ТЕМА 6. Стеклоиономерные цементы (СИЦ)

 

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 7. Химия стеклоиономерных цементов. Свойства. Клиническое применение. Стеклоиономерные цементы, содержащие серебро-серебряные керметы.

 

Цель практического занятия

1.  Изучить химический состав стеклоиономерных цементов.

2.  Знать свойства, клиническе применение стеклоиономерных цементов.

3.  Ориентироваться в названиях материалов на основе стеклоиономерных цементов

 

Содержание

 

Стеклоиономерные цементы – группа cовременных cтоматологических материалов, cозданных путем объединения cвойств cиликатных и полиакриловых материалов.

 

Классификация стеклоиономерных цементов

I . По применению

1. СИЦ для фиксации (табл.11.)

2.  Восстановительные СИЦ для постоянных пломб (табл.12):

а) эстетические;

б) упрочненные;

в) конденсируемые.

3. Быстротвердеющие

а) для прокладок;

б) фиccурные герметики.

4. Для пломбирования корневых каналов.

 

II . По форме выпуска

1.     Порошок – жидкость.

2.     Порошок (аква-цементы) – замешиваются на дистиллированной воде.

3.     Капсулы – порошок и жидкость расфасованы в капсулы с тонкой перегородкой в правильном соотношении.

4.     Паста (самоотверждаемый CИЦ).

 

III . По механизму отверждения

1.     «Классические» двухкомпонентные СИЦ химического отверждения (система порошок/жидкость).

2.     Двухкомпонентные аква-цементы химического отверждения (система порошок/вода).

3.     Гибридные СИЦ двойногоотвержденияю

4.     ГибридныеСИЦ тройного отверждения.

5.     Полимерные однокомпонентные светоотверждаемые материалы, содержащие стеклоиономерный наполнитель.

 

Традиционные стеклоиономерные цементы (СИЦ)

ТрадиционныеCИЦ – выпускаются в форме порошок-жидкость. Механизм отверждения химический по типу кислотно-щелочной реакции.

 

Недостатками цементов данной группы являются:

a ) низкая прочность;

б) хрупкость;

в) высокая истираемость;

г) возможно токсическое влияние на пульпу;

д) длительное время окончательного отверждения;

е) плохая полируемость.

 

СоставтрадиционныхСИЦ

Порошок: алюмофторсиликатное стекло. Для получения СИЦ смесь порошков двуокиси кремния, алюминия и фторида кальция обжигают при температуре 1000-15000 °С . Полученное жидкое стекло охлаждают и перемалывают в порошок.

-     восстановительные СИЦ имеют частицы размером 40-50 мкм;

-     фиксирующие и прокладочные СИЦ – менее 20-25 мкм;

-    для эстетических реставраций применяют цементы с частицами, имеющими средний размер 8 мкм.

Компоненты

Диоксид кремния SiO₂ – влияет на степень прозрачности, замедленное схватывание, снижение скорости реакции и удлинение рабочего времени

Оксид алюминия Al₂O₃ – влияет на механическую прочность, кислотоустойчивость. Большое количество оксида алюминия снижает рабочее время и время отверждения, делает материал непрозрачным.

Фторид кальция CaF₂ – обеспечивает кариесстатический эффект, регулируют рН среды в процессе твердения, большое количество снижает прозрачность материала.

Фосфат алюминия Al₃PO₄ – влияет на прозрачность, механическую прочность, стабильность, устойчивость к истиранию.

Соли металлов – бария, цинка, стронция, лантана – обеспечивают рентгеноконтрастность.

Жидкость:

– 50 %-й водный раствор поликарбоновых кислот: акриловой, итаконовой, малеиновой;

– 5 % оптически активного изомера винной кислоты, который обеспечивает быстрое схватывание цемента.

 

ГибридныеCИЦ (модифицированные полимерами). В состав входит полимерная смола. Механизм отверждения – двойной (химический и световой) или тройной (химический, световой и самоотверждение).

 

Аква-цементы

Поликарбоновые и винные кислоты присутствуют в порошке в виде кристаллов. При смешивании порошка с водой происходит растворение полиакриловой кислоты и начинается реакция отверждения цемента. Применение аква-цементов позволяет обеспечивать оптимальное соотношение «стекло-кислота». В то же время порошки этих цементов активно поглощают пары из воздуха.

Аква-цементы обладают теми же свойства и недостатками, что и традиционные СИЦ.

 

Металлосодержащие СИЦ

В состав порошка входят металлические добавки и сплавы (серебро-олово, серебро-палладий).

