© Borgis - Nowa Stomatologia 2/2006, s. 82-87
*Jarosław Cynkier
Metody zmniejszające efekty skurczu polimeryzacyjnego materiałów złożonych. Przegląd piśmiennictwa
Preparation and filling techniques reducing effects of polymerisation shrinkage of composite materials. A literature review
z Zakładu Stomatologii Zachowawczej Katedry Stomatologii Zachowawczej, Endodoncji i Periodontologii Uniwerystetu Medycznego w Łodzi
Kierownik Zakładu: prof. dr hab. Danuta Piątowska
Największymi wadami materiałów złożonych są skurcz polimeryzacyjny oraz rozszerzalność termiczna większa od rozszerzalności tkanek zęba. Skurcz polimeryzacyjny materiału złożonego jest odpowiedzialny za powstawanie naprężeń wewnętrznych w materiale i nieszczelność pomiędzy wypełnieniem a ścianami ubytku oraz powstanie tzw. nadwrażliwości pozabiegowej. Skurcz materiału niemal zawsze powoduje nieszczelność na brzegu dodziąsłowym ubytku znajdującym się w zębinie lub cemencie korzeniowym, ponieważ siły adhezji do zębiny i cementu korzeniowego są mniejsze niż do szkliwa. Niestety, mimo nieustannych prac nad poprawą właściwości materiałów złożonych, systemów wiążących i sposobów wypełniania, żaden z nowoczesnych układów system łączący-materiał wypełniający nie wyeliminował powstawania mikroprzecieku w ścianie dodziąsłowej wypełnień (1). Udowodniono, że bez względu na rodzaj ubytku i materiału wypełniającego, od 80% do 90% klinicznie diagnozowanej próchnicy wtórnej znajduje się w okolicy przydziąsłowej zęba, a stwierdzenie próchnicy wtórnej stanowi najczęstszą przyczynę wymiany wypełnień (2). Przydziąsłowa część wypełnienia jest bowiem bardziej niż inne predysponowana do odkładania się płytki nazębnej ze względu na trudności z utrzymaniem w tym miejscu właściwej higieny (2). Również w pracach in vitro, w których stan higieny nie ma znaczenia, szczelność wypełnień w tej okolicy jest najmniejsza. Z pracy Opdama i wsp. (3) wynika, że na ścianie dozgryzowej nieszczelność występowała w 5% wypełnień, podczas gdy na ścianie dodziąsłowej aż w 25%. Beznos (4) porównał różne metody wypełniania ubytków II klasy. Wszystkie metody dawały dobre połączenie ze szkliwem, ale we wszystkich wypełnieniach na ścianie dodziąsłowej występowała nieszczelność.
Wykorzystanie cementu szkło-jonomerowego w metodzie „kanapkowej” również nie rozwiązuje problemu skurczu polimeryzacyjnego. Mimo, że wypełnienia „kanapkowe” z cementu szkło-jonomerowego i materiału złożonego okazały się szczelniejsze niż wypełnienia z samego materiału złożonego, to i tak w przypadku klasy II nie zabezpieczyły przed mikroprzeciekiem na ścianie dodziąsłowej (5).
W doświadczeniu Zivkovica i wsp. (6) do wypełnienia ubytków V klasy wykorzystano cement szkło-jonomerowy, cement szkło-jonomerowy modyfikowany żywicą oraz materiał złożony modyfikowany polikwasem. Wypełnione zęby przechowywano w hodowli bakteryjnej. Żaden z badanych systemów nie zabezpieczał przed wnikaniem bakterii wzdłuż nieszczelności na brzegu dodziąsłowym. Wyniki badań innych autorów (7-9) są zgodne z rezultatami prac Zivkovica i wsp.
Jeżeli nie uda się wyeliminować skurczu polimeryzacyjnego, to zwiększenie siły adhezji do tkanek zęba wydaje się sukcesem połowicznym. Silny system wiążący może nie pozwolić na oderwanie materiału od zęba, jednak naprężenia wewnętrzne powstające podczas polimeryzacji mogą spowodować pęknięcie cienkich ścianek zęba (6) lub doprowadzić z czasem do rozszczelnienia wypełnienia np. wskutek rozszerzalności termicznej.
