Механизмы сцепления композитов с поверхностью эмали

Виды адгезии

В стоматологии выделяют два вида адгезии:

Механическую – за счет микромеханического сцепления материала с тканями зуба;

Химическую – за счет образования химической связи материала с дентином и эмалью.

Химической адгезией обладают только СИЦ. Все остальные материалы, используемые в стоматологии, обладают механической и микромеханической адгезией.

Механическая адгезия - соединение материалов с твердыми тканями зуба за счет механической ретенции с участием микромеханических пор и шероховатостей на их поверхности.

В 1955 г. Буонкоре обнаружил, что поверхность эмали зуба становится шероховатой после протравливания фосфорной кислотой и при этом усиливается адгезия метакрилового пломбировочного материала к поверхности зуба. Рождённая таким образом 40 лет тому назад техника травления эмали кислотой лежит в основе современных адгезивных методик реставрации зубов.

Невыполнение этого этапа работы приводит к нарушению сцепления композиционного материала с твердыми тканями зуба, что проявляется возникновением краевой щели, микробной инвазией, окрашиванием краев пломбы, пост операционной чувствительностью и др.

Необходимо отметить, что сила адгезии к эмали и дентину существенно отличается. Таким образом, главная проблема обеспечения эффективной адгезии к твердым тканям зуба заключается в различном анатомическом строении эмали и дентина.

Механизмы сцепления композитов с поверхностью эмали

Эмаль состоит в основном из неорганических веществ, кроме того, в состав эмали входит незначительное количество органических веществ и воды. Под воздействием кислот происходит селективное растворение периферических и центральных зон эмалевых призм на глубину до 5-10 нм и преобразование поверхности эмали, которая становится под электронным микроскопом похожа на пчелиные соты или на форму подковы, или же на сочетание обеих форм.

В результате механического скашивания эмалевых призм и обработки эмали кислотой увеличивается активная поверхность сцепления с композиционными материалами и улучшается возможность обволакивания поверхностного слоя эмали гидрофобными и вязкими адгезивами. Они проникают из-за высокой вязкости медленно на всю глубину протравленной эмали. После полимеризации адгезива образуются в межпризменных участках отростки, сцепляющиеся механически с поверхностью эмали и способствующие, таким образом, микроретенционному сцеплению композита с поверхностью эмали.

Протравка эмали

При протравливании эмали кислотой с поверхности удаляется слой толщиной 10 мкн и образуются микропоры глубиной 5-50 мкн.

Эффект кислотного протравливания эмали зависит от нескольких факторов:

вида применяемой кислоты;

концентрации кислоты;

формы применения кислоты (гель или жидкость);

времени протравливания;

времени смывания водой;

способов, которыми активируется протравливание;

инструментальной обработки поверхности эмали перед протравливанием;

химического состава и состояния эмали;

эмаль молочных или постоянных зубов;

степени минерализации эмали.

Чаще всего в современной стоматологии для кислотного травления тканей зуба используют ортофосфорную кислоту. Наиболее оптимальная концентрация кислоты – 30-40%. В ряде случаев для протравливания дентина рекомендуется использование слабых растворов органических кислот.

Чтобы не допустить растекания ортофосфорной кислоты на участки зуба, кислотное травление которых нежелательно, протравки изготавливают в виде окрашенных гелей.

Длительность травления эмали кислотой обычно составляет 30 секунд. Экспериментальные исследования с использованием СЭМ показали, что различий в степени пористости поверхности эмали при экспозиции 30 секунд и 60 секунд нет. Кроме этого было доказано, что время воздействия кислоты более 60 секунд приводит к разрушению эмалевых призм и ухудшению адгезии.

В зависимости от резистентности эмали рекомендуется изменять время аппликации травящей гели: при низкой резистентности эмали оно сокращается до 15 секунд, а при повышенной - оно увеличивается до 60 секунд.

Длительность удаления протравки струей проточной воды должна быть равной длительности воздействия кислоты, т.е. 30 секунд.

Для повышения силы адгезии рекомендуется создание скоса эмали, что позволяет увеличить площадь соприкосновения композита с эмалью. Сила этого соединения увеличивается при его формировании по поперечному сечению эмалевых призм, так как в этом случае растворяется при протравливании межпризменное вещество, образуя более широкие и глубокие поры.

