Цинк-поликарбоксилатные цементы

20 Июня в 8:57 5680 0


Реакция отверждения

Цинк-поликарбоксилатные цементы внедрены в стоматологическую практику в конце 60-х годов, после того, как у одного из стоматологов Манчестера появилась замечательная идея заменить фосфорную кислоту на одну из новых полимерных кислот, а именно, полиакриловую кислоту. Эти материалы быстро приобрели популярность в стоматологии, поскольку они стали первыми цементами, обладающими адгезией к эмали и дентину. Механизм адгезионного взаимодействия этих цементов такой же, как и у стеклоиономерных цементов.

Форма выпуска

Эти цементы выпускаются в виде белого порошка и прозрачной вязкой жидкости. Составляющие порошка — оксиды цинка и магния, а жидкость представляет собой 30-40% водный раствор полиакриловой кислоты.

Порошок

По составу порошок такой же как и у цинк-фосфатных цементов, содержащий оксид цинка и примерно 10% оксида магния или иногда оксида олова. Кроме того, в порошке могут быть другие добавки типа солей кремния, алюминия или висмута. Порошок обжигают при высокой температуре для регулирования скорости реакции твердения, а затем размалывают до получения частиц нужного размера. Некоторые марки также содержат фторид олова для придания цементу положительного свойства — высвобождения фторида. В составе порошка могут присутствовать пигменты для обеспечения различных цветовых оттенков.

Жидкость

Жидкость обычно является сополимером полиакриловой кислоты с другими ненасыщенными карбоновыми кислотами типа итаконовой и малеиновой. Молекулярная масса сополимера находится в пределах 30000 — 50000.

В современных составах кислота высушивается при температурах ниже нуля градусов, затем добавляется в порошок, жидким компонентом цемента в этом случае является дистиллированная вода. Такой метод был разработан для упрощения достижения точного соотношения между компонентами, раньше это было сделать трудно из-за высокой вязкости жидкости. Уровень рН регулировали добавлением гидроокиси натрия, а для управления реакцией твердения или отверждения в состав материала добавляется винная кислота.

Основная реакция отверждения этих цементов заключается в реакции между оксидом цинка и ионизированным сополимером акриловой и итаконовой кислоты. После смешивания порошка и жидкости кислота воздействует на порошок и вызывает выделение из него ионов цинка. За этим следует образование поперечных связей (в виде мостичных связей в полисолевой матрице), так же, как это происходит у стеклоиономерных цементов, за исключением того, что в этом случае цинк обеспечивает большее образование поперечных связей, чем кальций и алюминий, как показано на Рис. 3 .6.1. Результат реакции — упрочненная структура, в которой непрореагировавшие частицы порошка скреплены матрицей полиакрилата цинка.

stomatologicheskoe_materialovedenie_3.6.1.jpg

Рис. 3 .6.1. Образование ионами цинка поперечных связей между карбоксильными группами полимерных цепей полиакриловой кислоты

Свойства

Рабочее время и время затвердения

По сравнению с цинк-фосфатными цементами реакция твердения протекает быстро: необходимо проводить смешивание за 30 40 секунд, чтобы оставалось достаточное рабочее время.

Вязкость этих цементов не повышается столь быстро как у цинк-фосфатных цементов. Через пару минут перемешивания компонентов вязкость цинк-поликарбоксилатного цемента меньше вязкости цинк-фосфатного через то же время, хотя в начальный момент вязкость поликарбоксилатного цемента выше. Кроме того, смешанный свежий цинк-поликарбоксилатный цемент обладает свойством псевдопластичности, которое выражается в разжижении смеси под воздействием усилий сдвига при дополнительном смешивании. Это означает, что хотя материал кажется слишком густым, однако при помещении в полость рта и воздействии на него давления его текучесть вполне соответствует требованиям. Это свойство цемента не всегда учитывается врачами-стоматологами, которые, как правило, склонным к приготовлению более жидкой смеси путем снижения соотношения порошок-жидкость, ошибочно предполагая, что это придаст цементу повышенную текучесть; однако, поступая таким образом, врач значительно ухудшает свойства затвердевшего цемента.

В общем, чем выше соотношение порошок-жидкость или выше молекулярная масса сополимера, тем короче будет рабочее время. Для применения цемента в качестве фиксирующего материала рекомендуется соотношение порошок-жидкость 1,5:1 по весу, которое обеспечивает рабочее время при комнатной температуре в пределах 2,5-3,5 минуты, а время твердения при 37°С — в течение 6-9 минут.

