Полимеризация на композити

О.Е. Хидирбегишвили, зъболекар, Грузия, Тбилиси

Композитите са материали, чиято полимеризация се инициира от свободни радикали, които могат да се образуват в резултат на нагряване, както и в резултат на химични и фотохимични реакции. Топлинното иницииране не се използва наскоро поради определени неудобства и наличието на по-напреднали техники. Следователно, в момента, в зависимост от това как се задейства реакцията на полимеризация, композитните материали се разделят на две групи: химически и светлинно втвърдяване. Определението за "композити с химическо втвърдяване" по своята същност не е абсолютно правилен термин, който би характеризирал разликата им от светлинно втвърдените, тъй като. и в двата случая полимеризацията възниква поради химическа реакция. Разликата е само в механизма на активиране на полимеризацията. При самовтвърдяващите се композити се осъществява от химичен активатор, а при светлинно втвърдяващите се чрез фотонна (светлинна) енергия.

Предимството на химическото активиране е равномерна полимеризация, независимо от дълбочината на кавитета и дебелината на пълнежа. В допълнение, несъмнените предимства на самовтвърдяващите се композити са малкото време, относително ниската цена на материала и крайния продукт за запълване (запълване, възстановяване и др.).

В днешно време химично втвърдените композити рядко се използват като пълнеж. Това се дължи на техните сериозни недостатъци, обусловени от принципа на иницииране на полимеризацията. На първо място, говорим за необходимостта от смесване на два компонента - основния компонент и катализатора. В този случай могат да се появят пори и мехурчета, което води до влошаване на физическите характеристики на втвърдения пълнеж. ПриНепълното смесване може да съдържа включвания на неполимеризиран материал вътре в пълнежа, което също влияе негативно върху стабилността и естетиката на пълнежа. Много е трудно, практически невъзможно да се изпълни техниката на послойно (конкрементално) запълване на кавитета и полимеризация на композита, което води до значително свиване, особено при кариозни кухини с С-фактор по-висок от I.

Друг недостатък на химически втвърдяващите се композити е, че полимеризацията започва веднага след смесването на компонентите, което води до промяна във вискозитета на материала по време на процеса на пълнене. Ако „просрочите“ времето за въвеждане на материала в кухината, тогава неговите свойства ще се променят. Такова ограничено време за работа с химически втвърдени композити влошава манипулационните свойства на материала и усложнява работата на лекаря.

Важно е също така да се отбележи, че в края на полимеризацията по правило в пълнежа остава активатор (термоамин), който с течение на времето претърпява химични трансформации, в резултат на което цветът на пълнежа се променя (т.нар. „аминово оцветяване“). Това не е пълен списък на недостатъците на химически втвърдените материали, поради които те практически бяха заменени от светлинно втвърдени композити.

Светлинно полимеризиращите композити са хомогенни, еднокомпонентни материали, опаковани в спринцовки и капсули. Предлагат се в различни цветови нюанси с различен интензитет за постигане на желания естетичен резултат.

Светлинно втвърдените композити имат редица предимства пред химически втвърдените композити (A.I. Nikolaev, L.M. Tsepov, 2001):

не изискват смесване на компоненти;
не променяйте вискозитета по време на работа;
позволяват по-дълги времена за симулацияпълнеж;
полимеризацията се извършва "по команда" (т.е. по решение на лекаря);
ви позволяват да работите "без отпадъци", т.е. вземете точно толкова материал, колкото ви е необходим;
не потъмняват поради химически трансформации на съставните им компоненти;
със светлинно втвърдяване се постига по-висока степен на полимеризация;
Използването на светлинно полимеризиращи материали подобрява качеството на пълнежа.

Недостатъци на светлинно втвърдените композити:

отнема много време при поставяне на пломба от тези материали (при използване на светлинно втвърдяващи се композити за поставяне на една пломба, по-точно за лечение на един зъб за кариес, отнема 40-60 минути, а при използване на химически втвърдяващи се материали - 25-30 минути);
високата цена на пълнежите, изработени от фотополимери (самият материал е по-скъп и цената на активиращата лампа е „заложена“ в цената на пълнежа (халогенната лампа е проектирана за около 4000 цикъла по 20 секунди всеки, т.е. за около 800 пълнежа);
светлината на лампата е вредна за очите (изисква се използване на защитни устройства: защитен екран на светлинния водач, предпазни очила).

