Механизм адгезии между слоями композита

Построение реставрационной конструкции основано на склеивании, которое по целевому назначению можно разделить на склеивание реставрационного материала с тканями зуба и склеивание между собой фрагментов реставрационного материала (композита или компомера), т. е. послойная техника построения реставраций. (Особенности получения надежной связи композита с эмалью и дентином будут рассматриваться в разделе Адгезия композитов к эмали и дентину). Связь же фрагментов композиционного материала друг с другом обусловлена особенностью полимеризации композитов, а именно образованием поверхностного слоя (ПС).

Поверхностный слой образуется в результате полимеризационной усадки композита или компомера и ингибированием процесса кислородом.

Полимеризация композитов химического отверждения направлена в сторону наибольшей температуры, т. е. к пульпе или центру пломбы, поэтому композиты химического отверждения наносят параллельно дну полости, так как усадка направлена в сторону пульпы. Усадка фотополимеров направлена в сторону источника света. Если не учитывать направление усадки при использовании фотополимеров, то происходит отрыв композита от стенок или дна, в результате изоляция нарушается.

Методика направленной полимеризации позволяет компенсировать усадку.

I класс. Для обеспечения хорошего соединения композита с дном и стенками его накладывают косыми слоями примерно от середины дна до края полости на жевательной поверхности. В первую очередь нанесенный слой отсвечивается через соответствующую стенку (для компенсации полимеризационной усадки), а затем облучают перпендикулярно слою композита (для достижения максимальной степени полимеризации). Следующий слой накладывается в другом направлении и отсвечивается также сначала через соответствующую стенку, а затем перпендикулярно слою композита. Таким образом достигается хорошее краевое прилегание и предотвращается отрыв краев пломбы из-за усадки. При пломбировании значительных полостей полимеризация проводится с четырех точек — через бугры моляров. Например: если слой композита сначала нанесен на щечную стенку, его отсвечивают в первую очередь через щечную стенку (20 с), а затем перпендикулярно поверхности слоя композита (20 с). Следующий слой накладывается на язычную стенку и отсвечивается через соответствующую стенку, а затем перпендикулярно.

II класс. При пломбировании самым сложным является создание контактных пунктов и хорошей краевой адаптации в придесневой части. С этой целью используются клинья, матрицы, матрицедержатель. Для купирования усадки придесневую часть пломбы можно изготовить из композита химического отверждения, СИЦ, так как его усадка направлена к пульпе. При использовании фотополимера применяют светопроводящие клинья или отражают свет с помощью стоматологического зеркала, располагая его на 1 см ниже уровня шейки зуба под углом 45° к продольной оси зуба.

III класс. Слои накладываются на вестибулярную или на оральную стенки с последующим отсвечиванием через соответствующую стенку зуба, на которую был нанесен слой композита. Затем полимеризуют перпендикулярно слою. Например, если слой композита был сначала нанесен на вестибулярную стенку, то его первоначально полимеризуют через вестибулярную, а в последующем — перпендикулярно.

Придесневая часть пломбы при III и IV классах полимеризуется аналогично II.

V класс. Первоначально формируют придесневую часть, пломбы которую полимеризуют, направляя световод от десны под углом 45°. Усадка направлена к придесневой стенке полости, в результате достигается хорошее краевое прилегание. Последующие слои полимеризуют, направляя световод перпендикулярно.

После полимеризации последнего слоя проводят финишную обработку для удаления поверхностного слоя, который легко повреждается и проницаем для красителей.

В условиях влажного (непересушенного) дентина сила сцепления ОЩ с дентином составляет до 14 МПа.

При использовании СИЦ — Витремер для обработки дентина используется праймер, содержащий НЕМА и алкоголь.

Прочность СИЦ зависит от количества порошка (чем его больше, тем прочнее материал), степени зрелости, особенности обработки наполнителя. Например, наибольшей прочностью обладают СИЦ повышенной прочности II типа (имеющие вкрапления частиц серебра в измельченные частицы стекла) и прокладочные цементы III типа.

СИЦ обладают низким водопоглощением и растворимостью, связанными со степенью зрелости цемента. Созревание СИЦ в зависимости от типа цемента происходит в различные сроки (от нескольких недель до нескольких месяцев).

