Новый нано-кальций карбонат-полиуретановый пломбировочный материал для корневых каналов: общая характеристика физических свойств

1 февраля 2014, 13:58

Успех эндодонтической терапии основывается не только на правильном доступе, качественной медикаментозной и механической обработке, но и на тщательной обтурации. Для проведения обтурации каналов было применено несколько материалов и техник. Наиболее популярными и проверенными оказались гуттаперча и Resilon. Несмотря на преимущества, гуттаперча имеет несколько недостатков, таких как плохое сцепление с дентином, которое может привести к микроподтеку, повышенная усадка, при использовании термопластичных материалов, а также отсутствие упрочнения самой структуры корня. Resilon был представлен в качестве достойной альтернативы гуттаперче. Данный синтетический полимер предоставляет лучшую герметизацию и упрочнение корня за счет комбинации праймера, силера двойного отверждения и полимерного обтурационного материала.

Новый нано-кальций карбонат-полиуретановый пломбировочный материал для корневых каналов: общая характеристика физических свойств

Химия полиэстера, содержащего биоактивные и рентгеноконтрастные наполнители, была тщательно разработана и протестирована. Внешне он выглядит как гуттаперча. Вдобавок, при использовании совместно с полимерным силером или бондинговым агентом, он образует моноблок, который надежно и плотно прилегает к стенке корневого канала. Однако Resilon обладает и некоторыми недостатками, такими как низкая сила бондинга при выталкивании, низкая когезия и упругость, а также невозможность достичь полной герметизации апикального отверстия. Такие результаты дают понять, что стоматология все еще нуждается в разработке более подходящего корневого герметика. Lee в 2008 году разработал новый полиуретановй композит для обтурации корневого канала, а также видимый светоотверждаемый уретан-акрилат/трипропиленгликоль диакрилат (UA/TPGDA) олигомер в качестве корневого силера. У данного материала отличные качества. Основной его недостаток заключался в его химическом составе, содержавшем полибитилен адипат полиол (PBA), который со временем разлагается. Таким образом, при изучении отдаленных результатов, пришли к выводу, что материал теряет свои физические свойства с течением времени.

Поликарбонат - это стабильный полиол, который может существовать длительное время без дезинтеграции. Нанопорошок карбоната кальция показывает отличные физические характеристики, когда замешивается на полиуретане.

Основная цель данного исследования - приготовить материал для пломбирования корневых каналов, используя поликарбонат полиол в комбинации с нанопорошком карбоната кальция и других дополнительных элементов для усиления физических свойств, предварительно подготовленного термопластичного полиуретанового обтурационного материала.

Абсорбция воды полимерами – очень важный фактор, так как во время этого процесса может происходить изменение пространственных размеров, но при этом сокращается напряжение материала. Что касается растворимости, то материал представлен массой растворимых полимеров, которые воздействуют на периапикальные ткани. Кроме того, пломбировочный материал должен быть рентгеноконтрастным, чтобы четко отличаться от прилегающих анатомических структур (кости, тканей зуба).

Материалы и методы

Приготовление нано CaCO3/TPU композита как материала для пломбирования каналов (Poly CD CD220, карболовая кислота, диметил эфир, полиер с 1,6-гексанедиол MW 2000, Arch Chemicals Inc USA), 1,6 – гексаметилен дисоционат, NCO 49,79%, (HDI, Bayer Material Sciences, USA), и 1,4 – бутанедиол (1,4-BD, Alfa Aesar, USA) были замешаны в соотношении 1:1,12:0,1, растворены в ацетоне (Acetone 99,5%, Sigma Aldrich USA) и прореагированы для получения поликарбоната TPU. Все химические вещества, примененные в данном исследовании перечислены в таблице 1 и 2.

Таблица 1: Необработанные материалы, использованные в исследовании

Таблица 2: Дополнительные материалы

Поликарбонат полиол и полимеризатор были проверены на содержание воды на приборе Карлп-Фишера. Содержание воды оказалось в пределе 0,01-0,05. Содержание NCO 49%. Реакция полимеризации была проведена в 600 м сосуде с механическим перемешиванием, термопарой, подогревом, подводом азота и сбросом конденсата.

Поликарбонат полиол был взвешен и добавлен в сосуд, затем добавлены 1,4-BD и катализатор. В смесь налит ацетон с последующим тщательным перемешиванием. Полученная смесь подогрета до 50 градусов, после чего добавлен HDI. Реакция продолжалась еще 2 часа при 50 градусах.

В процессе синтеза для большей вязкости полимерного раствора добавлено небольшое количество ацетона. Через два часа получен чистый вязкий раствор полимера. После наступления полимеризации был взят образец для определения NCO% .

