Кафедра стоматологии ФПО

Конверсия стоматологического композита, влияние температуры на нее.

Резюме. В данной обзорной статье изучаются физико-химические свойства стоматологического пломбировачного композита. Раскрывается понятие конверсии мономеров. Влияние температуры на степень конверсии полимерной метакрилатной матрицы и на механические свойства композитных реставрационных материалов.

Ключовые слова: конверсия композита, полимеризация, двойные связи.

В настоящее время идеальных композитных материалов не существует, в большей или меньшей степени они дают усадку и полимеризационный стресс, что приводит к возникновению различного рода осложнений. Подбор и соотношение мономеров влияет на реакционную способность, вязкость, полимеризационную усадку, механические характеристики, водопоглощение отвержденных композитов Одним из основных недостатков композиционных материалов является наличие остаточного непрореагированного мономера в полностью отвердевшем материале после завершения реакции полимеризации [1.2]. Связывание наполнителя с матрицей значительно повышает механические показатели (прочность на изгиб, давление, твердость по Викерсу). Связь наполнителя с матрицей все еще является слабым местом всех композитных материалов.

Во время полимеризации преобразовываются не все двойные связи композитных материалов (конверсия). Остаточных двойных связей остается до 45%. Это указывает на наличие определенного процентного содержания остаточного мономера. К тому же, во время полимеризации образуются новые продукты реакции, отсутствующие в исходном материале. В смолистой матрице остаются также инициаторы и стабилизаторы, частично непрореагированные. Эти вещества могут обладать токсичным потенциалом. В частности остаточный мономер может оказывать раздражающее действие на пульпу, которое предотвращается применением плотной прокладки. Аллергическое и общетоксическое действие отдельных компонентов в настоящее время мало изучено, поэтому нельзя определить уровень токсикологического риска. Непрореагировавшие мономеры также могут действовать как пластификаторы, уменьшая механическую прочность реставрации и усиливая ее набухание. Окисление ненасыщенных метакрилатных групп может быть причиной изменения цвета композита и образования формальдегида [4,5].

Объем полимеризации композита выражается в степени конверсии мономерных связей С=С в полимерные С-С [7,8]. Степень конверсии влияет на физические и механические свойства полимера [9,10]. Усиление конверсии связей делает поверхность полимера более твердой, увеличивает прочность на изгиб и модуль упругости, повышает устойчивость к перелому, увеличивает предел диаметральной прочности на разрыв и устойчивость к износу [6].

При полимеризации на конверсию мономеров и, соответственно, на свойства полимера оказывает влияние температура. С увеличением температуры возрастает мобильность радикалов и в результате снижения вязкости системы происходит дополнительная полимеризация [12].

В ряде научных работ отмечена взаимосвязь между конверсией мономеров и температурой, когда температура композита повышена, дополнительно увеличивается свободный объем, дающий захваченным радикалам большую подвижность, в итоге повышается конверсия мономеров. Некоторые исследователей были сосредоточены на нагревании композитов после световой полимеризации для улучшения конверсии мономеров и механических свойств материала. Из полимеризированного композиционного материала идет постоянное высвобождение мономера в большей или меньшей степени. В настоящее время для определения остаточного мономера в полимерных материалах используют ряд методов, таких как: полярографический, бромирование, газовая хроматография, ик-спектроскопия, методы термического анализа [3].

Композитные материалы с повышением температуры проходят условно три периода (фазы) структурных превращений. В начальной фазе с повышением температуры происходит окисление несвязанного мономера, что выражается в постепенном увеличении массы образца до максимального значения при определенной температуре. Изменение массы образцов в процессе повышения температуры соответствует общему количеству окисленных метилметакрилатных соединений, т.е. остаточного мономера. Второй период (фаза) характеризуется снижением массы образца до исходного показателя при достижении определенной критической температуры, что позволяет судить о завершении окислительного процесса свободных радикалов. Третья фаза - начало выгорания органической матрицы до полной деградации органического компонента образца с образованием сухого неорганического остатка.

В ходе исследования выявлено, что с повышением температуры от 25°С до 40°С конверсия ненасыщенных радикалов возрастает на 14.5%. С ростом температуры от 40°С до70°С отмечается увеличение уровня конверсии мономеров до 72%. С повышением температуры установлено статистически значимое повышение массы [3].

Выводы.Изменение температуры полимеризации приводит к изменению конверсии полимерной метакрилатной матрицы и изменению механических свойств композитных реставрационных материалов. С увеличением температуры полимеризации наблюдается повышение уровня структурированности, уменьшение дефектности материала, что благоприятно сказывается на механических свойствах [11]. В настоящее время большинство работ посвящено влиянию температуры на конверсию композита при нагреве материла до полимеризации. Мало работ, описывающих структурные изменения в фотополимерных композитах под действием температуры (нагрев) уже после полимеризации, при изготовлении непрямых композитных реставраций.

Литература

1. Клемин В.А. Комбинированные зубные пломбы / В.А. Клемин, А.В. Борисенко, П.В. Ищенко //.-М., 2009.-300с.

2. Чистякова Г.Г. Композиционные материалы светового отверждения: учеб.-метод. Пособие/Г.Г. Чистякова, О.Н. Манюк.- Минск: БГМУ, 2012.-42с.

3. Чистякова Г.Г. Метод термографического анализа определения конверсии мономеров в композиционных материалах/Чистякова Г.Г., Сахар Г.Г. //Стоматологический журнал-2015.-Т16, №3 – С.213-216

4. Lovell L.G., Newman S.M., Bowman C.N. The effects of light intensity, temperature, and comonomer composition on the polymerization behavior of dimethacrylate dental resins// J Dent res.-1999- 18.- P1469-1476.

5. Nie J., Linden L.A., Rabek J.F., Fouassier J.P.A reappraisal of the photopolymerization kinetics of triethyleneglycoldimethacrylate initiated by camphoroquinone –N, N-dimethyl-p-toluidine for dental purprose// Acta Polymer/- 1998.-49.-P.145-161.

6. Lovell L.G., Berchtold K.A., Elliott J.E., Lu H., Bowman C.N. Understanding the kinetics and network formation of dimethacrylate dental resins // PolymAdv Technol. — 2001. — 12. —P.335-345.

7. Ruyter I.E., Svendsen S.A. Remaining methacrylate groups in composite restorative materials // ActaOdontol Scan. —1978. —36. —P.75-82.

8. Trujillo M., Newman S.M., Stansbury J.W. Use of near-IR to monitor the influence of external heating on dental composite photopolymerization // Dent Mater. —2004. —20. —P.766-777.

9. Ruyter I.E., Svendsen S.A. Remaining methacrylate groups in composite restorative materials // ActaOdontol Scan. —1978. —36. —P.75-82.

11. Мандра Ю.В. Изучение образцов композитного материала повышенной конверсии после разрушения при сжатии и изгибе по данным сканирующей электронной микроскопии / Мандра Ю.В., Ивашов А.С., Зайцев Д.В. // Проблемы стоматологии -2014.-№5.-С.18-19.

10. Peutzfeldt A., Asmussen E. Investigations on polymer structure of dental resinous materials // Trans Acad Dent Mater. —2004. —18. —P.81-104.

12. Удод, А.А. Экспериментальное обоснование выбора метода полимеризации фотокомпозиционных материалов / А.А. Удод // Вестн. стоматологии. – 2007. – № 6. – С. 31–36