Улучшение полимеризации композитов

Митч Кондит,
частная практика
(г. Форт-Ворт, США)
maconditt@aol.com

Карл Лейнфелдер,
частная стоматологическая практика
(г. Чапел-Хилл, США)

В последние несколько лет была значительно увеличена вязкость многих композитов. Это изменение предпринято для получения консистенции композита, подобной консистенции свежеприготовленной амальгамы, с целью повышения его прочности и уменьшения усадки, а также для пользователей, которые привыкли работать только амальгамой. Кроме того, существенное увеличение вязкости материала должно предоставить клиницисту возможности для создания необходимой анатомической формы до отверждения, уменьшая количество этапов отделки при окончательной обработке поверхностей реставрации после полимеризации.1

Несмотря на то, что в целом стоматология позитивно оценивает эти изменения, увеличение вязкости способствует возникновению связанных с этим клинических проблем. А именно, подобные реставрационные системы не обладают достаточным смачиванием поверхности, или, другими словами, не адаптируются к подготовленным стенкам полости, как это делали их предшественники. Если не провести специальные процедуры, то не удается избежать образования пустот на границе адгезивно подготовленных тканей и реставрации, что может в конечном итоге привести к повышенной послеоперационной чувствительности.2,3

К другим факторам, связанным с нарушением целостности края реставраций, относится применение светового отверждения.4,5 За последние несколько лет мощность как высокоэнергетичных галогеновых ламп, так и светодиодных систем возросла с менее чем 500 мВт/см2 до более чем 1000 мВт/см2.2,6 В настоящее время является доказанным фактом, что чем больше мощность излучения полимеризационной лампы, тем больше концентрация сил сжатия по краю реставрации.7 В результате отверждающийся композитный материал имеет тенденцию отодвигаться от края, нарушая краевую целостность реставрации.

Попыткой решения этой проблемы стало внедрение текучих композитов.8 В этих модифицированных композитах сохранен такой же размер частиц наполнителя, как и в традиционных композитах, но уменьшено его количество. Также возможно, что увеличенный уровень текучих сополимеров (ТЭДГМА) привел к дополнительному увеличению текучести. Кроме того, что снижение уровня наполнителя уменьшает вязкость, это также влияет на множество других физических характеристик, например, устойчивость к износу, прочность на сжатие, диаметральную прочность на разрыв, прочность на изгиб, модуль упругости и ударную вязкость.9,10 Как результат, текучие композиты в целом не могут быть рекомендованы в качестве реставрационного материала в зонах с высокой функциональной нагрузкой, за исключением отпрепарированных полостей значительно меньшего размера, чем те, которые обычно встречаются. Более того, они не должны использоваться в проксимальных контактных областях боковых зубов.

Однако уменьшение модуля эластичности (приблизительно на 35% в сравнении с традиционными композитами) может использоваться клиницистами как преимущество.8

Когда на поверхности дентина в подготовленной полости применяется прокладка, расположенный выше композит имеет тенденцию отделяться от него во время полимеризации. Чем больше мощность светового потока и масса отверждаемого материала, тем больше будут нагрузки на растяжение. Благодаря уменьшенному модулю упругости текучий композит способен к большему растяжению, чем расположенный сверху классический композит. Такое свойство текучего композита обеспечивает эффект «подушки» в отношении усадки композита, что уменьшает потенциал формирования напряжения и улучшает краевую интеграцию. В сущности, линейная прокладка из текучего композита улучшает адаптацию к поверхности посредством лучшего смачивания и предотвращает межповерхностное разъединение по краям.

Полимеризация и температура

Степень конверсии двойных связей углеродных групп в одинарные в течение реакции полимеризации далека от 100%, независимо от используемого метода отверждения. В действительности уровень конверсии составляет в целом менее 65%, а иногда и менее 50%.11, 12 На уровень конверсии обычно влияет мономер, наполнитель и процесс светового отверждения. Причина может заключаться в повышении вязкости формируемой полимерной цепи, которая мешает инициатору вступить в контакт с углеродными группами. Когда уровень непрореагировавшего, или остаточного, мономера увеличивается (что и есть степень конверсии), механические характеристики выполненной реставрации (например, модуль упругости, прочность на изгиб, устойчивость к износу) уменьшаются.

