Связь с эмалью

17 Мая в 9:30 2464 0


Структура эмали

Эмаль является наиболее минерализованной тканью в человеческом организме и она уникальна в том смысле, что имеет внеклеточное происхождение. Зрелая эмаль зуба человека содержит 96% минералов, 1% органических веществ и 3% воды по массе (Таблица 2.5.1). Минеральная фаза состоит из миллионов мелких кристаллов гидроксилапатита с формулой Саш(Р04)6(ОН)2, плотно упакованных в форме призм, соединенных в единую структуру органической матрицей. Благодаря ионному замещению (например, фосфата) апатит эмали по соотношению Са: Р (1,6 : 1) не соответствует чистому апатиту (2:1).


Призмы гидроксилапатита удлиненные в форме стержней диаметром в пределах 5 мкм. В поперечном сечении они напоминают форму замочной скважины, с головкой и хвостом. Располагаются призмы перпендикулярно поверхности зуба (Рис. 2.5.1).

  

stomatologicheskoe_materialovedenie_table_2.5.1.jpg

stomatologicheskoe_materialovedenie_2.5.1.jpg

Рис. 2.5.1

Кристаллы гидроксилапатита имеют уплощенную гексагональную структуру (Рис. 2.5.2), затрудняющую совершенно плотную без пустот их упаковку. Пространства, остающиеся между кристаллами, заняты водой и органическим материалом. Большая часть воды прочно связана в структуре эмали и не легко удаляется при высушивании. Поверхностный слой эмали имеет тенденцию содержать больше неорганического материала, чем более глубокие слои, и защищен слоем пелликулы толщиной около 1 мкм.

stomatologicheskoe_materialovedenie_2.5.2.jpg

Рис. 2.5.2. Структура и упаковка кристаллов апаша эмали

Техника кислотного травления

Поверхность эмали имеет неоднородную структуру, которую можно видоизменить при нанесении на нее кислотных агентов. Это было впервые обнаружено Buonocore в 1955 году. Он пришел к выводу, что при нанесении раствора фосфорной кислоты на поверхность эмали она становится более способна к адгезионному соединению с другими материалами. Именно в это время и была разработана техника кислотного травления для обеспечения связи композитных пломбировочных материалов с эмалью. Результатом кислотного травления является увеличение шероховатости поверхности эмали на микроскопическом уровне (Рис. 2.5.3) и повышение поверхностной энергии, улучшающей ее смачиваемость.

stomatologicheskoe_materialovedenie_2.5.3.jpg

Рис. 2.5.3. СЭМ поверхности эмали после протравливания 35% раствором фосфорной кислоты в течение 40 с

Основной недостаток композитов заключается в том, что сами они не обладают адгезионными свойствами по отношению к тканям зуба, поскольку полимеры неполярны. Модификация поверхности эмали кислотным протравливанием позволяет образоваться настолько тесной микромеханической связи между эмалью и полимерным компонентом композита, насколько удается достичь межмолекулярного взаимодействия между ними.

Это открытие позволило создать широкую гамму стоматологических технологий, в числе которых — герметизация фиссур, непосредственное приклеивание ортодонтических брекетов, фиксация мостовидных протезов и тонких облицовок — виниров. Много исследований было посвящено изучению взаимодействия между протравленной эмалью и полимерами, благодаря которым в настоящее время техника кислотного травления является составной частью восстановления зубов с использованием композитов.

Как уже упоминалось, нанесение достаточно сильного кислотного раствора (такого, как фосфорная кислота) на эмаль зубов изменяет свойства ее поверхности. Это происходит двумя путями, а именно:

I. Процесс травления увеличивает шероховатость поверхности эмали. При нанесении на нее фосфорной кислоты инициируется кислотно-основная реакция, при которой гидроксилапатит переходит в раствор и, при этом могут развиваться различные изменения локального характера. В частности, отмечается растворение призм по периферии (Рис. 2.5.3) и в их центральной части. Кроме того, образуются участки беспризменной структуры эмали.