 

Отверждение традиционных СИЦ

При замешивании в присутствии воды происходит диссоциация поликарбоновых кислот. Водородные ионы диффундируют к частицам стекла и обеспечивают выбивание катионов кальция, алюминия и ионов фтора с поверхности стеклянных частиц. Ионы металлов стремятся к анионным молекулам поликарбоновых кислот. Наиболее быстро выделяется кальций, который выбивается с поверхности стеклянных частиц, а также вытесняется из твердых тканей зуба (ТТЗ) гидроксильными группами поликислоты. В результате сначала происходит взаимодействие кальция и гидроксильных групп поликарбоновых кислот.

Это взаимодействие обеспечивает схватывание цемента и образование химической связи между поликарбоновой кислотой и ТТЗ. Далее происходит реакция связывания цепей поликарбоновых кислот ионами алюминия, что приводит к образованию полиакрилатов алюминия и твердению CИЦ. В это время на поверхности стеклянных частиц происходит образование силикагеля, который образуется из оксида кремния при помощи полиакриловой кислоты.

Окончательная структура отвердевшего CИЦ представляет собой частицы стекла, окруженные силикагелем и расположенные в матрице поперечно сшитых поликарбоновых кислот. Традиционные CИЦ имеют один механизм отверждения – по типу кислотно-щелочной реакции.

 

Вывод

В настоящее время продолжается процесс модернизации стеклоиономерных цементов. Одно из основных направлений исследований в этой области – совершенствование механизма отверждения СИЦ направлено на улучшение манипуляционных свойств, физико-химических  и эстетических характеристик материалов этой группы. За 30 лет разработок, которые не прекращаются и в настоящее время, было создано несколько групп стеклоиономерных цементов.

 

Вопросы для самоконтроля:

1.  Дайте определение «стеклоиономерные цементы».

2.  Перечислите классификацию стеклоиономерных цементов.

3.  Чем отличаются аква-цементы от традиционных стеклоиономерных цементов?

 

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 8. Стеклоиономерные цементы, модифицированные полимерами. Клиническое применение.

«Эстетические» СИЦ

«Эстетические» СИЦ получают путем увеличения соотношения порошок/жидкость, введения в состав порошка специальных дисперсных стекол, изменения соотношения между оксидом кремния и алюминия в сторону оксида кремния, что увеличивает прозрачность. Благодаря этому эстетические свойства цементов улучшаются, однако снижается прочность, увеличивается время отверждения, повышается чувствительность к избытку или недостатку влаги на начальных этапах «созревания» цементной массы.

 

Показания к применению

1.     Кариозные полости 5-го класса, эрозии эмали, клиновидные дефекты.

2.     Небольшие полости 1-го класса.

3.     Полости 3-го класса.

4.     Кариес корня фронтальных зубов.

5.     Базовая прокладка при пломбировании зуба методом «сэндвич».

 

«Упрочненные» СИЦ

«Упрочненные» СИЦ получают путем увеличения соотношения порошок/жидкость, введения в их состав специальных волокон, металлических добавок, спекания металлических и стеклянных частиц.

 

Показания к применению:

1.     Кариес молочных зубов (полости 1,2-го класса).

2.     Кариозные полости 5-го класса, клиновидные дефекты, эрозии эмали жевательных зубов.

3.     Кариес корня жевательных зубов.

4.     Полости 1-го класса небольших размеров.

5.     Наложение пломбы на срок до 1 года.

6.     Пломбирование (герметизация) фиссур.

7.     Базовая прокладка при пломбировании зуба методом «сэндвич» в тех случаях, когда эстетический результат не имеет первостепенного значения.

8.     Реконструкция культи зуба перед протезированием.

 

В случае, когда в качестве изолирующей прокладки используется классический CИЦ, а композитная пломба ставится в то же посещение, за счет прочного связывания композита со стеклоиономером и полимеризационной усадки композита резко повышается вероятность отрыва прокладки от дна полости. Клиническими проявлениями дебондинга являются боли в зубе от температурных раздражителей, болезненность при накусывании на пломбу. В связи с этим рекомендуют в первое посещение всю полость запломбировать CИЦ, во второе посещение (через 24-48 часов) – удалить часть стеклоиономерного цемента и запломбировать композитным пломбировочным материалом (КПМ) с предварительным протравливанием CИЦ и применением адгезивной системы.

Наложить в одно посещение прокладку из СИЦ и пломбу из КПМ возможно при использовании СИЦ двойного или тройного отверждения.

