Kompozitni materiali in sodobni adhezivni sistemi

Asist. Igor Križnar dr.dent.medKatedra za zobne bolezni in normalno morfologijo zobnega organa27.3.2011

Kompoziti – pregled snovi

Zgodovina razvoja kompozitov in glavni mejniki

Zgradba in vpliv posameznih komponent na lastnosti kompozitov

Polimerizacija in krčenje

Adhezivni sistemi Klinična uporaba kompozitov

Zgodovina kompozitnih materialov

1930- iznajdba akrilatov (Plexiglass) 1946 – 98 % vseh protez je bilo izdelanih iz

PMMA 1962- na trgu prvi kompoziti = Rafael Bowen

– Bowenov kompozit (na osnovi Bis-GMA, monomere in stekleni oz. silicijevi delci)

1970 – nastopi obdobje fotopolimerizacije –kot aktivator se uporablja kamforkinon namesto benzoil peroksid/aminskega sistema

Zgodovina kompozitnih materialov

1970 – iznajdba adhezivnih tehnik in adhezivnih sistemov; Buonocore- jedkanje sklenine s fosforno kislino izboljša vezavo akrilatov

1982 - Nakabayaschi- adhezija na dentin z mikromehansko retencijo in tvorbo hibridne plasti

1984 – dodatki polnil (ytterbijev triflurid), naredili kompozite dovolj radiopačne

1990 naprej – minimalno invazivna stomatologija in estetski koncepti v stomatologiji

Kemijska sestava kompozitnih materialov

Organski matriks(12-40 %)

Anorganska polnila(60-88 %)

Compose – to make or form by combining things, parts or elements.

Sestava kompozitov

Organski matriks1. Organske monomere (metakrilati)- se povežejo v 3D

zamrežen matriks2. Določajo lastnosti kot so: reaktivnost, krčenje pri

polimerizaciji, viskoznost, topnost,..

Iniciatorji, stabilizatorji, dodatki

Sestava kompozitov

Organske monomere:

1. Monometakrilati (BenzilMA)2. Dimetakrilati (Bis-GMA,

UDMA, TEGDMA)3. Multimetakrilati4. Metarkilati s funkcionalnimi

skupinami (-OH, -COOH skupine)(HEMA, GDMA, MDP,..)

Lastnosti monomer vplivajo na lastnosti kompozitnega materiala

Absorpcija vode - Odvisna od prisotnosti polarnih skupin

Topnost - Večja topnost pomeni večjo absorpcijo vode – slabše mehanske lastnosti in več izplavljanja monomer

Refraktivni indeks –vpliva na barvne lastnosti materiala (translucenco) in s tem na strjevanje

Iniciatorji, stabilizatorji in dodatki

Iniciatorji – sprožijo strjevanje, so vir prostih radikalov

svetlobna polimerizacija (svetloba 400-

500nm)(Kamforkinon, Lucirin TPO)

kemično strjevanje – mešanje past ali pa visoka T (Redoks sistemi)

Stabilizatorji – lovijo proste radikale

Dodatne snovi – Ti oksid, drugi anorganski pigmenti in ioni Fe, Cr, Cu za barvo, snovi, ki fluorescirajo

Anorganska polnila

Pomen: Ključna za trdnost materiala, obrabo, zmanjševanje krčenja, translucenco, opalescenco, radiopačnost, barvo,...

Vrste kompozitov (velikost polnil):1. Kompoziti z makropolnili (več od 3 µm)

2. Kompoziti z mikropolnili (manj od 100 nm )

(sedaj tudi nanopolnila)1. Hibridni kompoziti (makropolnila manj od 1 µm,

vmes pa mikropolnila)

Vrste anorganskih polnil

Amorfni silicijev dioksid

okrogli delci velikosti 100nm kompoziti, ki jih vsebujejo zelo odporni na obrabo vendar potrebno veliko

organske monomere

Kompoziti zato vsebujejole 10 % SiO2.