Коэффициент теплового расширения близок к коэффициенту теплового расширения дентина.

При придании цементу рентгеноконтрастности ухудшаются эстетические свойства (прозрачность), поэтому цементы для косметических работ, как правило, не рентгеноконтрастны.

Биологические свойства СИЦ СИЦ малотоксичны для пульпы, так как в их состав входит слабая органическая кислота. При толщине дентина более 0,5 мм не наблюдается раздражающего действия на пульпу зуба. В случае значительного истончения дентина он покрывается лечебной прокладкой на основе гидроокиси кальция в определенном участке.

СИЦ оказывают противокариозное действие за счет выделения ионов фтора в течение нескольких месяцев, кроме того, они способны аккумулировать фтор, выделяющийся из зубных паст при их использовании, СИЦ, содержащие серебро, дополнительно выделяют ионы серебра. Эстетические свойства высоки у СИЦ для косметических работ, у цементов повышенной прочности и прокладочных цементов они невысокие из-за значительного содержания порошка и ионов фтора.

Поликарбоксилатные цементы Порошок: окись цинка, окись магния, окись алюминия.

Жидкость: 40%-ный раствор полиакриловой кислоты.

Затвердевший материал состоит из частиц окиси цинка, связанных гелеподобной матрицей полиакрилата цинка. Ионы кальция дентина соединяются с карбоксильными группами полиакриловой кислоты, а ионы цинка «сшивают» молекулы полиакриловой кислоты.

Свойства: физико-химическая связь с твердыми тканями, малорастворим в слюне (по сравнению с ЦФЦ), не оказывает раздражающего действия (жидкость — слабая кислота), но обладает низкой прочностью и плохой эстетикой. Используется для изолирующих прокладок, временных пломб, фиксации коронок.

Соотношение жидкости и порошка 1: 2, время смешивания 20−30 с, готовая масса тянется за шпателем, образуя зубцы до 1 мм, и блестит.

Изолирующие и лечебные прокладки Композиционные материалы токсичны для пульпы зуба, поэтому при среднем и глубоком кариесе необходимы лечебные и изолирующие прокладки. Следует заметить, что токсичность композитов связана с количеством остаточного мономера, способного диффундировать в дентинные канальцы и повреждать пульпу. Количество остаточного мономера больше в композитах химического отверждения, так как степень их полимеризации меньше по сравнению с фотополимерами, т. е. светоотверждаемые композиты менее токсичны. Применение дентинных адгезивов IV и V поколений (которые надежно изолируют пульпу и компенсируют усадку композитов) позволяет обойтись без изолирующих прокладок при среднем кариесе, а при глубоком лечебные и изолирующие прокладки наносят только на дно полости. Недопустимо использование эвгенолсодержащих цементов, так как эвгенол ингибирует полимеризацию. При пломбировании каналов материалами на основе резорцин-формалиновой смеси и эвгенола на устье канала накладывается изолирующая прокладка из фосфат-цемента, стеклоиономерного или поликарбоксилатного цемента.

Лечебные прокладки При глубоком кариесе показано использование кальций-содержащих лечебных прокладок. Гидроксид кальция, входящий в их состав, создает щелочной уровень рН 12−14, вследствие чего оказывает противовоспалительное, бактериостатическое действие (выраженная дегидратация) и одонтотропное влияние — стимулирует образование заместительного дентина.

Лечебные прокладки наносятся только на дно полости в проекции рогов пульпы тонким слоем. Увеличение объема и нанесение прокладки на стенки нежелательно вследствие низкой прочности — 6 МПа (фосфат-цемент — 10) МПа) и плохой адгезии, в противном случае фиксация постоянной пломбы ухудшается. Протравливание эмали и дентина проводится после изоляции лечебной прокладки СИЦ (стеклоиономерным цементом), так как в силу высокой краевой проницаемости лечебной прокладки под ней создается депо кислоты, кроме того, происходит растворение ее кислотой.

Различают однокомпонентные лечебные прокладки светового (Basic-L) и химического отверждения (Calcipulpa, Кальцидонт) и двухкомпонентныс химического отверждения (Dycal, Recal, Calcimot, Live, Кальцесил).

