Kompozyty są obecnie dominującym typem wypełnienia stomatologicznego. Początkowo były to materiały chemoutwardzalne, które są stosowane również współcześnie. Jednak pozycję lidera zajmują kompozyty światłoutwardzalne. W tej grupie najnowocześniejsze i najwyżej cenione są kompozyty nanohybrydowe. To one oferują największe ułatwienia w pracy, doskonały efekt estetyczny i przedłużoną trwałość wypełnień. W artykule wyjaśniamy, czym są wypełnienia nanohybrydowe i z czego wynikają ich doskonałe parametry fizyczne.
Wypełniacze makro, midi, mini, mikro i nanofilowe
Każdy kompozyt jest mieszanką kruszywa (wypełniacz, rozdrobnione nieorganiczne cząstki trwałe) oraz „lepiszcza” (żywica światłoutwardzalna). Do tego dochodzą katalizatory, stabilizatory i barwniki (pigmenty). Dokładna lista składników i ich proporcje są chronione tajemnicą producentów i prawami patentowymi. Jednak ogólne zasady działania i klasyfikacja są wspólne dla wszystkich kompozytów.
Najbardziej podstawowy podział kompozytów wynika z wielkości ziarna zastosowanego wypełniacza. Cząsteczki makro mają wielkość 40 µm (mikrometra). 1 µm to jedna tysięczna milimetra (10−6 m). Kolejne rzędy wielkości zmniejszają się o 10 x, a więc midi 4 µm, mini 0,4 µm, a mikro 0,04 µm. Cząsteczki nano to rząd wielkości liczony w milionowych częściach milimetra. W historii technologii stomatologicznych były stosowane bardzo różne kombinacje wielkości cząstek i sposoby tworzenia wypełniaczy.
W przypadku wypełniaczy hybrydowych w jednym preparacie występują cząsteczki o różnej wielkości ziarna. Taki układ zapewnia lepsze parametry fizyczne gotowego wypełnienia. Jeżeli producent oznacza swój wypełniacz jako kompozyt nanohybrydowy, to oznacza, że w składzie znajdują się cząstki nano. To tylko nazwa: konkretną zawartość cząstek o wielkości nano i z pozostałych klas warto sprawdzić w specyfikacji wypełniacza. Jest to o tyle ważne, że dobór odpowiedniej wielkości cząstek stałych decyduje o sposobie aplikacji, możliwościach zastosowania, a także o odporności gotowego wypełnienia.
Jakie znaczenie ma wielkość ziaren wypełniacza?
Standardowo wypełniacz stanowi od 30 do ponad 80% wagi materiału kompozytowego. Zawartość wypełniacza jest odwrotnie proporcjonalna do wartości skurczu polimeryzacyjnego: im więcej wypełniacza, tym mniejszy skurcz. Podobnie jak wszystkie masy wiążące (z betonem budowlanym włącznie), również stomatologiczne wypełnienia kompozytowe kurczą się nieznacznie w czasie utwardzania. Przy szczególnie dużym skurczu może dochodzić nawet do pękania utwardzającej się masy. W stomatologii nie ma takich przypadków. Natomiast duży skurcz polimeryzacyjny oznacza ryzyko powstania szczeliny pomiędzy wypełnieniem a tkankami zęba, w którą będą mogły wnikać zanieczyszczenia i bakterie powodujące próchnicę. Im mniejszy jest skurcz, tym większa szansa, że wypełnienie będzie nie tylko szczelne, ale też trwałe.
Zwiększanie procentowej zawartości wypełniacza może być przeciwskuteczne. Materiał zbyt mocno obciążony cząstkami stałymi staje się mniej rozpływny, słabiej dociera do trudnodostępnych miejsc. Rozwiązaniem tego problemu jest stosowanie cząstek o możliwie małych rozmiarach. Dzięki nim można uzyskać bardzo wysoką zawartość wypełniacza i jednocześnie nie utracić doskonałych parametrów aplikacji.
