N

O W O C Z E S N Y

T

E C H N I K

D

E N T Y S T Y C Z N Y

46

T E C H N I K A

D E N T Y S T Y C Z N A

Bezpieczeństwo materiałów
na bazie żywic

wierzchni z hodowlami szczepów
bakterii lub wyizolowanych komó-
rek. Przed badaniem mierzy się licz-
bę widocznych komórek lub bakterii
w obrębie pola widzenia mikroskopu.
Następnie dodaje określoną ilość ba-
danego materiału w stosunku do tej
liczby komórek i po określonym cza-
sie ocenia ich wzrost lub zahamowa-
nie wzrostu. Równolegle należy stoso-
wać próbki odniesienia, czyli hodowle
niepoddawane działaniu tej substan-
cji. Testy te dają odpowiedź na sze-
reg pytań i wątpliwości. Nie są one
jednak w pełni wymierne co do bez-
pieczeństwa danego materiału, gdyż
jest to oddziaływanie tylko na jedną
grupę komórek lub jeden szczep bak-
terii, więc nie dają odpowiedzi, czy
wymyte substancje z danego materia-
łu nie oddziałują niekorzystnie na np.
odległe organy wewnętrzne danego
organizmu.

Druga grupa testów polega najczę-

ściej na wykonywaniu wszczepów
podskórnych z próbek danego mate-
riału i obserwacji odpowiedzi całego
organizmu. Kolejna grupa testów,
trwająca najdłużej, polega na przeba-
daniu danego materiału w kierunku
zachowania się i oddziaływania na or-
ganizm ludzki. Wiadomo przecież,
że organizmy innych ssaków mogą
reagować inaczej na daną substancję
czy materiał niż organizm człowie-
ka. Są to testy najdłuższe, trwające
nawet kilka lat, kiedy to na grupie
ochotników sprawdza się prawidłowe
działanie danego wyrobu. Do badań
na wyższym poziomie można przejść

Wprowadzenie każdego materiału
w obręb żywego organizmu może
wiązać się z jego niekorzystnym od-
działywaniem. Jeśli nastąpi nawet np.
proces osteointegracji, jak w przypad-
ku wszczepów implantologicznych,
to nie wiadomo, czy ten sam implant
nie zostanie odrzucony przez orga-
nizm np. za 10 lat. Drugą ważną spra-
wą jest umiejscowienie danego mate-
riału w organizmie, np. tlenek cynku
z eugenolem jest toksyczny w testach
podskórnych, ale całkowicie obojęt-
ny, kiedy jest umieszczony w bezpo-
średnim kontakcie z zębiną. Bezpie-
czeństwo materiałów zależy w dużej
mierze od oddziaływania zawartych
w nich substancji, monomerów, wy-
pełniaczy, stabilizatorów oraz pigmen-
tów, jak to ma miejsce w przypadku
cementów kompozytowych. Najbar-
dziej niekorzystne działanie na tkanki
mogą wywoływać nieutwardzone mo-
nomery, katalizatory i stabilizatory,
szczególnie kiedy mogą być wymywa-
ne z powierzchni materiału.

T

ESTY

MATERIAŁÓW

Jeśli materiał ma być uznany za bio-
obojętny, powinien przejść pomyślnie
wiele testów, które można podzielić
zasadniczo na trzy grupy: testy mi-
krobiologiczne (na hodowlach komór-
kowych, bakteriach), testy na zwie-
rzętach, a na samym końcu badania
kliniczne na ludziach.

Pierwsza grupa testów, stosunkowo

najłatwiejsza do wykonania, polega
na bezpośrednim kontakcie danego
materiału lub ekstraktów z jego po-

TITLE



Safety of resin-based materials

SŁOWA KLUCZOWE



materiały

na bazie żywic

STRESZCZENIE



Materiały

kompozytowe na bazie żywic nie
są w pełni obojętne biologicznie. Liczne
badania przeprowadzone w warunkach
in vitro i in vivo wykazały, że mogą one
wykazywać potencjalnie szkodliwy
wpływ na organizm.

KEY WORDS



resin-based materials

SUMMARY



Composite materials

based on resins, are not entirely
biologically inert materials. Numerous
in vitro and in vivo studies have shown
that they can in certain circumstances
have potentially harmful effects on the
body.

dr Zbigniew Raszewski

Ż

aden materiał sto-
matologiczny, który

ma bezpośredni kontakt
z organizmem człowieka,
nie może wykazywać
szkodliwego oddziaływania
bezpośrednio na otaczające
go tkanki zęba, śluzówkę
oraz nie może być prze-
noszony do dalszych
partii organizmu. Jednak nie
ma czegoś takiego jak mate-
riał całkowicie bioobojętny.