 

Положительные свойства СИЦ

1.  Хорошая химическая адгезия к ТТЗ обеспечивается двумя механизмами:

-         образование хелатных соединений между карбоксилатными группами макромолекулы поликарбоновой кислоты и кальцием гидроксиапатита эмали и дентина;

-         образование связей водородного типа между карбоксилатными группами макромолекулы поликарбоновой кислоты и коллагеном дентина.

2.     Хорошая химическая адгезия к различным пломбировочным материалам.

3.     Высокая биологическая совместимость с ТТЗ.

4.     Противокариозное действие обеспечивается ионами фтора, который участвует в образовании фторида кальция на поверхности эмали, диссоциирует и является донором ионов фтора для замещения гидроксильных групп гидроксиапатита.

5.     Замещает гидроксильные группы гидроксиапатита с образованием фторапатита, более устойчивого к действию кислот.

6.     Катализирует включение минеральных компонентов в эмаль, что стимулирует минерализацию.

7.     Изменяет электрический потенциал поверхности эмали, что препятствует адгезии микробов.

8.     Блокирует синтез микроорганизмами полисахаридов, отвечающих за их прикрепление к поверхности зуба.

9.     Блокирует выработку молочной кислоты микроорганизмами.

10. Высокая прочность.

11. Коэффициент теплового расширения близок к таковому ТТЗ.

12. Низкая теплопроводность.

13. Нерастворимость в полости рта.

14. Устойчивость к воздействию кислот.

15. Низкаяполимеризационнаяусадка.

16. Удовлетворительные эстетические характеристики.

17. Устойчивость цвета.

18. Рентгеноконтрастность

19. Совместимость с другими пломбировочными материалами.

20. Простота применения.

 

Недостатки СИЦ

1.     Чувствительность к влаге в момент твердения.

2.     Медленное затвердевание. Несмотря на то, что первичное отверждение материала происходит в течение 3-6 минут, окончательное «cозревание» цемента длится в течение cуток. Только через 24 часа материал становится малочувствительным к внешним воздействиям. Поэтому в первые cутки после наложения «классический» стеклоиономерный цемент имеет ряд cлабых мест:

-    чувствительность к избытку и недостатку влаги в процессе отверждения: избыток влаги в процессе отверждения цементной массы приводит к вымыванию ионов алюминия и нарушению формирования трехмерной пространственной структуры полимера. Переcушивание твердеющего цемента приводит к нарушению процесса диссоциации полимерной кислоты и уменьшает выход ионов металлов из частиц стекла, в результате чего отверждение цемента нарушается;

-    чувствительность к внешним воздействия: вибрация при обработке борами и абразивными инструментами может нарушать химическую cвязь между СИЦ и ТТЗ, в результате нарушается герметичность на границе пломба – зуб.

3.     Вероятность нарушения химического cоcтава и процесса отверждения при протравливании «несозревшей» цементной массы фосфорной кислотой.

4.     Предварительное протравливание вызывает частичную деминерализацию ТТЗ, а СИЦ образуют химическую связь именно с кальцием дентина и эмали.

5.     Фосфорная кислота более сильный агент, чем полимерные кислоты, поэтому существует большая вероятноcть вытеснения полимерной кислоты.

6.     Опасность раздражающего действия при глубоких полостях.

 

Некоторые современные CИЦ за счет совершенствования технологии производства менее чувствительны к внешним воздействиям: Ketac Molar (3M ESPE) –можно обрабатывать борами и другими абразивными инструментами через 5-7 минут.

 

Показания к применению СИЦ:

-    фиксация ортопедических конструкций;

-    наложение базовых и лайнерных прокладок под композитные и металлические пломбы;

-    герметизацияфиссур;

-    пломбирование КП в молочных и постоянных зубах, в т.ч. при кариесе корня;

-    пломбирование при некариозных поражениях;

-    ART-методика лечения кариеса;

-    восстановление культи зуба.

 

Вспомогательные материалы и средства при использовании СИЦ

Кондиционер – для удаления слоя, покрывающего поверхность дентина после препарирования кариозной полости, который представляет собой соединение остатков минерализованной матрицы дентина и остатков органических веществ. СИЦ создает химическую связь только с дентином, а не со смазанным слоем.

Виды кондиционеров:

-    Митак (Владмива) – в составе малеиновая, итаконовая, полиакриловая кислоты;

-    DentinConditioner(GC);

-    Ketac-Conditioner(3M ESPE);

Лаки – для покрытия CИЦ с целью защиты пломбы от попадания влаги и дегидратации.

 

Гибридные cтеклоиономерные цементы

 

Состав

Порошок: алюмофторсиликатное стекло, кристаллы поликарбоновых кислот.

