Классификация композитных стоматологических материалов

Классификация композитных стоматологических материаловКомпозиционные материалы обычно классифицируют по:

  • компонентам,
  • количеству,
  • свойствам наполнителя или матрицы
  • либо по рабочим свойствам.

Наиболее распространенный метод классификации основывается на

  • весовом или объемном содержании наполнителя,
  • размере частиц наполнителя и способе добавления наполнителя.

Композиты можно также классифицировать по составу матрицы или в зависимости от метода полимеризации (самоотверждаемые, отверждаемые под действием ультрафиолета или видимого света, двойного отверждения или с поэтапным отверждением), но этот метод классификации не дает много информации о свойствах данных материалов.

Увеличение количества наполнителя приводит к улучшению почти всех наиболее важных свойств композитов. Единственная практическая проблема заключается в том, что при повышении количества наполнителя уменьшается текучесть материала.

Композиты с высоким процентом наполнителя обычно содержат крупные частицы, но, как указывалось выше, это является причиной образования более шероховатой поверхности после полировки. Материалы с частицами наполнителя меньшего размера дают после полировки более гладкую поверхность, но при этом свойства композита ухудшаются из-за уменьшения общего количества наполнителя.

Количество наполнителя в материале выражается в мас.% или об. %. Поскольку кремнеземовые наполнители имеют плотность примерно в 3 раза больше, чем акриловые мономеры (или мономеры), то 75 мас.% наполнителя соответствуют примерно 50 об.%. Свойства композитов пропорциональны объемному содержанию их компонентов. Однако весовое содержание компонентов композита определять значительно легче, чем объемное содержание, поэтому в стоматологии процентное содержание по весу используется чаще.

Диаметр частиц наполнителей у первых композитов составлял 10-20 мкм, при этом многие частицы достигали в диаметре 50 микрон. В начале разработок и первого промышленного выпуска этих материалов, размер частиц наполнителя не учитывался, поскольку все коммерческие материалы содержали наполнители с одинаковым размером частиц.

Для достижения лучших полировочных свойств и устойчивости к стиранию в композитах начали использовать наполнители с меньшим размером частиц. Так как частицы наполнителей первых композитов были относительно крупными, то их стали называть макрофильными материалами. Этот термин определяет размер частиц наполнителя, а не метод получения композита. В процессе разработки этих материалов применялись разные названия и системы их классификации. Классификация их на основе размера частиц наполнителей разрабатывалась несколькими авторами.

Композиты с размером частиц наполнителя 10-100 микрон называются макрофильными, с частицами 1-10 мкм — среднефильными, с частицами

0.1-1.0 мкм — минифильными, а с размером частиц наполнителя 0,01-0,1 мкм — микрофильными. Материалы с очень крупными частицами наполнителя называют мегафильными. Они применяются в особых ситуациях. Изучаются также наполнители с ультрамелкими частицами, имеющими диаметр 0.005- 0,01 микрона. Они называются нанофильными. Таким образом, по размеру частиц наполнителей композиты разделяются на эти шесть категорий.

Смеси со смешанным составом частиц называются гибридными, и тип гибридного композита определяется размером наибольших частиц в его составе (например, минифильный гибрид), так как микронаполнители обычно являются второстепенным компонентом смеси.

Если связка просто состоит из наполнителя и матрицы, то его называют гомогенной, а когда она содержит другой композит или необычный наполнитель, то она называется гетерогенной. Если в состав, кроме обычного наполнителя, входит новый, измененный наполнитель, то его называют модифицированным, например: модифицированный волокнами гомогенный минифильный композит.

После появления первых макрофильиых композитов следующее поколение материалов имело наполнители с размером частиц 8-10 мкм (минифильные композиты), и изначально они считались композитами с мелкими частицами наполнителя, что предполагало улучшение их полировочных свойств. Эти материалы быстро завоевали популярность, использовались они в основном для реставраций передних зубов, заменив силикатные цементы и пломбировочные полимеры.

Вскоре их начали называть традиционными или обычными композитами, но с появлением композитов с еще более мелкими частицами их применение стало неопределенным.

Следующим этапом было появление композитов с диаметром частиц наполнителя 0,02-0,04 микрона, называемых микрофильными. Термин «микрофильные» уже применялся в это время для таких частиц в других областях, кроме стоматологии.

