Поперечное сшивание молекул поликислот трехвалентными ионами алюминия с образованием пространственной структуры полимера
(считается, что связывание цепей поликислот ионами кальция продолжается в среднем около 3 ч, ионами алюминия — 48 ч). Она обеспечивается в основном сшиванием цепей поликислот ионами алюминия (рис 8) Требуется около 30 мин для высвобождения достаточного для реакции количества ионов алюминия, они и формируют финальную прочность материала, образовывая поперечные связи молекул кислоты. Трехвалентная природа ионов алюминия обеспечивает более высокую степень поперечного связывания и образование пространственной структуры
В этой же стадии завершается процесс образования си-ликагеля на поверхности стеклянных частичек (рис 9) При образовании силикагеля, окружающего частички непрореагировавшего стекла, выделяется вода После этого материал становится нечувствительным к влаге.
Окончательная структура отвердевшего цемента представляет собой стеклянные частицы, каждая из которых окружена силикагелем и расположена в матриксе из попе-
п^чпяаполагающая резкция_затвердевания стеклоиономерного цемента
оечно связанных молекул поликислот (полиакрилата металла) (рис 10). Межфазный слой силикагеля играет роль связующего, образуя соединение с поверхностью непрореагировавшей частицы и с матрицей, за счет чего повышается прочность материала
Ионы фтора и фосфатов образуют нерастворимые соли, а также комплексы, которые играют важную роль в переносе
ионов и их взаимодействии с полиакриловой кислотой
Рис. 9. Механизм образования силикагеля: a — образование кремниевой кислоты при взаимодействии оксида кремния частичек стекла и полиакриловой кислоты (приблизительная схема реакции); б — конденсация образовавшихся гидратированных молекул кремниевой кислоты с выделением молекул воды; в — продолжение конденсации молекул кремниевой кислоты (присоединение новых молекул к цепочке); г — образовавшийся гель — минеральный полимер сетчатой структуры, сформировавшийся путем поперечного связывания цепочек за счет взаимодействия их гидроксильных групп с выделением воды
Рис. 10. Структура отвердевшего стеклоиономерного цемента
Теперь понятным становится появление самого термина "стеклоиономерный цемент". Он происходит от названия компонентов отвердевшего цемента: частиц фторалю-мосиликатногостекла в так называемомиономере — полимере, связанномионами металлов. Название "по-лиалкеноатный цемент" происходит от термина "алкены", обозначающего органические углеводородные соединения с ненасыщенной двойной связью между атомами в молекуле. Алкеноидными мономерами являются акриловая, итаконовая, малеиновая кислоты. Второе название более правильное, поскольку отражает химическую сущность материала, однако оно применяется преимущественно в научных кругах, среди клиницистов больше прижился термин "стеклоиономерный цемент".
Основные свойства стеклоиономерных цементов
Стеклоиономерпые цементы по своему назначению подразделяются на фиксирующие (для фиксации коронок, мостовидных протезов, других ортопедических конструкций), восстановительные (для пломбирования полостей) и прокладочные (для изолирующих прокладок). Среди прокладочных цементов иногда отдельно выделяют так называемые базисные цементы — для основы под реставрацию композитными материалами. Требования к цементам различных типов несколько отличаются, поэтому приведенные в этой главе данные о физико-механических свойствах стеклоиономерных материалов чаще представлены по ука-заным группам.
Перед описанием свойств стеклоиономерных цементов целесообразно представить требования, выдвигаемые к этому классу материалов (табл. 3).
Двумя основными свойствами, позволившими стекло-иономерным цементам стать одними из наиболее распространенных пломбировочных материалов, являются их способность связываться с твердыми тканями зуба и выделять фтор.
