Совершенствование композитных материалов

1 марта 2016, 5:48

Совершенствование композитных материалов для прямых реставраций давно является одной из основных целей прогрессивного развития терапевтической стоматологии и стоматологического материаловедения в целом. В отличие от амальгамы, первого варианта архиреставрации прямым методом, использование современных фотокомпозитов требует выполнения строгого протокола поэтапных процедур, отличающихся в зависимости от конкретной техники внесения материала в область дефекта твердых структур зуба. За последние десятилетия на рынке появились целые новые поколения композитных материалов, позволяющие врачу-стоматологу улучшить качество реставрации, а также обеспечивающие простоту и эффективность выполнения самой манипуляции.

Совершенствование композитных материалов

На протяжении последних 50 лет значительно изменилась и химическая структура композитов: в настоящее время большинство имеющихся на рынке материалов состоят из бисфенол-A-диглицилметакрилатной (bis-GMA) или уретан диметакрилатной (UDMA) матрицы и стекловидного наполнителя вперемешку с диоксидом кремния в коллоидном состоянии. Классификация композитов, как правило, базируется на распределении и среднем размере частиц наполнителя: микронаполненные, гибридные, наногибридные и т.д. Но поскольку с каждым днем появляются композиты с обновленным химическим составом, их классификация, соответственно, также продолжает расширяться, а физические и химические свойства прогрессивно улучшаться, приближая новые материалы к идеальному пломбировочному материалу. Композиты могут категорироваться в зависимости от группы зубов, для реставрации которых они являются наиболее подходящими (например, для передней или задней группы зубов, или универсальные материалы); в зависимости от вязкости материала (например, текучие или пакуемые); в зависимости от способа внесения (например, для послойного или объемного внесения); в зависимости от степени биологической активности (например, способные высвобождать фтор или не обладающими подобными свойствами). Данная статья сконцентрирована на описании инновационных достижений в непрерывном процессе совершенствования композитных материалов.

Наногибридные композиты

Тенденция развития композитов, по большей мере, сводиться к совершенствованию их физических свойств в комбинации с повышенной полируемостью, которая повышает эстетические параметры реставрации. Наногибридные и нанонаполненные композиты являются высоконаполненными материалами, обладающими при этом свойством высокой полируемости, которые могут использоваться как в области жевательной, так и фронтальной группы зубов. Эти материалы производятся посредством технологии нанонаполнения, при этом структура композита состоит из наномеров (наноагломерированных частиц размером от 20 до 75 нм) и нанокластеров (слабо связанных агломератов наночастиц). Сочетание в структуре композита одновременно и наномеров, и нанокластеров помогает достичь минимального расстояния между частицами наполнителя, таким образом, делая данные материалы максимально наполненными, и при этом не уменьшая свойств их высокой полируемости. Представители данного вида материалов обладают улучшенными физическими свойствами по сравнению с микрогибридами и гибридными материалами, а технология их изготовления также используется при производстве материалов для объемного внесения, предоставляя, таким образом, возможности для одновременного восстановления как жевательной, так и фронтальной группы зубов.

Эволюция материалов для объемного внесения (bulk fill)

Стеклоиономерные цементы (СИЦ) по праву можно считать первыми материалами, подходящими для одномоментного объемного восстановления огромных дефектов твердой структуры зубов, так как они на протяжении уже нескольких десятилетий успешно используются для восстановление утраченных тканей дентина в больших кариозных полостях (фото 1). Учитывая, что коэффициент теплового расширения СИЦ почти аналогичен таковому у дентина, а также их возможность позитивно влиять на восстановление структуры зуба благодаря реминерализирующим свойствам, данные материалы идеально подходят для восстановление глубоких кариозных дефектов, в области которых принципы адгезивной стоматологии не всегда могут обеспечить эффективных результатов лечения. «Сэндвич-техника», впервые описана доктором John McLean в 1985 году, предусматривает комбинированное использование одновременно композитных и стеклоиономерных материалов: СИЦ используется для восстановления структуры дентина, а композит – для замещения поверхности эмали. Но следует помнить, что использование СИЦ аргументировано лишь в полостях, где реставрация не будет подвергаться значительным стрессовым напряжениям, поскольку они не характеризируется достаточными физическими параметрами. Кроме того, большинство СИЦ являются не весьма эстетическими материалами, но добавление в их состав смолы, аналогичной по составу таковой у композитов, значительно улучшает их физические и эстетические свойства, при этом не компрометируя их биологической активности (выделения фтора) и особенностей химической адгезии к дентину.

