ESTIMATION OF BASIC PHYSICAL AND MECHANICAL PROPERTIES OF COMPOSITE MATERIALS FOR THE RESTORATION OF TEETH BY THE DIRECT METHOD WITH A COMBINATION OF MULTIPLE LAYERS OF COMPOSITES WITH DIFFERENT CONSISTENCY PASTES
- Authors: Starodubova A.V.1, Vinnichenko Y.A1, Poyurovskaya I.Y.1, Rusanov F.S1
-
Affiliations:
- Сentral Research Institute of Dentistry and Maxillofacial Surgery
- Issue: Vol 21, No 3 (2017)
- Pages: 132-135
- Section: Articles
- Submitted: 04.08.2020
- Published: 15.06.2017
- URL: https://rjdentistry.com/1728-2802/article/view/42124
- DOI: https://doi.org/10.18821/1728-2802-2017-21-3-132-135
- ID: 42124
Cite item
Full Text
Abstract
The article investigated the strength and adhesion properties of polymer composites with different consistency pastes using deposition layering them in a laboratory test.
Full Text
В современных публикациях, посвященных свойствам и строению твердых тканей зуба, подчеркивается значение дентино-эмалевой границы (ДЭГ), или плащевого дентина как структурной составляющей зубной ткани. ДЭГ не только влияет на внешний вид и цвет, но и повышает усталостную прочность натурального зуба благодаря способности «гасить» распространение трещины, возникающей в хрупкой эмали [1]. В клинической практике известно восстановление зубов пломбированием с применением нескольких слоев композитных материалов с разной исходной текучестью паст для улучшения эстетических показателей реставрированного зуба [2]. Однако вопросу изменения показателей физико-механических свойств пломбировочного материала при включении в состав пломбы нескольких слоев композитов с разной консистенцией пасты уделено меньше внимания. В то же время применение таких слоеных конструкций позволяет моделировать структуру натурального зуба, включив в состав реставрации специфический структурный компонент, аналогичный ДЭГ. Материал и методы Для проведения сравнительных испытаний были выбраны полимерные композиты, применяющиеся в клинической практике терапевтической стоматологии для восстановления зубов прямым методом. Композитный материал Filtek Z550 (3M ESPE) представляет собой пасту высокой вязкости, содержащую в органической матрице смесь олигомеров бис-ГМА, уретандиметакрилат, бис-этоксиметакрилат, пентаэтоксиглицидилметакрилат, и диметакрилат триэтиленгликоля, и неорганический наполнитель в форме наночастиц циркония-кремния и в виде нанокластеров. В качестве композита текучей консистенции испытывали материал SDR (DENTSPLY). SDR - светоотверждаемый фторсодержащий композит текучей консистенции с пониженной полимеризационной усадкой. Основными компонентами органической матрицы SDR являются олигомеры: модифицированный уретандиметакрилат, этоксилированный бис-фенол-А-диметакрилат, диметакрилат триэтиленгликоля, а в качестве наполнителя - барий- и стронций-алюмо-фтор-боросиликатное стекла. В материале использована традиционная система фотоинициирования для светоотверждаемых стоматологических композитов с фотоинициатором камфорхиноном; в SDR также содержатся стабилизаторы, замутнители (TiO2) и пигменты на основе оксидов железа. Прочностные показатели двухслойного композитного материала Filtek Z550 + SDR, а также показатели для каждого материала в отдельности, изучали при испытании образцов по ГОСТ 31574-2012 [3] на изгиб (п. 6.1.1) и на диаметральную прочность или прочность при диаметральном разрыве (п. 6.1.2). Адгезионные свойства в соединении изучаемых композитов с твердыми тканями зуба определяли также по ГОСТ 31574-2012 (п. 6.3.1) с применением подготовки поверхности образца из удаленного зуба и нанесением адгезива в соответствии с инструкциями по применению указанных композитов. Предварительное протравливание поверхности образца из удаленного зуба проводили гелем для травления дентина (ЗАО «ОЭЗ «ВладМиВа») с последующим нанесением