Схематически модель травления показана на Рис. 2.5.4. Суммарный эффект указанных изменений поверхности эмали приведет к увеличению ее шероховатости и, соответственно, к увеличению площади адгезионного соединения. В этом случае появляется возможность образования связи с изменившейся структурой поверхности на основе микромеханического взаимного сцепления. Шероховатость поверхности обеспечивает дополнительное преимущество, состоящее в том, что увеличивается площадь для возможного соединения за счет механизмов химической адгезии, даже если только за счет вторичных химических связей.

stomatologicheskoe_materialovedenie_2.5.4.jpg

Рис. 2.5.4. Влияние фосфорной кислоты на эмаль с удалением периферической и центральной частей призм

2. Кислота обладает эффектом повышения поверхностной энергии эмали путем удаления загрязнений с ее поверхности. Это обеспечивает лучшую смачиваемость эмали адгезивом. Типичная величина поверхностного натяжения полимерного адгезива составляет 34-38 мДж/м. Необработанная эмаль имеет более низкую энергию по сравнению с этими значениями, и, таким образом, не создаются условия для хорошего смачивания. Обычно поверхность эмали покрыта слоем пелликулы, которая имеет крайне низкое значение поверхностной энергии (28 мДж/м). Этот слой удаляют кислотой, и в результате, открывается подлежащая поверхность эмали с ее высокой энергией поверхности (42 мДж/м). Пока эта поверхность, обладающая высокой энергией, будет оставаться сухой, полимер сможет хорошо соединяться с ней. Микромеханическое взаимное сцепление обеспечит прочную связь полимера с эмалью. Таким образом, по своей сути адгезия полимера к эмали, после ее кислотного травления, носит механический характер.

Клинические аспекты

Сочетание повышенной шероховатости поверхности и увеличенной способности к смачиванию ее полимером, вызванные кислотным протравливанием эмали, обеспечивают прочную ее связь с композитом. Однако, как и при любой кажущейся на первый взгляд простой технологии, могут допускаться ошибки при ее выполнении до тех пор, пока врач не станет строго выполнять все правила для обеспечения надежной связи. Различают несколько стадий для проведения кислотного протравливания, которые можно обозначить следующим образом:



• выбор пациента;

• очистка эмали;

• нанесение травящего состава. 


Выбор пациента

Первое правило в достижении хорошей адгезивной связи состоит в том, что соответствующие поверхности должны быть свободными от загрязнений. При наличии на них микроскопических остатков воды или слюны, добиться получения прочной связи будет невозможно. Высокополярная природа поверхностных загрязнений не позволит неполярному полимеру тесно соприкасаться с поверхностью эмали.

Лучшим методом предупреждения загрязнения поверхности эмали является применение коффердама, а в тех случаях, когда коффердам использовать невозможно, применение адгезивных технологий для восстановления зубов вообще не рекомендуется.

Техника кислотного травления не рекомендуется также к использованию у пожилых и тяжело больных пациентов и у детей с повышенной эмоциональной чувствительностью.

Технику кислотного протравливания не следует пытаться проводить у пациентов, для которых эта процедура может занимать слишком много времени.

Очистка эмали

Как и с любыми другими адгезионными соединениями очень важно, чтобы поверхность эмали, покрытая слоем пелликулы и, возможно, зубным налетом была тщательно очищена до начала процесса травления.

Если этого не сделать, то полимер эффективно вступает в связь с загрязнениями, а не с эмалью. Очистку эмали лучше всего проводить взвесью пемзы и воды со щеткой примерно в течение 30 секунд. Следует избегать использования профилактических паст, рекомендованных различными производителями, поскольку они могут содержать в своем составе масла, которые остаются на поверхности эмали после чистки и будут препятствовать смачиваемости поверхности эмали полимером.

Завершается процесс очистки тщательным промыванием водой и высушиванием участка травления эмали.

Нанесение травящего состава

Большое количество исследований было посвящено поиску и оценке наиболее эффективного метода протравливания поверхности эмали.