Соотношение компонентов смеси

Материалы-филлеры из таблицы 3 были добавлены в раствор полиуретана в следующих концентрациях: 50% веса раствора полиуретана и 50% филлеров для образования CaCO3/TPU композита.

Таблица 3: Весовое наполнение филлерами

Сорбция воды и растворимость

Подготовка образцов

В целом было подготовлено 10 дисков с образцом материала. Каждый диск был 20 мм в диаметре и 1,5+-0,1 мм толщиной. Для конденсации материала использована пластиковая палочка. Поверх и снизу диска распределена полиэстеровая прозрачная пленка.

Процедура теста

Образцы помещены в десикатор с кварцевым гелем, подсушенным в течение 5 часов при температуре 130 градусов. Хранение производилось при температуре 37+-1 градус. Спустя 24 часа образцы вынуты и отправлены на хранение во второй десикатор, также содержавший кварцевый гель (подсушенный при 130 градусах 5 часов), и оставлены при более низкой температуре (комнатной) 23 +-1 градусов на 1 час. Образцы взвешены аналитическими весами с точностью до +-0,1 мг. Данный цикл был проведен до получения постоянной массы (m1), пока потеря массы каждого образца была не более 0,2 мг в течение 24 часов. Образцы опущены в дистиллированную воду и оставлены при 37 градусах на 7 дней. После этого образцы вынули, промыли водой, поверхность просушена до исчезновения видимой влаги и обдута воздухом 15 секунд, затем образцы окончательно взвешены 1 минуту спустя после вынимая из воды. Их масса (m2) зарегистрирована. Образцы помещены в десикатор с таким же циклом для получения m1. Цикл повторен, пока постоянная масса (m3) была получена.

В конце проведены измерения толщины каждого образца трижды в центре диска. Средние значения толщины каждого образца использованы для подсчета объема (V) в кубических миллиметрах.

Подсчеты и результат

Величины сорбции воды (WSP) были подсчитаны в микрограммах на кубический миллиметр для каждого образца по следующей формуле:

WSP= (m2-m3)/V

Где

m2 - масса образца в микрограммах после иммерсии в воде на 7 дней

m3 – новая масса образца в микрограммах

V – объем образца в кубических миллиметрах

Величина водной растворимости подсчитана в микрограммах на кубический миллиметр для каждого образца по следующей формуле

WSL= (m1-m3)/V

Где

m1 – масса в микрограммах

m3 – новая масса образца в микрограммах

V- объем образца в кубических миллиметрах

Рентгеноконтрастность

Емкость 10 мм внутренним диаметром и 1 мм высотой наполнили замешанным раствором и отправлено на рентгенографию вместе с алюминиевыми пластинками с толщиной от 1 до 9 мм. Рентгеноконтрастность всех 10 образцов была сравнена с пластинками при помощи аппарата денсиометра (Heiland electronic, Wetzler, Germany (Фото 1).

Фото 1: Денситометр, некоторые образцы подверглись тесту на рентгеноконтрастность

Минимальное требование – это 6 мм в алюминиевом эквиваленте, что соответствует контрастности обыкновенной гуттаперчи. Большинство материалом имеет данный показатель от 4 до 9 мм (ANSI/A.D.A спецификация №78).

Результаты

Растворимость и водная сорбция

Растворимость нано-кальций карбонат полиуретанового материала в микрограммах на кубический миллиметр была 0,0035+-.0003, а водная сорбция 0,0047+-.001. Допустимая значение для растворимости материалов согласно ISO спецификации – 0,026 г, что составляет 3% от общего веса (0,869 г) как указано в таблице 4 и рисунке 2.

Фото 2: Результаты растворимости и водной сорбции материала в микрограммах на кубический миллиметр

Таблица 4: Процентные показатели растворимости и водной сорбции материала в микрограммах на кубический миллиметр

Рентгеноконтрастность

Таблицы 4 и 5 показывают степень рентгеноконтрастности с толщиной алюминиевого эквивалента (мм) нано-кальций карбонат полиуретана. Рентгеноконтрастность была выражена в мм алюминия и большая толщина означает большую рентгеноконтрастность. Нано-кальций карбонат полиуретановый материал показал контрастность эквивалентную 0,92 мм, что максимально близко к 0,93 – показателю алюминия толщиной 6 мм (Фото 3).

Фото 3а и 3b: Исследование рентгеноконтрастности

Таблица 5: Среднее и стандартное отклонение рентгеноконтрастности нано-кальций карбонат полиуретана

Обсуждение

Идеального материал для пломбирования корневых каналов, который удовлетворял бы всем требованиям для успешного эндодонтического лечения, не существует.

