Композитні матеріали

Стоматологічні композити сьогодні є основним класом реставраційного (пломбувального) матеріалу. Перевагами композитів перед багатьма іншими пломбувальними матеріалами є висока міцність, яка дозволяє їх використовувати в будь-яких клінічних ситуаціях (як на фронтальних, так і на жувальних зубах); високі і гнучкі естетичні характеристики, які дозволяють маніпулювати кольором реставрацій і їх блиском в широкому діапазоні значень; висока технологічність при виконанні реставрацій; мінімальна полімеризаційна усадка.

Однак композити, навіть з максимальним вмістом неорганічного наповнювача, все ж мають деяку усадку при затвердінні, досить високий коефіцієнт теплового розширення і меншу, ніж у зубних тканин, жорсткість. Зазначені недоліки композитів сприяють виникненню крайових щілин між пломбою і зубної поверхнею, просочування через ці щілини рідин порожнини рота і, як наслідок, розгерметизації порожнини. Це призводить або до випадання пломби (порушення реставрації), або до розвитку вторинного карієсу. Недоліки композитів усуваються застосуванням адгезивів (адгезивних систем забезпечують «склеювання» композиту із зубною тканиною) або інших прийомів. Тому полімеризаційна усадка стоматологічних композитів в даний час не є проблемою у відновній стоматології.

За визначенням композитним матеріалом називається суміш декількох різнорідних компонентів. У разі стоматологічних композитів-це суміш наповнювача (як правило, неорганічного) і органічної матриці, причому вміст наповнювача досить значно (не менше 30% за обсягом; при меншому вмісті наповнювача матеріал зазвичай відносять до «малонаповненого полімеру»).

Додатковими компонентами органічної матриці (в початковому стані) є полімерний інгібітор (для збільшення часу затвердіння і термінів зберігання матеріалу), каталізатор (в разі композитів хімічного затвердіння; окремий компонент у вигляді пасти або рідини), фотоініціатор (в разі композитів світлового затвердіння),прискорювач полімеризації (в композитах хімічного затвердіння), світлопоглинач ультрафіолетового діапазону (для поліпшення світлостабільності) і барвники.

Типовими наповнювачами стоматологічних композитів є аморфний кремнезем, кварц, барієве скло, стронцієве скло, силікат цирконію, силікат титану, оксиди і солі інших важких металів, полімерні частинки. Сучасні технології виробництва і введення наповнювачів включають: поліпшені технології розмелювання для отримання більш дрібних частинок; технології отримання хімічно осаджених частинок наповнювачів (т. зв. золь-гель процес; дозволяє отримувати гібриди наповнювачів); зміцнення композитів волокнами (армування; але це призводить до зниження прозорості композиту); введення пористих (хімічно осаджених) наповнювачів і тривимірних структур (для зниження напруги усадки); введення наповнювачів з антикаріозними властивостями (в першу чергу — виділяють фтор; однак обмеженням є мала проникність органічної матриці композиту); технології модифікації поверхні частинок наповнювачів для можливості кополімеризації з органічною матрицею (наприклад, алкоксисиланами); нанотехнології.

Розмір і кількість наповнювача є основою найбільш поширеної класифікації стоматологічних композитів. За розміром частинок наповнювача виділяють композити: макронаповнені, макрофіли (10-100 мкм); мідінаполненние (1-10 мкм); мінінаполненние (0,1-1 мкм) мікронаповнені, мікрофіли (0,01-0,1 мкм);гібридні (містять макро - і мікрочастинки); гетерогенні (звичайні або гібридні композити з добавками частинок полімерного матеріалу розміром 1-20 мкм).

За змістом частинок наповнювача (ступінь наповнення стоматологічного композиту) виділяють сільнонаполненние композити (більше 60% за обсягом), средненаполненние композити (40-60% за обсягом) і слабонаполненнние композити (30-40% за обсягом). Від розміру частинок наповнювача залежать поліруемость, стійкість до стирання і цветостабильность стоматологічного композиту. Від ступеня наповнення залежать міцність, ступінь теплового розширення і полімеризаційної усадки.