После высушивания поверхности эмали и надлежащего изолирования зуба от слюны, водный раствор фосфорной кислоты в качестве травящего состава наносится на эмаль ватным тампоном. Следует заметить, что между эффективностью протравливания и концентрацией фосфорной кислоты существует обратная зависимость. Высокие ее концентрации менее эффективны для получения требуемого характера травления. Оптимальными оказались концентрации в пределах 30-40%. Избыточно высокие концентрации фосфорной кислоты вызывают слабые изменения поверхности эмали, вероятно, потому, что недостаточное присутствие воды и быстрая ее реакция с побочными продуктами, замедляют скорость растворения минералов эмали. Поэтому, раствор фосфорной кислоты, поставляемый в наборе цинк-фосфатного цемента, не рекомендуется к использованию, так как он имеет чрезмерно высокую концентрацию кислоты (приблизительно 65%).

Важно, чтобы поверхность эмали не протиралась во время травления, так как эмалевые призмы, которые начинают выступать над поверхностью, очень хрупкие и могут ломаться при малейшей нагрузке. Протирающее движение приведут к разлому призм, а бороздки и трещины для образования полимерных тяжей будут закрыты их обломками.

Важно также чтобы остатки фосфорной кислоты и все продукты реакции, образовавшиеся во время процесса травления, были тщательно удалены. К сожалению, часто эта процедура выполняется небрежно, тогда как для полного вымывания кислоты требуется интенсивное орошение участка травления большим количеством воды. После этого необходимо высушивание (не менее 20 секунд) до получения абсолютно сухой поверхности. Если для изоляции зуба используются ватные тампоны, их следует заменить для обеспечения сухого поля.

Поскольку вода является высокополярным веществом, то неполярный полимер не соединится с влажной поверхностью эмали.

Удаление влаги при высушивании участка протравленной эмали увеличит смачиваемость поверхности полимером и позволит ему легко заполнять микропространства, образовавшиеся в процессе травления. Важно, чтобы воздушная струя пистолета, используемого для высушивания, не содержала масла и воды. Протравленная и высушенная эмаль должна иметь тускло-белый цвет, напоминающий иней.

Нанесение ненаполненных полимеров

Когда полимер наносят на сухую и хорошо протравленную поверхность эмали, он легко заполняет все неровности поверхности и образует полимерные тяжи, которые проникают в эмаль на глубину до 30 мкм. Это дает очень эффективную связь микромеханического взаимосцепления.

Большинство специалистов рекомендуют наносить на поверхность эмали полимер с низкой вязкостью (т.е. либо ненаполненный Бис-ГМА, либо один из многих полимерных адгезивов для дентина) до внесения композита. Смысл применения такого промежуточного полимера-адгезива в том, что низкая вязкость адгезионного агента обеспечивает лучшее проникновение в микроскопические пространства протравленной эмали, чем это может быть достигнуто при прямом нанесении композита.

Смачиваемость эмали полимерным композитом и ненаполненным полимером низкой вязкости одинаково хорошая, но высокая вязкость композитов препятствует равномерному растеканию его по поверхности эмали. Кроме того, его высокая вязкость мешает образованию тяжей за счет затекания в микропространства эмали и вызывает образование воздушных включений. Это имеет двоякое последствие: создаются зоны ингибирования процесса отверждения полимера и формируется пограничный дефект, который может быть причиной последующего разрушения связи.

Прочность связи или адгезионная прочность

При четком соблюдении техники травления эмали, обеспечивается прочная связь между эмалью и композитом.

Она настолько эффективна, что отделить полимер от эмали практически невозможно. Однако это не означает, что неудач, связанных проблемой связи эмали с пломбировочным материалом не бывает. При этом очень важно установить причины ее нарушения и таким образом определить наиболее слабое звено в адгезионном соединении.

Клиническое значение

Если нарушение связи произошло вдоль адгезионной границы между эмалью и полимером, то это указывает на загрязнение поверхности эмали до внесения полимера.

Основы стоматологического материаловедения
Ричард ван Нурт

Похожие статьи
показать еще
 
Стоматология и ЧЛХ