Изолирующие прокладки.

В качестве изолирующих прокладок могут быть использованы:

• 1) цинк-фосфатные цементы (ЦФЦ): Фосцин, Фосфат-цемент, Висфат, Висцин, Диоксивисфат, Унифас, Adgesor, Adgcsor Fine. II. Иономерные цементы (ИЦ);
• 2) поликарбоксилатные: Superior. Carbcfme, Carboxyfme, Белокор;
• 3) стеклоиономерные (СИЦ). *см. Таблица 7. Стеклоиономерные цементы.

Стеклоиономерные цементы Приоритет изобретения СИЦ принадлежит Уилсону и Кейту (1971 г.).

Стеклоиономерные цементы — это материалы на основе полиакриловой (полиалкеновой) кислоты и измельченного алюмофторсиликатного стекла. В зависимости от вида исходной формы выделяют:

• 1) тип «порошок — жидкость» (порошок — алюмофторсиликатное стекло, жидкость — 30−50%-ный раствор полиакриловой кислоты). Например, Мастер-дент;
• 2) тип «порошок — дистиллированная вода» (полиакриловая кислота высушена и добавлена в порошок, что увеличивает сроки хранения материала, облегчает ручное смешивание, позволяет получить более тонкую пленку), так называемые гидрофильные цементы. Например, Стион AПX, Base Line. Тип наста. Например, lonoseal, Тайм Лайн.

По способу отверждения выделяют следующие порошки (см. таблица 8).

Стеклоиономерные цементы классифицируются по назначению.

• 1 тип. Применяется для фиксации ортопедических и ортодонтических конструкций (Аквамерон, Аквацем, Гемцем, Fuji 1).
• 2 тип — восстановительный цемент для восстановления дефектов твердых тканей зуба:
• 1) тип для косметических работ. Работы, требующие эстетического восстановления, при незначительной ок-клюзионной нагрузке (Chemfill superivjr, Vitremer. Aqua Ionofill).
• 2) для работы, требующей повышенной прочности пломб (Ketak-molar; Argion).
• 3 тип — прокладочные цементы (Бонд апликан, Гемлайн, Vitrcbond, Вивоглас, Минер, Бонд фотак, Ионобонд, Кетак бонд, Таим Лайн, Стион АПХ, Base Line, lonoseal).
• 4 тип — для пломбирования корневых каналов (Кетак эндо апликан, Стиодент).
• 5 тип — герметики (Fugi III).

Свойства СИЦ

• 1. Технологические свойства (неотвержденного материала). Время смешивания 10−20 с, после которого материал приобретает пластичность, сохраняемую 1,5−2 мин (для материалов химического отверждения).
• 2. Функциональные свойства. Адгезия к эмали и дентину имеет химическую природу (А. Уилсон, 1972 г.) за счет соединения ионов кальция твердых тканей зуба и карбоксильных групп полиакриловой кислоты. Необходимыми условиями прочной связи является отсутствие инородных веществ: зубного налета, слюны, крови, смазанного слоя на поверхности дентина, поэтому необходима предварительная обработка эмали и дентина 10%-ным раствором полиакриловой кислоты в течение 15 с с последующим промыванием и высушиванием. Преимуществом использования полиакриловой кислоты является то, что она используется в цементе и ее остатки не влияют на процесс отверждения цемента, кроме того, активируются ионы кальция в эмали и дентине.

В результате финишной обработки — поверхность гладкая, прозрачная, блестящая. При различном освещении (прямом, проходящем, боковом свете) реставрация монолитная, не видна граница с зубными тканями. При обнаружении оптической границы между зубными тканями и пломбой (белой полоской, «трещина в стекле») можно сделать вывод о нарушении склеивания, необходима коррекция: производят травление, нанесение эмалевого адгезива с последующим отверждением.

В заключение проводят окончательное отсвечивание всех поверхностей пломбы, чем достигается максимальная степень полимеризации композита.

Таким образом, контрольные тесты на склеивание композита:

• 1) при внесении композита порция должна приклеиваться к поверхности и отрываться от капсулы или гладилки;
• 2) после пластической обработки порция композита не отделяется от склеиваемой поверхности, а деформируется;
• 3) после финишной обработки монолитное соединение композита и зубных тканей, отсутствуют белые полоски отрыва.