3

/ 2 0 1 2

47

T E C H N I K A

D E N T Y S T Y C Z N A

W Polsce i w Unii
Europejskiej materiały
dostępne na rynku muszą
mieć wszelkiego typu
badania dopuszczające
i świadczące o braku
niekorzystnego działania
na organizm lub

udowodnione działanie
terapeutyczne

, które

przewyższa ewentualne
działania niekorzystne.

w momencie, kiedy materiał przeszedł
pomyślnie pierwszą grupę testów.

Obecnie w Polsce i w Unii Euro-

pejskiej materiały dostępne na rynku
muszą mieć wszelkiego typu badania
dopuszczające i świadczące o braku
niekorzystnego działania na organizm
lub udowodnione działanie terapeu-
tyczne, które przewyższa ewentualne
działania niekorzystne. Na niekorzyst-
ny efekt działania danego materiału
na organizm mają wpływ sposób apli-
kacji, przygotowanie i polimeryzacja.
Prawidłowo utwardzony materiał nie
powinien mieć właściwości cytotok-
sycznych ani drażniących.

Liczne badania wykazują, że materiał

może być skutecznie utwardzany za po-
mocą światła jedynie do głębokości
około 2 mm przy czasie naświetlania
wynoszącym około 90 sekund. Krót-
szy czas oddziaływania światła, słab-
sze natężenie lub zbyt gruba warstwa
mogą w znaczny sposób zmniejszyć
stopień usieciowania. Badania prze-
prowadzane metodami spektroskopii
w podczerwieni wykazały, że prawie
25-60% nienasyconych grup metakrylo-
wych nie przereagowało w postać sieci
polimerowej przy czasie naświetlania
wynoszącym około 30 sekund.

Zastosowanie podwójnego syste-

mu utwardzania (światło-chemo)
zwiększa liczbę utwardzonych wią-
zań podwójnych danego materiału
złożonego, co w przyszłości w więk-
szym stopniu zapobiega powstawaniu
nadwrażliwości pozabiegowej. Tlen
obecny w powietrzu ma właściwości
inhibitujące polimeryzację (powsta-
wanie lepkiej niedopolimeryzowanej
warstwy w miejscach kontaktu z po-
wietrzem). Dlatego lepsze parametry

mogą osiągać materiały, które są mie-
szane automatycznie. Mieszanie ręcz-
ne powoduje bowiem wprowadzenie
do materiału dużej ilości tlenu, który
hamuje reakcję wiązania. Tworzą się
wówczas nadtlenki, które polimeryzu-
ją wolniej lub wcale.

Z punktu widzenia cytologii migra-

cja monomerów lub ich produktów
rozkładu z powierzchni utwardzonego
polimeru musi być dokładnie skontro-
lowana, gdyż mogą one w szkodliwy
sposób reagować ze związkami biolo-
gicznie czynnymi. W bezpieczeństwie
materiałów złożonych na pierwsze
miejsce wysuwa się sprawa bisfenoli,
które mogą łączyć się z receptorami
estrogenu. Po raz pierwszy zjawi-
sko to zostało opisane w 1936 przez
Doddsa i Lawsona. Badali oni wpływ
difenylometanu na aktywność estro-
genową szczurów. Cechą wspólną
tych związków, zwanych bisfenolami,
jest fakt posiadania dwóch grup hy-
droksylowych (OH) w pozycji „para”
przy podwójnym pierścieniu aroma-
tycznym. Badania prowadzone przez
Mariotti A., Söderholm K.J. wykazały,
że bis-GMA oddziałuje niekorzystnie
na kolagen.

Migracja bisfenolu A (BPA) i jego

pochodnych może odbywać się w dłu-
gim okresie od momentu umieszcze-
nia danego materiału w środowisku
jamy ustnej. Na początku za proces
ten odpowiedzialny jest monomer
resztkowy, który pozostaje niezwią-
zany po polimeryzacji materiału, zaś
w dłuższym okresie związki tego typu
są wytwarzane w wyniku hydrolizy
samego materiału kompozytowego.
Degradacja materiałów może zacho-
dzić na wiele sposobów: fizycznie

– ścieranie poprzez zęby antagoni-
styczne rozdrabnianego pokarmu
czy też zmian temperatury; chemicz-
nie – rozpuszczanie w ślinie, płynach
ustrojowych oraz w spożywanych
pokarmach, działanie światła sło-
necznego, szczególnie w przypadku
wypełnień zębów w odcinku przed-
nim; zmiany temperatury podczas
spożywania gorących lub zimnych
pokarmów mogą powodować roz-
kład materiałów na bazie żywic, jest
to szczególnie widoczne, jeśli materiał
nie jest całkowicie utwardzony; dużą
rozpuszczalność materiałów na bazie
żywic można zaobserwować w roz-
tworach zawierających alkohol ety-
lowy (w szczególności w stężeniach
40% i wyżej).