Istotnym elementem w próbach ograniczenia skutków powstawania naprężeń wewnętrznych wywołanych skurczem polimeryzacyjnym jest zwiększenie zarówno sprężystości materiału wypełniającego jak i systemu wiążącego. Naprężenia powstające podczas skurczu polimeryzacyjnego zależą od wielkości skurczu oraz od sprężystości materiału. Niektórzy autorzy proponują zwiększenie sprężystości połączenia przez nałożenie grubszej warstwy żywicy lub kilku warstw (szczególnie w ubytkach abrazyjnych). Mathew i wsp. (10) stwierdzili w swoim doświadczeniu, że nałożenie podwójnej warstwy żywicy łączącej zmniejsza mikroprzeciek w stosunku do jednokrotnej aplikacji żywicy dla wszystkich ocenianych materiałów.
Zdaniem Walshawa i McComba (11) obecność warstwy żywicy pomiędzy warstwą hybrydową a materiałem wypełniającym może, dzięki swojej sprężystości, absorbować naprężenia skurczowe i zapobiegać nieszczelności. Podobne wnioski wyciągnęli ze swoich badań Choi i wsp. (12). Autorzy ci mierzyli tensometrem naprężenia skurczowe w funkcji grubości warstwy sytemu łączącego i stwierdzili, że jeśli grubość warstwy łączącej wzrastała (w przedziale 20-300 mm) to naprężenia zmniejszały się. Zmniejszał się także mikroprzeciek. Producenci systemów wiążących próbują poprawiać ich właściwości wytrzymałościowe przez dodanie wypełniacza. Dzięki temu możliwe staje się stosowanie grubej warstwy żywicy, która pełni rolę „elastycznego bufora” mogącego skompensować naprężenia wewnętrzne. Dodanie cząstek wypełniacza powoduje wzrost siły adhezji, lecz jednocześnie zwiększa moduł sprężystości (moduł E) nawet dwukrotnie.
Warstwa hybrydowa, która powstaje na powierzchni wytrawionej zębiny jest zbudowana z włókien kolagenowych zaimpregnowanych żywicą adhezyjną. Cały ten układ charakteryzuje się wysoką sprężystością, gdyż sama żywica jest sprężysta, a włókna kolagenowe przypominają dywan na powierzchni zębiny międzykanalikowej. Warstwa ta jest w stanie absorbować częściowo naprężenia w materiale wywołane skurczem polimeryzacyjnym. Teorię tę potwierdza praca Uno i Wernera (13), w której porównano siły wiązania oraz szczelność połączenia materiału z zębiną wytrawioną oraz wytrawioną i odbiałczoną 10% podchlorynem sodu, a więc pozbawioną części nieorganicznej i organicznej. Wytrawiona i pozbawiona kolagenu powierzchowna warstwa zębiny przypomina swoją strukturą powierzchni wytrawione szkliwo. Choć powierzchnia taka jest dobrze zwilżalna dla systemu wiążącego i wartości siły wiązania na ścinanie są nawet wyższe niż w próbkach, w których zębinę tylko wytrawiono, to brak warstwy hybrydowej powoduje powstawanie naprężeń w miejscu kontaktu czynnika wiążącego z powierzchnią hydroksyapatytową (wolną od kolagenu, mało elastyczną) i w efekcie – nieszczelność brzeżną. Do podobnych wniosków doszli również Toledano i wsp. (14). Jak wynika z ich pracy pozbawienie zębiny warstwy kolagenu za pomocą 37% kwasu ortofosforowego i 5% podchlorynu sodu nie wpływa niekorzystnie na adhezję, ale i nie poprawia szczelności.