Первое поколение

Первое поколение адгезивов появилось в конце 70-х годов прошлого века. Их характеризуют высокие показатели адгезии к эмали, но адгезия к дентину является крайне низкой – как правило, не больше 2МПа. Адгезия достигалась за счет взаимодействия бонда и кальция, содержащегося в дентине. Естественно, что проблема дебондинга стояла крайне остро – сложности возникали уже через несколько месяцев. Поэтому, адгезивные системы этого поколения были рекомендованы для использования только с полостями класса III и V. При использовании в области жевательных зубов часто наблюдалась значительная постоперационная чувствительность.

Второе поколение

В начале 80-х годов прошлого столетия появилось второе поколение адгезивов. Здесь была сделана попытка задействовать смазанный слой для получения более высоких показателей адгезии к дентину. Результатом явилось увеличение этого показателя до 2-8 МПа, что, конечно же, абсолютно недостаточно для надежной фиксации. Кроме того, при использовании этих систем часто наблюдались микроподтекания, проблема постоперационной чувствительности также не была решена. Долговременная стабильность представителей этого поколения также была проблематичной – по истечении года до 30% реставраций оказывались несостоятельными именно по причине значительного ухудшения показателя адгезии.

Третье поколение

В конце 80-х годов XX столетия появились двухкомпонентные адгезивные системы, состоящие из праймера и адгезива. Это, а также значительное улучшение механических показателей сцепления (8-15 МПа), позволяет выделить их в отдельное поколение адгезивных систем – третье по счету. Их появление позволило в некоторых клинических ситуациях минимизировать препаровку зуба, открыв, таким образом, эру ультраконсервативной стоматологии. Кроме того, при их использовании наблюдалось значительное снижение постоперационной чувствительности. Адгезивы этого поколения впервые обеспечивали адгезию не только к зубу, но и к металлам, и керамике.

Основной же проблемой явилась недолговечность бондинговых агентов. Некоторые исследования продемонстрировали значительное снижение показателей адгезии уже через 3 года после выполнения реставрации. Тем не менее, именно с этого поколения началось рутинное применение адгезивов при реставрациях жевательных боковых зубов.

Четвертое поколение

Появление адгезивов четвертого поколения в начале 90-х годов преобразило стоматологию. Показатель адгезии к дентину достиг “современных” значений – 17-25 МПа, а постоперационная чувствительность при применении адгезивов этого поколения снизилась еще больше.

Революционным явилось появление гибридного слоя между дентином и композитом: после протравливания наносимый адгезив взаимодействует с коллагеновой матрицей дентина, формируя промежуточный слой, не являющийся ни дентином, ни адгезивом, который и получил название гибридного. Именно наличие этого слоя и отвечает за высокие прочностные показатели.

Основным своим успехом адгезивы четвертого поколения обязаны появившейся технике тотального протравливания и концепции влажного дентинного бондинга.

К недостаткам материалов этой группы можно отнести наличие двух или более компонентов, которые необходимо смешивать в точных пропорциях. Это кажется несложным в “лабораторных” условиях, но может представлять проблему в реальной жизни. Именно за счет неточностей при смешивании и возникали проблемы при применении адгезивов четвертого поколения.

Эти адгезивные системы содержат 3 компонента:

1) кондиционер (фосфорная кислота в виде геля для травления эмали и дентина);

2) праймер (смесь гидрофильных низкомолекулярных соединений, которые проникают во влажный дентин, пропитывают его и образуют гибридный слой);

3) эмалевая адгезивная система (ненаполненная смола, обеспечивающая связь композита с гибридным слоем и эмалью зуба).

Типы адгезивных систем 4 поколения:

Предусматривает частичное растворение смазанного слоя и частичное раскрытие дентинных канальцев при помощи слабых растворов органических кислот, входящих с состав праймера.

Этапы работы с адгезивными системами 4 поколения Тип 1:

1. протравливание поверхности эмали в течение 30 секунд при помощи 37% ортофосфорной кислоты, входящей в состав травильных гелей;

2. удаление травильного геля струей проточной воды в течение 30 секунд;

3. высушивание эмали и контроль качества протравки (протравленная эмаль имеет матовый оттенок);

4. внесение праймера на дентин кариозной полости при помощи аппликатора (экспозиция 10 секунд);

5. распределение праймера при помощи слабой струи воздуха;

6. внесение эмалевой адгезивной системы в кариозную полость при помощи аппликатора (наносится на подготовленную эмали и дентин);

7. распределение эмалевой адгезивной системы при помощи слабой струи воздуха;

8. фотополимеризация адгезива и праймера;

9. внесение композиционного материала.

Тип 2:

Предусматривает полное растворение смазанного слоя путем протравливания дентина ортофосфорной кислотой.