Трябва да се помни, че фотополимерите имат ограничено време за нанасяне. Бавното втвърдяване може да бъде инициирано от слънчева светлина или светлина от зъболекарски модул (особено ако има халогенна лампа), което може да причини преждевременно втвърдяване на материала, така че те трябва да се съхраняват в опаковка, защитена от светлина.

Инициаторът на полимеризация на тази група материали е специална система, която се състои от фотоинициатор и катализатор, който обикновено е третичен амин. След облъчване на фотоинициатора с фотони с определена дължина на вълната,освобождаването на радикали, които заедно с третичния амин причиняват полимеризация. Очевидно светлинната полимеризация зависи от вида на фотоинициатора, неговата концентрация и дължината на вълната, при която се разлага.

Първоначално използваното UV - облъчване вече не се използва, т.к. те причиняват зрителни смущения и имат канцерогенни свойства. В момента най-широко се използват лампи на базата на хинон, даващи синя светлина. Синята светлина с висок интензитет, необходима за започване на полимеризация, може да се получи по няколко начина, според които има 4 вида полимеризационни лампи (източници на фотони), предназначени за работа със светлинно втвърдяващи се композити:

Халогенни лампи.
Плазмени лампи.
Лазери.
Диодни лампи (LED).

В халогенните лампи светлината се излъчва от нажежаема волфрамова жичка, преминава през филтри и след достигане на необходимата дължина на вълната се излъчва през изходния прозорец. В плазмата лампата с нажежаема жичка се заменя с плазмена лампа.

Тъй като интензитетът на светлината на плазмените лампи е много по-висок от този на лампите с нажежаема жичка и тъй като поради по-високата температура в плазмения разряд, по-голямата част от топлинната енергия се преобразува в светлина с къса дължина на вълната (сини вълни), ефективността на такива лампи е много по-висока.

Друг метод за получаване на светлина с необходимата дължина на вълната е използването на лазер. Тъй като в този случай се генерира само необходимата дължина на светлината, филтрите не се използват. Безспорното предимство на този метод е липсата на непродуктивни загуби на енергия. Всички 100% от светлинната енергия се изразходват за полимеризация, докато за плазмените лампи тази цифра е не повече от 10%. Като източник на светлинамогат да се използват всички видове лазери, но на практика се използват само диодни лазери, тъй като другите видове лазери не позволяват компактни инсталации, освен това са много по-скъпи.

Такива лампи консумират изключително малко енергия и могат да се използват в мобилен вариант (без захранващ кабел), което е неоспоримо предимство от гледна точка на ергономичност и хигиена (стерилизирането на електрическите кабели е много трудно).

Клиничната употреба на лампите е изправена пред някои проблеми, основният от които е фактът, че конвенционалните лампи отделят много топлина, която трябва да бъде отстранена по някакъв начин. Въпреки факта, че дизайнът на лампите предвижда охлаждаща верига, те все още остават твърде "горещи". Ако не е възможно напълно да се филтрира топлинното излъчване, тогава работата на лампата загрява хирургичното поле. Следователно плазмените лампи могат да се използват само за кратък период от време, в противен случай настъпва термична некроза на пулпата. Диодните лазери, от друга страна, произвеждат така наречената студена светлина. Времето за използване на лазери е ограничено само от максималната енергия на лазерното лъчение.

Има продължаващ дебат за това каква е максималната енергия, необходима за зъболекарските модули. Най-мощните съществуващи машини са способни да втвърдяват слоеве с дебелина 4,5 или 6 mm.

Въпреки това, няма нужда да използвате мощни лампи, т.к. необходимо е да се вземат мерки за компенсиране на свиването при отделно нанасяне на всеки слой пълнеж. Аргументът в полза на използването на такива лампи се основава на погрешното схващане, че високата степен на полимеризация,постигнато в този случай, намалява количеството на свиване. Използването на мощни полимеризационни лампи е необходимо само при полимеризиране на лепила по време на фиксиране на керамични възстановявания (например CEREC инлеи), когато е необходимо да се осигури полимеризация на лепилото в най-отдалечените зони на кухината.