Как и для цинк-фосфатных цементов, рабочее время поликарбоксилатных материалов можно можно увеличить, используя охлажденную стеклянную пластину или порошок, хранящийся в холодильнике. Хранение в холодильнике жидкостей не рекомендуется, так как в их состав входит полиакриловая кислота, которая при охлаждении переходит в гелеобразное состояние за счет образования водородных связей.

Увеличение рабочего времени особенно полезно при использовании цинк-поликарбоксилатных цементов в качестве основы или подкладки под пломбу, когда соотношение порошок-жидкость в цементной смеси выше. Однако слишком короткое рабочее время цинк-поликарбоксилатных цементов является проблемой этих материалов. В недавних разработках этот недостаток удалось устранить за счет введения в состав цементов оптимального количества винной кислоты. Винная кислота улучшает качество цемента, удлиняя его рабочее время, при этом время твердения почти не изменяется.

Биосовместимость

Клиническими наблюдениями показано, что при контакте с твердыми тканями зуба или мягкими тканями полости рта, цинк-поликарбоксилатные цементы, несмотря на низкий уровень рН ( в диапазоне 3-4) не вызывает столь выраженной реакции как это отмечается у цинк-фосфатных цементов. Возможно это связано с быстрым подъемом рН до нейтрального уровня в процессе твердения цемента и ограниченной способностью поликислоты проникать в дентин.

Исследованиями установлено что, цинк-поликарбоксилатные цементы обладают некоторыми антибактериальными свойствами, что позволяет предположить, что этот цемент создаст более надежный барьер для проникновения бактерий, чем цинк-фосфатные цементы. К тому же, эта более высокая защитная способность цинк-поликарбоксилатных цементов от бактерий увеличивается их адгезионными свойствами.

Вероятно именно эти факторы скорее являются причиной отсутствия реакции пульпы на поликарбок-силатный цемент, чем более нейтральный уровень рН и повышенная молекалярная масса кислоты по сравнению с цинк-фосфатными цементами, в то же время эти же факторы могут давать снижение прочности цемента.

Часто в цементы вводится фторид олова, что обеспечивает высвобождение фторида и придает материалу противокариозные свойства в отношении прилежащих участков эмали и дентина.

Механические свойства

Прочность на сжатие полностью отвердевшего цемента, приготовленного в консистенции для фиксации, находится в пределах 55 85 МПа. Она зависит от соотношения порошок-жидкость и несколько ниже, чем у цинк-фосфатных цементов. Прочность на растяжение несколько выше около 8-12 МПа. Модуль упругости около 4-6 ГПа, что почти вдвое ниже модуля упругости цинк-фосфатного цемента.

Как уже упоминалось ранее, цинк-поликарбоксилатные цементы затвердевают довольно быстро, и это отражается на суммарном времени, за которое они достигают своей максимальной прочности; за 1 час прочность цемента достигает 80% его конечной прочности. Лабораторные испытания показывают, что длительное хранение цемента в воде не оказывает неблагоприятного действия на его механические свойства.

Растворимость

Как показали измерения, растворимость цинк-поликарбоксилатных цементов в воде составляет 0,1-0,6% масс, присутствие в составе цемента фторида олова несколько увеличивает этот показатель.

Подобно цинк-фосфатным, эти цементы восприимчивы к кислотному воздействию, хотя клинические наблюдения свидетельствуют о том, что такое свойство не сказывается в достаточно серьезной степени, и цементы этого типа дают хорошие результаты в клинике. Различного рода неудачи в клинической практике, как правило, связаны с ошибками в приготовлении материала, и чаще всего по причине низкого соотношения порошок-жидкость, когда врач таким образом стремится увеличить рабочее время цемента.

Адгезия

Цинк-поликарбоксилатные цементы отличаются от цинк-фосфатных и цинк-оксид-эвгенольных цементов своей способностью к химической адгезии по отношению к эмали и дентину.

Механизм этого адгезионного соединения таков же как и у стеклоиономерных цементов. Качество соединения таково, что оно сохраняется в условиях in vivo и превосходит когезионную прочность цемента, однако ограничивается недостаточной прочностью цемента при растяжении, которая не превышает 7-8 МПа.

Получение соединения цинк-поликарбоксилатного цемента с металлическими поверхностями вполне возможно, особенно когда имеют дело с литыми металлическими протезами. В этом соединении опять присутствует адгезионный механизм химического ионного взаимодействия с поверхностью металла.