Жидкость:

-водный раствор поликарбоновых кислот, концы молекул которых модифицированы метакрилатными группами;

-винная кислота;

-гидроксиэтилметакрилат (НЕМА);

-фотоинициатор (камфарохинон);

-в состав СИЦ включена светоотверждаемая полимерная смола.

 

Этапы отверждения гибридных СИЦ

1.     Инициированная светом полимеризация свободных радикалов метакрилатных групп, за счет чего происходит связывание между собой макромолекул поликарбоновых кислот.

2.     Классическая кислотно-основная стеклоиономерная реакция (сшивание макромолекул поликислот ионами металлов.

3.     Под влиянием света полимеризационной лампы происходит быстрая «композитная» реакция полимеризации матрицы; в результате образуется плотный полимерный каркас, который обеспечивает прочность материала на начальном этапе отверждения.

4.     Сразу после смешивания порошка и жидкости начинается типичная для стеклоиономеров медленно протекающая реакция отверждения, которая длится до 24 часов. При этом стеклоиономерная матрица соединяется с полимерной.

Гибридные СИЦ тройного отверждения имеют три механизма:

-    инициированная светом полимеризация свободных радикалов метакрилатных групп;

-    классическая кислотно-основная cтеклоиономерная реакция;

-    инициированная каталитической редокс-системой самополимеризация свободных радикалов метакрилатных групп, происходит без воздействия света.

Свойства

Гибридные CИЦ обладают улучшенными физико-механическими свойствами, но имеют недостаток: в участках, недоступных для проникновения света полимеризующей лампы отверждение происходит лишь за счет стеклоиономерной реакции, что сказывается на физико-химических свойствах. Полимерная матрица гибридных CИЦ двойного отверждения твердеет только под действием света, поэтому они не пригодны для фиксации коронок, колпачков, металлических анкерных штифтов.

Этого недостатка лишены гибридные CИЦ тройного механизма отверждения.

Работы по совершенствованию СИЦ привели к созданию гибридного цемента “Vitremer” (3M ESPE). Это единственный СИЦ, в котором применена технология тройного отверждения:

Световое отверждение полимерной матрицы происходит непосредственно во время светооблучения. Это позволяет уже в процессе наложения пломбы добиться высокой прочности, обеспечивает удобство в применении, снижает возможность загрязнения.

Химическое отверждение полимерной матрицы обеспечивается содержанием в порошке микрокапсул с патентованной каталитической системой. При смешивании порошка с жидкостью капсулы разрушаются и происходит активация катализатора. Наличие механизма химического отвердения полимерной матрицы обеспечивает полноценное отверждение всех участков пломбы даже без светооблучения. Таким образом, отпадает необходимость послойного отверждения материала. Наложение пломбы, даже большого объема, с использованием только одной порции материала позволяет получить однородную структуру и значительно экономит время.

«Классическая» стеклоиономерная реакция отверждения, характерная для всех СИЦ, длится на протяжении суток и происходит внутри прочного полимерного «каркаса». Стеклоиономерная реакция обеспечивает «Витремеру» химическую адгезию к ТТЗ, биосовместимость, пролонгированное выделение фтора, а, следовательно, высокое качество реставрации и уменьшение вероятности развития рецидива кариеса.

Показания к применению материала «Витремер»

1.     Эстетическое пломбирование КП 3, 5-го класса у взрослых.

2.     Пломбирование дефектов зубов некариозного происхождения: эрозии, клиновидные дефекты.

3.     Пломбирование всех классов молочных зубов.

4.     Пломбирование зубов в геронтостоматологии.

5.     Временное восстановление сломанных зубов.

6.     Восстановление разрушенной коронки зуба с созданием культи.

7.     Базовая прокладка при пломбировании зуба методом «сэндвич».

 

Компомеры

Компомеры – композиты, модифицированные иономерными цементами. Все компомеры обладают одним – световым – способом отверждения.

В их состав входят метакриловые смолы (UDMA, TCB), стронций-фтор-кремниевое стекло, флюорит стронция, инициаторы полимеризации, пигменты, эластомеры, стабилизаторы и полиакриловая кислота. Мономеры ТСВ, свойственные только компомерам, соединены с кислотными группами СИЦ. Компомеры не содержат воды, и первоначально под влиянием света происходит только реакция полимеризации мономеров. Кислотно-основная реакция в них и выделение фтора начинается через несколько дней после насыщения материала влагой. Из-за гигроскопического расширения под влиянием воды компомерыне следует использовать для пломбирования зубов, которые будут покрываться керамическими коронками, так как увеличение объема может привести к появлению трещин. Они выделяют в 3-5 раз меньше фтора, чем СИЦ, но батарейный эффект не уступает СИЦ.

