science-review.ru
На сегодняшний день в стоматологии активно совершенствуются методы фиксации ортопедических конструкций, содержащих сплавы металлов. Это связано не только с широким применением сплавов металлов в качестве цельнолитых каркасов несъемных и съемных протезов – в России предпочтение отдаётся кобальтхромовым и никельхромовым сплавам, но и с расширением ассортимента стоматологических цементов [14].
Последнее диктует необходимость правильного выбора цемента, обеспечивающего фиксацию, как к тканям зуба, так и к материалу ортопедической конструкции. На качество краевого прилегания, кроме характеристик препарированной поверхности зуба, оказывает влияние материал для фиксации коронок и его поведение в системе зуб – цемент – коронка [10,13].
На основании изучения данных научных публикаций можно утверждать, что значительное количество (до 26,8 % случаев) неудовлетворённых результатов лечения обусловлено нарушением фиксации протезов к культе опорного зуба [11,15,20,21,22,23]. А адгезия в зоне контакта тканей протезного ложа, конструкционного материала и стоматологического цемента как фиксирующего материала более чем на 50 % определяет дальнейший успех ортопедического лечения несъёмными конструкциями [2,5,13,14,15].
Для решения данной проблемы в последнее время уделяется большое внимание совершенствованию адгезии стоматологических цементов не только к твёрдым тканям зуба, но и к сплавам металлов, содержащихся в ортопедических конструкциях.
Цель: изучить факторы, влияющие на адгезию стоматологических цементов к сплавам металлов, рассмотреть возможные способы повышения адгезии стоматологических цементов к сплавам металлов.
Обзор литературы. В начале обзора для более точного понимания темы необходимо изучить терминологию, что позволит всесторонне исследовать данную проблему.
Адгезия – это явление физико-химической природы, возникающее при соединении разных материалов, для разделения которых следует приложить усилие. Когда два материала приведены в такой близкий контакт друг с другом, при котором их поверхностные молекулярные слои способны образовывать химические связи, молекулы двух веществ испытывают взаимное физическое притяжение. Силы такого притяжения называются адгезионными силами или силами адгезии [1,16,17,18,19].
Следовательно, материал или слой, который наносят, чтобы получить адгезионное соединение, называют адгезивом. Материал, на который наносят адгезив, принято называть субстратом. Между молекулами адгезива и субстрата могут возникнуть различные по своей природе силы, начиная от слабых дисперсионных и заканчивая силами химической природы [1,8,16].
Теперь обратимся к термину «цемент». Цемент – это порошкообразный или пастообразный материал, который, при замешивании определенным количеством воды, образует тестообразную массу. Через некоторое время нахождения на воздухе или в воде (гидравлический тип цементов) масса превращается в твердое камневидное тело [16].
Классификация стоматологических цементов весьма разнообразна. Цементы для постоянной фиксации можно классифицировать по их химическому составу на поликарбоксилатные, цинк-фосфатные, стеклоиномерные, композитные и полимермодифицированные стеклоиномеры.
Наибольший интерес для нашего обзора представляет классификация цементов, по типу реакции, на которой основан процесс затвердевания:
1) цементы с кислотно-основной реакцией затвердевания (цинк-фосфатные и стеклоиномерные);
2) цементы, отверждаемые реакцией полимеризации (композитные);
3) цементы, отверждаемые благодаря комбинации кислотно-основной реакции и полимеризации (полимермодифицированные стеклоиномеры) [1, 15, 16, 24, 25, 26].
В научной стоматологической литературе можно найти достаточно публикаций относительно показаний каждого из вышеуказанных цементов, поэтому для нашего обзора целесообразно и рационально будет перейти непосредственно к механизмам, свойствам и факторам адгезии цементов к сплавам металлов.
Большое значение имеет определение типа адгезионных связей, образующихся на границе цемента со сплавом металлов (рисунок).
На практике невозможно найти случай адгезионного соединения, в котором в чистом виде был бы представлен какой-либо из выше указанных типов адгезионных связей. В большинстве случаев при использовании материалов различной химической природы для ортопедического лечения имеет место адгезионное взаимодействие микромеханического, диффузионного и химического характера. На тип адгезионных связей в большей степени будет влиять тип реакции, на которой основан процесс затвердевания цемента [6, 17].
Адгезия зависит от природы контактирующих фаз, свойств их поверхностей и площади контакта. Адгезионная сила увеличивается, если одно или два тела электрически заряжены, если при контакте фиксируемых тел образуется донорно–акцепторная связь, а также вследствие капиллярной конденсации паров. Определяющую роль в адгезии имеет химическая природа адгезива и субстрата: количество и тип функциональных групп, способных к взаимодействию, степень их сродства друг к другу [2,6,7,29,30].
Рис. 1. Типы адгезионных связей на основе классификации WJ. O’Brien «Dental Materials and Their Selection», Quintessence Publ. Co., Inc, 3 изд., с. 66
В лабораторных условиях известно несколько методов определения адгезии: неравномерный отрыв, равномерный отрыв и сдвиг. Наиболее распространённым считается неравномерный отрыв, что обусловлено разнообразием опытов, простотой их проведения и достоверностью результата [6,17] Для понимания обзора необходимо рассмотреть каждый из методов определения адгезии:
Общим признаком для методов неравномерного отрыва является нарушение связей между адгезивом и субстратом при наложении силы не к центру соединения, а к одному из его краёв. При этом связь нарушается постепенно. Отделение гибкого материала (цемента) от жёсткого (сплав металлов) будет называться отслаиванием. Распределение напряжений в системе зависит от угла приложения силы. Меняя угол приложения силы, можно получить чистый сдвиг, чистое расслаивание, либо их сочетание. Таким образом, метод неравномерного отрыва наиболее приближен к клинической ситуации при большой жевательной нагрузке [13,16,17].