СИЦ для косметических работ (Витремер, Кемфил Супериор, Аква Ионофил).

Соотношение порошка к жидкости — от 2,2: 1 до 3,0: 1 (если жидкость полиакриловая кислота) и от 2,5: 1 до 6,8: 1 (для материалов, замешивающихся на дистиллированной воде).

Реакция отверждения СИЦ может быть представлена как ионное перекрестное соединение между цепочками полиакриловой кислоты. В фазе начального отверждения перекрестные связи образуются за счет ионов кальция, расположенных на поверхности частиц. Эти двухвалентные связи — нестабильные и легко растворяются в воде, а при высыхании наблюдается дегидратация. Продолжительность начальной фазы — 4−5 мин. Во второй фазе — окончательного отверждения — образуются перекрестные связи между цепочками полиакриловой кислоты с помощью менее растворимых трехвалентных ионов алюминия. В результате образуется твердая стабильная матрица, устойчивая к растворению и высыханию. Продолжительность фазы окончательного отверждения составляет в зависимости от типа цемента, от 2 недель до 6 месяцев. Особенно значительное поглощение — утрата воды — может происходить в течение 24 ч, поэтому на этот срок необходима изоляция лаками. Через сутки проводят обработку пломбы с последующей изоляцией пломбы лаком (обработка цементов повышенной прочности и прокладочных цементов возможна через 5 мин, так как они приобретают достаточную прочность и устойчивость к растворению). Продолжительность времени отверждения определяется рядом факторов:

• 1) Имеют значение размеры частиц (в целом косметические медленно твердеющие цементы имеют размер частиц до 50 мкм, тогда как I и III тип с более быстрой реакцией отверждения — более мелкие частицы);
• 2) Увеличение количества фтора сокращает сроки созревания, но ухудшает прозрачность.
• 3) Уменьшение содержания кальция на поверхности частиц позволяет сократить сроки созревания, но снижает эстетичность материала.
• 4) Введение винной кислоты позволяет сократить количество фтора, такие материалы более прозрачные.
• 5) Введение светоактивируемой матрицы композита в состав СИЦ сокращает сроки начального отверждения до 20−40 с.

Окончательное отверждение светоактивируемых стеклоиономерных цементов (СИЦ) происходит в течение 24 ч и более.

СИЦ повышенной прочности (Argion, Kеtak Molar).

Повышение прочности достигается введением порошка сплава амальгамы, но при этом физические свойства изменяются незначительно.

Существенное увеличение прочности и устойчивости к стиранию достигается введением в состав около 40% по массе серебряных микрочастиц, которые впекаются в частицы стекла — «серебряная металлокерамика». У таких материалов физические свойства сравнимы с амальгамой и композитами, но не так значительны, чтобы сформировать край зуба и запломбировать обширные поражения.

Смешивание порошка и жидкости в соотношении 4: 1 ручное или капсульное, введение гладилкой или шприцем. Время отверждения 5−6 мин, в течение которого приобретается устойчивость к растворению и становится возможной обработка пломбы. После обработки цемент изолируется лаком.

Цементы этой группы рентгеноконтрастны и не эстетичны.

Адгезия к дентину незначительно снижена за счет присутствия ионов серебра.

Показания к применению:

• 1) пломбирование временных зубов;
• 2) полимеризация на поверхности композита.

По своему составу ПС напоминает ненаполненную адгезивную систему. В доступной для проникновения воздуха ПС реакция полимеризации полностью ингибируется (если поместить химический или световой адгезив в углубление лотка, то можно заметить, что отверждается слой, расположенный на дне, что демонстрирует образование ПС и проникновение кислорода на определенную глубину). Поверхность полимеризованной с доступом воздуха порции композита получается блестящей, влажной. Этот слой легко снимается, повреждается, проницаем для красителей, поэтому после завершения реставрации необходимо всю доступную поверхность реставрации обработать финишными инструментами для обнажения прочного, хорошо полимеризированного композита.

ПС играет и важную положительную роль, создавая возможность соединения новой порции композита с ранее полимеризованной. Основываясь на этом представлении, формирование реставрации проводится в определенной последовательности.