Proces degradacji żywicy może

również zachodzić w wyniku od-
działywania bakterii, które syntety-
zują enzym – esterazę. Niekorzystny
wpływ pochodnych bisfenoli polega
na łączeniu się ich w wybiórczy spo-
sób z tkankami w różnych częściach
organizmu zamiast cząsteczek estro-
genu (estrofile), które mogą reagować

N

O W O C Z E S N Y

T

E C H N I K

D

E N T Y S T Y C Z N Y

48

T E C H N I K A

D E N T Y S T Y C Z N A

fot. ar

chiwum autora

1

Degradacja materiału może prowadzić do uwalniana dużej ilości szkodliwych składników

2

Degra-

dacja połączona ze zmianą koloru

3

Zmiany w materiale kompozytowym po 10 latach użytkowania

1

2

3

tylko ze ściśle określoną liczbą czą-
stek. Zjawisko to powoduje aktywa-
cję estrofili, co może wywołać niekon-
trolowane namnożenie się komórek.
Proces ten może być z kolei przyczy-
ną powstawania nowotworów. Sama
żywica bis-GMA, o wysokim stopniu
czystości, nie ma możliwości włącze-
nia się w strukturę receptorów estro-
genowych. Jednak bis-BMA może być
syntetyzowane z bis-fenolu A lub jego
pochodnych eterowych i w nie dosyć
czystym monomerze mogą wystąpić
tego typu zanieczyszczenia. Ich stęże-
nia są na tyle małe i ulegają znacznej
redukcji w czasie, że nie stanowią po-
tencjalnego zagrożenia w przypadku
pojedynczych wypełnień kompozy-
towych.

Kolejnym typem oddziaływania

substancji może być tak zwana ge-
notoksyczność, tj. uszkodzenie struk-
tury DNA. Nienaprawiona struktura
jest odpowiedzialna za powstawa-
nie mutacji różnego typu, rearan-
żacji i aberracji chromosomowych.
Co z kolei prowadzi do powstania
białek fuzyjnych, które nie spełniają
swoich funkcji fizjologicznych. Wy-
niki niektórych badań udowodniły,
że żywice dimetakrylanowe mają
wpływ na powstawanie zwiększo-
nej liczby mikrojąder i mostków
nukleoplazmatycznych, co sugeruje
indukcję przerw w chromosomach.
W przeprowadzonych przez Olea N.
i in. badaniach zauważono bardziej
niekorzystny wpływ bis-DMA niż ży-
wic bis-GMA. Proces ten może być
zwiększony poprzez oddziaływanie
na materiał kompozytowy wysokie-
go lub niskiego pH (środowisko al-
kaliczne lub kwaśne), co powoduje
rozkład wiązań estrowych. Wymywa-
nie produktów rozkładu żywic może
zostać też zwiększone w środowisku
alkoholu i tłuszczy. Dodatkowo sama
degradacja wypełniacza powoduje
odsłanianie coraz to nowych warstw
spolimeryzowanej żywicy, która może
ulegać dalszemu rozkładowi.

3

/ 2 0 1 2

49

T E C H N I K A

D E N T Y S T Y C Z N A

Oddziaływanie monomerów w wa-

runkach zbliżonych do tych, jakie wy-
stępują w zębach, przebadała Hawks
i inni. Oznaczali oni przepuszczalność
wolnych monomerów przez krążki zę-
binowe o różnej grubości. Po jednej
stronie płytki naniesiono kultury bak-
terii, a po drugiej stronie monomery
metakrylanowe. Autorzy wykazali,
że zębina o grubości większej niż
1,5 mm stanowi skuteczną barierę dla
monomerów akrylowych. W przypad-
ku zębiny o grubości 0,5 mm kontakt
z monomerem ma wpływ na znaczne
upośledzenie procesów metabolicz-
nych. Ratansathien i inni w 1995 roku
oznaczali toksyczność poszczególnych
monomerów na hodowle komórkowe
3TC, wykazując, że toksyczność wzra-
sta od bis-GMA > UDMA > TEGDMA >
HEMA. Z innych przebadanych związ-
ków cytotoksyczne działanie wykazują
też stabilizatory dodawane do materia-
łów złożonych BHT (2,6-di-t-butylo-4-
methylo-fenol) oraz stabilizator kolo-
ru 2-hydroksy-4-metoxybenzofenon
(HMBP). Kamforochinion, który jest
powszechnie stosowanym fotoini-
cjatorem, został wyodrębniony jako
materiał, który dosyć łatwo ulega wy-
myciu za pomocą wody. Jest środkiem
o średnio cytotoksycznym działaniu
na hodowle komórkowe.