Адгезия цемента к золотым сплавам очень невысока, обычно такое соединение разрушается по поверхности раздела из-за весьма инертной природы поверхности золотых сплавов. Обычно улучшение соединения, хотя и незначительное, достигается с помощью предварительной пескоструйной или другой абразивной обработки поверхности сплава, что позволит создать соединение за счет механической адгезии.



В соединении с неблагородными сплавами цемент дает наилучшую прочность соединения, (при испытаниях адгезионной прочности в этих соединениях отмечали рост количества когезионного разрушения), и, вероятно, это связано наличием на поверхности сплавов оксидного слоя, который является поставщиком необходимых ионов металла. Прочность соединений не особенно высокая из-за низкой когезионной прочности самих цинк-поликарбоксилатных цементов.

Применение

Цинк-поликарбоксилатные цементы могут быть использованы для фиксации металлокерамических или цельнокерамических протезов на упрочненном каркасе, а также для фиксации ортодонтических аппаратов. Цементы обладают следующими преимуществами:

• Соединяются как с эмалью и дентином, так и с некоторыми металлическими литыми реставрациями.

• Обладают слабым раздражающим действием. По прочности, растворимости и толщине пленки для фиксации сравнимы с цинк-фосфатным цементом.

• Обладают антибактериальным действием. 


В тоже время цементы имеют и недостатки, в числе которых можно отметить следующие:

• Свойства цемента очень зависят от методики работы с ним. Короткое рабочее время и длительное время отверждения.

• Необходимо выполнение методики работы с материалом для обеспечения адгезионной связи.

• Ограниченное время для удаления излишков цемента и трудности при их удалении


Если к удалению излишков материала приступают слишком рано, а материал все еще находится в неотвержденном эластичном состоянии, может нарушиться краевая герметичность, в то же время, если отложить эту процедуру на долгое время, то удалить излишки цемента будет очень трудно из-за прочного их соединения с эмалью зуба. 


В целом, несмотря на способность этой группы цементов к высвобождению фторида, большинство врачей-стоматологов предпочитают использовать цинк-фосфатный или стеклоиономерный цементы. Они полагают, что большой разницы между этими материалами не существует, что подтверждается и лабораторными исследованиями, а если она и имеется, то принято считать, что работать с цинк-фосфатными и стеклоиономерным цементами гораздо проще чем с цинк-поликарбоксилатным.

Клиническое значение

Цинк-поликарбоксилатные цементы обладают адгезией к эмали и дентину, и в этом их преимущество по сравнению цинк-фосфатными цементами. Тем не менее, эти цементы не столь широко используются как другие цементы на водной основе.

Традиционные стеклоиономерные и модифицированные полимерами стеклоиономерные цементы для фиксации

Хотя многие свойства стеклоиономерных цементов для фиксации, и в частности, высвобождение фторида и адгезионная способность к эмали и дентину, такие же, как и у пломбировочного материала, некоторые требования, предъявляемые к ним, отличаются. Например, так как зазор между реставрацией и тканями зуба колеблется в пределах 20-50 мкм, очень важно, чтобы фиксирующий цемент обладал свойствами образовывать тонкую пленку. Для этого частицы стеклянного порошка должны быть меньшего размера, чем в наполнителях для пломбировочных материалов. Так как изменение размера частиц стеклянного порошка влияет на рабочие характеристики и время отверждения цемента.

Составы порошка и жидкости в цементах для фиксации должны отличаться от соответствующих составов в цементах для пломбирования для того, чтобы получить оптимальные свойства фиксирующего материала. Это также означает, что недопустимо применять для фиксации пломбировочный стеклоиономерный цемент, изменяя его реологические свойства снижением соотношения порошок-жидкость.

Удлиненное рабочее время обеспечивает большую текучесть материала и улучшает качество фиксации коронки или другого протеза. Однако, как только материал начинает затвердевать, его вязкость увеличивается и соответственно он перестает течь. Таким образом, чрезвычайно важно, чтобы смешивание цемента и фиксация коронки завершались в течение 2 — 2,5 минут, так как после этого времени материал становится жестким, а толщина пленки увеличивается. Выбор материала с коротким или удлиненным рабочим временем зависит от предпочтений врача и опыта его работы с стеклоиономерными цементами.