Повышение температуры композита до его внесения в подготовленную полость положительно влияет на уровень конверсии мономеров, что в свою очередь может отражаться на механических свойствах.13 Повышение уровня конверсии мономеров может быть напрямую связано с тепловыми колебаниями и увеличивает потенциал для контакта инициатора с непрореагировавшими углеродными группами. Обычно уменьшение вязкости приводит к большей степени полимеризации композита.

Исследования последних лет показали, что повышение температуры полимеризуемого композита увеличивает конверсию мономеров.14 А именно, повышение температуры композита с 3°С до 60°С увеличивает конверсию мономеров с 32% до 63% на глубине 2 мм. Это соответствует уровню отверждения, близкому к 100%. Как можно ожидать, увеличение времени облучения светом во время отверждения с 20 до 40 секунд минимизирует или устраняет любую разницу в конверсии между поверхностью образца и на глубине 2 мм. Исследования показали, что 5-секундное облучение композита, предварительно нагретого до температуры 54°С, позволяет получить больший уровень конверсии, чем при облучении в течение 40 секунд композита комнатной температуры.

Текучесть как свойство уровня наполнения и предварительного нагрева

В дополнение к возможности увеличения конверсии мономеров посредством предварительного нагрева композита может быть увеличена и изначально присущая ему текучесть. Было показано, что уменьшение вязкости в результате предварительного нагрева композита достаточно велико, чтобы избавить от необходимости использования текучего композита в качестве линейной прокладки полости (личная переписка, Дж.Брум, 2003). Увеличение текучести до 75% в сравнении с текучестью при комнатной температуре клинически значимо в момент пластической обработки и адаптации к стенкам подготовленной полости.

Хотя текучие композиты в большинстве случаев показывают превосходную адаптируемость к стенкам подготовленной полости, они, к сожалению, имеют многие нежелательные свойства, которые ограничивают их применение в различных клинических ситуациях. Эти свойства включают высокую полимеризационную усадку в сравнении с традиционными композитами, низкую устойчивость к износу, увеличенное водопоглощение и низкий модуль упругости.8 Использование предварительно нагретого композита классического состава, который при этом временно за счет текучести проявляет лучшие смачивающие характеристики, является превосходным способом для сохранения всех свойств, присущих современным композитам для боковых зубов.

Важно заметить, что нагрев композита с последующим его охлаждением до температуры тела или даже до комнатной температуры не оказывает никакого влияния на механические характеристики материала.15,16 Фактически, шприцы, которые могут быть предварительно нагреты, а потом охлаждены до комнатной температуры, могут применяться большое количество раз. Нужно добавить, что для сохранения оптимальных физических и механических характеристик материала его практическое использование должно быть ограничено сроком годности.

Клиническое применение и техника

Зубы 36 и 37 имеют проксимальные очаги кариеса, которые обычно восстанавливаются в адгезивной технике с применением тотального протравливания и внесением тонкого слоя текучего композита в придесенную область подготовленной полости. Более эффективным будет проведение реставрации с использованием прочного универсального гибридного композита (фото 1 - 6). Перед внесением композита в подготовленную полость прибор для нагрева Кальсет (АдДент Инк, США) подогревает композит до подходящей температуры для уменьшения его вязкости. С появлением прибора для нагрева композита практикующие врачи получили возможность не применять текучий композит с его далеко не идеальными механическими свойствами. Кроме того, завершенная реставрация будет теперь полностью состоять из прочного и более надежного гибридного композита. Посредством повышения температуры композита до 54°С клиницист может увеличить его текучесть на 80%, увеличивая глубину отверждения и повышая уровень полимеризации.

