В последнее время ученые-медики все больше внимания уделяют вопросам, связанным с качеством жизни человека. У стоматологов появился термин Oral health-related quality of life, который напрямую связывает качество жизни и здоровье полости рта. Составной частью термина является понятие психосоматического благополучия пациента, зависящего от многих факторов, в частности от эстетики лица и красоты улыбки.
Общепризнано, что стоматологическое лечение не только устраняет зубную боль, восстанавливает утраченные зубы и правильный прикус, но и придает красоту зубам. Новый взгляд на зубы человека как один из факторов качества жизни способствует формированию новых подходов к лечению стоматологических заболеваний с использованием в практике современных композитных материалов светового отверждения [1, 2].
В состав современных композитных материалов входят следующие.
1. Полимерная матрица – образует каркас, в котором равномерно распределяются компоненты; основными из них являются:
– BIS-GMA – бисфенол-А-глицидилме-такрилата, который состоит из двух полимеризуемых групп, что способствует формированию сшитого полимера, необходимого для создания реставраций (рис. 1а);
– UDMA – уретандиметилметакрилата – отличается высокой молекулярной массой и благодаря длинной молекулярной цепи оказывает положительное влияние на прочность на изгиб (рис. 1б). Кроме того, он устойчив к пигментации и мало впитывает влагу;
– TEGDMA – триэтиленгликольдиметакрилат (рис. 1в) – применяют в небольших концентрациях для достижения оптимальной вязкости и усадки.
2. Неорганический наполнитель представлен алюмосиликатным стеклом, комплексные анионы которого состоят из кремния и алюминия: [AlSiO4]−, [AlSi4O10]−, [Al2Si3O10]2−. В качестве катионов выступают Na+, K+, Mg2+, Ca2+, а иногда Ba2+ и Li+. В борсиликатном стекле щелочные компоненты исходного сырья заменены на оксид бора (B2O3). Также в наполнитель входят кварц плавленый и кристаллический (SiO2), двуокись кремния модифицированная, циркониевый наполнитель (Zr), пыль алмазная и др. Такой состав композита обеспечивает минимальную усадку, высокую прочность и хорошую рентгеноконтрастность.
3. Поверхностно-активные вещества, в частности силаны, – кремнийорганические соединения. Формула: (RO)3Si(CH2)n–X, где RO – гидролизуемые группы, например метокси- (CH3−O), этокси- (С2Н5−О−); X – амино- (NH2), метакрилокси- (СН2=С(СН3)С(O)O-), глицидоксигруппы (-О-СН2-С2Н3О) и др. Силаны необходимы для сцепления органической матрицы и наполнителя.
Рис. 1. Структурные формулы составных компонентов полимерной матрицы: 1 – первая полимеризуемая группа; 2 – вторая полимеризуемая группа; а) BIS-GMA; б) UDMA; в) TEGDMA
Рис. 2. Структурные формулы веществ, входящих в состав инициатора: а) камфорахинон; б) фенилпропандион
Рис. 3. Структурная формула вещества, входящего в состав стабилизатора: а) гидроквинон; б) гидрокситолуол
Рис. 4. Изображение композитного материала
При этом в композитные материалы входят дополнительные компоненты.
1. Инициаторы: камфорахинон (рис. 2а), фенилпропандион (рис. 2б) и иные, которые запускают реакцию с образованием свободных радикалов, что обеспечивает связь между компонентами матрицы.
2. Стабилизаторы: метиловый эфир гидроквинона (рис. 3а), гидрокситолуол (рис. 3б) и иные – препятствуют самостоятельному взаимодействию компонентов, входящих в композиционный материал.
3. Краситель: оксид алюминия (Al2O3), титана (TiO2) – придает композиционному материалу необходимый цвет [3].
Таким образом, композиты представляют собой материалы, состоящие из двух или более компонентов, с четко выраженной границей раздела фаз между ними, соединение между которыми осуществляется поверхностно-активными веществами, что обеспечивает образование трехмерной структуры, которая представлена на рисунке 4.
Такой разноплановый состав материала позволяет врачу-стоматологу подобрать подходящий материал, который будет отвечать всем требованиям лечения [4].
Цель исследования: провести анализ и сравнить объективные физико-механические свойства композиционных материалов светового отверждения различного химического состава.
Материалы и методы исследования
Изучены научные работы, связанные с проблемой данной статьи; проведен анализ наиболее часто используемого на практике универсального реставрационного стоматологического материала Filtek Ultimate Universal Restorative material и наногибридного – ЭСТЕЛЮКС НК.
Химический состав Filtek Ultimate Universal Restorative material (производитель: 3M ESPE, USA) представлен полимерной матрицей – BIS-GMA, UDMA, TEGDMA, PEGDMA и bis-EMA. Характеристики композитных материалов зависят от соотношения компонентов, входящих в полимерную матрицу. Матрица на основе BIS-GMA имеет полимеризационную усадку не более 7%, быстрое отверждение по принципам свободно-радикального инициирования, хорошую прочность. При этом недостатками данного компонента являются повышенная вязкость, которая составляет при температуре 230С – от 500 до 800 тысяч МПа∙с, и хрупкость. Для уменьшения вязкости в полимерную матрицу производители добавляют TEGMA, который разбавляет структуру композита. UDMA, имея наименьшую вязкость (от 5000 до 10000 МПа∙с), обеспечивает хорошую адаптацию и вклеиваемость [5]. В композите Filtek Ultimate Universal Restorative material часть TEGDMA замещается на BIS-GMA и UDMA, и это способствует повышению наполненности и механической прочности. Таким образом, при работе с данным композитом отмечается низкая полимеризационная усадка (1,8%), что препятствует образованию краевой щели и обеспечивает хорошие манипуляционные свойства [6, 7, 8].
