Стеклоиономерные цементы

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО  ПО ЗДРАВООХРАНЕНИЮ И 

СОЦИАЛЬНОМУ РАЗВИТИЮ

ГОУВПО ВОЛГОГРАДСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра Стоматологии детского возраста

 «Стеклоиономерные цементы»

                     Выполнил:

                                                     студент  курса группы №

                                                        стоматологического факультета

                                                                     Проверил:

Волгоград 2011 г.

План работы:

1. Введение                                    стр.2
2. Состав стеклоиономерных цементов                               стр.2
3. Основные свойства стеклоиономерных цементов  стр.6
4. Показания к применению традиционных              стеклоиономерных цементов     стр.13
5. Типы стеклоиономерных цементов    стр.16
6. Список литературы       стр.17

1. Введение.

    Первый коммерческий стеклоиономерный цемент ASPA-IV (алюмосиликатный полиакриловый) был разработан A.D. Wilson и В.Е. Kent (1971) и выпущен в начале 70-х годов в США компанией De Trey. С этого времени стеклоиономеры начали рассматриваться как потенциальная замена силикатным цементам, которые были распространены в течение почти 80 лет и затем стали вытесняться композитными материалами. Спектр выпускаемых в настоящее время стеклоиономерных цементов позволяет успешно решать большинство задач практической стоматологии, учитывая при этом не только свойства материалов, но и индивидуальные предпочтения врача, финансовые возможности пациента, материальную и кадровую возможность лечебного учреждения.

2. Состав стеклоиономерных цементов.

Итак, стеклоиономерный цемент состоит из двух компонентов — стеклянного порошка и кополимерной кислоты. Привлекательным аспектом стеклоиономеров но сравнению с другими цементами является возможность достижения большого количества вариаций композиций состава, что отражается на получаемых свойствах материала. Еще A.D.Wilson в ходе исследований констатировал, что решающим фактором для гидролитической стабильности цемента является состав стекла. Для достижения тех или иных свойств материала возможно использование различных композиций стекла, а также значительное количество комбинаций поликислот для кополимери-зации (напомним, что в цинк-фосфатном цементе оптимальной является практически одна композиция — концентрация кислоты и соотношение компонентов).

Порошок. Порошок первых стеклоиономерных цементов состоял из диоксида кремния и алюминия в соотношении 2:1 и содержал около 23 % фтора.

В настоящее время порошок  стеклоиономерного цемента представляет собой тонко измельченное (кальций) фторалюмосиликатное стекло с большим количеством кальция и фтора и небольшим — натрия и фосфатов. Основными его компонентами являются диоксид кремния (SiO₂), оксид алюминия (Al₂O₃) и фторид кальция (CaF₂ ). В состав стекла входят также в небольших количествах фториды натрия и алюминия, фосфаты кальция или алюминия. Непрозрачность для рентгеновских лучей многих цементов обеспечивается добавлением рентгеноконтрастного бариевого стекла или соединений металлов (в частности, оксида цинка). Примерный состав порошка стеклоиономерного цемента представлен в табл. 1.

Таблица 1. Примерный состав стандартного стеклоиономерного цемента.

Различные соединения, входящие в состав стекла, обуславливают различные свойства материала. Высокое (>40%) содержание кварца (диоксида кремния) обеспечивает высокую степень прозрачности стекла, однако замедляет процесс схватывания цемента, удлиняет время его затвердевания и рабочее время, несколько снижает прочность отвердевшего материала (при снижении соотношения алюминия и кремния).Большое количество оксида алюминия делает материал непрозрачным, но повышает его прочность, кислото-устойчивость, уменьшает рабочее время и время отвердевания.Соотношение AL₂O₃/ SiO₂ отвечает за реакцию схватывания цемента: реакция с кислотой с выходом ионов начинается, если соотношение алюминия и кремния больше чем 2:1.Для обеспечения оптимального рабочего времени при неизменном времени отвердевания были разработаны добавки определенной концентрации винной кислоты к порошку или к жидкости.

Повышение содержания в порошке  фторида кальция снижает прозрачность материала, но обеспечивает его кариесстатические свойства за счет увеличения количества фтора. Содержание фторидов (в том числе фторидов натрия и алюминия) имеет также значение для температуры плавления стекла, финальной прочности материала и его растворимости, также положительно влияя на механическую прочность и обработку.Среднее содержание ионов фтора в традиционных стеклоиономерных цементах — 20-25 %.Фосфат алюминия, как и его оксид, понижает прозрачность материала и повышает его прочность и механическую стабильность. От стекла зависят также уровень высвобождения ионов и эстетические свойства материала (наличие пигментов, показатели отражения и преломления).