светоотверждаемого адгезива Adper Single Bond 2 (3M ESPE). Для определения адгезионной прочности в соединении композитов с твердыми тканями зуба были изучены 3 варианта: 1 - слой композита высокой плотности Filtek Z550 наносили после протравливания и отверждения адгезива Adper Single Bond 2; 2 - слой композита высокой плотности Filtek Z550 наносили на отвержденный светом слой SDR, который также наносили на поверхность образца зуба после протравливания и отверждения адгезива Adper Single Bond 2; 3 - слой композита высокой плотности Filtek Z550 наносили на неотвержденный слой SDR, помещенный на поверхность образца зуба после протравливания и отверждения адгезива Adper Single Bond 2. Полученные два слоя из композитов SDR и Filtek Z550 по варианту 3 отверждали одновременно. Время светового облучения композитных слоев соответствовало времени, указанному в инструкциях изготовителей. Композит текучей консистенции SDR накладывали слоем до 0,5 мм; толщина композитного материала Filtek Z550 была в пределах 1,5-2 мм. Испытания прочностных свойств образцов композитов на изгиб и диаметральную прочность проводили в соответствии с ГОСТ 31574-2012 на испытательной машине Zwick Roell Z 010. Дополнительно адгезионную способность сравниваемых композитов изучали нестандартным методом диаметрального сжатия образцов, полученных нанесением слоев композитов в соответствии с ранее указанными вариантами испытаний, на поверхность дисков из гидроксилапатита (ГАП), используемого в качестве модели твердых тканей зуба [3] (рис. 1 на вклейке). Результаты и обсуждение В таблице представлены результаты испытаний при изгибе образцов композитов Filtek Z550 и SDR в зависимости от вида образцов, однослойных или двухслойных. В двухслойных образцах (см. таблицу) при световом отверждении двух слоев одновременно, не проводя предварительного отверждения нижнего слоя из текучего SDR, прочность на изгиб по сравнению с однослойными образцами повышается на 21% (р = 0,01), а модуль упругости при этом снижается на 8,2% (р = 0,01). На рис. 2 представлена гистограмма показателей адгезионной прочности соединения композитов Filtek Z550 и SDR с модельными образцами ГАП в зависимости от способа нанесения слоев композитов (варианты 1-3) и метода испытания. Адгезионная прочность в соединении «композиты-ГАП» в двухслойных образцах с тонким нижним слоем текучего SDR и верхним Filtek Z550 при одновременном световом отверждении этих слоев оказалась выше на 33% при испытании стандартным методом сдвига, и на 19% увеличился данный показатель при диаметральном сжатии двухслойных образцов по сравнению с аналогичными показателями для одного слоя композита Filtek Z550 (р = 0,1). При последовательном световом отверждении слоев и соответственно предварительном отверждении нижнего слоя текучего композита SDR показатель адгезионной прочности испытуемого соединения снижается. Такой результат согласуется с данными, полученными при испытании адгезионной прочности соединения двухслойного композитного покрытия (типа «сэндвич») из материалов ДентЛайт («ВладМиВа», Россия) и Estelite (Tokuyama Dental, Япония) с разной исходной консистенцией паст, традиционной густой и текучей, при последовательном отдельном отверждении светом каждого слоя [4]. Показатель адгезионной прочности для системы «сэндвич» снижался по сравнению с показателем для одного слоя композита густой консистенции. Отверждение нижнего слоя композита SDR с текучей пастой одновременно с верхним слоем из композита плотной консистенции Filtek Z550 после отверждения обеспечивает плавный переход тонкого эластичного низкомодульного слоя SDR к более жесткому высокомодульному слою Filtek Z550. Такой плавный переход и отсутствие четко выраженной границы раздела был отмечен при исследовании структуры зуба. Установлено, что граница раздела эмали и дентина