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 wyraz
nie 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
kompozyty
ceramika metal-polimer
METAL POLIMER
CERAMIKA
kompozyty kompozyty
ceramika-metal ceramika-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% materiału kompozytowego.
obj.
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% Materiału. Pełni rolę spoiwa składa się z
obj.
monomerów , kompomerów i dodarków :
-inicjatorów  stabilizatorów  inhibitorów  antyutleniaczy  barwnkików
Typową mieszaniną monomerów jest Bis-GMA/TEGDMA.
CH3 CH3
CH3
H2C C C O CH2 CH CH2 O C O CH2 CH CH2 C C CH2
O
O OH OH O
CH3
Bis-GMA- dimetakrylan eteru diglicydowego bisfenolu A
O O
H2C C C O CH2 CH2 O CH2 CH2 O CH2 CH2 O C C CH2
CH3 CH3
TEGDMA- dimetakrylan glikolu trietylenowego
Faza preadhezyjna
Faza preadhezyjna
Umożliwia połączenie fazy nieorganicznej z organiczną poprzez
modyfikację powierzchni ziarna wypełniacza. Najpopularniejszym
środkiem wiążącym jest ł-metakryloksypropylotrimetoksysilan
o następującym wzorze:
O OH
H2C C C O CH2CH2CH2Si OH
CH3 OH
+ żywica
silanizacja
Schemat przygotowywania kształtek:
Schemat przygotowywania kształtek:
Przygotowanie proszków
Modyfikacja powierzchni
otrzymanych proszków -
Przygotowanie żywicy
silanizacja
Wprowadzanie proszku
(proszków) do żywicy
Mieszanie
Formowanie
Forma teflonowa (mała
Utwardzanie
adhezja masy kompozytowej)
Kształtki
* Lampa MEGALUX
o natężeniu światła 750-900 mW/cm2
i mocy żarówki 75 W
Najczęściej stosowany podział materiałów
opiera się na wielkości cząsteczek
wypełniacza. Stąd dzielimy je na:
MAKROCZ
STECZKOWE
- makrowypełniacz nieorganiczny stanowi 50-60% objętości.
Możemy je podzielić na stary typ w których wielkość cząsteczek
wypełniacza wynosiła powyżej 40�m oraz nowy typ o cząsteczkach
mniejszych niż 5�m.
w porównaniu do MATERIAA
ÓW MIKROCZ
STECZKOWYCH:
-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 MATERIAA
ÓW HYBRYDOWYCH:
-twardość porównywalna
-pozostałe parametry mogą być określane jako gorsze.
Przykłady firm produkujących kompozyty
makrocząsteczkowe
-EcuSphere -Alphaplast  Cosmic  Epoxylite
MIKROCZ
STECZKOWE
obecnie najczęściej stosowane. Możemy je podzielić na homogenne i
niehomogenne zawierające dodatkowo makrowypełniacz organiczno-
nieorganiczny. Wielkość cząsteczek waha się w granicach 0,04-
0,1�m.
w porównaniu do MATERIAA
ÓW MAKROCZ
STECZKOWYCH 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 ( >5źm)
- Hybrydy pośrednie (1-5źm)
- Mikrohybrydy( <1źm)
w porównaniu do MATERIAA
ÓW MAKROCZ
STECZKOWYCH:
" podobna wytrzymałość mechaniczna
" lepsze walory estetyczne
" większa odporność na ścieranie
w porównaniu do MATERIAA
ÓW MIKROCZ
STECZKOWYCH:
" 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

Doraz
nym 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.
Wypełnienia kompozytowe kontra
amalgamatowe
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 nieestetyczne
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%

" Materiałoznastwo protetyczno stomatologiczne" p. Kardasz ,Z.
Wolanek

"Materiały do wypełnień we współczesnej stomatologii odtwórczej
"[red. L. Ilewicz]