Нанокомпозиты в стоматологии


Основным направлением улучшения качества универсальных композитных материалов в настоящее время является создание нанонаполненных композитов — материалов, наполнитель которых изготовлен с использованием нанотехнологий.

Термин «нанотехнологии» (от греч. nanos — карлик) предложен в 1974 году и используется для описания процессов, происходящих в пространстве с линейными размерами от 0,1 до 100 нм (0,001—0,1 микрона). Нанотехнологии предполагают манипулирование материей и построение структур на атомном уровне. При этом размер частиц, с которыми происходят управляемые, целенаправленные превращения, составляет несколько нанометров, что соответствует размерам атомов и молекул.

Впервые нанотехнологии при создании материалов для терапевтической стоматологии были использованы в производстве нанонаполненных адгезивов. Создание композитных реставрационных материалов с использованием нанотехнологий в настоящее время идет двумя путями:


1. Совершенствование микрогибридных композитов путем модифицирования их структуры нанонаполнителем.

2. Создание истинных нанокомпозитов на основе нанонаполнителей различных типов.

Необходимость модификации «традиционных» микрогибридных композитов обусловлена особенностями пространственной организации ультрамелких частиц наполнителя. Как отмечалось выше, наполнитель микрогибридных композитов состоит из смеси крупных (до 1 мкм) и мелких (около 0,04 мкм) частиц. Крупные частицы обеспечивают высокую наполненность и прочность материала. Мелкие частицы, заполняя промежутки между крупными, обеспечивают композиту высокую эстетичность, полируемость и устойчивость к абразивному износу. Однако мелкие частицы (размером менее 0,05 мкм) плохо взаимодействуют с органической матрицей композита и имеют тенденцию к агломерации (слипанию). В результате ультрамелкие частицы наполнителя распределены в композите неравномерно, образуя трехмерные агломераты размером 0,1—0,4 мкм (рис. 253).


Нанотехнологии были использованы, чтобы добиться гомогенного распределения и полного смачивания смолой ультрамелких частиц наполнителя в микрогибридном композите (наночастицы — размер 20-70 нм = 0,02—0,07 мкм). Работы в этом направлении привели к созданию микрогибридных композитных материалов, модифицированных нанонаполнителем — наногибридных композитов (см. рис. 254). Следует отметить, что эти композиты имеют улучшенные, по сравнению с «традиционными» микрогибридными композитами, прочностные и эстетические характеристики. Однако, в связи с тем, что в состав наногибридных композитов входят частицы наполнителя большого размера (более 0,5 мкм), их поверхность в процессе абразивного износа так же, как поверхность «традиционных» микрогибридных композитов, неизбежно будет терять сухой блеск (рис. 256, а), хотя происходить этот процесс будет медленнее.

Нанонаполненные композиты. Нанокомпозиты

Более перспективным направлением представляется создание композитов на основе только лишь нанонаполнителя раз личных типов. Эти материалы получили название истинные нанокомпозиты.

НАНОНАПОЛНЕННЫЕ КОМПОЗИТЫ


НАНОНАПОЛНЕННЫЕ КОМПОЗИТЫ

НАНОНАПОЛНЕННЫЕ КОМПОЗИТЫ

НАНОНАПОЛНЕННЫЕ КОМПОЗИТЫ

Их наполнитель также изготовлен на основе нанотехнологии.


trong>Концепция наполнителя истинных нанокомпозитов основана на использовании наномеров — частиц наноразмера от 20 до 75 нм (0,02—0,075 мкм). Часть наномеров при помощи нанотехнологий агломерирована в нанокластеры — относительно крупные частицы величиной до 1 мкм. Пространства между нанокластерами равномерно заполнены свободными наномерами. Крупные монолитные частицы размером более 0,1 мкм при производстве истинных нанокомпозитов не используются (см. рис. 255). Истинные нанокомпозиты иногда называют нанокластерными композитными материалами.