Изготовление нового материала, который бы не имел недостатков предыдущих разработок, необходимость настоящей действительности. Полиол, примененный для изготовления термопластичного полиуретана Lee в 2008 году, не показал хорошие отдаленные результаты и весьма быстро разлагался.

Целью данного исследования являлось приготовление нового пломбировочного материала для корневых каналов при использовании поликабоната полиола, обладающего хорошей стабильностью в комбинации с нанопорошком кальция карбоната и других компонентов, улучшающих физические качества.

ISO и ANSI/ADA стандартизировали некоторые технологические тесты для исследования физических качеств материала для пломбирования корневых каналов. Оценка рентгеноконтрастности, растворимости и водной сорбции были проведены согласно разработанным стандартам ISO (4049:1988). Из результатов водной сорбции и растворимости можно сделать вывод, что характеристики нано-кальций полиуретанового материала удовлетворяют указанному стандарту.

Высокая растворимость материала не желательна, так как это приводит к высвобождению компонентов, которые не являются биологически совместимыми. Более того, образование промежутков негативно влияет на герметичность корневого канала. Согласно стандартам ISO, растворимость пломбировочного материала корневого канала не должна превышать 3% по массе. Величина растворимости нано-кальций карбонат полиуретана находится в пределах этого лимита (0,4%).

Гравиметрический анализ и SEM показал высвобождение стеклянных частиц-наполнителя Resilon с диссоциацией поверхности полимерной матрицы, создавая грубую поверхность, после инкубации в липазе PS или холестерол эстеразе в течение 96 часов.

Также при энзимном гидролизе в Resolin наблюдалась деформация сферичности полимеров и сокращение частиц в размерах. Уровень гидролиза Resolin липазой PS и холестерол эстеразой был гораздо быстрее, чем у поликапролактона при однократной и даже четырехкратной концентрации энзимов. Спектрометрический анализ показал нарушение строение компонентов Resilon спустя 20 минутн воздействия этоксида натрия, обнажение полимерной структуры, нижнего слоя стекла и орихлорида висмута. Более полная эрозия произошла спустя 60 минут воздействия, в то время как гуттаперча оставалась неповрежденной.

Более того, поверхность гуттаперчи минимально изменялась спустя 4 месяца инкубации во влажной среде, в то время как поликапролактон и Resilon подвергались эрозированию и разложению. Затем разрушение полимерной матрицы сопровождалось обнажением минеральных и биоактивных стеклянных наполнителей. На поверхности Resilon выявлены колонии бактерий.

Рентгеноконтрастность считается важной и необходимой характеристикой любого материала в стоматологии, включая пломбировочные для корневых каналов. Материал для пломбирования корневых каналов должен быть рентгеноконтрастным для его четкого определения в просвете канала и качества пломбирования. Beyer-Olsen и Orstavik установили стандартизированную схему определения рентгеноконтрастности. Они применили алюминиевые шаблоны с 2 мм увеличением размеров как ориентир для изучаемого материала. В литературе описывают определение рентгеноконтрастности материала при помощи обычных рентгенологических пленок и оптических денситометров. Также в некоторых исследованиях применяли цифровую обработку вместо денситометра.

Rasimick техника изображения может влиять на измерение рентгеноконтрастности материала. Материалы, сожержащие барий, могут иметь различную рентгеноконтрастность на пленке и фосфорной пластинке. Также похожая разница может быть обнаружена в алюминиевом сплаве пластин, также возможна зависимость от времени экспозиции, фокальной дистанции пленки, kVp и mAs.

Рентгеноконтрастность материала для пломбирования корневых каналов должна быть по крайней мере 6 мм алюминия, однако, об излишней рентгеноконтрастности в ISO ничего не упоминается. Термопластичная полиуретановая база (TPU) - это рентгенопрозрачный материал, соответствующий 1 мм алюминиевой пластины.

Заключение

Уровень рентгеноконтрастности нано-кальций карбонат полиуретана определен удовлетворительным согласно стандартам ISO. Неорганические филлеры, такие как нано-кальций карбонат, оксид цинка и гидроксид кальция в совокупности с сульфатом бария считаются рентгеноконтрастными филлерами, поэтому они восполняют прозрачность TPU.

В заключение, следует сказать, что нано-кальций карбонат полиуретан является многообещающим пломбировочным материалом для корневых каналов с хорошими физическими свойствами, четко соответствующими стандарту ISO.

Авторы:
Jaafar Bahar (BDS, MSc College of Dentistry, University of Hawler, Iraq)
Salim Alsalim (BDS, HDD, PhD College of Dentistry, University of Hawler, Iraq)
Raad Niama Dayem (B.D.S., M.Sc., Ph.D, NBD Conservative Dentistry, Troy, Michigan, USA)

0 комментариев

Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии.

Войти или Зарегистрироваться