Методом равномерного отрыва измеряют величину усилия, необходимого для отделения адгезива от субстрата одновременно по всей площади контакта. Усилие при этом прикладывается перпендикулярно системе адгезив–субстрат. Данный метод получил наименьшее распространение в лабораторных исследованиях при изучении адгезии стоматологических цементов [15,17,27,28,29].
Метод сдвига характеризуется наиболее кратковременным наложением силы на систему цемент-сплав металла и не применяется при определении адгезии цементов на водной основе [17].
Рассмотрев методы лабораторного определения адгезии, наибольшее внимание стоит уделить факторам, влияющим на адгезию стоматологических цементов к сплавам металлов при ортопедическом лечении.
Для контроля фиксации ортопедических конструкций были введены условия создания прочного адгезионного соединения:
1. На поверхности, на которую наносится цемент, не должно быть пыли, посторонних частиц и прочих загрязнений. Также культя зуба и поверхность сплава должны быть тщательно высушены.
2. Пенетрация (проникновение) жидкого адгезива в поверхность субстрата с вытеснением воздуха. Степень пенетрации зависит от способности адгезива смачивать поверхность субстрата. Отсюда вытекает преимущество использования цементов на водной основе.
3. Минимализация внутренних напряжений и удаски при твердении (отверждении) цемента на поверхности субстрата. Кроме того, соблюдение данного условия позволяет минимизировать болезненные ощущения у пациента.
4. Минимально возможные термические напряжения. Необходимо подобрать пары материалов с близким коэффициентом термического расширения для минимизации напряжения как в самих слоях цемента, так и между цементом и сплавом.
5. Возможная изоляция от влияния коррозионной среды. Среда полости рта является агрессивной для некоторых цементов, что обусловлено ее повышенной влажностью, присутствием остатков пищевых продуктов, изменчивым рН, непостоянной температурой и наличием микрофлоры. Действие этих раздражителей оказывает отрицательное влияние на надежность адгезионных соединений различных материалов в полости рта [1,3,9,11,13,16,17]
К сожалению, не все цементы способны покрыть потребности стоматолога-ортопеда при фиксации конструкций. С целью улучшения адгезии цемента к сплаву металлов были проведены некоторые эксперименты.
Увеличение площади контакта между адгезивом и субстратом приводит к повышению адгезии независимо от того, каким типом адгезии обусловлена связь между фазами. Высокая степень смачивания, способность цемента заполнять микротрещины и неровности сплава, увеличивают площадь взаимодействия адгезива и субстрата. Данный способ улучшения адгезии универсален для стоматологических цементов любой химической природы [7,9,13,16,31,32]
Создание оксидной пленки на внутренней поверхности сплавов не способствует увеличению адгезионной прочности, а в некоторых случаях значительно ухудшает ее. Адгезионная прочность на неравномерный разрыв на поверхности никель-хромового слава была снижена при термической обработке сплава. Исключением стали стеклоиномерные цементы, большинство их которых показало незначительное увеличение силы адгезии [4,11,13,15,33,34].
При лечении пациентов несъёмными конструкциями зубных протезов на литой основе цинк-фосфатный цемент, модифицированный наноразмерными частицами кремния в соотношении 0,06 % по массе к порошку, является материалом выбора для фиксации, в связи с улучшением его физико-механических свойств. Но стоит отметить, что адгезионная эффективность у представителей стеклоиномерных цементов выше, чем у цинк-фосфатных. В свою очередь стеклоиномерные цементы по степени адгезии к сплавам металлов уступают полимермодифицированным стеклоиномерам, так как последние модифицированы дополнительными функциональными группами, способными воздействовать с субстратом, образуя дополнительные адгезионные связи [4,10,13,35].
При действии высокой жевательной нагрузки рекомендуется использовать цементы на водной основе, так как они обладают высокой степенью пенетрации и минимальной нагрузкой при отвердении [4, 7].
Результаты и обсуждение. Как выяснилось в ходе обзорного исследования, успех ортопедического лечения несъёмными конструкциями напрямую зависит от степени адгезии стоматологических цементов к сплавам металлов, так как последнее прямым образом влияет на степень фиксации конструкций. Проанализировав современную литературу, можно прийти к выводу, что на адгезию влияют химическая природа адгезива и субстрата – степень их сродства друг с другом; площадь контакта между ними. Также немаловажным аспектом является соблюдение правил создания прочного адгезионного соединения, которые следует принять во внимание стоматологу-ортопеду.
Возможность изучения степени адгезии лабораторными методами неравномерного и равномерного отрыва, сдвига способствует более глубокому изучению адгезионных свойств различных групп цементов. Это даёт возможность опытным способом выбрать цемент, удовлетворяющий требования в определённом клиническом случае.
Ученые, занимающиеся изучением способов улучшения фиксации ортопедических конструкций, предложили ряд способов увеличения адгезионной прочности цементов к сплавам металлов, многие из которых были описаны выше.
Вывод
Проанализировав большое количество научной литературы, можно прийти выводу, что тема обзора освещена недостаточно и требует экспериментального подхода. Это связано не только с многообразием типов адгезионных связей на границе цемент-сплав металлов и их физико-химическим характеристикам, но и с внедрением в стоматологическую практику новых цементов с целью улучшения фиксации ортопедических конструкций, что даёт новый материал для изучения в лаборатории и клинике.