В результате объединения в одном материале ультрамелких наномеров и нанокластеров большого размера получается материал с высокой наполненностью (78,5%). Такая структура обеспечивает высокую прочность материала. Механическая прочность истинных нанокомпозитов сопоставима с прочностью лучших микрогибридных композитов. С другой стороны, истинные нанокомпозиты имеют высокую эстетичность. Им присущи отличная полируемость и стойкость блеска реставрации, сопоставимые с аналогичными характеристиками микронаполненных композитов. Полируемость и стойкость сухого блеска обеспечиваются свободными наномерами. Кроме того, принципиальное отличие истинных нанокомпозитов от материалов других групп состоит в том, что в процессе полирования, а затем в процессе абразивного износа нанокластеры не «выбиваются» из поверхности материала, а медленно разрушаются и стираются с такой же скоростью, что и полимерная матрица (наномер за наномером). В результате этого процесса материал легко полируется до сухого блеска, и, что особенно ценно, сохраняет этот блеск в течение длительного времени (рис. 256, б).


Источник: for-medic.info

Нанокомпозиты — класс реставрационных материалов, в которых использован принципиально новый вид неорганического наполнителя, изготовленного на основе нанотехнологий.

Нанотехнологии оперируют величинами порядка нанометра. 1 нанометр=10-9 м. Это ничтожно малая величина, в сотни раз меньшая длины волны видимого света и сопоставимая с размерами атомов.

Нанокомпозиты включают частицы кремниево-циркониевого наполнителя сферической формы (наномеры) размером от 1 до 100 нм. В принципе, материалы с наполнителем такого размера известны достаточно давно, т.к. уже упоминавшиеся микрофильные композиты оперируют размерами частиц, укладывающимися в этот диапазон значений (0,04 мкм = 40 нм). Однако частицы наполнителя в микрофилах склонны к склеиванию друг с другом и образованию волокнистых структур. Это не позволяет хорошо наполнить органическую матрицу, с чем связаны невысокие механические свойства и сильная усадка микрофилов.


В нанокомпозитах частицы наполнителя химически модифицированы таким образом, что их самопроизвольное склеивание становится невозможным.

Следовательно, наполненность композита может быть существенно увеличена (до 79% по весу). Кроме того, при разработке нанокомпозитов часть наномеров была агломерирована в комплексы — нанокластеры. Размер нанокластеров варьирует от 0,6 до 1,4 мкм. Благодаря такой структуре нанокомпозиты сочетают эстетику микрофильного и прочность микрогибридного композитов.

Нанокомпозиты легко и быстро полируются до «сухого» зеркального блеска и сохраняют этот блеск в течение длительного времени. Это объясняется тем, что в условиях абразивного износа по мере истирания органической матрицы от кластеров отламываются только отдельные наночастицы, «не распознаваемые» лучом видимого света. С другой стороны, высокая плотность наполнения нанокомпозитов обеспечивает высокие прочностные характеристики, что делает эти материалы универсальными.

Представителями «истинных» нанокомпозитов являются Filtek Supreme и Filtek Supreme XT (3M ESPE). В этих материалах наполнитель представлен исключительно наночастицами (наномерами и нанокластерами).

В то же время с использованием нанотехнологий производятся так называемые наногибридные композиты, которые наряду с традиционными более крупными частицами наполнителя содержат наночастицы: Premise (KerrHawe), Ceram-X (Dentsply).

Важнейшей целью разработки новых микронаполненных гибридных композитов является улучшение свойств, связанных с эстетикой. Актуальность эстетического направления в стоматологии сегодня особенно велика.


В связи с этим, у большинства новых микрогибридных композитов наблюдается тенденция к увеличению содержания мелких частиц наполнителя.

Средний размер частиц у большинства современных микрогибридов составляет около 0,6 мкм, а у «Point 4» (Kerr) — 0,4 мкм, при этом до 90 % частиц этого материала имеют диаметр менее 0,8 мкм. Благодаря этому новые материалы значительно лучше полируются. Неорганический наполнитель в новых микро-гибридных композитах занимает в среднем 57–60 % от объема и 75–78 % от веса, что обеспечивает высокую прочность.