Obecność nanocząstek w wypełnieniach kompozytowych przekłada się bezpośrednio na ich najważniejsze zalety:
- niski skurcz polimeryzacyjny – „pracuje” niemal wyłącznie żywica, natomiast ciała stałe, cząstki nieorganiczne wypełniacza nie zmieniają swoich wymiarów – cząstki o wielkości nano pozostawiają bardzo mało wolnej przestrzeni, „uszczelniają” skutecznie przestrzenie pomiędzy większymi ziarenkami materiału wypełniającego, a w efekcie ilość żywicy zmniejsza się, a wraz z tym maleje również skurcz polimeryzacyjny,
- zwiększona odporność na abrazję i rozciąganie – nanocząstki gwarantują wytworzenie jednolitej struktury wypełnienia, które na całej powierzchni ma jednakowe parametry fizyczne – dzięki temu wypełnienie jest odporniejsze na zarysowania, ścieranie i presję fizyczną w czasie gryzienia i żucia,
- odporność na działanie wody – minimalizacja objętości wolnej przestrzeni pomiędzy cząstkami wypełniacza przekłada się też na niską sorpcję (wchłanianie) wody – odporność na wnikanie wody oznacza mniejszą podatność na przebarwienia i podwyższa trwałość wypełnień,
- łatwa polerowalność – obecność cząsteczek nano sprawia, że powierzchnia utwardzonego wypełnienia już na wyjściu jest znacznie mniej porowata niż w wypełniaczach, które zawierają większe cząstki stałe – efektem jest znacznie szybsze polerowanie i możliwość uzyskania idealnie gładkiej powierzchni.
Optymalne połączenie: cząsteczki mikro- i nanohybrydowe
Jeżeli chodzi o właściwości mechaniczne i trwałość w czasie użytkowania, to najlepsze parametry można uzyskać, gdy wypełnienie kompozytowe zawiera cząsteczki mikrohybrydowe i nanohybrydowe. Przykładem takiego wypełnienia jest dostępny w naszej hurtowni Tetric EvoFlow – nanohybrydowy, światłoutwardzalny materiał o półpłynnej konsystencji.
Na liście komponentów tego wypełnienia znajduje się (wagowo): 38% dimetakrylanów (żywica światłoutwardzalna) oraz 62% wypełniacza nieorganicznego, na który składa się szkło barowe, trójfluorek iterbowy, silnie rozdrobniony dwutlenek krzemu oraz mieszanina innych tlenków i kopolimerów. Sam wypełniacz nieorganiczny to 57,5% wagi (30,7% objętości) masy wypełniającej Tetric EvoFlow. Wielkość ziaren wypełniacza mieści się w szerokim przedziale od 0,04 µm do 3,0 µm (średnio 0,55 µm). Taki skład pozwala uzyskać trzy podstawowe cele: dobrą rozpływność, trwałość i wysokie walory estetyczne.
Tetric EvoFlow znajduje szerokie zastosowanie w stomatologii zachowawczej. Nadaje się do stosowania jako pierwsza warstwa w ubytkach klasy I i II, a także jako wypełnienie ubytków klasy III i IV w zębach przednich. Jest też chętnie stosowany w leczeniu ubytków klasy V: przyszyjkowych i w obrębie korzenia. Ponadto sprawdza się doskonale przy cementowaniu dzieł protetycznych – zarówno wykonanych z materiałów ceramicznych, jak i złożonych. Można go np. używać do trwałej i estetycznej naprawy licówek.
Kompozyty nanohybrydowe są bardzo chętnie stosowane przez stomatologów. Są bezkonkurencyjne pod względem łatwości aplikacji i uzyskiwanego efektu estetycznego. Można je stosować do wszystkich zębów i do większości ubytków. Argumentem przesądzającym o ich wartości jest to, że swoją niewątpliwą uniwersalność łączą z trwałością.