Порошок стеклоиономерного  цемента готовится путем смешивания кварца и алюминия во фторид-криолит-фосфат-алюминии. Смесь сплавляется при температуре 1000-1300 °С и при охлаждении образует опалесцирующее стекло, которое измельчается до получения порошка. Размер частиц порошка зависит от назначения материала он наибольший (40-50 мкм) у восстановительных материалов, у подкладочных и фиксирующих цементов размер частиц порошка составляет менее 20-25 мкм.

Поликислоты. В качестве полимера применяются комбинации различных поликарбоновых кислот с разными молекулярным весом, формулами и конфигурациями. Для полимеризации обычно используются три ненасыщенные карбоновые кислоты, акриловая, итаконовая и мале-иновая. Именно эти кислоты применяются в стеклоиономерных цементах потому, что их полимеры имеют наибольшее количество карбоксильных групп, за счет которых происходит сшивание цепочек полимера и адгезия к твердым тканям зуба. Полималеиновая и полиитаконо-вая кислоты содержат в 2 раза больше карбоксильных групп, чем полиакриловдя, кроме того, итаконовая кислота снижает вязкость жидкости и ингибирует загустевание вследствие образования межмолекулярных водородных связей.

Основополагающая реакция затвердевания  стеклоиономерного цемента

Затвердевание стеклоиономерного  цемента обусловлено образованием сложной совмещенной матрицы, состоящей из силикатной и полиакрилатной матриц. Поскольку выделение различных ионов из стекла и, таким образом, формирование солевой матрицы во времени происходит неравномерно, процесс застывания цемента осуществляется поэтапно. Наиболее быстро выделяются ионы кальция, затем — алюминия, которые и участвуют в образовании солевой матрицы. Ионы натрия и фтора не принимают участия в реакции отвердевания, но сочетаются в процессе выделения фторида натрия.

Отвердевание цемента  проходит три последовательные стадии:

1 Растворение (или гидратация, выделение ионов, выщелачивание ионов)

2 Загустевание (или первичное  гелеобразование, начальное, нестабильное отвердевание)

3. Отвердевание (или дегидратация, созревание, окончательное отвердевание)

 Окончательная структура  отвердевшего цемента представляет собой стеклянные частицы, каждая из которых окружена силикагелем и расположена в матриксе из поперечно связанных молекул поликислот (полиакрилата металла). Межфазный слой силикагеля играет роль связующего, образуя соединение с поверхностью непрореагировавшей частицы и с матрицей, за счет чего повышается прочность материала

Рис. 1. Структура отвердевшего стеклоиономерного  цемента

3. Основные свойства стеклоиономерных цементов.

Стеклоиономерные цементы  по своему назначению подразделяются на фиксирующие (для фиксации коронок, мостовидных протезов, других ортопедических конструкций), восстановительные (для пломбирования полостей) и прокладочные (для изолирующих прокладок). Среди прокладочных цементов иногда отдельно выделяют так называемые базисные цементы — для основы под реставрацию композитными материалами. Требования к цементам различных типов несколько отличаются. Двумя основными свойствами, позволившими стеклоиономерным цементам стать одними из наиболее распространенных пломбировочных материалов, являются их способность связываться с твердыми тканями зуба и выделять фтор.

Химическая  адгезия к дентину, эмали и  цементу без кислотного протравливания

- обеспечивается двумя механизмами. Первый из них основан на том, что карбоксилатные группы макромолекулы полиакриловой кислоты способны образовывать хелатные соединения с кальцием, в частности с кальцием гидроксиапатита дентина и эмали. Считается, что полиакрилатные ионы реагируют со структурой апатита, перемещая кальциевые и фосфатные ионы и создавая промежуточный слой полиакрилатных, фосфатных и кальциевых ионов, или связываясь непосредственно с кальцием апатита. Второй предположительный механизм связи основан на сродстве поликарбоновых кислот к азоту белковых молекул, в частности коллагена, что проявляется абсорбцией полиакриловой кислоты на коллагене дентина. Таким образом, связь с дентином может состоять из ионной связи с апатитом структуры дентина и связи водородного типа с коллагеном. Следует отметить, что последний механизм связи окончательно не доказан.

