СТЕКЛОИOНОМЕРНЫЙ ЦЕМЕНТ С ДОБАВЛЕНИЕМ НАНОЧАСТИЦ КРЕМНИЯ
GLASS-IONOMER CEMENT WITH SILICON NANOPARTICLES ADDED

Изобретение относится к области медицины, а именно к ортопедической стоматологии, и может быть использовано для фиксации несъемных зубных протезов.
Эффективность ортопедического лечения больных с использованием несъемных конструкций зубных протезов зависит от выбора фиксирующего материала и качественной фиксации их на опорных зубах.
К фиксирующим цементам, кроме общих для всех медицинских материалов предъявляют следующие специфические требования. Эти материалы не должны оказывать токсического действия на пульпу, напротив, оказывая противовоспалительное действие и стимулируя дентиногенез. Кроме того, они обязаны быть хорошими изоляторами для пульпы от термических, химических и биологических раздражителей. По роду применения эти материалы должны обладать высокой прочностью на сдвиг, растяжение и сжатие [1].
Нарушение фиксации несъемных конструкций зубных протезов может быть обусловлено недостатками физико-механических свойств фиксирующих стеклоиономерных материалов в комбинации с микробным фактором. Растворение же цементов приводит к появлению краевой проницаемости под протезом и проникновению бактерий.
В последние годы существенно расширилась область применения стеклоиономерных цементов, они относятся к группе наиболее широко используемых пломбировочных материалов, широко используются также в детской стоматологии и в ортопедической стоматологии для фиксации несъемных конструкций зубных протезов, так как обладают более высокими физико-химическими показателями по сравнению с другими цементами.
Однако стеклоиономерные цементы также обладают рядом недостатков, которые могут снизить качество фиксации несъемных конструкций зубных протезов: непостоянные адгезивные свойства, длительное время окончательного отвердевания при относительно коротком рабочем времени.
Кроме того, известно, что стеклоиономерные цементы не устойчивы к воздействию кислот, а перепад рН ротовой жидкости имеет место у пациентов с заболеваниями желудочно-кишечного тракта. Это может быть дополнительным негативным фактором воздействия ротовой жидкости на прочность фиксирующих материалов [3].
В практике ортопедической стоматологии для фиксации несъемных конструкций зубных протезов необходим стеклоиономерный цемент, который будет максимально отвечать всем требованиям, предъявляемым к фиксирующим материалам: высокая прочность, незначительная хрупкость, устойчивость к воздействию агрессивной среды полости рта, малая толщина пленки, отсутствие гиперчувствительности к составляющим цемента тканей опорных зубов.
Близок по составу к предлагаемому материалу является «Стион» для пломбирования зубов и фиксации несъемных ортопедических конструкций (производства «Радуга Р», Россия, ТУ 9391-009-10611791-97), представляющий собой фторалюмосиликатное стекло и водный раствор полиакриловой кислоты, однако недостатком данного фиксирующего материала является недостаточная адгезия к твердым тканям зубов, значительная толщина пленки.
Известен стеклополиалкенатный цемент «Целит Иономер ФХ» (Россия, ТУ 9391-043-10614163-2005) рентгеноконтрастный фторсодержащий химического отверждения для фиксации ортопедических конструкций, недостатком которого считается короткое рабочее время, значительная толщина пленки (более 30 мкм).
Фирмой Fuji (GC Corporation №ФС3 2009/05239) были созданы марки стеклополиалкенатного цемента, предназначенные для пломбирования зубов и фиксации несъемных зубных протезов, за ними последовали цемента Everbond (Kerr), Ketac Cem (3M Espe), обладающие высокими физико-механическими показателями, биологической совместимостью с твердыми тканями зуба, оптимальным рабочим временем. Такие материалы позволяют избежать ряд осложнений при лечении твердых тканей зуба и фиксации несъемных конструкций зубных протезов, во многом облегчить работу врача-стоматолога, однако довольно высокая цена таких зарубежных материалов не позволяет использовать их в практической деятельности достаточно широко.
Известен серебросодержащий стеклоиономерный цемент Ketac-Silver (Германия) [4] для пломбирования зубов и фиксации несъемных ортопедических конструкций. Введение частиц серебра повышает прочность на сжатие, обеспечивает рентгеноконтрастность, улучшает бактерицидные свойства материала. Недостатки: при добавлении серебра в составе цемента уменьшается количество фторалюмосиликатного стекла и соответственно снижается прочность на диаметральное растяжение, что объясняет хрупкость материала.
Цель изобретения: разработка рецептуры на основе стеклоиономерного фиксирующего материала для фиксации несъемных конструкций зубных протезов, отвечающей следующим требованиям: высокая прочность при сжатии и диаметральном растяжении, высокая адгезионная способность, устойчивость к воздействию ротовой жидкости, малая толщина пленки, не превышающая 10-15 мкм, что выше показателей ГОСТа Р 51744-2001, отсутствие токсического воздействия на пульпу зуба.