Некоторые вновь разработанные модификации стеклоиономерных цементов, как полагают, не нуждаются в защитном покрытии поверхности благодаря более высокой скорости отверждения. Показатель растворимости цемента, измеренный через 7 минут по количеству перешедших в водный раствор компонентов, снижался приблизительно с 2% для обычных стеклоиономерных цементов до 1% для цементов, затворяемых водой. Этот показатель мог достигать даже меньших значений для цементов на основе малеиновой кислоты. Хотя все-таки желательно применять защиту цемента в начальный период, т.к. проблема кислотной эрозии для этих материалов сохраняет свою актуальность. В любом случае для этих материалов требуется некоторое время для полного окончательного отверждения.

Самое лучшее применять цементы, специально предназначенные для фиксации, т.к. изменяя соотношение порошок-жидкость в стеклоиономерном материале для пломбирования для изменения рабочего времени, времени отверждения и толщины пленки, можно только ухудшить его свойства.

У различных модификаций цементов для фиксации меняются не только их рабочие характеристики, но также и показатели физических и механических свойств. В Таблице 3.6.2 приведены показатели свойств двух марок цементов для фиксации.

stomatologicheskoe_materialovedenie_table_3.6.2.jpg  


Как видно по показателям механических свойств, Aqua-Cem (Dentsply Ltd) имеет более низкую жест кость (что, по-видимому, объясняет более высокие показатели диаметральной прочности и прочности при изгибе для этого цемента), но при этом понижаются показатели прочности при сжатии и увеличивается ползучесть. Ketac-Cem (ЗМ ESPE) более хрупок, чем Aqua-Cem. В обоих случаях материалы обладают небольшой трещиностойкостью, и им необходима надежная опора на окружающие ткани. Клинически было замечено, что с мягких тканей легче удалить Ketac-Cem, чем Aqua-Cem. Возможно, так как первый цемент становится хрупким сразу после его на несения.

Сравнительно недавно появились фиксирующие материалы на основе модифицированных полимерами стеклоиномерных цементов. Они обладают всем спектром преимуществ, уже рассмотренных в отношении пломбировочных и прокладочных цементов этого класса. Низкая растворимость и высокая адгезия к эмали и дентину этих материалов обеспечивают качественную и продолжительную герметичность при фиксации несъемных протезов. Основное отличие этих цементов от цементов, предназначенных для пломбирования и прокладок, заключается в том, что они имеют дополнительный химический механизм отверждения (в отсутствии светового облучения, в темноте), т.к. не всегда можно произвести отверждение светом фиксирующего материала. Ниже приводятся примеры имеющихся в продаже материалов:

Продукция Производитель

PROTECHCEM IvoclarHVivadent, Шаан, Лихтенштейн

RelyXHLUTING CEMENT ЗМ Dental, Сент-Пол, США

FUJI PLUS GC International Corp, Токио, Япония

Эти цементы рекомендованы для применения с литыми металлическими коронками, мостовидными протезами и вклдками, металлокерамическими и цельнокерамическими коронками с упрочненным каркасом.

Вначале применения стеклоиономерных цементов для фиксации появилось несколько сообщений о повышенной чувствительности зубов после установки протезов. Однако в настоящее время имеются подтверждения того, что количество таких случаев не превышает числа пациентов, которым фиксировали протезы цинк-фосфатным цементом. В остальном не выявлено существенной разницы при фиксации этими цементами коронок и мостовидных протезов.

В литературе имеется небольшое число публикаций о результатах клинического применения модифицированных полимерами стеклоиономерных цементов для фиксации. Были сообщения о гигроскопическом расширении этих материалов, которое с одной стороны может способствовать уменьшению зазора вокруг пломб полостей V класса, а с другой — приводить к разрушению цельнокерамических коронок. Проблема приобретает еще большую серьезность, когда эти материалы используют в качестве восстановления сильно разрушенной коронки зуба, т.е. создания культи под искусственную коронку. Металлические штифты с неудовлетворительной механической ретенцией можно прочно укрепить стеклоиономерными цементами, модифицированными полимерами. Однако, клиницистам следует помнить, что если этот штифт в дальнейшем нужно будет удалить, сделать это будет очень трудно.

Клиническое значение

Стеклоиономерные цементы для фиксации зарекомендовали себя надежной альтернативой цинк-фосфатному цементу, особенно для цельнокерамических протезов. Существует мнение, что применение модифицированных полимерами стеклоиономерных цементов для фиксации цельнокерамических реставраций имеет некоторые противопоказания, по крайней мере до того времени, когда появится большее количество положительных результатов клинических наблюдений фиксации несъемных протезов этими материалами.

Основы стоматологического материаловедения
Ричард ван Нурт

Похожие статьи
показать еще
 
Стоматология и ЧЛХ