    Однако сила связи стеклоиономерного цемента с твердыми тканями зуба не является достаточно большой. Согласно различным источникам она может достигать 2-7 МПа (немногочисленные исследователи указывают на значение до 8-12 МПа после удаления смазанного слоя), что значительно меньше сил напряжения, развивающегося вследствие усадки композиционного материала, сил связи с тканями зуба адгезивных систем 4-5-го поколения, и тем более меньше сил связи внутри самого дентина . Относительно высокая вязкость традиционных цементов практически исключает возможность их фиксации к эмали и дентину за счет микроретенции. Таким образом, наличие химической связи материала с тканью зуба имеет значение не столько для прочности соединения, сколько для его плотности, обеспечивая непроницаемость контакта цемент—ткань зуба для влаги.

    Связь стеклоиономера с эмалью выше, чем с дентином (сила связи с дентином обычно находится в пределах 1 -3 МПа), что, вероятно, можно объяснить более высоким содержанием ионов кальция в эмали. Но клинический опыт показал, что даже такой связи достаточно для успешного восстановления эрозивных повреждений твердых тканей зубов и их дефектов типа полостей V класса.

Химическая  адгезия к большинству материалов.

- материалы, используемые для реставрационных работ (композиты, амальгамы, материалы, содержащие эвгенол, к азоту, платине, оксидированной фольге, нержавеющей стали, олову, золотому сплаву), объясняется способностью стеклоиономерных цементов образовывать хелатные и водородные связи с различными субстратами.

Фторзависимый кариесстатический эффект

- основан на двух явлениях, происходящих во время и после затвердевания стеклоиономерного цемента, — выделении фтора и образовании слоя фторсодержащих апатитов на границе между материалом пломбы и тканями зуба.

Рис. 2. Зависимость выделения фтора от времени, прошедшего от начала смешивания порошка и жидкости стеклоиономерного цемента

Известно, что механизм действия фтора при его воздействии  непосредственно в полости рта  состоит из нескольких слагаемых:

1. Образование более устойчивого  к действию кислот фторапатита путем замещения фтором гидроксильной группы гидроксиапатита.

2. Стимуляция минерализации  (катализирование включения минеральных компонентов в эмаль, закрепление граней растущего кристалла).

3. Образование на поверхности  эмали малорастворимого фторида кальция, который, медленно диссоциируя, поставляет в большом количестве ионы фтора для реакции замещения гидроксильных групп в апатитах эмали.

4. Снижение выработки  кислоты микроорганизмами (блокирование  ферментов микробного гликолиза(энолазы, превращающей 2-фосфорглицерат в фосфоэнолпируват) с прерыванием процесса образования молочной кислоты).

5. Блокирование реакций  синтеза микроорганизмами внеклеточных  полисахаридов декстрана и левана, обеспечивающих прикрепление зубной бляшки к поверхности зуба.

6. Изменение электрического  потенциала поверхности эмали  и препятствие оседанию на  ней микробных частиц.

Антибактериальные свойства

- связаны с действием выделяющегося фтора. Доказано, что поверхность пломб из стеклоиономерных цементов имеет более низкий уровень количества бактерий, чем из цинк-фосфатных и цинк-поликарбоксилатных цементов.

Хорошая биосовместимость, нетоксичность.

- Стеклоиономерные цементы обладают довольно высокой биосовместимостью. Неоднократно проводимые тесты с культурой ткани указывали на наличие более слабой реакции клеток на стеклоиономерные цементы, чем на цинкоксидэвгенольный материал или на цинкполикарбоксилатный цемент. В экспериментах in vivo также была продемонстрирована более мягкая реакция на стеклоиономерный цемент, чем на воздействие цинкоксидэвгенольного материала. Свежезамешанный цемент обладает слабой цитотоксичностью, но этот эффект снижается параллельно с отвердеванием материала. Сама по себе полиакриловая кислота не может диффундировать в дентин из-за высокого молекулярного веса. Сразу после внесения материала в полость высокая концентрация кислоты и свободных ионов может привести к усиленному движению воды из пульпы к цементу (рис. 3). Это чревато развитием гиперчувствительности пульпы, а при пересушивании дентина и нарушении соотношения порошок/жидкость в сторону порошка — к ее сильной дегидратации. Однако выполнение всех необходимых требований при работе со стеклоиономерными цементами практически устраняет риск описанных осложнений. Биосовместимость стеклоиономерных цементов позволяет применять их без прокладки или в качестве прокладочного материала, но возможность раздражения пульпы из-за начальной высокой кислотности диктует необходимость использования кальцийсодержащих прокладок при глубоких полостях в сочетании с острым течением кариозного процесса.

