А. Физико-химические свойства композиционных материалов.

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ композитных пластмасс (соединение молекул мономеров друг с другом) инициируется свободными радикалами, которые могут образоваться следующими способами:

1) тепловой реакцией (нагреванием);

2) химической реакцией;

3) фотохимической реакцией;

4) комбиноцией реакций.

1) Инициация нагреванием в настоящее время в терапевтической стоматологии не применяется из-за неудобства и наличия других, более простых методик. Исключение составляют случаи, когда производится восстановление зубов лабораторно изготовленными вкладками или винирами (адгезивными облицовками), дополнительно подвергаемыми воздействию температуры для увеличения степени полимеризации композита, что способствует повышению его прочности.

2) Химически активируемые композиты (композиты химического отверждения, самотвердеющие /self curing/ композиты) представляют собой двухкомпонентные системы («паста-паста», «порошок-жидкость»). Один компонент содержит химический активатор, другой – химический инициатор полимеризации. При смешивании этих компонентов образуется свободные радикалы, начинающие реакцию полимеризации.

Преимущество химической активации – это равномерная полимеризация, независимо от глубины полости и толщины пломбы. Однако, по окончании полимеризации в пломбе, как правило, остаётся активатор (термоамин), со временем подвергающийся в полости рта химически превращениям, в результате которых происходит изменение цвета реставрации - так называемое «аминовое окрашивание» (B.F. Pollack, M.Y. Blitzer, 1984). Чаще всего это выражается в более жёлтом окрашивании или даже потемнении композиционного материала.

Во время начальной стадии процесс полимеризации может тормозиться кислородом, у которого большая реакционная способность (сродство) относительно радикалов, чем у мономера. Поэтому на поверхности затвердевшего композита под действием кислорода воздуха образуется недополимеризованный блестящий слой ингибированный кислородом (CИК) глубиной до 50 мкм, (W. Finger, K. Jorgensen, 1976; I. Ruyter, 1981).

Предупреждают контакт с кислородом гели, содержащие глицерин (“Cover Gel”, Voco; “Dentacolor ADS-Gel”, Kulzer et al.). Покрытый ими последний слой недополимеризованного композита предохранит материал от проникновения ионов кислорода вглубь и обеспечит полную полимеризацию наружной поверхности. Если возникнет необходимость нанести на эту поверхность новую порцию фотополимера, то её следует предварительно протравить и покрыть адгезивной системой, которая образует СИК. В противном случае соединение будет непрочное. После проведённой реставрации СИК следует удалять, так как оставшийся недополимеризованный слой пропитается красителями, микроорганизмами и, как следствие, изменится цвет композита и возникнет вторичный кариес. Однако установлено и положительное значение СИК. Он предохраняет от окисления нижележащие слои адгезивных систем или композитных материалов, обеспечивая их полноценное твердение. СИК – соединение непрочное. При конденсации композитов ионы кислорода вытесняются наружу и мономеры вновь вносимых слоёв вступают в химическое взаимодействие с ранее отвердевшей поверхностью, образуя единые полимерные цепочки. Для хорошей адгезии новые слои фотополимеров должны наноситься на сохранившийся СИК.

В материалах химической полимеризации значительно хуже (по сравнению с полимеризуемым светом) удерживаются частицы неорганического наполнителя. Это приводит в последующем к более быстрому изнашиванию и стиранию такого материала в клинических условиях.

Другим недостатком композитов химического отвердения является то, что полимеризация начинается сразу после смешивания компонентов. В результате меняется вязкость материала в процессе пломбирования. Если «просрочить» время внесения материала в полость, то изменяется его свойства: прочность, адгезия. Такое ограниченное время работы с композитами химического отверждения ухудшает манипуляционные свойства материала, затрудняет работу врача.

Скорость полимеризации композитов химического отвердения зависит от количества ингибиторов, активаторов, вида наполнителя, температуры и влажности окружающей среды.

Несмотря на доступность и простоту применения композитов химического отвердения, в последнее время большинство стоматологов отказываются от использования этих материалов, отдавая предпочтение светоотверждаемым композитам.