Выводы

Повышение вязкости композита создало альтернативу амальгаме и увеличило эффективность реставрации. Эта модификация, тем не менее, привела к тому, что материал стал пористым и у пациентов увеличилась вероятность послеоперационной чувствительности. Описанная в этой статье система повышения температуры композита при отверждении дает клиницистам инструмент, который использует преимущества композитной технологии и, вместе с тем, исключает ее главные недостатки. Дальнейшее изучение этой технологии позволит получить дополнительную информацию касательно долговременности клинического успеха и применения предварительного нагрева композита.

Перевод Виктории Ткаченко

Литература

  1. Leinfelder K.F., Bayne S.C., Swift E.J. Jr. Packable composites: Overview and technical considerations. // J Esthet Dent. —1999. — 11(5). —P.234-249.
  2. Miguez P.A., Pereira P.N., Foxton R.M., el al. Effects of flowable resin on bond strength and gap formation in Class l restorations. // Dent Mater. —2004. —20(9). —P.839-845.
  3. Unlu N., Krakaya S., Ozer F., Say E.C. Reducing microleakage in composite resin restorations: An in vitro study. // Eur J Prosthodont Restor Dent. —2003. —11(4). —P.171-175.
  4. Bouschlicher M.R., Vargas M.A., Boyer D.B. Effect of composite type, light intensity, configuration factor and laser polymeriza- tion on polymerization contraction forces. // Am J Dent. —1997. —10(2). —P.88-96.
  5. Feilzer A.J., de Gee A.J., Davidson C.L. Setting stress in compos- ite resin in relation to configuration of the restoration. // J Dent Res. —1987. —66(11). —P.1636-1639.
  6. El-Mowafy O., El-Bradrawy W., Deniz B., et al. Light intensity of two new light curing units. Effects of distance and thickness of composite increment. // J Dent Res. —2002. A-323 (Abstract No. 2571).
  7. Oberholzer T.G., Pameijer C.H., Grobler S.R., Rossouw R.J. The effect of different power densities and method of exposure on the marginal adaptation of four light-cured dental restorative materials. —2003. —24(20). —P.3593-3598.
  8. Bayne S.C., Thompson J.Y., Swift E.J. Jr., el al. A characterization of first-generation flowable composites. // I Am Dent Assoc. —1998. —129(5). —P.567-577.
  9. Chadwick T., Glace W.R. Physical properties of flowable com- posites. // J Dent Res. —1998. —77:633 (Abstract No.14).
  10. Lamerland S.D., Suh B.I., Sandrik J.L. Flexural modulus of com- mercial composite restorative materials. // J Dent Res. —1997. —76:422 (Abstract No. 3272).
  11. Littlejohn L., Greer S.C., Puckett A.D., Fitchie J. Curing efficien- cy of a direct composite at different temperatures. // J Dent Res. —2003. —82. Available at: http://www.dentalresearch.org.
  12. Trujillo M., Stansbury J.W. Thermal effects on composite pho- topolymerization monitored by real-time NIR. // J Dent Res. —2003. —82.
  13. Available at: http:// www.dentalresearch.org.
  14. Vogel K., Rueggeberg F.A. Influence of initiator system and temperature on real time double bond conversion. // J Dent Res. —2003. —82. Available at: http:// www.dentalresearch.org.
  15. Daronch M., Rueggeberg F.A., De Goes M.F. Monomer conver- sion of pre-heated composite. // J Dent Res. —2005. —84(7). P.663-667.
  16. Pokorny A., Wagner W.C., Neme A.L., et al. Effect of multiple preheating cycles on hardness of composite materials. // J Dent Res. —2005. —84. Available at: http:// www.dentalresearch.org.
  17. Daronch M., Rueggeberg F.A., Moss L., De Goes M.F. Effect of Repeated and Extending Heating on Conversion of Composites. // J Dent Res. —2005. —84. Available at: http://www.dentalresearch.org.