Рис. 3. Механизм возникновения боли(гиперчувствительности) при воздействии факторов, вызывающих движение жидкости в дентинных канальцах (высушивания, контакта с высокими концентрациями свободных ионов и т.д.)

Близость  коэффициента термического расширения к таковому эмали и дентина.

- Коэффициент температурного расширения стеклоиономерных цементов наиболее близкий к тканям зуба по сравнению с другими стоматологическими пломбировочными материалами. Это предотвращает растрескивание пломбированных зубов или нарушение краевого прилегания пломб при изменениях температуры в полости рта. Теплопроводность стеклоиономерных цементов также наиболее близка к теплопроводности дентина по сравнению с другими пломбировочными материалами.

Высокая прочность на сжатие.

- Прочность на сжатие стеклоиономерных цементов является самой высокой среди всех реставрационных цементов и приближается по значению к таковой у композитных материалов. Это свойство стеклоиономеров позволяет применять их в качестве базы под композитный материал при использовании «сэндвич»-техники, выдвигающей высокие прочностные требования к базисному материалу. Прочность на сжатие восстановительного стеклоиономерного цемента повышается в течение периода времени от 24 ч до 1 года в среднем от 160 МПа до 280 МПа (в отличие от цинк-поликарбоксилатных цементов) за счет инкорпорации ионов в матрицу и образования в ней перекрестных связей Прочность нарастает быстрее, если в ранний период цемент изолирован от влаги

Низкая  прочность на диаметральное растяжение

- объясняет хрупкость материала. Данное свойство делает невозможным применение стеклоиономерных цементов в местах значительной нагрузки, особенно разнонаправленной (режущий край, бугры зубов, пара пульпарные штифты). Только в том случае, когда стеклоиономерная реставрация со всех сторон поддержана тканями зуба, она защищена от опасного давления

Низкий  модуль эластичности.

- Это свойство стеклоиономерных цементов позволяет применять их в качестве пломбировочных материалов в полостях V класса: в этом случае их способность к пластичным деформациям компенсирует напряжение, накапливающееся в пришеечном участке зуба во время его микродвижений при жевании без разрушения материала и нарушения его краевого прилегания. Стеклоиономерные цементы используемые в качестве прокладок или базы под реставрацию композитными материалами, компенсируют формирующееся при усадке материала внутреннее напряжение, препятствуя деформации пломбы.

Усадка.

- Объемная усадка стеклоиономерных цементов составляет 1,0-3,6 % по истечении 30 сек после их наложения и 2,8-7,1 % — после 24 ч. Сила этой усадки составляет 40 % силы усадки, возникающей во время полимеризации композитных материалов, что обеспечивает возможность до определенной степени компенсации этой силы при одновременном применении с композиционными материалами в технике "сэндвич". Поглощение воды компенсирует присущую стеклоиономерам усадку при отвердевании и отвечает за стабильность размеров пломб. Вода абсорбируется цементом при условии высокой относительной влажности (85% и более) или в присутствии самой воды, что принуждает цемент расширяться. Усадка наблюдается, если цемент пересушивается, что происходит в среде с относительной влажностью, меньшей 80 %.

Растворимость.

- Высокая растворимость в воде — недостаток многих цементов, в том числе — силикатных. Стеклоиономерные цементы не являются исключением. Растворимость материала зависит от цементной композиции, используемой клинической техники и окружающей среды полости рта. Растворение несозревшего цемента может продолжаться до полного отвердевания материала в течение 24 ч Это объясняет необходимость временной защиты поверхности цемента водонепроницаемым слоем. Такая защита должна действовать по крайней мере в течение 1ч — до достижения уровня экстрагирования ионов, позволяющего цементу достигнуть оптимального отвердевания. Растворимость материала также снижается за счет повышения соотношения порошок — жидкость. Минимизировать размывание цемента можно путем строгого следования   клинической   технике   использования материала. Преимуществом стеклоиономерных цементов перед другими цементами является наиболее низкая растворимость в кислотах.