W celu zmniejszenia naprężeń podejmuje się próby wykorzystania złożonych materiałów chemoutwardzalnych jako pierwszej warstwy wypełnień na ścianie dodziąsłowej. Materiały chemoutwardzalne wolniej polimeryzują w porównaniu z materiałami światłoutwardzalnymi. Osiągnięcie punktu żelu następuje dopiero po paru minutach. Moduł sprężystości natomiast rośnie jeszcze przez wiele godzin i dzięki temu polimeryzacja materiałów chemoutwardzalnych powoduje mniejsze naprężenia skurczowe. Może to mieć pozytywny wpływ na szczelność wypełnień. Kanca (15) i inni autorzy (16) uzyskali w swoich pracach lepsze wyniki szczelności wypełnień w okolicy przydziąsłowej dla materiałów chemoutwardzalnych niż światłoutwardzalnych. Hilton i wsp. (7) próbowali wykorzystać tę cechę materiałów chemoutwardzalnych do absorpcji naprężeń wewnętrznych wywołanych skurczem polimeryzacyjnym materiału światłoutwardzalnego, z którego wykonano następne warstwy wypełnienia. Zastosowanie materiału chemoutwardzalnego jako pierwszej warstwy nie przyniosło jednak spodziewanego rezultatu tzn. nie poprawiło szczelności wypełnień.
Van Dijken i wsp. oceniając w skaningowym mikroskopie elektronowym (SEM) adaptację brzeżną ubytków przydziąsłowych nie wykazali różnic między szczelnością wypełnień, wykonanych metodą warstwową, z materiałów światłoutwardzalnych i chemoutwardzalnych (17). Natomiast wielkim zwolennikiem materiałów złożonych chemoutwardzalnych jest Fusayama, który jest zdania, że materiały światłoutwardzalne powinny być stosowane tylko w ubytkach powierzchownych (18).
Coraz częściej stosowaną metodą kompensowania naprężeń wewnętrznych, spowodowanych polimeryzacją, jest stosowanie jako cienkiej warstwy wyścielającej, oprócz silnego sytemu wiążącego, kompozytu płynnego. Kompozyty płynne z powodu mniejszej zawartości wypełniacza (np. Tetric Flow ma o 10% wypełniacza mniej niż Tetric Ceram) mają niższy moduł E (czyli są bardziej sprężyste) i wydaje się, że mogą lepiej kompensować skurcz niż sztywniejsze „gęste” kompozyty. Leevailoj i wsp. (19) potwierdzili słuszność zaleceń producentów materiałów złożonych, dotyczących stosowania płynnych kompozytów jako podkładów pod kompozyty o dużej gęstości. Wykazali, że wypełnienia II klasy z brzegiem dodziąsłowym poniżej połączenia szkliwno-cementowego z „gęstych” kompozytów były mniej szczelne niż wypełnienia z kompozytów o średniej gęstości. Zastosowanie wyścielenia ubytku płynnym kompozytem znacząco poprawiło szczelność na ścianie dodziąsłowej choć i tak w większości przypadków była ona mniejsza niż dla kompozytu o średniej gęstości. Wnioski te potwierdzają prace Tung i wsp. (20). Badania CRA (Clinical Research Associates) wykazały jednak, że stosowanie takiego rozwiązania nie zawsze jest uzasadnione. Płynny kompozyt poprawił szczelność tylko w przypadku dwóch z dziesięciu układów system łączący-kompozyt (CRA Newsletter – wrzesień 2000). Również z badań Changa i wsp. (21) wynika, że materiały płynne stosowane w II klasie pod wypełnienia z materiałów średniej gęstości poprawiły adaptację brzeżną, ale nie poprawiły szczelności wypełnień na ścianie dodziąsłowej (prawdopodobnie z powodu dużego skurczu polimeryzacyjnego), co podważałoby teorię o kompensacji naprężeń skurczowych. Ponieważ wnioski te oparto w większości na pracach laboratoryjnych badając materiały o różnej budowie i stosując różne systemy łączące, wyniki nie mogą być porównywane.