Неорганический компонент определяется размером частиц, который представлен комбинацией неагломерированного/неагрегированного 20 нм кремниевого наполнителя, неагломерированного/неагрегированного 4–11 нм циркониевого наполнителя и дисперсного циркониевого/кремниевого кластерного наполнителя (состав – частицы кремния размером 20 нм и частицы циркония размером 4–11 нм). При этом в композит входят разные количества разноразмерных частиц. Средний размер составляет 0,6–10 мкм и определяет универсальные оттенки «боди» дентина, эмали; 0,6–20 мкм у прозрачных оттенков. Доля неорганического наполнителя в композите составляет около 72,5% веса (55,6% объема) для прозрачных оттенков и 78,5% веса (63,3% объема) для всех остальных оттенков. Малый размер частиц обеспечивает высокие эстетические свойства, легкость полировки и хорошую износостойкость, так как полимерная матрица лучше защищена от истирания благодаря более плотному расположению частиц в смоле. Крупные частицы обеспечивают высокую твердость, рентгеноконтрастность, устойчивость к жевательным нагрузкам и снижают коэффициент термического расширения, но при этом отмечается шероховатость на поверхности материала.
Таким образом, стоматологический материал «Filtek Ultimate Universal Restorative material» производят в большой вариации кластерного размера, что обеспечивает хорошую наполненность материала и не влияет на ретенцию блеска. Материал обладает флюоресценцией, сходной с тканями зуба, и выраженным хамелеон-эффектом. Структура материалов-хамелеонов создает диффузное отражение света, подобное натуральным структурам зуба. Соотношение различных частиц подобрано таким образом, что вместе они образуют сложный комплекс взаимных отражений света, а благодаря их разной отражающей способности создают диффузное отражение света, которое также свойственно тканям зуба. Световой пучок проходит внутрь реставрации и отражается как от поверхности частиц наполнителя, так и от структур зуба. В результате реставрация сливается с окружающими тканями, воспринимаясь как единое целое. Благодаря мультиповерхностным частицам достигается высокий эстетический уровень [9]. Нанокластеры структурно интегрированы и обеспечивают высокую прочность на изгиб – 152,3 МПа, а при диаметральном растяжении – 77,5 МПа [6, 7]. Таким образом, рассматриваемый нами материал рекомендуется для пломбирования как передних, так и боковых групп зубов, удобен в работе и сокращает временные затраты при создании реставраций, однако имеет высокую стоимость.
Результаты исследования и их обсуждение
Анализ состава и свойств композитов российских производителей позволил определить наиболее качественный и широко используемый в практике наногибридный материал – ЭСТЕЛЮКС НК, который представлен полимерной матрицей, состоящей из аналогичных для «Filtek Ultimate Universal Restorative material» составных частей, а именно: UDMA – уретандиметакрилат, BIS-GMA – бисфенол-А-глицидилметакрилат и ТГМ – триэтиленгликольдиметакрилат. За счет этих компонентов обеспечиваются прочность на изгиб не менее 50 МПа, диаметральная прочность не менее 34 МПа, что несколько уступает импортному материалу [10]. При этом сохраняются положительные качества, такие как низкая полимеризационная усадка, которая предотвращает риск образования рецидива кариеса, поскольку обеспечивает хорошее краевое прилегание.
Неорганический наполнитель российского материала представлен следующими компонентами: бариевое алюмоборосиликатное стекло ПМ-3, стеклонаполнитель GM 32087, стеклонаполнитель Nano Fine 27884. Дисперсность частиц наполнителя составляет 20–100 нм, 0,04–1,0 мкм, что создает плотную массу при пломбировании. За счет небольшого размера частиц композита сохраняются цветостабильность и легкость полировки до сухого блеска. В этих свойствах российский материал не уступает «Filtek Ultimate Universal Restorative material». Эмалевый оттенок обладает повышенной прозрачностью, которая близка к цвету эмали зуба. При этом в материале ЭСТЕЛЮКС НК также отмечается эффект хамелеона, что обеспечивает невидимую границу между эмалью зуба и реставрацией. Степень заполнения наполнителем составляет 80%, что несколько выше, чем у импортного материала, и это объясняет высокую прочность и рентгеноконтрастность.
В ЭСТЕЛЮКС НК также входят поверхностно-активное вещество – силан А-174 – и дополнительные компоненты – пигменты железоокисные и флюоресцирующий пигмент, стабилизатор – бутилированный гидрокситолуол и инициатор – камфорохинон. ЭСТЕЛЮКС НК легко моделируется, так как обладает тиксотропностью, то есть после механического давления на материал композит способен изменять свою консистенцию. Это свойство, безусловно, создает определенные удобства для врача-стоматолога в процессе работы. Анализируемый материал рекомендуется для пломбирования как передних, так и боковых групп зубов. Немаловажно отметить доступную стоимость материала.
Заключение
Анализ двух композитных материалов показал множество сходных свойств, которые обеспечивают качество и взаимное замещение друг друга. Filtek Ultimate Universal Restorative material и ЭСТЕЛЮКС НК находятся практически на одном уровне. В связи с современными событиями, связанными с наложением санкций и проведением политики импортозамещения, открываются широкие перспективы использования отечественного материала ЭСТЕЛЮКС НК, который не уступает по своим свойствам импортному.