Техническим результат достигается путем добавления в порошок фиксирующего материала, например, «Стион» (Россия «Радуга Р», г.Воронеж, ТУ 9391-009-10611791-97), «Целит Иономер ФХ» (Россия, ТУ 9391-043-10614163-2005), «Цемион Ф» (Россия, «Владмива», г.Белгород, ТУ 939101445814830-2000), «Глассин фикс» (Россия, «Омега Дент», г.Москва), «Кетак нем» №56900 (3М ESPE, США) наночастиц кремния.
Жидкость затворения содержит в процентах по массе два основных компонента: около 45-55% полиакриловая кислота, вода около 40-50%, модифицирующие добавки, в качестве которых могут выступать различные кислоты, например итаконовая, малеиновая, винная - согласно заявленному производителем составу.
При замешивании материалов с предложенными добавками в ходе химической реакции наночастиц кремния с водным раствором полиакриловой кислоты образуется большое количество связанной воды. Вода является необходимым компонентом стеклоиономерного цемента, играющим важную роль в процессе его отвердевания. После реакции затвердевания исследуемого материала с добавлением наночастиц кремния происходит повышение прочности при сжатии, диаметральном растяжении, повышение адгезионных свойств, уменьшение толщины пленки.
Технология приготовления стеклоиономерных цементов с предложенной добавкой не отличается от стандартной. Непосредственно перед применением замешивают фиксирующий материал. При ручном замешивании необходимо строгое соотношение порошка и жидкости (1,5:1), и в течение 30 секунд проводят замешивание до гомогенной консистенции.
Экспериментальные исследования были проведены согласно ГОСТу Р 51744-2001 на адгезионную способность, прочность на сжатие, время твердения, устойчивость к растворению и исследование толщины пленки. Сравнительные показатели представлены в таблице.
Предварительные биологические испытания не выявили повышения токсичности за счет добавления заявленных количеств наночастиц кремния.
Сравнительная характеристика физико-механических свойств исследованных составов стеклоиономерных цементов
Характеристики
Материал по изобретению (добавлен нанокремний в % по массе)
Аналоги - стеклоиономерные цементы
<0,015
0,015-0,025
>0,025
Адгезионная способность (кг/см<sup>2</sup>)
2-7
8-10
3-5
2-7
Толщина пленки (мкм)
25
8-15
20-22
22-24
Прочность на сжатие (МПа)
80-100
110-140
70-90
90-120
Время твердения (мин)
3-5
5-8
2-3
4-3
Устойчивость к растворению (мм/ч)
0,8-1
0,4
0.5-1
0,8-1,5
Цвет
светло-желтый
светло-желтый
темно-коричневый
светло-желтый, белый
При проведении испытаний для определения оптимальной концентрации нанокремния при приготовлении композиции фиксирующего материала добавляли к порошкам фиксирующих материалов менее 0,015% наночастиц кремния к массе. При такой концентрации наночастиц кремния улучшений физико-механических свойств стеклоиономерного фиксирующих материалов не выявили.
При добавлении к порошку стеклоиономерного фиксирующего материала наночастиц кремния в количестве 0,015-0,025% по массе получили улучшение показателей физико-механических свойств материалов.
При увеличении концентрацию наночастиц кремния более 0,025% к массе порошка различных образцов стеклоиономерного цемента установили существенное изменение цвета, вплоть до черного, повышение хрупкости и рабочего времени отвердения используемого материала, ниже в сравнении с требованиями ГОСТа в 1,5 раза.
Таким образом установили, что при добавлении наночастиц кремния в количестве 0,015-0,025% к массе порошка стеклоиономерного цемента исследованных марок наблюдается положительный эффект со стороны физико-механических свойств фиксирующего материала.
-1
Использование именно частиц нанокремния, а не ионной или другой формы вещества подтверждено технологией его получения, а именно нанокремний получен путем электрохимического травления кристаллического кремния с последующей его ультразвуковой обработкой. Инфракрасная спектрография позволила установить, что пик регистрировался в области 600-620 см, что соответствует кремнию в наноформе.
Размер частиц составляет 50-200 нм, что подтверждено электронной микроскопией.
Предложенный нами состав фиксирующего материала с добавлением наночастиц кремния в соотношении 0,015-0,025 к массе позволяет: повысить адгезионную способность, увеличить прочность, устойчивость к воздействию ротовой жидкости, уменьшить толщину пленки до 10-15 мкм, что, в целом, существенно улучшает качество фиксации несъемных конструкций зубных протезов.
Источники
1. Трезубов В.Н. Ортопедическая стоматология: Прикладное материаловедение. / В.Н.Трезубов, М.З.Штейнгарт, Л.М. Мишнев / СПб., 2003 г. - 208-224 с.
2. Биденко Н. В. Стеклоиономерные материалы и их применение в стоматологии. - М., 2003.
3. Безвестный Г.Р., Абдулов И.И., Розов Ю.В. // Стоматология. - 1992. - №2. - С.91-93.
4. Simmons J.J Silver-alloy powder and glass ionomer cement // J. Am. Dent. Assos. - 1990. - V.120. P.49.