Микрофильные композиты называют также гладкополируемыми. Наполнители с мелкими частицами вызывают повышенную вязкость смесей, что требует добавления большего количества мономерных разбавителей, однако это вынуждает уменьшать содержание наполнителя для поддержания рабочей консистенции материала.

Для решения проблемы вязкости были выработаны два подхода. Первый подход заключался в смешивании не затвердевшего микрофильного композита с неотверждаемым материалом. Частицы композита размельчали до размера 1-20 мк. Они образовывали химическую связь с новым материалом, создавая островки с лучшими свойствами и хорошо подвергаясь полировке. Эти материалы называют гетерогенными микрофильными (или композитами с органическим наполнителем). Немодифицированные микрофильные материалы называют гомогенными микрофильными композитами.

Второй подход заключался в слиянии мелких частиц наполнителя в большие, но пористые частицы. Дальнейшем насыщении их мономером и добавлении новых частиц к микрофильному композиту. В пределах локальной области слившихся частиц наполнителя материал является плотным и хорошо поддается полировке.

После того, как стало ясно, что с микрофильными композитами с высоким содержанием наполнителя работать сложно, начали создавать материалы представляющие собой смеси с размером частиц от 2 до 5 мкм.

Такое бимодальное распределение позволило использовать большее содержание наполнителя, сохраняя при этом хорошие полировочные свойства материалов. Все типы смесей называют гибридными. В настоящее время новые материалы содержат наполнители с размером частиц 0,1-1 мкм. Эти композиты можно было бы назвать минигибридными.

Разрабатываются также новые нанофильные композитные материалы с размером частиц наполнителя 0,005-0,01 мкм что меньше длины волны видимого света. Поскольку такие частицы не взаимодействуют с видимым светом, они не вызывают его рассеивания или поглощения.

В качестве нанофильных наполнителей могут использоваться несиликатные материалы, так как они являются практически невидимыми. Несиликатные наполнители склонны соединяться в цепочки, подобно типичным силикатным наполнителям.

Нанофильные частицы настолько мелкие, что могут располагаться между несколькими цепочками полимера. Эти свойства позволяют значительно увеличить содержание наполнителя в композитах, сохраняя в то же время хорошую рабочую консистенцию материалов.

Использование нанофильных наполнителей, особенно других, кроме кремнезема, осложняет классификацию композитов. В принципе, для определения структуры материалов их нужно классифицировать по размеру частиц наполнителей.

Несмотря на то, что в композитах значительно преобладают наполнители с частицами неопределенной формы, все больше возрастает интерес к системам, усиленным волокнами. Главное преимущество волокон состоит в том, что они имеют высокую прочность по оси своего направления. К сожалению, обеспечить их определенное направление во время конденсации достаточно трудно.

Добавление небольших количеств волокон к обычным наполнителям позволяет улучшить свойства материала. Ограничением является лишь то, что используемые волокна могут иметь диаметр более 1 микрона, так как волокна меньшего диаметра, например асбест, обладают канцерогенным действием. Большинство ислользуемых в настоящее время волокон имеют диаметр 5-10 мкм и длину 20-40 микрон.

Отдельные кристаллы обычно имеют симметричную и продолговатую форму, поэтому по свойствам напоминают волокна. Единственное их преимущество состоит в том, что они намного прочнее некрисаллических или поликристаллических волокон. Самым прочным композитом, модифицированным кристаллами, является экспериментальный материал, в котором используют монокристаллы карбида кремния.

К сожалению, эти кристаллы окрашены, поэтому не очень пригодны для эстетических реставраций. Однако в тех клинических ситуациях, где эстетика не имеет большого значения, эти модифицированные кристаллами композиты могут быть очень полезными.

Еще одним результатом новых достижений по контролю размера частиц наполнителя, распределению частиц разных размеров, формы частиц и технологии мономеров стало появление композитов с особыми рабочими свойствами.

К ним относятся текучие композиты и конденсируемые композиты. Текучие композиты — это класс материалов с низкой вязкостью, размер и распределение частиц у которых такие же, как у гибридных материалов. Однако текучие композиты содержат меньший процент наполнителя, в результате чего большее количество полимера способствует снижению их вязкости.

Поскольку они разрабатывались с целью получения особых рабочих свойств, то спектр их клинического применения очень широк. Среди материалов, относящихся к текучим композитам, имеются материалы с низким содержанием наполнителя, которые применяются в качестве фиссурных герметиков или для небольших реставраций передних зубов.