Фото 1. Стеклоиономерный материал Fuji IX Extra, GC разместили в области дистально-окклюзионной полости для восстановления тканей дентина. Поверх СИЦ будет нанесен слой композита для восстановления поверхности эмали.

Послойная и объемная техника внесения материалов

Традиционно внесение композитов в полость дефекта проводилось посредством послойной техники. Учитывая негативное влияние полимеризационной усадки, и тот факт, что композиты невозможно адекватно заполимеризировать глубже определенных параметров, в практике клинической стоматологии рекомендуется вносить слой композита не толще 2 мм, для обеспечения адекватного качества реставрации. Однако, в области задней группы зубов послойное внесение материала часто ассоциируется еще и с возникновением пор в структуре композита из-за недостаточной конденсации. Чтобы разрешить часть вышеописанных проблем, а также ускорить процесс реставрации кариозного дефекта для использования в клинической практике врача-стоматолога был предложен альтернативный метод внесения композитного материала, именуемый объемной техникой. Большинство материалов, разработанных для объемного порционного внесения, могут быть упакованы в полость дефекта одномоментно на толщину до 4 мм, замещая при этом одновременно ткани дентина и эмали (фото 2 – 4). При этом для полноценного отверждения порции материала важно обеспечить достаточный поток световой энергии, что во многих случаях выполняется посредством увеличения продолжительности времени их полимеризации при интенсивности светового луча в 600-2200 мВт/cм2. Ученые также долгое время работали над модификацией состава и степени прозрачности материалов для объемного внесения, пытаясь изменить их таким образом, чтобы обеспечить адекватную глубину полимеризации и одновременно минимизировать влияние полимеризационной усадки и полимеризационного стресса на качество реставрации. Улучшенных свойств композитов удалось добиться благодаря введению в их состав большего количества модифицированных фотоинициаторов, новых мономеров и эластичных наполнителей, минимизирующих уровни полимеризаицонной усадки. Благодаря подобным усовершенствованиям при проведении исследований по сравнению качества реставраций, выполненных послойной и объемной техникой внесения, в 2001 году было установлено, что обе техники обеспечивают аналогичные уровни эффективности и маргинальной герметичности, поэтому являются одинаково клинически успешными. Единственным неоспоримым преимуществом материалов для объемного внесения является улучшенная глубина их полимеризации. Важно также отметить, что направленная полимеризация реставраций со щечной и язычной сторон после удаления матрицы помогает увеличить уровень конверсии композита в области маргинальных краев полостей II класса. Данный аспект может помочь добиться улучшенных результатов реставрации в клинической практике врача-стоматолога.

Фото 2. Реставрация в области контактных поверхностей с использованием Aura Bulk Fill, SDI для объемного внесения. Матрица сначала была установлена на мезиальной поверхности 13 зуба и адаптирована таким образом, чтобы обеспечить адекватные условия для размещения композита в области дефекта 12 зуба.

Фото 3. Инструменты для внесения композита (Flexi-Thin Mini 4, Hu-Friedy) используются для контурирования окклюзионной поверхности материала (Tetric EvoCeram Bulk Fill, Ivoclar Vivadent) перед световой полимеризацией.

Фото 4. Вид после полировки реставрации из Beautifil-Bulk Restorative, Shofu, внесенной одной порцией в область дефекта 19 зуба. Блеск материала и эффект хамелеона обеспечиваются нанонаполненной структурой композита.

