Εργαστηριακή μελέτη ενίσχυσης συμβατικών υαλοϊονομερών κονιών με νανοσωματίδια αργίλου
Creators: name: Τσολιάνος, Ιωάννης Δημητρίου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2023
Subjects: υαλοϊονομερής κονία
νανοσωματίδια αργίλου
απελευθέρωση ασβεστίου
αντοχή στη θλίψη
αντίδραση οξέος-βάσης
glass ionomer cement
clay nanoparticles
calcium release
compressive strength
acid-base reaction

description: Οι συμβατικές υαλοϊονομερείς κονίες (ΥΙΚ) κατέχουν ένα σημαντικό ρόλο ανάμεσα στο σύνολο των οδοντιατρικών αποκαταστατικών υλικών, καθώς χαρακτηρίζονται από βιοσυμβατότητα, χημική προσκόλληση στους οδοντικούς ιστούς, αντιτερηδονική δράση (μέσω της απελευθέρωσης ιόντων φθορίου) και συντελεστή θερμικής διαστολής αντίστοιχο με αυτόν των οδοντικών ιστών. Αν και χρησιμοποιούνται για την αποκατάσταση τόσο της νεογιλής όσο και της μόνιμης οδοντοφυΐας, τα μειονεκτήματά τους εστιάζονται κυρίως στις υποβαθμισμένες μηχανικές ιδιότητες και την ευαισθησία στην υγρασία. Για αυτό το λόγο, επιχειρήθηκε η βελτίωσή τους μέσω του εμπλουτισμού τους με ποικίλους ενισχυτικούς παράγοντες, με τα νανοσωματίδια αργίλου να γίνονται ολοένα και πιο δημοφιλή. Σκοπός: Η διερεύνηση της μεταβολής της δομής, του μηχανισμού αντίδρασης, της απελευθέρωσης ασβεστίου και της αντοχής στη θλίψη των υαλοϊονομερών κονιών (ΥΙΚ) με την ενσωμάτωση νανοσωματιδίων αργίλου, με (Ca-clay) ή χωρίς (Na-clay) κατιόντα ασβεστίου. Υλικά και μέθοδοι: Χρησιμοποιήθηκε το εμπορικό σκεύασμα ΥΙΚ GC FujiTM II και νανοσωματίδια φυσικής υδρόφιλης αργίλου Nanomer® PGV. Η δομή των νανοσύνθετων υλικών που προέκυψαν εξετάστηκε με ηλεκτρονική μικροσκοπία σάρωσης και με ανάλυση περίθλασης ακτίνων Χ, η αντίδραση οξέος-βάσης σε φασματόμετρο ATR-FTIR, ενώ η απελευθέρωση ασβεστίου στο ICP-OES. Τέλος, η αντοχή στη θλίψη εξετάστηκε στο μηχάνημα εφελκυσμού/συμπίεσης. Αποτελέσματα: Η νανοσύνθετη ΥΙΚ με 3 wt% Ca-clay διπλασίασε την αντοχή στη θλίψη, με ικανοποιητική ποσότητα απελευθέρωσης ασβεστίου (6.13 ppm), ενώ η αντίδραση οξέος-βάσης δεν επηρεάστηκε συγκριτικά με την ΥΙΚ. Συμπεράσματα: Η ενσωμάτωση 3 wt% Ca-clay σε ΥΙΚ βελτιώνει την αντοχή στη θλίψη και την απελευθέρωση ασβεστίου χωρίς αλλοιώσεις στην πήξη της.
description: Background: Glass ionomer cements (GICs) possess an important role among dental restorative materials, characterized by biocompatibility, chemical adhesion to tooth surfaces, anticariogenic potential by releasing fluoride ions and coefficient of thermal expansion approximately same to tooth structures. Although they are used for restoring not only primary but also permanent dentition, their drawbacks reflect on their mechanical properties, moisture sensitivity, fracture toughness, brittleness and wear resistance. To overcome these issues, the incorporation of various reinforcing agents, such as metal oxides, hydroxyapatite, glass fibers, bioactive glasses or nanoparticles has been successfully applied, aiming to provide improved esthetics, mechanical properties, ion release and wear resistance. The incorporation of clay minerals like montmorillonite has already been attempted on composite resins extensively, whereas more research needs to be done on conventional GICs. Further enrichment of clay nanoparticles with calcium ions seems a promising alternative too. Aim: The aim of the present study is to investigate whether incorporation of clay nanoparticles, either with (Ca-clay) or without (Na-clay) calcium ions, affects GIC structure, acid-base reaction, calcium ion release and compressive strength. Materials and methods: The commercially available GIC GC FujiTM II and plate-shaped montmorillonite nanoparticles Nanomer® PGV were used. Characterization of GIC nanocomposite structure was assessed via Scanning electron microscopy and X-ray diffraction, while setting reaction progress was evaluated by means of an attenuated total reflection Fourier transform infrared spectrometer. Compression tests were performed via a universal testing machine, and calcium ion release was measured by an inductively coupled plasma optical emission spectrometry. Results: In 3 wt% Ca-clay GIC group, the median compressive strength value (68.97 MPa) was doubled compared to control group (33.65 MPa), while setting reaction progress was not affected. There was also a considerable amount of calcium ions (6.13 ppm) that was released by the same GIC nanocomposite group, compared to the control group. Conclusions: The incorporation of 3 wt% Ca-clay nanoparticles in conventional GICs not only improved compressive strength, surface structure and calcium ion release, but also did not alter the acid-base reaction of the GIC, offering a promising alternative to restorative dentistry. However, more research should be conducted closely to oral environment conditions, in order to obtain more clinically relevant results.