Материалы с более высоким содержанием наполнителя рекомендуются для реставраций I, II, III, IV и V классов, хотя они лучше подходят только для очень консервативных восстановительных методик. В целом механические свойства текучих композитов хуже, чем у обычных их гибридных аналогов.

Конденсируемые композиты были разработаны в стремлении получить материал с такими же рабочими свойствами, как у амальгамы. Эти «альтернативные амальгамы» предназначались в основном для реставраций I и II классов. Состав и свойства первых представителей веществ этого класса показывает, что они незначительно отличались от традиционных гибридных.

Отличительными свойствами конденсируемых композитов от последних являются их меньшая липкость и большая вязкость. Это позволяет наносить их как амальгаму, хотя они не способны подвергаться такой же конденсации. Поэтому термин «конденсируемые» наиболее подходит для этого класса композитов.

Из-за полидисперсного распределения средний размер частиц наполнителя часто не соответствует фактическому размеру частиц. Ограничений по составу или размеру частиц практически не существует. Для новых композитов лучше подходит термин «полидисперсные».

Кроме неорганических наполнителей, в композитах могут применяться кристаллические полимерные наполнители. Некоторые новые материалы содержат кристаллический полимер, дополняющий традиционные наполнители. Кристаллический полимер не такой прочный, как неорганический наполнитель, но он прочнее аморфного полимерного материала.

В микрофильных и гибридных композитах используется наполнитель из оксида кремния, который можно получать разными способами. Поэтому его называют по-разному. В стоматологических материалах используются две основные формы этого вещества. Коллоидный кремнезем в виде аморфных частиц получают путем химического осаждения из раствора. Пирогенный кремнезем в виде аморфных частиц осаждают из газа. Свойства каждой из форм несколько отличаются, но эти различия не определяют изменение их свойств.

При композиционных реставрациях боковых зубов в области окклюзионных контактов или повышенного стирания к композитам можно также добавлять некоторое количество стеклянного наполнителя. Эти кусочки стекла называют меганаполнителями. Хотя они имеют повышенную устойчивость к стиранию в области контактов, методики их применения являются сложными, а стирание в этих участках полностью не исключается. Более того, связь композита с этими добавками является сомнительной.

Матричные мономеры полимеризуются различными способами. Первые композиты были самоотверждаемыми, что было типичным для материалов базисов зубных протезов. Эти материалы назывались самоотверждаемыми, материалами химического отверждения или двухкомпонентными системами.

Однако аминовые ускорители, использовавшиеся для увеличения скорости полимеризации, вызывали изменение цвета этих материалов через 3-5 лет службы. В качестве альтернативы для инициации полимеризации начали использовать системы, в которых применялся ультрафиолетовый свет. Однако полимеризующие приборы были ненадежными и не совсем безопасными. Позже они были заменены на приборы, использующие в своей работе видимый свет.

Светополимеризуемые массы являются наиболее популярными в настоящее время, но успешность их применения зависит от близости расположения высокоинтенсивного света к матрице.

Если толщина слоя наносимого вещества превышает 1,5-2 мм, то интенсивность света может быть недостаточной для полного отверждения, особенно у композитов более темных оттенков. Частицы наполнителя и красителей склонны рассеивать или поглощать свет в области первых 1-2 мм материала. Композиты более темных оттенков и микрофильные композиты труднее поддаются полимеризации.

Доступ к интерпроксимальным участкам обычно затруднен, что требует применения специальных методик, обеспечивающих достаточное освещение материала. Поэтому все больше стоматологических расходников имеют двойное отверждение, сочетая в себе свойства самоотверждаемых и светоотверждаемых материалов. Скорость самоотверждения у них низкая. Это свойство необходимо для тех порций материала, которые не подвергаются нормальной полимеризации под действием света.

Другой подход заключается в поэтапной полимеризации. В некоторых случаях наличие твердого, полностью отвердевшего материала может затруднять его полировку. Фильтруя свет фотополимеризатора во время начальной фазы отверждения, можно получить мягкий, частично затвердевший материал, легко поддающийся полировке. Затем фильтр удаляют и завершают отверждение композита с помощью полного спектра видимого света.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Можно использовать следующие HTML-теги и атрибуты: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>