Текучие материалы для объемного внесения

Текучие материалы впервые были представлены в конце 1990-х годов. Данные материалы характеризируются низкой вязкостью, что позволяет вносить их полость через тонкую иглу, и, кроме всего прочего, использовать в профилактических целях. В 2010 году на рынке появились текучие материалы для объемного внесения, первым из которых был Surefil SDR (Smart Dentin Replacement) (DENTSPLY Caulk), после которого появился ряд других представителей разных брендов (Tetric EvoFlow, Ivoclar Vivdent; x-tra Base, VOCO America; Venus Bulk Fill, Heraeus Kulzer; HyperFil DC, Parkell, Beautifil-Bulk Flowable, Shofu; Filtek Bulk Fill, 3M ESPE). Данные материалы показаны для восстановления больших дефектов дентина в области жевательных зубов, при этом толщина порции внесения материала может достигать 4 мм (фото 5). Таким образом, текучие материалы для объемного внесения помогают сэкономить рабочее время врача-стоматолога, а концепция их использования кажется довольно простой, благодаря ряду усовершенствованных параметров (повышенная глубина полимеризации, низкий уровень вязкости, который обеспечивает улучшенную адаптацию материала к внутренним стенкам полости, а также минимальные показатели полимеризационной усадки). Из-за того, что в структуре данных материалов понижен уровень частиц наполнителя, они требуют дополнительного перекрытия наногибридным материалом для восстановления эстетического вида поверхности эмалевого слоя (фото 6).

Фото 5. После нанесения самопротравливающего бонда в область дефекта был внесен композит x-tra Base, VOCO America одним слоем толщиной до 4 мм для замещения тканей дентина.

Фото 6. Вид реставраций в области 18 и 19 зубов, выполненных xtra-Fil, VOCO America после финиширования и полировки.

Метод внесения композитов с помощью системы Sonic

Еще одним нововведением в технологии объемного внесения композитов является прогрессивная система доставки материала – SonicFill (Kerr Dental),которая состоит из брендового композита и ультразвукового наконечника, который подходит для использования на обычном высокоскоростном стоматологическом переходнике. Ультразвуковая энергия, генерируемая наконечником, инициирует резкое изменение вязкости композитного материала, благодаря которому во время упаковки он напоминает по своим свойствам обычный текучий материал для прокладок, поэтому легко адаптируется к внутренним поверхностям отпрепарированной полости. Несмотря на то, что материал является на 86% наполненным по массе, благодаря специальным аддитивам в структуре композита, частицы его наполнителя могут свободно скользить одна относительного другой при активации звуковой энергией, генерируемой наконечником. Благодаря этому свойству материал может заполнять все труднодоступные части полости, обеспечивая ее трехмерную обтурацию. После того, как действие ультразвуковой энергии прекращается, композитный материал постепенно возвращается к более высокой вязкости, которая больше подходит для контурирования конечной морфологической формы поверхности реставрации. После этого материал полимеризируют и полируют по стандартному алгоритму. Еще одно уникальное свойство SonicFill состоит в том, что его полимеризационная усадка не превышает 1,6%, то есть даже при одномоментном восстановлении полостей глубиной до 5 мм, 97% порции материала полностью полимеризируются, обеспечивая наилучшее качество реставрации. И напоследок: SonicFill не требуют дополнительного перекрытия наногибридным материалом для эстетического восстановления эмали, таким образом, еще больше экономя рабочее время врача-клинициста (фото 7 – 9).

Фото 7. Реставрация в области мезиально-окклюзионного дефекта 31 зуба с использованием системы SonicFill, Kerr Dental. Простота процедуры обеспечивается системой доставки композита без необходимости его дополнительной конденсации.

Фото 8. Вид реставрации в области дистально-окклюзионной поверхности 29 зуба, выполненной посредством SonicFil. Вертикальная дистальная стенка идеально припасована к десневому краю.

Фото 9. Вид через 2 недели после выполнения реставрации на мезиально-окклюзионной поверхности 31 зуба (фото перед фиксацией коронки на 30 зуб). Отсутствие видимой границы между композитом и структурой зуба достигнуто без дополнительной конденсации материала.

Биоактивность композитов

Маргинальное микроподтекание и риск возникновения вторичного кариеса являются теми нерешенными проблемами композитных реставраций, которые ограничивают возможности обеспечения долгосрочного прогноза их функционирования. Следовательно, поиск решений, которые могли бы устранить или хотя бы отстрочить момент возникновения данных проблем, остается актуальной научно-практической задачей. СИЦ давно известны своей способностью высвобождать ионы фтора в структуру деминерализованных тканей, таким образом, обеспечивая их биологическое восстановление. Растворимость СИЦ в среде полости рта обеспечивает реализацию феномена их «перезарядки» - повторного насыщения ионами фтора, поглощаемыми из фторсодержащих зубных паст и ополаскивателей. Однако, как уже упоминалось ранее, СИЦ не являются долговечными реставрациями, поскольку не владеют достаточной резистентностью к возникающим в их структуре стрессовым напряжениям, а также не обеспечивают достаточный эстетический вид реставрации.