Этапы работы с адгезивными системами 4 поколения Тип 2:

1. протравливание поверхности эмали в течение 15 секунд при помощи 37% фортофосфорной кислоты, входящей в состав травильных гелей, добавление геля на дентин на 15 секунд;

2. удаление травильного геля струей проточной воды в течение 30 секунд;

3. высушивание эмали и дентина (контроль качества протравки-протравленная эмаль имеет матовый оттенок, дентин не должен быть пересушенным – влажным блестящим);

4. внесение праймера на дентин кариозной полости при помощи аппликатора (экспозиция 10 секунд);

5. распределение праймера при помощи слабой струи воздуха;

6. внесение эмалевой адгезивной системы в кариозную полость при помощи аппликатора (наносится на подготовленную эмали и дентин);

7. распределение эмалевой адгезивной системы при помощи слабой струи воздуха;

8. фотополимеризация адгезива и праймера;

9. внесение композиционного материала.

Пятое поколение

В адгезивах пятого поколения удалось устранить проблему смешивания – была реализована концепция “одной бутылочки”, т.е. адгезив и праймер были помещены в одну емкость (стали однокомпонентными).

Применение однокомпонентных систем также предусматривает тотальное травление эмали и дентина. Механизм их соединения аналогичен механизму адгезии систем 4 поколения. Эти материалы имеют хорошие показатели адгезии к эмали, дентину, керамике и металлу (на уровне 20-25 МПа), но самое главное их достоинство – это отсутствие этапа смешивания компонентов, некачественное выполнение которого и приводило к снижению показателей адгезии в системах четвертого поколения.

Адгезивные системы пятого поколения до сих пор являются наиболее популярными, так как они просты в использовании и дают предсказуемый результат. Постоперационная чувствительность при их применении также невысока.

Этапы работы с адгезивными системами 5 поколения:

1. протравливание поверхности эмали в течение 15 секунд при помощи 37% фортофосфорной кислоты, входящей в состав травильных гелей, добавление геля на дентин на 15 секунд;

2. удаление травильного геля струей проточной воды в течение 30 секунд;

3. высушивание эмали и дентина (контроль качества протравки - протравленная эмаль имеет матовый оттенок, дентин не должен быть пересушенным – влажным блестящим);

4. внесение адгезивной системы на эмаль и дентин кариозной полости при помощи аппликатора (экспозиция 15 секунд);

5. распределение адгезивной системы при помощи слабой струи воздуха;

6. фотополимеризация адгезивной системы;

7. внесение композиционного материала.

Шестое поколение

Очередной задачей разработчиков при совершенствовании адгезивных систем явилась необходимость удаления из перечня выполняемых процедур этапа протравки. В системах шестого поколения эта проблема решена.

Адгезивные системы 6 поколения являются одношаговыми самопротравливающими системами, которые находятся в 2 бутылочках и требуют смешивания непосредственно перед применением. Затем система наносится на эмаль и дентин. При этом одновременно обеспечиваются протравливание, диффузия в ткани зуба и образование гибридной зоны.

По сравнению с адгезивными системами 4 и 5 поколений они проще в применении, работе с ними требует меньше времени за счет сокращения количества этапов, уменьшается риск технической ошибки.

Однако, адгезия к дентину (18-23 МПа) со временем практически не меняется, тогда как адгезия к эмали ухудшается.

Этапы работы с адгезивными системами 6 поколения:

1. вне полости рта производится смешивание компонентов адгезивной ситемы (внутри одноразовой упаковки или в специальной ячейке);

2. внесение адгезивной системы на эмаль и дентин кариозной полости при помощи аппликатора (экспозиция 15 секунд);

3. распределение адгезивной системы при помощи слабой струи воздуха;

4. фотополимеризация адгезивной системы;

5. внесение композиционного материала.

Седьмое поколение

Строго говоря, вести речь о появлении нового поколения пока рано хотя бы потому, что на данный момент существует только один его представитель – это система iBond от Heraeus Kulzer. В этом поколении упрощены этапы клинического применения адгезивов шестого поколения путем объединения их в единый комплекс, т.е. в систему помещенного в один флакон.

I-Bond (Heraeus Kulzer) - это умеренно кислотная самопротравливающая адгезивная система 7 поколения.