Błędem jest również wyciąganie wniosków o wpływie sprężystości materiału na szczelność, jeśli w jednym badaniu stosowne są materiały nie tylko o różnej gęstości, ale i o innym składzie chemicznym, gdyż jak wiemy każdy materiał wykazuje inną siłę adhezji przy stosowaniu różnych systemów łączących. Według badań przeprowadzonych przez CRA materiał TPH Spectrum (Dentsply) przy zastosowaniu sytemu łączącego Clearfil SE Bond (Kuraray) wykazywał bardzo dużą siłę połączenia z zębiną – 29,6 MPa, podczas gdy stosowany z innym nowoczesnym systemem (Single Bond 3M) wykazywał siłę tylko 13,8 MPa. Podobnie nie można określić bezwzględnej wartości siły adhezji systemów łączących, gdyż jest ona różna dla różnych materiałów. Wspomniany już system Clearfil SE Bond (Kuraray) łączył materiał TPH Spectrum z zębiną w sposób bardzo silny (29,6 MPa), a materiał Z100 (3M) łączył z siłą już tylko 19,8 MPa. Podobne wnioski płyną z pracy Leirskara i wsp. (22). Autorzy ci porównując siłę adhezji dwóch materiałów: Tetric i Z-100 do tkanek zęba „przyklejanych” za pomocą pięciu różnych systemów łączących, stwierdzili różnice w sile adhezji nawet trzykrotne.
Sprężystość materiału wiąże się nierozerwalnie z innymi cechami fizycznymi materiału i zależy między innymi od ilości i jakości wypełniacza, który z kolei wpływa na wielkość skurczu polimeryzacyjnego, odporność na ścieranie, odporność mechaniczną i twardość materiału. Należy zatem dokładnie przeanalizować, czy korzyść wynikająca z dużej sprężystości płynnych materiałów złożonych nie jest niwelowana przez ich duży skurcz polimeryzacyjny. Labella i wsp. (23) sugerują, że duży skurcz polimeryzacyjny materiałów płynnych może powodować duże naprężenia międzypowierzchniowe. Zdaniem tych autorów materiały średniej gęstości typu „mikrofil” mają lepsze właściwości, ponieważ charakteryzują się mniejszym skurczem polimeryzacyjnym i mniejszym modułem sprężystości niż materiały płynne mikrohybrydowe.
Naprężenia powstające podczas polimeryzacji zależą również od szybkości polimeryzacji. Im później materiał osiągnie tzw. punkt żelowania, czyli moment przejścia ze stanu płynnego do stanu ciała stałego tym naprężenia będą mniejsze. Można to osiągnąć przez zmniejszenie natężenia światła polimeryzującego. Jednak polimeryzacja światłem o małym natężeniu może spowodować zmniejszenie twardości materiału i wydłuża czas polimeryzacji (24). Zmniejszenie efektów skurczu polimeryzacyjnego można uzyskać stosując technikę dwuetapowej polimeryzacji (ang. delay cure) polegającą na wstępnym spolimeryzowaniu wypełnienia światłem o natężeniu 200 mW/cm2 przez zaledwie 2-6 sek. i zakończeniu polimeryzacji po upływie 3-5 minut (po ostatecznym opracowaniu wypełnienia) światłem o natężeniu ok. 500 mW/cm2 przez 40 sek. Inną metodą mającą zmniejszyć naprężenia wynikające ze skurczu materiału jest technika narastającego natężenia (ang. soft-start polymerization). W tej technice, natężenie światła polimeryzacyjnego wzrasta wykładniczo, od wartości ok. 100 mW/cm2 do wartości ok. 800 mW/cm2 przez 20 sek., następnie przez pozostałe 20 sek. polimeryzacja odbywa się z natężeniem 800 mW/cm2 (25). W niektórych lampach diodowych (np. e -light – GC) zastosowano schemat polimeryzacji „pulse cure”. W schemacie tym lampa emituje światło w sposób pulsacyjny (1 sek. świeci, 0,1 sek. przerwy).
Powyżej zamieściliśmy fragment artykułu, do którego możesz uzyskać pełny dostęp.
Mam kod dostępu
- Aby uzyskać płatny dostęp do pełnej treści powyższego artykułu albo wszystkich artykułów (w zależności od wybranej opcji), należy wprowadzić kod.
- Wprowadzając kod, akceptują Państwo treść Regulaminu oraz potwierdzają zapoznanie się z nim.
- Aby kupić kod proszę skorzystać z jednej z poniższych opcji.