Продукты Giomer от Shofu (например, Beautifil II, Beautifil-Bulk Restorative and Flowable) характеризуются улучшенными способностями фтор-релизинга благодаря параметрам уникального стекловидного наполнителя (S-PRG), входящего в их структуру. Наполнитель S-PRG состоит из стеклоиономерной сердцевины, предварительно вступившей в реакцию с раствором полиакриловой кислоты. Стеклоиономерная фаза в структуре Giomer наполнителя защищена от риска адсорбции влагой и возможной деградации поверхностью модифицированного слоя. В результате ионного обмена стеклоиономерная фаза данного материала может нейтрализовать часть кислот, формирующихся в результате бактериального метаболизма, которые являются непосредственной причиной деминерализации структуры зубов и формирования дефекта в форме полости (фото 10 – 12). Таким образом, благодаря улучшенным параметрам стабильности структуры, продукты Giomers обеспечивают кариесрезистентный эффект, аналогичный эффекту СИЦ, но более стабильный и эффективный во времени.

Фото 10. Реставрация полости второго класса 5 зуба с использованием Beautifil-Bulk Flowable, Shofu. Благодаря низкой вязкости текучий композит идеально адаптируется к стенкам полости без дополнительной конденсации.

Фото 11. Восстановление окклюзинной поверхности с помощью Beautifil-Bulk Restorative, Shofu.

Фото 12. Вид реставрации на дистально-окклюзионной поверхности 5-го зуба.

Уходя от композитов на основе bis-GMA

В ходе постоянного совершенствования композитов их химическая структура, соответственно, также проходит через стадию прогрессивных модификаций и изменений. Все поиски направлены на разработку материала, который кроме биоактивности и низкой полимеризаицонной усадки, владел бы еще и максимальным уровнем конверсии, обеспечивая, таким образом, наиболее полную реакцию полимеризации для максимального количества структурных мономеров. N'Durance (Septodont) является композитным материалом, разработанным на принципах димерной химии, коэффициент конверсии мономеров которого достигает почти 70%, с учетом того, что традиционные композиты на основе bis-GMA характеризируются уровнем конверсии в пределах 60%. В начале следующего года компания VOCO готовиться запустить новый материал ORMOCER (органически модифицированная керамика), который будет первым представителем материалов для прямых реставраций, разработанным на основе чистого силиката. Наполнители и матрица Admira Fusion (VOCO) будут основываться на соединениях оксида кремния (SiO), аналогично керамике, не содержа при этом в своем составе классических мономеров, используемых в стандартной композитной структуре. Таким образом, будет достигнута максимальная степень биосовместимости материала. Технология Nano-ORMOCER помогает значительно уменьшить уровни полимеризационной усадки и полимеризационного стресса более чем на 50% по сравнению с обычными композитами. Уровень конверсии частиц материала при этом достигает 95-99%, что практически совпадает с показателями композитов, используемых для непрямых реставраций, при этом материал будет характеризироваться высокой резистентностью к разного рода контаминациям, а также отличным уровнем полируемости и блеска.

Выводы

Одной из ключевых целей в современной терапевтической стоматологии является упрощение алгоритма выполнения прямой реставрации без компрометации не качества ее выполнения. Но восстановить естественный вид зубов с помощью мануальных средств и материалов – задача не из простых. До сегоднешного времени врачи-стоматологи широко используют композитные материалы для выполнения прямых реставраций, восстанавливающие не только структуру и функцию пораженного зуба, но и эстетические параметры всей улыбки. При этом стоматологическое материаловедение продолжает совершенствовать химическую структуру реставрационных материалов, делая их более простыми в использовании, но одновременно и более биологически совместимыми, сочетая в них как оптимальные физические, так и соответствующие эстетические параметры.

Автор: Robert A. Lowe, DDS, FAGD, FICD, FADI, FACD, FIADE, FASDA

0 комментариев

Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии.

Войти или Зарегистрироваться