Лекция 13 полимерные базисные материалы
Основные требования к материалам для базисов съемных протезов. Состав и технология изготовления акрилового базиса. Классификация современных базисных материалов. Требования стандартов к физикомеханическим свойствам базисных материалов.
После того как был найден способ вулканизации каучука введением серы (Goodzhir Гуджир, 1839) и способ его применения в ортопедической стоматологии для изготовления базисов съемных протезов (Delabor, 1848, Petman, 1851), полимерные материалы стали незаменимыми для изготовления зубных протезов данного типа.
Хотя протезы из натурального каучука уже давно не изготавливаются, опыт, накопленный при работе с этим природным материалом в течение почти ста лет, позволил стоматологам и материаловедам сформулировать основные требования к базисным материалам. Материал для базисов съемных протезов должен:
• обладать биосовместимостью;
• легко очищаться и не требовать сложных процедур для соблюдения гигиены;
• иметь гладкую и плотную поверхность, не вызывающую раздражения подлежащих тканей полости рта, легко поддающуюся полированию;
• обладать устойчивостью по отношению к микробному загрязнению (устойчивость к росту бактерий);
• обеспечить точное прилегание к тканям протезного ложа;
• иметь низкое значение плотности, обеспечивая легкость протеза во рту;
• быть достаточно прочным, не разрушаться или деформироваться под нагрузками, действующими в полости рта;
• обладать термопроводностью;
• удовлетворять эстетическим требованиям;
• обеспечивать возможность проведения перебазировок и коррекций;
• иметь простую технологию изготовления и низкую стоимость.
С внедрением в стоматологическую практику 1935-1940 гг. акриловых полимеров ортопедическая стоматология получила наиболее приемлемый полимерный материал для изготовления съемных зубных протезов. Благодаря низкой относительной плотности, химической стойкости, удовлетворительной прочности, хорошим эстетическим свойствам и простоте технологии изготовления зубных протезов, акриловые пластмассы более 70 лет широко применяются в ортопедической стоматологии.
Зубные протезы из акриловых материалов изготавливают по технологии формования полимер-мономерной композиции или технологии «теста», согласно которой жидкий компонент (мономер, чаще всего метиловый эфир метакриловой кислоты или метилметакрилат), смешивается с порошкообразным компонентом (полимером). Мономер смачивает и пропитывает полимер до тестоподобной консистенции. Это тесто заформовывают или пакуют в гипсовую форму для изготовления протеза. Затем оно переходит в твердое состояние или отверждается в результате радикальной полимеризации, начало которой дает распад инициатора, пероксида бензоила, входящего в состав порошка, при нагревании тестообразной композиции (схема 13.1). Новые полимерные базисные материалы и новые технологии их применения расширили возможности получения первичного свободного радикала, добавив, например, способ светового отверждения.
Схема 13.1.Способы инициирования полимеризации при отверждении акриловых базисных материалов
Большинство акриловых базисных материалов, выпускаемых в настоящее время, перерабатывается по этой технологии и поступает в виде комплекта «порошок-жидкость». Первоначально порошок получали размалыванием блоков полиметилметакрилата (пмма). Однако вскоре было установлено, что более однородное по консистенции тесто можно получить при использовании в качестве порошка полимера, получаемого методом суспензионной полимеризации. Этот метод позволяет получить материал сразу в виде порошка, частицы которого имеют правильную сферическую форму. Промышленность обычно выпускает смесь порошков акриловых полимеров или сополимеров, имеющую довольно широкое распределение по молекулярной массе, со средней молекулярной массой порядка одного миллиона.
Свойства базисного материала зависят от распределения размера частиц суспензионного порошка, состава (со)полимера, его молекулярно-массового распределения и содержания пластификатора. Повышение молекулярной массы полимерного порошка и снижение до минимально возможного количества пластификатора улучшают физические и механические свойства базисного материала, однако могут отрицательно сказаться на технологических свойствах полимер-мономерного теста.
Акриловые базисные материалы - пример оригинальной композиции, которая в окончательном отвержденном виде представляет собой сочетание «старого» полимера (суспензионного порошка) и «нового» полимера, образованного при полимеризации полимер-мономерной композиции или теста в процессе изготовления готового изделия - базиса зубного протеза.
В большинстве случаев мономер, используемый для образования теста, тот же, что и мономер для изготовления самого порошка, однако часто в него вводят дополнительные модифицирующие вещества, например, бифункциональные мономеры или олигомеры, которые называют сшивающими агентами, позволяющими создать сетчатую сшитую структуру «нового» полимера. Присутствующий в составе мономерной жидкости сшивающий агент способствует повышению молекулярной массы отвержденного материала и придает ему два полезных свойства. Он уменьшает растворимость базиса в органических растворителях и повышает его прочность, а именно, стойкость к трещинообразованию под нагрузкой. Избыточное количество сшивающего агента может повысить хрупкость базиса протеза. Самыми распространенными сшива-
ющими агентами являются диметакрилаты, например диметакриловый эфир этиленгликоля (ДМЭГ), диметакриловый эфир триэтиленгликоля (ТГМ-3). Для предотвращения преждевременной полимеризации мономеров при хранении и транспортировке в мономер вводят небольшие количества ингибиторов. Действие ингибиторов эффективно проявляется уже при содержании их в сотых долях процента в расчете на мономер. В присутствии ингибиторов (гидрохинон, дифенилолпропан) скорость процесса полимеризации снижается, а полимер получается с меньшей молекулярной массой.
Многолетние клинические наблюдения акриловых базисных материалов вскрыли их существенные недостатки, главный из которых - присутствие в отвержденном базисе остаточных мономеров, ухудшающих его биосовместимость, понижающих прочность материала, приводящую к поломкам протезов в ряде случаев.
Можно выделить основные направления исследований по совершенствованию базисных материалов:
• модификация состава акриловых базисных материалов путем введения вновь синтезированных мономеров для сополимеризации при получении суспензионного порошка, в качестве сшивающих агентов в жидкость и других добавок;
• привлечение полимерных материалов других классов, например литьевых термопластов с полным отказом от технологии акриловых полимер-мономерных композиций и исключения «остаточного мономера»;
• создание новых материалов и технологий для формования и отверждения полимерных базисных материалов.
Разработки, направленные на совершенствование материалов для базисов зубных протезов, привели к созданию новых материалов, и в настоящее время международный стандарт ИСО ? 1567 и разработанный на его основе ГОСТ Р 51889-2002 содержат расширенную классификацию этих материалов (схема 13.2).
Независимо от типа базисных материалов определенные требования, продиктованные назначением, предъявляются к их физико-механическим свойствам. Современные стандарты базисных материалов на полимерной основе содержат следующие основные нормы для показателей, характеризующих качество акриловых материалов горячего отверждения: прочность при изгибе ≥65 МПа, модуль упругости при изгибе ≥2000 МПа, водопоглощение ≤30 мкг /мм3. Базисный материал не
должен содержать более 2% масс. остаточных мономеров, должен хорошо соединяться с искусственными зубами, не содержать видимых пор. Требования к базисным материалам холодного отверждения имеют более низкий уровень.
Схема 13.2.Классификация полимерных материалов для базисов съемных зубных протезов (в соответствии с международным стандартом ? 1567 и ГОСТ Р 51889-2002)