uwalniania fluoru, choć na stosunkowo niskim poziomie, gwarantuje
efekt przeciwpróchnicowy, rozciągający się na zęby sąsiadujące z zębem wypełnionym.

Zbadano, że w zębie wypełnionym penetracja jonów fluorkowych przebiega na głębokość ok. 25

µ

m i rozciąga się na okres 8 lat, a nawet dłużej.

Mobilność jonów fluorowych, porównywalna do mobilności jonów wodorowych, wynika z tego,

iż nie są one związane strukturalnie z matrycą cementu. Są natomiast zdolne do migracji zgodnie z
różnicą stężeń. Jest to kierunek od wypełnienia do jamy ustnej. Ulega on odwróceniu w przypadku
wysokiej koncentracji w środowisku jamy ustnej, np. podczas zabiegów profilaktycznych z
zastosowaniem innych związków fluoru.

Ze względu na to, że cementy szklano-jonomerowe mogą kumulować w sobie jony fluoru, a

potem je oddawać, mogą być one traktowane jako "rezerwuar" fluoru.

Poziomy uwalnianego fluoru z cementów szklano-jonomerowych sięgają 10 ppm. Jest to

graniczna wartość dla osiągnięcia efektu remineralizacyjnego. Badania bakteriologiczne mające na
celu porównanie agregacji płytki nazębnej na cementach szklano-jonomerowych i szkliwie
wykazały istotnie niższe wartości dla wypełnień z cementów szklano-jonomerowych. Związane jest
to z mechanizmem działania fluoru na metabolizm bakterii (blokowanie magnezu w enzymie
enolaza).

Uwalnianie jonów fluorkowych z cementów szklano-jonomerowych tradycyjnych, a także z

cementów modyfikowanych żywicą zasadniczo nie różni się. Jedynie cementy cermetowe (Ketac
Silver) wykazują niższe poziomy uwalnianych jonów fluoru w stosunku do cementów szklane-
jonomerowych tradycyjnych. Stwierdzono również, że zakwaszenie środowiska przyspiesza
uwalnianie jonów fluorkowych. Prawdopodobnie związane jest to z rozpuszczaniem się cementów
wraz z obniżaniem się pH środowiska. Z racji inaktywowania płytki bakteryjnej cementy szklane-
jonomerowe powinny być zalecane jako pierwsze materiały z wyboru do wypełniania ubytków w
obszarze przyszyjkowym, szczególnie w miejscach przechodzenia w cement korzeniowy, co może
zabezpieczyć przed wystąpieniem stanów patologicznych w przyzębiu brzeżnym.

10

9. Zalety i wady cementów szklano-jonomerowych

Zalety

1.

Adhezja do szkliwa i zębiny.

2.

Dobra szczelność brzeżna.

3.

Rozszerzalność termiczna zbliżona do rozszerzalności termicznej szkliwa i zębiny

4.

Niskie przewodnictwo cieplne

5.

Stosunkowo duża wytrzymałość na nacisk.

6.

Możliwość wytrawiania.

7.

Uwalnianie fluoru (nawet do 8 lat).

8.

Względna obojętność dla miazgi.

9.

Kontrast na zdjęciach RTG.

10.

Możliwość absorpcji jonów fluorkowych, przez co stają się rezerwuarem fluoru.

Wady

1.

Duża wrażliwość na wilgoć, szczególnie w początkowych etapach wiązania.

2.

Wrażliwość na wysuszenie.

3.

Mała wytrzymałość na zginanie i rozciąganie.

4.

Słaba polerowalność.

5.

Brak przezierności i niedoskonałość koloru.

6.

Mała odporność na wypłukiwanie.

10. Wskazania do stosowania cementów szklana-jonomerowych

1.

Wypełnianie ubytków klasy III i V.

2.

Wypełnianie ubytków klasy I i II (przy udziale cementów przeznaczonych do wypełnień
ubytków w zębzch bocznych – Fuji IX, Ketac Molar).

3.

Wypełnianie ubytków pochodzenia niepróchnicowego (ubytki klinowe i nadżerki szkliwa).

4.

Warstwowe bądź ostateczne wypełnianie ubytków klasy I w połączeniu z uszczelnianiem
bruzd.

5.

Warstwowe wypełnianie ubytków klasy II (metoda kanapkowa i tunelowa).

6.

Wypełnianie ubytków w zębach mlecznych.

7.

Zakładanie cienkich, szybko wiążących podkładów pod wypełnienia kompozytowe i
amalgamatowe.

8.

Osadzanie koron, mostów, wkładów, nakładów, wkładów koronowych, wkładów koro-
nowo-korzeniowych i licówek.

9.

Odbudowa zębów pod uzupełnienia protetyczne.

10.

Leczenie nadwrażliwości zębiny.

11.

Uszczelnianie bruzd i szczelin.

12.

Wypełnianie kanałów korzeniowych metodą konwencjonalną i wsteczną.

13.

Łączenie elementów aparatów stałych ze szkliwem.

14.

Odbudowa utraconych struktur wyrostka zębodołowego, unieruchamianie odłamów
kostnych na zasadzie osteointegracji.