Vrste anorganskih polnil

Stekleni delci

stopljena stekla SiO2, AL2O3, BaO, ki se jih nato zdrobi na ustrezno velikost

vplivajo na refraktorni indeks in na radiopačnost

od 0,5 -1 µm veliki

Vrste anorganskih polnil

Okrogli mešani oksidi –SiO2-ZrO2 – prednost obeh snovi

Radiopačna polnila –potrebne snovi z velikim številom protonov v jedru elementa (Ytterbijev trifluorid – ena redkih snovi, ki to izpolnjuje, fluor sprošča zelo počasi)

Vrste anorganskih polnil

Polnila, ki sproščajo fluoride – kalcij aluminijevo fluorosilikatna stekla in ytterbijev trifluorid)

Prepolimerizirana polnila – 15 – 30 µm, zmanjšajo krčenje

Lastnosti anorganskih polnil

Velikost polnil- vpliva na mehanske lastnosti (obraba) Oblika polnil- različni načini pridobitve teh polnil(sintetizirani,

precipitirani, zdrobljeni)Vsebnost polnil- vpliva na viskoznost, obrabo, elastični modul,

krčenje

Silanizacija polnil

Omogoča kemično vezavo med steklenimi delci in organsko mrežo

Silanolne skupine stekel, SiO2 in mešani oksidi

SILAN

Optimizacija vsebnosti polnil

Želimo torej kompozite, ki bi se dobro polirali (veliko majhnih polnil), imeli dobre mehanske lastnosti (veliko polnil) ter imeli majhno stopnjo krčenja.

Tako je potrebno najti pravo razmerje polnil !

Polimerizacija-krčenje

Vsi kompozitni materiali se pri strjevanju kričijo

Krčenje nastopi zaradi povezovanja organskih monomer v polimere -Polimerizacija

Krčenje je večje, če uporabljamo manjše molekule (MMA - 21 %, UDMA – 6%)

Je eksotermna reakcija, kjer se sprošča toplota

Postopek polimerizacije

1. faza (faza indukcije) –nastanek primarnih prostih radikalov iz iniciatorjev

2. faza (faza inhibicije) –vsi inhibitorji so porabljeni (manj kot 1 sekundo)

Gel točka – po 5 sekundah se lineranr molekule začnejo povezovati v 3D togo strukturo

Stopnja pretvorbe dvojnih vezi je 56-78 %

Končen rezultat je trda snov brez vonja, pri čemer se je sprostila temperatura in nastopilo je tudi skrčenje materiala

Kontrakcija- krčenje

Nastopi, ker se molekule povezujejo (iz van der Waalsovih vezi do kovalentnih vezi)

Negativne posledice:1. razvoj nateznih sil2. nastanek pok3. zlom zoba4. odlepljanje od zobnih tkiv 5. formacija mikrošpranj

Preobčutljivost, zabarvanje, karies, izpad plombe

Nastanek nateznih sil

Nastanek nateznih sil odvisen od:

1. način polimerizacije2. elastičnosti materiala3. čas do gel točke

4. poroznosti materiala

Adhezija in adhezivni sistemi

Adhezija (vezava) - je lepljenje kompozitnih materialov s pomočjo smolastih materialov (adhezivnih sistemov) po določenem sosledju kliničnih korakov na trda zobna tkiva (sklenino in dentin)

Mehanizem adhezije

trije osnovni klinični koraki:1. jedkanje s spiranjem - odstrani minerale in ustvari

mikroporozno površino

2. nanos prvega premaza –izpodrine vodo in se vgradi

v nastale mikropore

1. nanos veziva (adheziva)-tvori hibridno plast(del izgubljenih materialov je nadomeščen z smolami)

Delitev adhezivnih sistemov

Kronološka delitev oz. delitev po številu kliničnih korakov

Po načinu delovanja:Adhezivni sistemi jedkanja in

spiranjaSamojedkajoči adhezivni

sistemi

Sestava adhezivnih sistemov

Organske monomere Topila (etanol, voda, aceton) Polnila

Adhezija na sklenino

Sestava: 1. - 95% mineralov2. - 5% organskih snovi in vode

1. Jedkanje s 35% fosforno kislino

Adhezija na dentin

Sestava: 1. - 50 % je anorganskih snovi 2. - 30 % je organskih snovi

3. - 20 % je plazmi podobne tekočine

Jedkanje s 35% fosforno kislino

Klinična uporaba adhezivnih sistemov in kompozitnih materialov Zdravljenje kariesa in zlomljenih zob Estetska stomatologija Podlaganje plomb Zalivanje fisur Cementiranje protetičnih sider

Lepljenje ortodontskih nosilcev

Klinični primer plombiranja v TKS

Klinični primer plombiranja v IKS