Последните проучвания показват, че чрез контролиране на светлинното втвърдяване е възможно да се постигне значително намаляване на полимеризационното свиване и вътрешните напрежения в уплътнението.

Химическите и светлинно втвърдяващите се материали полимеризират по различен начин. Реакцията на полимеризация е придружена от освобождаване на свободни радикали, които се комбинират помежду си, образувайки триизмерна полимерна мрежа. Тази реакция е бавна при химически втвърдени композити и много по-бърза при светлинно втвърдени материали. Както е известно, полимеризацията се състои от две фази (фиг. 1). По време на първата, предгелова фаза на втвърдяване (прегел), композитът все още е гъвкав и напрежението се компенсира чрез деформация на свободната повърхност на пълнежа. В момента, когато процесът на полимеризация надхвърли точката G, започва втората фаза - фазата след гел, в която композитът става твърд и вече не се получава компенсация на напрежението по време на полимеризационно свиване. Следователно е необходимо да се стремим да удължим фазата преди гел, често в ущърб на фазата след гел. Трябва да се отбележи, че най-кратката фаза преди гел е за светлинно втвърдяващите се композити, а най-дългата за самовтвърдяващите се композити.

Освен това, сред самовтвърдяващите се композити, амалгамата има най-дългата фаза преди гел, тъй като времето за пълното му втвърдяване е 24 часа и в резултат на това практическата липса на постполимеризационни усложнения. Често най-доброто решение, изглежда, е да се използва принципът на химикалаиницииране на полимеризация, но тези материали не винаги трябва да се използват, тъй като имат редица съществени недостатъци.

По този начин скоростта на полимеризация също влияе върху генерираните напрежения. Следователно напрежението, генерирано в химически втвърден материал, е по-малко, отколкото в светлинно втвърден материал. Ето защо усложненията, свързани с полимеризационното свиване при използване на светлинно втвърдени композити, се характеризират с по-остро протичане и ранно начало.

Фиг. 1. Фази на полимеризация на композитите.

Понастоящем те се опитват да удължат фазата преди гел по няколко начина:

Използването на специални полимеризационни лампи с "мек старт" (Soft-start polymerization), при които интензитетът на излъчваната светлина първоначално е много нисък (100-150 MW/cm2), но постепенно се повишава до стойности от 700-800 MW/cm2. Lamps that prolong the pre-gel phase of polymerization can be divided into 3 groups according to the principle used to increase the radiation intensity to a maximum value: rapid increase in intensity (Elipar HighLight - ESPE, Degulux soft-start - Degussa), gradual increase in intensity (Elipar TriLight - ESPE, Astralis 7-Ivoclar/Vivadent), prolonged increase in intensity (VIP-Bisco).
Трансдентално осветление като първи етап на втвърдяване на пломбата. В същото време интензитетът на излъчваната светлина след преминаване през зъбните тъкани до известна степен отслабва. Във втория етап обаче пълнежът винаги трябва да бъде подложен директно на директно, цялостно облъчване с достатъчен интензитет.
Кратко осветяване от по-голямо разстояние (на разстояние 10 mm от повърхността на уплътнението, интензитетът се намалява с 50%), судължаване за 10 секунди, последвано от завършване на полимеризацията. Този метод обаче е нестандартен и следователно може да служи само като временна или резервна опция.

Трябва да се помни, че увеличаването на степента на полимеризация на композита допринася за увеличаване на неговата якост, поради което е по-добре да се увеличи времето на излагане на светлина, особено при тъмни цветове на материала. В това отношение препоръката на A.Zh.Petrikas (1994) изглежда абсолютно справедлива: „... преекспонирането е по-добро от недоекспонирането“.

Освен това трябва да се има предвид, че по време на облъчването на композита с активираща лампа полимеризацията настъпва само с 50%, в следващите 24 часа - с още 40%, и със 120% - в рамките на 7 дни. Трябва също така да се има предвид, че остатъци от амалгама, метални щифтове и др. образуват сянка по време на облъчването, поради което в такива случаи е препоръчително пломбите да се облъчват от две или три посоки.

С появата на композитите на пазара предишното твърдение (съветските разузнавачи бяха разпознати по зъбите) загуби първоначалния си смисъл.