Химическая адгезия к дентину, эмали и цементу без кислотного протравливания (Р. Hotz et. al., 1977;
J.W.McLean, A.D.Wilson, 1977; G.Wesenberg, E.Hals, 1980; G.J.Mount, 1981; D.A.Powis et al., 1982:
M.E.Brandau, J.L.Ziemiecki, 1984; D.R.Beech et al., 1985;
A.Iloka et al., 1989; A.O.Akinmade, J.W.Nicholson, 1993) обеспечивается двумя механизмами (рис. 11). Первый из них основан на том, что карбоксилатные группы макромолекулы полиакр иловой кислоты способны образовывать хелатные соединения с кальцием, в частности с кальцием гидроксиапатита дентина и эмали (A.D.Wilson et al., 1983;
D.R.Beech et al., 1985). Считается, что полиакрилатные
Примечание: значения опаковости даны по стандартному образцу магния оксида, имеющему 70% просвечиваемость при дневном свете. Тело, не пропускающее свет, имеет опаковость 1(100%).
ионы реагируют со структурой апатита, перемещая кальциевые и фосфатные ионы и создавая промежуточный слой полиакрилатных, фосфатных и кальциевых ионов, или связываясь непосредственно с кальцием апатита.
Второй предположительный механизм связи основан на сродстве поликарбоновых кислот к азоту белковых молекул, в частности коллагена, что проявляется абсорбцией полиакриловой кислоты на коллагене дентина. Таким образом, связь с дентином может состоять из ионной свя-
Основные свойства стеклоиономерных цементов
Рис. 11. Связь стеклоиономерного цемента с дентином
зи с апатитом структуры дентина и связи водородного типа с коллагеном. Следует отметить, что последний механизм связи окончательно не доказан.
Однако сила связи стеклоиономерного цемента с твердыми тканями зуба не является достаточно большой. Согласно различным источникам она может достигать 2-7 МПа (немногочисленные исследователи указывают на значение до 8-12 МПа после удаления смазанного слоя), что значительно меньше сил напряжения, развивающегося вследствие усадки композиционного материала, сил связи с тканями зуба адгезивных систем 4-5-го поколения, и тем более меньше сил связи внутри самого дентина (табл. 4) Относительно высокая вязкость традиционных цементов практически исключает возможность их фиксации к эмали и дентину за счет микроретенции. Таким образом, наличие химической связи материала с тканью зуба имеет значение не столько для прочности соединения, сколько для его плотности, обеспечивая непроницаемость контакта цемент—ткань зуба для влаги.
Впрочем, вероятно, что ограничением прочности связи является низкая прочность на растяжение стеклоиономер-ных цементов (до 7 МПа). Поэтому сложно утверждать об истинной силе связи цемента с тканями зуба, поскольку, ввиду хрупкости материала при испытаниях, разрыв сцеп-
Таблица 4. Прочность на разрыв (сила связи) внутри тканей зуба, различных материалов, применяемых в стоматологии, и между ними
90-200 | |
Дентин | |
Композиционный материал | 30-120 |
Эмаль + смазанный слой | 4-6 |
4-6 | |
Эмаль + эмалевый адгезив + композит | 18-22 |
Дентин + дентинный адгезив 4-5-го поколения + композит | 22-35 |
ентин + традиционный стеклоиономерный цемент |
ления стеклоиономера происходит на уровне иономера, а не строго по линии контакта поверхностей, и обычно сообщаемая адгезия не является обязательно настоящей силой связи.
Связь стеклоиономера с эмалью выше, чем с дентином (сила связи с дентином обычно находится в пределах 1 -3 МПа), что, вероятно, можно объяснить более высоким содержанием ионов кальция в эмали. Но клинический опыт показал, что даже такой связи достаточно для успешного восстановления эрозивных повреждений твердых тканей зубов и их дефектов типа полостей V класса.
Адгезивными свойствами материала объясняется хорошая краевая стабильность за счет низкого микроподтека-ния между пломбировочным материалом и стенками кариозной полости (K.S.Kim, 1988).
Основные свойства сгеклоиономерных цементов