Materiały kompozytowe mogą być

polimeryzowane na drodze reakcji
chemicznej, najpopularniejszym ukła-
dem inicjatorów jest układ nadtlenek
benzoilu (DBPO), a jako koinicjator
w układzie z nim stosuje się aminy
czwartorzędowe, takie jak: N,N-dihy-
droksyetylo-p-toluidyna lub N,N-dime-
tylo-p-toluidyna. W wyniku rozkładu
tego pierwszego tworzy się głównie

kwas benzoesowy, który w dosyć
łatwy sposób może być wymywany
z powierzchni materiału.

Jeśli chodzi o aminę trzeciorzędo-

wą, to jest ona substancją toksyczną,
LD50 doustnie (szczur) – 500 mg/kg,
mogącą w dłuższym kontakcie wywo-
ływać bóle głowy, podrażnienia oczu
i schorzenia skóry.

Problem bisfenoli nie dotyczy tyl-

ko materiałów stomatologicznych,
są one bowiem obecne w materia-
łach przeznaczonych do wykonywa-
nia opakowań i mogą być uwalniane
do środowiska w wyniku działania
promieniowania mikrofalowego oraz
oddziaływania promieni słonecznych.
Zjawisko to daje się na szeroką skalę
wykryć w opakowaniach wykona-
nych z poliwęglanów lub pokrytych
lakierami zawierającymi związki
epoksydowe.

Kolejny problem stanowią reakcje

alergiczne na poszczególne związki
zawarte w materiałach złożonych.
Monomery metakrylowe, szczególnie
te o małej masie cząsteczkowej, mogą
przenikać przez skórę i większość rę-
kawiczek jednorazowych dostępnych
na rynku. Ich długotrwałe oddziały-

wanie na skórę może powodować za-
czerwienienie, swędzenie i pękanie
opuszków placów.

P

ODSUMOWANIE

Materiały kompozytowe na bazie
żywic nie są w pełni obojętne biolo-
gicznie. Liczne badania przeprowa-
dzone w warunkach in vitro i in vivo
wykazały, że mogą one wykazywać
potencjalnie szkodliwy wpływ na or-
ganizm. Szczególnie szkodliwe mogą
być uwalniane z nich w określonych
dawkach związki chemiczne, będące
produktami rozkładu. Na ilość i skład
jakościowy związków uwalnianych
z wypełnień ma wpływ wiele czynni-
ków: składniki chemiczne, warunki
utwardzania, czas, moc lampy, pro-
porcje mieszania materiału bazowego
i katalizatora, warunki, w jakich jest
używane wypełnienie, dieta, czas sto-
sowania i wiele innych.



Piśmiennictwo
1. Dodds E.C., Lawson W.: Synthetic estrogenic

agents without the phenanthrene nucleus.
Nature 137:996 (1936).

2. Fano V., Shatel M., Tanzi M.L.: Release phe-

nomena and toxicity in polymer-based dental
restorative materials. „Acta Biomed.”, 2007
Dec;78(3):190-7.

3. Geurtsen W.: Biocompatibility of resin-mo-

dified filling materials. „Crit. Rev. Oral. Biol.
Med.”, 2000; 11(3): 333-55.

4. Goldberg M.: In vitro and in vivo studies

on the toxicity of dental resin components:
a review. „Clin. Oral Investig.”, 2008 Mar;
12(1):1-8. Epub 2007 Nov 27.

5. Mariotti A., Söderholm K.J., Johnson S.: The

in vivo effects of BisGMA on murine uteri-
ne weight, nucleic-acids and collagen. „Eur.
J. Oral Sci.”, 106:1022-1027 (1998).

6. Olea N., Pulgar R., Pérez P., Olea-Serrano M.F.,

Novillo-Fertrell A., Rivas A. et al.: Estrogeni-
city of resin-based composites and sealants
used in dentistry. „Environ Health Perspect”,
104: 298-305 (1996).

4

Przykładowe bisfenole, które mogą występować

w materiałach złożonych