Opcja #1
29 zł
Wybieram
- dostęp do tego artykułu
- dostęp na 7 dni
uzyskany kod musi być wprowadzony na stronie artykułu, do którego został wykupiony
Opcja #2
69 zł
Wybieram
- dostęp do tego i pozostałych ponad 7000 artykułów
- dostęp na 30 dni
- najpopularniejsza opcja
Opcja #3
129 zł
Wybieram
- dostęp do tego i pozostałych ponad 7000 artykułów
- dostęp na 90 dni
- oszczędzasz 78 zł
Piśmiennictwo
1. Cardoso P. et al.: Microleakage of Class V resin-based composite restorations using five simplified adhesive systems. Am-J-Dent. 1999; 12(6): 291-4. 2.Mjör I.: Umiejscowienie kliniczne rozpoznanej próchnicy wtórnej. Quintessence 1999, 2 (VII): 67-70. 3. Opdam N.J. et al.: Necessity of bevels for box only Class II composite restorations. J Prosthet Dent, 1998, 80(3): 274-9. 4.Beznos C.: Microleakage at the cervical margin of composite Class II cavities with different restorative techniques. Oper-Dent. 2001; 26: 60-9. 5.Dietrich T. et al.: Influence of dentin conditioning and contamination on the marginal integrity of sandwich Class II restorations. Oper-Dent. 2000, 25(5): 401-10. 6.Zivkovic S. et al.: Bacterial penetration of restored cavities. Oral-Surg-Oral-Med-Oral-Pathol-Oral-Radiol-Endod. 2001, 91(3): 353-8. 7.Hilton T. et al.: Microleakage of four Class II resin composite insertion techniques at intraoral temperature. Quintessence Int, 1997, 28(2): 135-44. 8.Dietrich T. et al.: Marginal adaptation of direct composite and sandwich restorations in Class II cavities with cervical margins in dentine (published erratum appears in J Dent 1999, 27(6), 463-4) J Dent, 1999, 27(2): 119-28. 9.Santini A.: Microleakage of resin-based composite restorations using different solvent-based bonding agents and methods of drying acid-etched dentin. Am J Dent, 1999, 12(4): 194-200. 10. Mathew M. et al.: Bonding agent is adecisive factor in determining the marginal leakage of dental composites subjected to thermal cycling: an in vitro study. J-Oral-Rehabil. 2001, 28(1): 68-77. 11. Walshaw P., McComb D.: Clinical consideration for optimal dentinal bonding. Quintessence Int. 1996, 27(9): 619- 625. 12. Choi K. et al.: The effects of adhesive thickness on polymerization contraction stress of composite. J Dent Res, 2000, 79(3): 812-7. 13. Uno Sh., Werner J.: Działanie strefy hybrydowej jako warstwy absorbującej napięcie pomiędzy wiązaniem żywica-zębina. Quintessence, 1997, 5(6): 375-38. 14. Toledano M. et al.: Effect of dentin deproteinization on microleakage of Class V composite restorations. Oper-Dent. 2000 Nov-Dec; 25(5): 497-504. 15.Kanca J.: Autocure vs light-cure composite: Rate of polymerization effecton dye penetratio. J Dent Res, 1995; 74: 150. 16.Garberoglio R. et al.: Contraction gaps in Class II restorations with self-cured resin composites. Am J Den, 1995, 8: 303-307. 17.van Dijken J. et al.: Directed polymerization shrinkage versus a horizontal incremental filling technique: interfacial adaptation in vivo in Class II cavities. Am J Dent, 1998, 11(4): 165-72. 18.Fusayama T.: Biologiczne aspekty stosowania światłoutwardzalnych materiałów kompozytowych. Quintessence 1994, 7(II): 463-464. 19. Leevailoj C. et al.: Microleakage of posterior packable resin composites with and without flowable liners. Oper-Dent. 2001, 26(3): 302-7. 20.Tung F. et al.: Microleakage of a condensable resin composite: an in vitro investigation. Quintessence-Int. 2000, 31(6): 430-4. 21.Chang S. et al.: Effect of flowable composite lining and operator experience on microleakage and internal voids in class II composite restorations. J Prosthet. Dent. 2001; 85(2): 177-83. 22.Leirskar J. et al.: In vitro shear bond strength of two resin composites to dentin with five different dentin adhesives. Quint 1998, 12, (29): 787-792. 