Останнім часом серед стоматологічних композитів виділили так звані нанокомпозити, які умовно можна розглядати як гібридні мікрофільні (мікрогібридні) матеріали. У нанокомпозитах в якості наповнювача використовують частинки «нанорозміру» (наномери), які мають розмір до 0,1 мкм (100 нм). Наномери мають тенденцію до агрегації з утворенням нанокластерів, тому реально нанокомпозит в якості наповнювача містить суміш наномерів і нанокластерів. Нанокластери поводяться як окремі частинки, а сучасні технології дозволяють керувати їх розмірами та формою. В результаті об'єднання в одному матеріалі наномірів і нанокластерів матеріал має високу наповненість (більше 75%), що забезпечує високу міцність. У звичайних гібридних стоматологічних композитах в процесі стирання міцні частинки наповнювача залишають поверхню і залишають за собою «кратери», що знижує блиск реставрації або пломби. У разі стирання нанокомпозитів відбувається видалення нанокластерів не цілком, а їх більш дрібних складових, що дозволяє нанокомпозиту володіти більш стійким блиском і хорошою поліруемостью. Нанокомпозити останніх поколінь (наприклад, Естет-Ікс) містять три фази наповнювача: наночастинки, фазу мідічастинок і фазу мінічастинок. Співвідношення трьох фаз строго дозовано. Для таких нанокомпозитів запропоновано назву "мікроматричні".

Основою органічної матриці стоматологічних композитів (до стадії їх затвердіння) є мономери, молекули яких містять фрагменти епоксидної смоли і дві метакрилатні групи. Відомо, що метакрилова кислота і її похідні легко вступають в реакції полімеризації (наприклад, з утворенням поліметилметакрилату, який зазвичай називають «оргсклом»), причому реакція йде по вільно-радикальному механізму. Перший мономер такого типу був запатентований ще в 1959 році (мономер GMA) і з тих пір GMA і його похідні входять до складу практично всіх сучасних стоматологічних композитів і адгезивів. Причиною домінування мономерів цього типу є відносно низька полімеризаційна усадка (близько 6% в чистому вигляді), швидке затвердіння, низька летючість, хороші механічні характеристики кінцевого полімеру.

Ініціаторами полімеризації служать речовини, що генерують вільні радикали при світловому опроміненні або хімічним шляхом. Тому за способом полімеризації (затвердіння) стоматологічні композити поділяють на композити світлового (світлокомпозити, фотокомпозити, гелеокомпозити) і хімічного затвердіння (самоотверждаемие).

Хімічно отверждаемые стоматологічні композити являють собою системи типу» паста-паста «або»порошок-рідина". Реакцією, що ініціює полімеризацію (затвердіння), служить взаємодія (після змішування вихідних компонентів) Аміну і перекису бензоїлу з утворенням вільних радикалів. Швидкість полімеризації залежить від кількості ініціаторів, температури та присутності інгібіторів. Основна перевага таких стоматологічних композитів-рівномірне затвердіння, незалежно від глибини порожнини і розмірів пломби.

Стоматологічні композити світлового затвердіння являють собою однокомпонентну вихідну форму (пасту або рідкотекучий матеріал). В якості ініціатора полімеризації (затвердіння) використовується світлопоглинаюча речовина (фотоініціатор; найбільш традиційний — камфорохінін, максимум спектра поглинання – 475 нм), яке при поглинанні світла з довжиною хвилі 400-500 нм (синє світло) утворює вільні радикали. Світлокомпозити не вимагають змішування (тому більш однорідні), дозволяють до світлового затвердіння провести моделювання реставрації (пломби), а відсутність хімічно активних добавок (відсутність амінів) надає їм цветоустойчивость і естетичність. Однак слід враховувати, що ступінь і глибина полімеризації може бути неоднорідна і залежить, в першу чергу, від прозорості і кольору композиту, потужності джерела світла. Зазвичай виробляють пошарове нанесення і затвердіння стоматологічного композиту, що дозволяє зменшити усадку і напруги в матриці і більш точно підібрати колір реставрації (пломби).

Джерелом світла при затвердінні стоматологічних композитів, як правило, служать звичайні галогенні лампи (Галогенні фотополімеризатори). Їх недоліки-мала "корисна" складова випромінювання (менше 2%), необхідність використання інтерференційного фільтра, що відсікає паразитне теплове випромінювання, і вентилятора (для відводу тепла). Останнім часом в якості джерел світла все частіше використовують випромінюючі світлодіоди, спектр випромінювання яких практично збігається зі спектром поглинання камфорохінона, і які позбавлені всіх недоліків галогенних ламп.

Окрема група стоматологічних композитів за допомогою яких здійснюється пломбування зубів — це реставраційні (пломбувальні) матеріали «гібридного» типу – компомери.