Спектрофотометрическое определение метилметакрилата как способ контроля качества стоматологических изделий

Спектрофотометрическое определение метилметакрилата как способ контроля качества стоматологических изделий

И.В. Власова, Г.В. Кузьмин, А.Д. Блинникова, Омский государственный университет, кафедра аналитической химии

Основным материалом для базисов съемных протезов в зубопротезировании являются акриловые полимеры. Сам полимер является безвредным материалом, в то же время мономер, всегда присутствующий в полимере, может оказывать на человека вредное воздействие. Так, метилметакрилат (ММА), часто используемый в качестве исходного мономера в зубопротезировании, представляет собой весьма опасный токсикант. Предельно-допустимые концентрации его в воде составляют 0,01 мг/л [1], в водных вытяжках из используемых в медицине пластмасс - 0,25 мг/л [2]. 

Попадая из базисов зубных протезов в полость рта, ММА может вызывать различные аллергические заболевания. Поэтому поиск эффективных способов обработки стоматологических пластмасс, позволяющих уменьшить миграцию ММА в полость рта, является весьма актуальным. 

В настоящее время содержание остаточного мономера - ММА в полимерных зубопротезных конструкциях является одним из основных критериев качества материала. Однако, на наш взгляд, такой показатель не позволяет верно оценить степень миграции ММА из изделия в полость рта, а следовательно, и предсказать возможное негативное влияние его на пациента. Причина заключается в том, что остаточный мономер в полимерном материале может находиться в двух формах - свободной и связанной, но только свободный мономер способен мигрировать из пластмассы в контактирующие среды. Поэтому при оценке качества изготавливаемых стоматологических изделий важнее определять не суммарное содержание остаточного мономера, а только те его количества, что мигрировали в контактирующие среды. А для изучения этого процесса нужны простые и экспрессные методики количественного определения ММА в водных средах. 

В настоящее время наиболее распространенным является фотоколориметрический метод определения ММА в водных объектах . В частности, существует методика определения ММА, основанная на реакции продуктов щелочного гидролиза ММА с фуксинсернистой кислотой и получении окрашенного соединения [3]. Основной недостаток данной методики - длительность и трудоемкость. При изучении же кинетики выделения ММА из базисов зубных протезов в водные растворы нужна более простая и экспрессная методика, и разработка такой методики явилась целью настоящей работы. 

По литературным данным [4] эфиры непредельных карбоновых кислот характеризуются избирательным поглощением в УФ-области. Нами сняты спектры поглощения растворов ММА (в качестве среды использовался 0,14 М водный раствор хлорида натрия) на спектрофотометре СФ-46, установлена длина волны максимального поглощения - 220 нм, выбранная в дальнейшем в качестве аналитической. На данной длине волны построен градуировочный график в интервале концентраций ММА 0-20 мкг/мл. Воспроизводимость определения при концентрации ММА 4 мкг/мл характеризуется величиной относительного стандартного отклонения 0,013 (n=3, Р=0,95 ). Правильность определения ММА проверяли методом ``введено - найдено". При добавке ММА массой 6 мкг относительная погрешность определения не превышает 10%. Рассчитанный по 3S-критерию предел обнаружения ММА в водно-солевом растворе составляет 1 мкг/мл. 

Таким образом, разработанная методика определения ММА дает правильные и хорошо воспроизводимые результаты и может быть применена к определению ММА в водно-солевых экстрактах из базисов зубных протезов. 

В работе изучалась миграция ММА в водно-солевые растворы из базисов зубных протезов, изготовленных из пластмассы Фторакс двумя различными способами: в первом случае полимеризацию изделий проводили путем кипячения в течение 1,5 ч (1 серия), во втором - полимеризацию проводили в сухой среде в аппарате "Ивоклар" (2 серия). Поскольку все образцы были выполнены с использованием одной и той же формы, площадь поверхности у них была одинакова. 

Для изучения процесса миграции ММА базисы зубных протезов 1 и 2 серий заливали 90 мл 0,14 M раствора NaCl и термостатировали при температуре 37° С. За выходом ММА следили по изменению оптической плотности растворов на длине волны 220 нм. Другие компоненты, входящие в состав базиса, на данной длине волны не поглощают и определению ММА не мешают. 

Помимо изучения миграции ММА, было проведено определение остаточного мономера - ММА непосредственно в базисах протезов. Для этого навеску базиса измельчали, заливали 15 мл бензола и оставляли на сутки. Затем приливали 15 мл гексана, при этом полимер выпадал в осадок и осадок отфильтровывали. Определение оставшегося в растворе мономера - ММА - вели по методу щелочного омыления. Этот метод определения сложных эфиров широко используется при анализе различных технических полимеров [5], в то же время литературных данных по применению данного метода к анализу стоматологических пластмасс нами не найдено. 

В основе метода лежит реакция щелочного омыления ММА раствором гидроксида калия, избыток которого затем оттитровывают раствором соляной кислоты. К раствору, содержащему после удаления полимера мономер - ММА, приливали 15 мл спиртового раствора КОН, колбу помещали на водяную баню и выдерживали при t = 50° С в течение трех часов. По окончании омыления содержимое оттитровывали раствором HCl. 

Установлено, что содержание остаточного мономера в базисах протезов, изготовленных двумя разными способами, примерно одинаково и составляет для образцов 1 серии 0,23% масс., для образцов 2 серии - 0,26% масс. Полученные данные согласуются с литературными [1]. 

Изучение процесса миграции ММА из базисов протезов в водно-солевой раствор дало следующие результаты. Оказалось, что в системе раствор-базис протеза равновесие устанавливается на 5 сутки, и в дальнейшем выделение мономера в раствор не происходит, поэтому длительность первой экстракции составляла 5 дней. Во время второй и третьей экстракций скорость выделения мономера замедлялась, и продолжительность их составляла по 10 дней. В общей сложности за динамикой выхода мономера следили в течение 25 дней. Наибольший выход ММА наблюдался в первую экстракцию: концентрации его в водно-солевых экстрактах образцов как 1, так и 2 серий, составляли 2,5-2,9 мкг/мл, что в 10 и более раз превышает предельно-допустимую концентрацию ММА для вытяжек из стоматологических изделий. В дальнейшем содержание ММА в экстрактах снижается, однако по сравнению с ПДК даже через 25 дней концентрации ММА остаются все еще недопустимо высокими, превышающими ПДК в 5 - 6 раз. Суммарный выход ММА за 25 дней составил для образцов 1 серии - 25 мкг/г базиса, для образцов 2 серии - 42 мкг/г. Таким образом, несмотря на примерно одинаковое содержание остаточного мономера в образцах 1 и 2 серий, миграция ММА из них существенно отличается. Полученные результаты подтверждают значимость изучения процесса миграции остаточного мономера, и в этом случае разработанная методика определения ММА в водных растворах может служить формой контроля, позволяющей оценивать качество изделий из пластмассы. 

Список литературы

Грушко Я. М. Вредные органические соединения в промышленных сточных водах: Справочник. Л.: Химия, 1982.

Материаловедение в стоматологии / Под ред. А. И. Рыбакова. М.: Медицина, 1984.

Перегуд Е. А., Гернет Е. В. Химический анализ воздуха промышленных предприятий. Л.: Химия, 1973.

Инструментальные методы анализа функциональных групп органических соединений / Под ред. С. И. Сигина. М.: Мир, 1974.

Колесников А. Л. Технический анализ продуктов органического синтеза. М.: Высш. шк., 1966.