• 1. Проверка наличия поверхностного слоя, ингибированного кислородом, — поверхность выглядит блестящей, «влажной», блеск легко снимается. При внесении порции композита, вследствие локально созданного давления слой, ингибированный кислородом, удаляется, и порция вносимого композита приклеивается к поверхности. Если композит тянется за инструментом или капсулой и не приклеивается, значит, поверхность загрязнена ротовой или десневой жидкостью либо отсутствует ПС. Вносимую порцию удаляют и повторяют адгезивную обработку поверхности (травление, нанесение адгезива, полимеризацию).
• 2. Пластическая обработка порции композита. Приклеенная порция распределяется по поверхности похлопывающими движениями, направленными от центра к периферии, при этом вытесняется слой, ингибированный кислородом. При повышении окружающей температуры более 24 °C материал становится избыточно пластичным и текучим, поэтому не передает давление гладилки; в этом случае слой, ингибированный кислородом, не вытесняется. Возможно, этим обусловлено частое расслоение реставраций, выполненных в летнее время или в жарко натопленном помещении. В результате пластической обработки при попытке отделить инструментом порцию композита она деформируется, но не отделяется. В противном случае необходимо продолжить пластическую обработку.
• 3. Полимеризация.

Прокладочные цементы Не прозрачны и не эстетичны, поэтому покрываются восстановительными материалами. Быстро отверждаются, приобретая устойчивость к растворению в течение 5 мин, обладают химической адгезией к эмали и дентину, что предотвращает краевую проницаемость, выделяют фтор, рентгеноконтрастны.

Соотношение порошка и жидкости — от 1,5: 1 до 4,0 1,0; в структуре типа «сэндвич» не менее 3: 1, так как большее количество порошка увеличивает прочность и сокращает время отверждения.

Через 5 мин они приобретают достаточную прочность, устойчивость к растворению, могут протравливаться 37%-ной ортофосфорной кислотой одновременно с эмалью. Смешиваются вручную или в капсулах, вводятся гладилкой или шприцем.

При пломбировании нескольких полостей СИЦ вносится в одну полость и покрывается другим реставрационным материалом. Если одновременно пломбируются несколько полостей, то для исключения пересушивания СИЦ изолируется лаком. Последующее наложение композита должно быть послойным с соблюдением методики направленной полимеризации для предотвращения отрыва СИЦ от дентина. Прочность достаточна для замещения дентина с последующим покрытием другим реставрационным материалом.

Некоторые цементы обладают достаточной прочностью и могут быть использованы для изолирующих прокладок, критерием пригодности является время отверждения (не более 7 мин).

Светоотверждаемые СИЦ содержат 10% светоотверждаемого композита и затвердевают под действием светового активатора через 20−40 с. Время окончательного отверждения, необходимое для формирования полиакриловых цепочек и приобретения цементом окончательной прочности, составляет примерно 24 ч.

Модифицированные светочувствительными полимерами СИЦ менее чувствительны к влаге и растворению (в эксперименте — через 10 мин). Преимуществом таких цементов является также химическая связь с композитом.

Этапы применения стеклоиономерного цемента:

• 1) очистка зуба. Подбор цвета с использованием оттеночной шкалы (если СИЦ используется для постоянной пломбы);
• 2) изоляция зуба.

Смешивание компонентов осуществляют ручным способом и с помощью капсульной системы с последующим введением гладилкой или шприцем. Капсульная система смешивания с последующим введением шприцем позволяет снизить уровень пористости, равномерно заполнить полость. Время отверждения: время смешивания 10−20 с, начальное отверждение 5−7 мин, окончательное — через несколько месяцев. Эти свойства невозможно изменить без потери прозрачности. После начального отверждения цемент изолируют защитным лаком на основе БИС-ГМА (лучше использовать бонд от светоактивируемых композитов), а окончательную обработку производят через 24 ч, с последующей повторной изоляцией лаком.

Физические свойства: СИЦ рассматриваемой группы недостаточно устойчивы к окклюзионным нагрузкам, поэтому область их применения ограничивается полостями III, V классов, эрозиями, клиновидными дефектами, кариесом цемента, герметизация фиссур, пломбированием молочных зубов, временным пломбирование, некоторые могут быть использованы в качестве подкладочного материала (если начальное отверждение происходит в сроки не более 7 мин).