В отличие от методов тотального протравливания и тотальной адгезии самопротравливающая адгезия, ставшая возможной благодаря i-Bond, не открывает полностью дентинные канальцы. Смазанный слой растворяется и благодаря высоко гидрофильным свойствам i-Bond появляется возможность проникновения адгезива в канальцы и перитубулярный дентин, образуя структурные связи. В случае с эмалью i-Bond образует солидную структуру с упроченной поверхностью, способствующей улучшению сцепления адгезива с эмалью.

Виды адгезии

В стоматологии выделяют два вида адгезии:

Механическую – за счет микромеханического сцепления материала с тканями зуба;

Химическую – за счет образования химической связи материала с дентином и эмалью.

Химической адгезией обладают только СИЦ. Все остальные материалы, используемые в стоматологии, обладают механической и микромеханической адгезией.

Механическая адгезия - соединение материалов с твердыми тканями зуба за счет механической ретенции с участием микромеханических пор и шероховатостей на их поверхности.

В 1955 г. Буонкоре обнаружил, что поверхность эмали зуба становится шероховатой после протравливания фосфорной кислотой и при этом усиливается адгезия метакрилового пломбировочного материала к поверхности зуба. Рождённая таким образом 40 лет тому назад техника травления эмали кислотой лежит в основе современных адгезивных методик реставрации зубов.

Невыполнение этого этапа работы приводит к нарушению сцепления композиционного материала с твердыми тканями зуба, что проявляется возникновением краевой щели, микробной инвазией, окрашиванием краев пломбы, пост операционной чувствительностью и др.

Необходимо отметить, что сила адгезии к эмали и дентину существенно отличается. Таким образом, главная проблема обеспечения эффективной адгезии к твердым тканям зуба заключается в различном анатомическом строении эмали и дентина.

Механизмы сцепления композитов с поверхностью эмали

Эмаль состоит в основном из неорганических веществ, кроме того, в состав эмали входит незначительное количество органических веществ и воды. Под воздействием кислот происходит селективное растворение периферических и центральных зон эмалевых призм на глубину до 5-10 нм и преобразование поверхности эмали, которая становится под электронным микроскопом похожа на пчелиные соты или на форму подковы, или же на сочетание обеих форм.

В результате механического скашивания эмалевых призм и обработки эмали кислотой увеличивается активная поверхность сцепления с композиционными материалами и улучшается возможность обволакивания поверхностного слоя эмали гидрофобными и вязкими адгезивами. Они проникают из-за высокой вязкости медленно на всю глубину протравленной эмали. После полимеризации адгезива образуются в межпризменных участках отростки, сцепляющиеся механически с поверхностью эмали и способствующие, таким образом, микроретенционному сцеплению композита с поверхностью эмали.

Протравка эмали

При протравливании эмали кислотой с поверхности удаляется слой толщиной 10 мкн и образуются микропоры глубиной 5-50 мкн.

Эффект кислотного протравливания эмали зависит от нескольких факторов:

вида применяемой кислоты;

концентрации кислоты;

формы применения кислоты (гель или жидкость);

времени протравливания;

времени смывания водой;

способов, которыми активируется протравливание;

инструментальной обработки поверхности эмали перед протравливанием;

химического состава и состояния эмали;

эмаль молочных или постоянных зубов;

степени минерализации эмали.

Чаще всего в современной стоматологии для кислотного травления тканей зуба используют ортофосфорную кислоту. Наиболее оптимальная концентрация кислоты – 30-40%. В ряде случаев для протравливания дентина рекомендуется использование слабых растворов органических кислот.

Чтобы не допустить растекания ортофосфорной кислоты на участки зуба, кислотное травление которых нежелательно, протравки изготавливают в виде окрашенных гелей.

Длительность травления эмали кислотой обычно составляет 30 секунд. Экспериментальные исследования с использованием СЭМ показали, что различий в степени пористости поверхности эмали при экспозиции 30 секунд и 60 секунд нет. Кроме этого было доказано, что время воздействия кислоты более 60 секунд приводит к разрушению эмалевых призм и ухудшению адгезии.

В зависимости от резистентности эмали рекомендуется изменять время аппликации травящей гели: при низкой резистентности эмали оно сокращается до 15 секунд, а при повышенной - оно увеличивается до 60 секунд.

Длительность удаления протравки струей проточной воды должна быть равной длительности воздействия кислоты, т.е. 30 секунд.

Для повышения силы адгезии рекомендуется создание скоса эмали, что позволяет увеличить площадь соприкосновения композита с эмалью. Сила этого соединения увеличивается при его формировании по поперечному сечению эмалевых призм, так как в этом случае растворяется при протравливании межпризменное вещество, образуя более широкие и глубокие поры.