Малые размеры частиц обеспечивают также высокую прозрачность и опалесценцию («молочность») цвета. В стоматологии опалесценция может быть определена как уровень желтого света, при прохождении через пломбу, по сравнению с уровнем голубого света, при его отражении (если смотреть на пломбу перед чёрным фоном). Данный эффект получил название «рэлеевского рассеивания цвета» по имени физика XIX столетия барона Рэлея. Эффект заключается в следующем: при попадании света на частицу наполнителя он либо поглощается, либо рассеивается.

При попадании белого света на очень маленькие частицы он рассеивает красные, желтые и зелёные цвета в прямом направлении, в то время как голубые лучи отражаются в обратном направлении. Этим эффектом объясняется голубой цвет неба, а также эффект «хамелеона» или незаметный переход пломбы с окружающими тканями зуба, так как присутствует эффект многократного рассеивания света.


Важной особенностью является также увеличение количества оттенков во всех микрогибридных композитах (до 31 в «Esthet-X»). Во многих случаях базовый набор содержит 6–8 основных цветов, и врачу-стоматологу важно помнить о возможности докупить у дилера нужные ему дополнительные оттенки.

Следует отметить также улучшение остальных свойств новых материалов: прочности, износоустойчивости, уменьшение усадки, удобство в работе.

Ряд композитов выделяют фтор и минеральные ионы («Esthet-X», «Degufill mineral»).

Как видно из таблицы, большинство фирм, кроме создания новых универсальных композитов за последние годы разработало также ряд узкоспециализи-
рованных материалов.

Целью создания пакуемых материалов был поиск эстетической и адгезивной замены амальгаме. Первым пакуемым или конденсируемым композитом считается «Solitaire» (фирма Heraeus Kulzer), поступивший на рынок в 1997 г. В нем сочетаются высокосмачиваемая матрица и наполнитель, состоящий из многофункционального, стеклоподобного (витроидного) стекломономера, внутренняя структура которого и неровная поверхность способствуют пакуемости.

Частицы наполнителя имеют размер от 0,8 до 20,0 микрон и составляют 90 объемных процентов. Фирма заявляет об улучшенном краевом прилегании материала и устойчивости к жевательным нагрузкам, низкой усадке. Последняя разработка фирмы — «Solitaire 2», согласно данным производителя, имеет краевое прилегание на 10% лучше предшественника.


В последние года создан целый ряд конденсируемых композитов «Filtek P-60», «Synergy Compact», «Sure Fill», «Alert», «Prodige condensable», «Ariston pHC». Часть их была разработана на основе полного изменения уже существующих продуктов или путем разработки новых составов («Sure Fill», «Ariston pHC»), другие — путем модификации микрогибридных композитов, добавляя специальные компоненты и увеличивая наполненость («Filtek P-60», «Synergy Compact», «Prodige condensable»).

Фирмы-производители заявляют следующие особые свойства для своих пакуемых композитов:
1) удобство в работе, устойчивость и конденсируемость с достижением отличного краевого прилегания;
2) прочность и минимальная усадка (1,7–1,9 %), меньшая послеоперационная чувствительность;
3) для некоторых — отверждение единым слоем в 5 мм («Prodige condensable»);
4) высокая эстетика и полируемость.

Источник: acrodent.ru

Основным направлением улучшения качества универсальных композитных материалов в настоящее время является создание нанонаполненных композитов — материалов, наполнитель которых изготовлен с использованием нанотехнологий. Термин «нанотехнологии» (от греч. nanos — карлик) предложен в 1974 году и используется для описания процессов, происходящих в пространстве с линейными размерами от 0,1 до 100 нм (0,001—0,1 микрона).


нотехнологии предполагают манипулирование материей и построение структур на атомном уровне. При этом размер частиц, с которыми происходят управляемые, целенаправленные превращения, составляет несколько нанометров, что соответствует размерам атомов и молекул. Впервые нанотехнологии при создании материалов для терапевтической стоматологии были использованы в производстве нанонаполненных адгезивов.

Создание композитных реставрационных материалов с использованием нанотехнологий в настоящее время идет двумя путями:

1. Совершенствование микрогибридных композитов путем модифицирования их структуры нанонаполнителем.

2. Создание истинных нанокомпозитов на основе нано-наполнителей различных типов.

