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

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 Surgery

1109991, Moscow, Russia

I. Ya Poyurovskaya

Сentral Research Institute of Dentistry and Maxillofacial Surgery

1109991, Moscow, Russia

F. S Rusanov

Сentral Research Institute of Dentistry and Maxillofacial Surgery

1109991, Moscow, Russia

References

Supplementary files