Благодаря широкому распространению СИЦ было доказано, что пломбировочный материал, выделяющий ионы фтора, способен уменьшить риск возникновения кариеса вокруг пломбы. Однако СИЦ отличаются низкой прочностью, их поверхность шероховата, а структура непрозрачна. Композиты, напротив, выгодно отличаются по этим свойствам, но они не могут длительно выделять фтор. Путем модификации структуры и состава композита удалось получить новый пломбировочный материал, соединяющий свойства СИЦ и композитов. Этот материал получил название КОМПОМЕР.

По свойствам и структуре компомеры ближе к композитам, чем к СИЦ, соответственно обладают всеми свойствами полимерных материалов. Основные особенности компомеров заключаются в их структуре (реактивный наполнитель и кислотномодифицированная органическая матрица) и свойствах (наличие двух реакций полимеризации: свободнорадикальной и кислотно-основной; способность к длительному выделению ионов фтора и прикреплению к тканям зуба при помощи адгезивной системы).

Органическая матрица компомеров состоит из обычного для композитов мономера, модифицированного поликарбоксильными кислотными группами. Наличие метакрилатов позволяет образовывать длинные полимерные цепи, подобно композитам, а кислотные группы взаимодействуют с реактивным наполнителем подобно стеклоиономерам. Обычно компомеры являются светоотверждаемыми материалами. Кислотно-основная реакция может происходить только в водной среде и начинается после пропитывания компомера влагой полости рта. Водопоглощение происходит очень медленно в течение нескольких месяцев, вследствие чего объем пломбы увеличивается примерно на 2 %.

Неорганический наполнитель представлен в виде частиц стронций-фторсиликатного стекла и фтористого стронция, измельченных до 0,8-1 мкм. Содержание наполнителя составляет 70-73 % по массе.

Компомеры обладают всеми типичными свойствами композитов. Отверждение происходит в два этапа. В результате полимеризации мономера достигается первичная твердость. После прохождения кислотно-основной реакции прочность еще повышается. Основными показаниями к применению служат пломбирование полостей 3, 4, 5-го классов, некоторые могут применяться также для 1 и 2-го классов.

Прозрачность и полируемость компомеров практически не отличаются от композитных пломбировочных материалов (КПМ). Полимеризационная усадка составляет 3 % и почти компенсируется объемным гигроскопическим расширением. Окончательная полировка проводится в то же посещение.

Поскольку компомеры относят к полимерным пломбировочным материалам и не являются самоадгезивными, для их прикрепления к ТТЗ применяют адгезивные системы. В большинстве случаев подготовленную полость обрабатывают полимерным праймер-адгезивом без кислотного травления. Это обусловлено щадящими показаниями к применению компомеров, свойствами современных адгезивных систем. Для получения более высокой прочности прикрепления дентин и эмаль можно обрабатывать минеральной или смесью органических кислот. По консистенции компомеры делят на группы со средней прочностью (обычные) и низкой (текучие). С увеличением доли органических компонентов физические свойства компомеров ухудшаются.

Примерыкомпомеров:

-     “Dyract”,”Dyract AP”,“Dyract flow”(Dentsply);

-     “F 2000” (3M);

-     “Compoglass F”, “Compoglass flow” (Vivadent).

 

Ормокеры

Это новая группа полимерных пломбировочных материалов на основе керамического полисилоксана. Это соединение представляет собой макромолекулярную цепь, охватывающую частицы неорганического наполнителя. Название произошло от комбинации слов «ОРганически МОдифицированная КЕРамика». Материал обладает способностью выделять фосфаты, ионы кальция и фтора. Ормокеры отличаются значительной прочностью, низкой усадкой, высокой устойчивостью к истиранию, биосовместимостью и большой степенью полимеризации. Применяют как универсальный пломбировочный материал.

Примеры ормокеров :

-     “Definite” (Degussa);

-     “Admira” (Voco).

 

 

 

 

Вывод

Благодаря широкому распространению СИЦ было доказано, что пломбировочный материал, выделяющий ионы фтора, способен уменьшить риск возникновения кариеса вокруг пломбы. Однако СИЦ отличаются низкой прочностью, их поверхность шероховата, а структура непрозрачна. Поэтому были предложены новые материалы, схожие по свойствам с стеклоиономерными цементами, а по эстетическим свойствам – с композитными материалами.

 

Вопросы для самоконтроля

1. Что называется компомерами?

2. Что называется ормокерами?

3. Перечислите показания к применению материала «Витример».

 

Литература: [2 . С. 81-84, 6. С. 170-185, 8. С. 129-144].