представляет собой переходную зону с плавным и постепенным переходом свойств от жесткой эмали с модулем эластичности около 70 ГПа к более податливому дентину - с 20 ГПа [5]. Сравнительные испытания показали, что создание переходной зоны из более эластичного низкомодульного композита при реставрации зуба двумя типами светоотверждаемых композитов, отличающихся консистенцией паст, позволяет повысить прочностные и адгезионные свойства реставрационного материала. Установленные в испытаниях показатели прочности адгезионного соединения стоматологических полимерных композитов с твердыми тканями зуба методом сдвига и с модельным образцом ГАП методом диаметрального сжатия дали сопоставимые значения. Заключение Определение физико-механических свойств светоотверждаемых композитных материалов Filtek Z550 с густой консистенцией пасты и SDR с текучей консистенцией при сочетании двух слоев композитов показало, что при одновременном отверждении слоев повышаются показатели прочности при изгибе двухслойных образцов и прочности адгезионного соединения двухслойного композитного покрытия с твердыми тканями зуба и модельным образцом ГАП. Способ определения прочности адгезионного соединения стоматологических полимерных композитов с модельным образцом ГАП методом диаметрального сжатия позволяет создать условия нагружения склеенных разнородных материалов, подобные условиям функционирования реставрированного зуба, когда пломба или реставрация не сдвигается относительно тканей зуба, а испытывает жевательную нагрузку, передаваемую на реставрированный зуб. При этом отмечалось, что испытание адгезионной прочности соединений методом сдвига, несмотря на широкое распространение и стандартизацию этого способа, не позволяет оценить состояние поверхности раздела «адгезив-субстрат» [6].×
About the authors
Anna Vladimirovna Starodubova
Сentral Research Institute of Dentistry and Maxillofacial Surgery
Email: anna.sta@mail.ru
dental therapist 1109991, Moscow, Russia
Yu. A Vinnichenko
Сentral Research Institute of Dentistry and Maxillofacial Surgery1109991, Moscow, Russia
I. Ya Poyurovskaya
Сentral Research Institute of Dentistry and Maxillofacial Surgery1109991, Moscow, Russia
F. S Rusanov
Сentral Research Institute of Dentistry and Maxillofacial Surgery1109991, Moscow, Russia
References
- Стародубова А.B., Винниченко Ю.А., Поюровская И.Я., Определение физико-механических свойств плащевого дентина методом наноиндентации. VI Научно-практическая конференция молодых ученых «Актуальные проблемы стоматологии и челюстно-лицевой хирургии». Стоматология. 2015; (6): 60-1. doi: 10.17116/stomat201594654-79.
- ГОСТ 31574-2012. Стоматология. Материалы полимерные восстановительные. Технические требования. Методы испытаний. Доступно по: http://docs.cntd.ru/document/1200101794. Ссылка активна на 20.05.2016.
- Патент РФ на изобретение № 2537247/27.12.2014. Бюл. № 36. Дьяконенко Е.Е., Поюровская И.Я., Пожарков О.Ф., Сутугина Т.Ф. Способ получения гидроксилапатитной керамики в качестве модели твердых тканей зуба. Доступно по: http://www.freepatent.ru/images/img_patents/2/2537/2537247/patent-2537247.pdf. Ссылка активна на 20.05.2016.
- Кречина Е.К., Поюровская И.Я., Согачев Г.В., Русанов Ф.С. Адгезия как критерий выбора материала для реставрации зубов с дефектами в пришеечной области. Стоматология. 2015; (4): 29-34. doi: 10.17116/stomat201594429-34.
- Bechtle S., Fett T., Rizzi G., Habelitz S., Klocke Arndt, Schneider G.A. Crack arrest within teeth at the dentinoenamel junction caused by elastic modulus mismatch. Biomaterials. 2010; 31 (14): 4238-47. doi: 10.1016/j.biomaterials.2010.01.127
- Sultan H., Kelly J.R., Kazemi R.B. Investigating failure behavior and origins under supposed “shear bond” loading. Dent. Materials. 2015; 31 (7): 807-13. dx.doi.org/10.1016/j.dental.2015.04.007