Рентгеноконтрастность: большинство цементов этой группы не рентгеноконтрастны.

Компомеры Новый класс пломбировочных материалов, внедренный в практику с 1993 г. Термин «компомер» явился производным от двух слов «композит» и «иономер». Материал объединяет в себе свойства композитов и стеклоиономеров.

От композитов взята адгезивная система связи, полимерная матрица, от СИЦ — химическая связь между частичками стекла (наполнителя) и матрицей, выделение фтора из массы, близость теплового расширения тканям зуба. В частности, в материале Дайрект АР в составе мономера присутствуют как кислотные группы, так и полимеризуемые смолы. Под действием света происходит полимеризация метакрилатных групп, в дальнейшем в присутствии воды кислотные группы реагируют с частицами наполнителя. Прочность, твердость, стираемость соответствуют микрогибридным композитам, что позволяет рекомендовать Дайрект АР для реставрации всех групп полостей, имитации дентина при пломбировании композитами.

Термин «компомер» у многих ассоциируется с «Дайректом» (Dyract), который, действительно, явился первым материалом нового класса. В настоящее время он усовершенствован и выпускается новый компомер — Dyract АР (anterior, posterior) с улуч-шенными физико-хизическими и эстетическими свойствами. Среди других представителей данного класса известны F 2000 (ЗМ), Dyract flow.

Состав композитов (на примере Dyract):

• 1) мономер (качественно новый);
• 2) композитная смола (БИС-ГМА) и полиакриловая кислота СИЦ;
• 3) особенного типа порошок;
• 4) жидкость (от 1,67 до 5,68%) и наименее у светоотверждаемых композитов (0,5−0,7%).

Химически активируемые композиты состоят из двух паст или из жидкости и порошка. В состав этих компонентов входит инициаторная система из перекиси бензоила и амина. При замешивании базисной пасты, содержащей аминовый и каталитический компоненты, образуются свободные радикалы, которые запускают полимеризацию. Скорость полимеризации зависит от количества инициатора, температуры и присутствия ингибиторов.

Преимущество такого вида полимеризации — это равномерная полимеризация независимо от глубины полости и толщины пломбы, а также кратковременное выделение тепла.

Недостатки: возможные ошибки при замешивании (неправильное соотношение компонентов), незначительное рабочее время для моделирования пломбы, невозможность послойного нанесения, потемнение пломбы в связи с окислением остатка аминного соединения. В процессе работы с такими материалами быстро изменяется вязкость, поэтому, если материал не введен в полость в пределах рабочего времени, его адаптация к стенкам полости затруднена.

В качестве инициатора полимеризации в светополимеризуюшихся композитах используется светочувствительное вещество, например кампферохинон, который под воздействием света с длиной волны в пределах 400−500 нм расщепляется с образованием свободных радикалов.

Светоактивируемые материалы не требуют смешивания, поэтому не имеют воздушной пористости, присущей двухкомпонентным химически отверждаемым композитам, т. е. более однородны.

Полимеризация происходит по команде, поэтому рабочее время моделирования пломб не ограниченно.

Возможные послойные нанесения в значительной мере позволяют более точно подобрать цвет пломбы. Отсутствие третичного амина придаст материалу цветоустойчивость. Таким образом, фототвердеющие композиты более эстетичны.

Однако следует учесть, что степень полимеризации неоднородна, полимеризационная усадка направлена к источнику полимеризации. Степень и глубина полимеризации зависят от цвета и прозрачности композита, мощности источника света, экспозиции расстояния до источника. Концентрация недополимеризованных групп тем меньше, чем ближе источник света.

Время отверждения — 5−6 мин. Окончательная полимеризация через 24 ч, поэтому после отверждения надо защитить лаком (прилагается), например, Ketak Glaze, Окончательная обработка — через 24 ч.

Представленное описание является ориентировочным, не может учитывать особенностей применения различных представителей обширной группы стеклонономерных цементов, поэтому во всех случаях их использование должно соответствовать указаниям производителя.