Необходимость модификации «традиционных» микрогибридных композитов обусловлена особенностями пространственной организации ультрамелких частиц наполнителя. Как отмечалось выше, наполнитель микрогибридных композитов состоит из смеси крупных (до 1 мкм) и мелких (около 0,04 мкм) частиц. Крупные частицы обеспечивают высокую наполненность и прочность материала. Мелкие частицы, заполняя промежутки между крупными, обеспечивают композиту высокую эстетичность, полируемость и устойчивость к абразивному износу. Однако мелкие частицы (размером менее 0,05 мкм) плохо взаимодействуют с органической матрицей композита и имеют тенденцию к агломерации (слипанию). В результате ультрамелкие частицы наполнителя распределены в композите неравномерно, образуя трехмерные агломераты размером 0,1—0,4 мкм (рис. 253).

Схематическое изображение структуры микрогибридного композита

Нанотехнологии были использованы, чтобы добитъся гомогенного распределения и полного смачивания смолой ультрамелких частиц наполнителя в микрогибридном композите (наночастицы — размер 20-70 нм = 0,02—0,07 мкм). Работы в этом направлении привели к созданию микрогибридных композитных материалов, модифицированных нанонаполнителем — наногибридных композитов (см. рис. 254). Следует отмстить, что эти композиты имеют улучшенные, по сравнению с «традиционными» микрогибридными композитами, прочностные и эстетические характеристики. Однако, в связи с тем, что в состав наногибридных композитов входят частицы наполнителя большого размера (более 0,5 мкм), их поверхность в процессе абразивного износа так же, как поверхность «традиционных» микрогибридных композитов, неизбежно будет терять сухой блеск (рис. 256, а), хотя происходить этот процесс будет медленнее.

Схематическое изображение структуры наногибридного композита

Более перспективным направлением представляется создание композитов на основе только лишь нанонаполнителя различных типов. Эти материалы получили название истинные на но композиты.

Схематическое изображение структуры истинного нанокомпозита

Их наполнитель также изготовлен на основе нанотехнологии. Концепция наполнителя истинных нанокомпозитов основана на использовании наномеров — частиц наноразмера от 20 до 75 нм (0,02—0,075 мкм). Часть наномеров при помощи нано-технологий агломерирована в нанокластеры — относительно крупные частицы величиной до 1 мкм. Пространства между на-нокластерами равномерно заполнены свободными наномера-ми. Крупные монолитные частицы размером более 0,1 мкм при производстве истинных нанокомпозитов не используются (см. рис. 255). Истинные нанокомпозиты иногда называют нано-кластерными композитными материалами. В результате объединения в одном материале ультрамелких наномеров и нанокластеров большого размера получается материал с высокой наполненностью (78,5%). Такая структура обеспечивает высокую прочность материала.

Механическая прочность истинных нанокомпозитов сопоставима с прочностью лучших микрогибридных композитов. С другой стороны, истинные нанокомпозиты имеют высокую эстетичность. Им присущи отличная полируемость и стойкость блеска реставрации, сопоставимые с аналогичными характеристиками микронапол-ненных композитов. Полируемость и стойкость сухого блеска обеспечиваются свободными наномерами. Кроме тою, принципиальное отличие истинных нанокомпозитов от материалов других групп состоит в том, что в процессе полирования, а затем в процессе абразивного износа нанокластеры не «выбиваются» из поверхности материала, а медленно разрушаются и стираются с такой же скоростью, что и полимерная матрица (наномер за наномером). В результате этого процесса материал легко полируется до сухого блеска, и, что особенно ценно, сохраняет этот блеск в течение длительного времени (рис. 256, б). В настоящее время большинство ведущих фирм-производителей стоматологических реставрационных материалов предлагает стоматологам композиты, созданные с использованием нанотехнологий.

Представители:

«Filtek Supreme ХТ», «Ceram-Х» и «Grandio»

«Herculite XRV Ultra», «Premise» и «NanoPaq»

Сравнительные характеристики абразивного износа наногибридного композита (а) и истинного нанокомпозита (б)

Источник: stom-portal.ru


Leave a Comment

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.