23. Labella R. et al.: Polymerization shrinkage and elasticity of flowable composites and filled adhesives. Dent Mater 1999, 15(2): 128-37. 24.Hofmann N. et al.: The influence of plasma arc vs. halogen standard or soft-start irradiation on polymerization shrinkage kinetics of polymer matrix composites. J Dent. 2003, 31(6): 383-93. 25.Okoński P.: Polimeryzacja światłoutwardzalnych materiałów kompozycyjnych – przegląd piśmiennictwa. Nowa Stomat. 2000/4, 14: 18-21. 26.Goracci G. et al.: Curing light intensity and marginal leakage of resin composite restorations. Quintessence Int. 1996, 27(5): 355-362. 27.Yoshikawa T. et al.: Alight curing method for improving marginal sealing and cavity adaptation of resin composite restoratin. Dent. Mater. 2001, 17(4): 359-366. 28.Chye C. et al.: Post-gel polymerization shrinkage associated with different light curing regimens. Oper Dent. 2005, 30(4): 474-80. 29.Mehl A. et al.: Physical properties and gap formation of light-cured composites with and without "softstart-polymerization". J Dent, 1997, 25: 321-3. 30.Kanca J., Suh B.: Pulse activation: reducing resin-based composite contraction stresses at the enamel cavosurface margins. Am J Dent, 1999, 12(3): 107-12. 31.Emami N. et al.: Effect of light power density variations on bulk curing properties of dental composites. J Dent. 2003, 31(3): 189-96. 32.Reinhardt K., Andres T.: Relationship between time of insertion and marginal adaptation of composite fillings in threshold load tests. Dtsch Zahnarztl Z, 1991, 46(12): 800-2. 33.Stritikus J., Owens B.: An in vitro study of microleakage of occlusal composite restorations polymerized by a conventional curing light and a PAC curing light. J-Clin-Pediatr-Dent. 2000, 24(3): 221-7. 34.Katahira N. et al.: Comparison of PAC and QTH light sources on polymerization of resin composites. Am J Dent. 2004, 17(2), 113-7. 35.Deb S. et al.: The effect of curing with plasma light on the shrinkage of dental restorative materials. J Oral Rehabil. 2003, 30(7): 723-8. 36.Stoll R. et al.: Influence of a high-speed polymerization method on the marginal integrity of composite fillings in Class-II cavities. Clin-Oral-Investig. 2000, 4(1): 42-9. 37.Friedl K. et al.: Marginal adaption of Class V restorations with and without „softstart-polymerization”. Oper Dent, 2000; 25(1): 26-32. 38.Oberlander H. et al.: Clinical performance of polyacid-modified resin restorations using „softstart-polymerization”. Clin Oral Investig, 1999, 3(2): 55-61. 39.Price R. et al.: Effect of stepped light exposure on the volumetric polymerization shrinkage and bulk modulus of dental composites and an unfilled resin. Am J Dent 2000, 13(4): 176-80. 40.Unterbrink G., Liebenberg W.: Flowable resin composites as „filled adhesives”: literature review and clinical recommendations. Quintessence Int. 1999, 30(4): 249-57. 41.Lösche G.: Marginal adaptation of Class II composite fillings: guided polymerization vs reduced light intensity. J Adhes Dent, 1999, 1(1): 31-9. 42.de Goes M. et al.: Optical transmittance of reflecting wedges. Am J Dent, 1992, 5(2): 78-80. 43.Neiva I. et al.: An in vitro study of the effect of restorative technique on marginal leakage in posterior composites. Oper Dent, 1998, 23(6): 282-9. 44.Lutz F. et al.: The importance of proximal curing in posterior composite resin restorations. Quintessence Int, 1992, 23(9): 605-7. 45.Versluis A.: Do dental materials always shrink towards the light? Dent.Rest. 1998, 77(6): 1435-1445. 46.Chung C. et al.: Development of a new photocurable composite resin with reduced curing shrinkage. Dent Mater 2002, 18: 174-8. 47.Weinmann W. et al.: Siloranes in dental composites. Dent Mater. 2005, 21(1): 68-74.