3) Светоотверждаемые (светоактивируемые) композиты (фотополимеры) – важный и существенный успех стоматологии. Они представляют собой однопастные системы. Механизм полимеризации их такой же, как и материалов химического отвердения, только активация полимеризации осуществляется не химическим активатором, а фотонной (световой) энергией. В 1970 году были внедрены материалы, активируемые ультрафиолетовыми лучами (УФА), а в 1977 году – видимым светом галогеновой лампы (голубая часть спектра).

Для полимеризации светоотверждаемых композитов в настоящее время используют специальные активирующие лампы – приборы для фотополимеризации, дающие высокоинтенсивный голубой свет с длиной волны 400-500 нм.

Галогеновые активирующие лампы в настоящее время получили наибольшее распространение. Они применяются уже в течение 25 лет, относительно недороги, надёжны, эффективно отверждают большинство материалов.

Галогеновые лампочки генерируют свет путём нагревания нити накаливания до белого цвета, используя энергию электрического тока. Большая часть электроэнергии безвозвратно рассеивается в виде тепла. Видимый белый свет пропускается через светофильтр. Светофильтр пропускает только «полезный» голубой свет длиной волны 400-500 нм. При этом большая часть световой энергии «ненужная» для фотополимеризации, отсекается. Таким образом, полезный выход энергии у галогеновой активирующей лампы составляет примерно 0,7%.

Одним из основных недостатков галогеновых активирующих ламп является значительное выделение тепла, что, с одной стороны, может приводить к нагреванию тканей зуба (ограничение времени фотополимеризации), а с другой - требует постоянного отвода тепла от лампочки и прилегающих к ней частей лампы (охлаждающий вентилятор). Кроме того, лампочка и светофильтр имеют ограниченный «срок службы», нуждаются в постоянных проверках и требуют периодической замены. Проверять мощность светового потока активирующей лампы следует не реже одного раза в неделю. Галогеновая лампочка постепенно теряет свою яркость, поэтому менять её следует не тогда, когда она перегорит, а когда контрольным прибором будет зафиксировано уменьшение интенсивности её свечения ниже предела необходимого для полноценной полимеризации материала (300 mV/см²).

Плазменные лампы генерируют очень яркий свет (порядка 1000 V) за счёт высоковольтной дуги между двумя электродами в среде сильно разряженного ионизированного газа (плазмы). Максимальный диаметр светового пучка у этих ламп – 5 миллиметров.

Плазменная лампа позволяет произвести отвердение порции композитного материала в течение 5-10 секунд, а фиссурного герметика в течение 4-5 секунд вместо 20-40 секунд, необходимых при полимеризации обычной галогеновой лампой. Однако в данном случае следует предусмотреть меры, направленные на профилактику неблагоприятных последствий быстрой усадки композита.

Возможности использования плазменных ламп изучены ещё недостаточно. Высказываются, например, опасения, что некоторые материалы в свете такой лампы полимеризоваться не будут. Существует также мнение, что «ускоренное» отвердение композита ведёт к ухудшению его механических характеристик и нарушает процесс полимеризации. Кроме того, плазменная лампа громоздка, недостаточно удобна в применении, имеет высокую стоимость. Полезный выход энергии у плазменной активирующей лампы составляет примерно 0,2%.

Лазерный источник света (аргоновый лазер) генерирует свет при переходе электронов в газовой среде аргона из нестабильного состояния в стабильное.

Преимуществом аргонового лазера является возможность использования монохроматического света именно той длины волны, которая необходима для активации катализатора. Однако эффективность лазерных активирующих ламп невелика, они громоздки, дороги, выделяют значительное количество тепла (необходимость охлаждения). Эти лампы имеют очень маленький диаметр светового пучка. Кроме того, некоторые исследователи считают, что светом лазерной лампы некоторые материалы могут не полимеризоваться. Полезный выход энергии у лазерной активирующей лампы очень низок и составляет примерно 0,02%.

Доступные для широкого использования модели лазерных фотополимеризаторов на рынке пока отсутствуют. Работы по применению лазеров для полимеризации стоматологических пломбировочных материалов в настоящее время продолжаются.

Лампы на основе светодиодов (LED-технология/ LED-Light Emitting Diodes/) в настоящее время считается наиболее перспективным направлением совершенствования приборов для фотополимеризации.

В этих лампах свет генерируется непосредственно в маленьких полупроводниковых кристаллах путём преобразования энергии электронов, активированных электрическим током. Это безтепловой процесс. Цвет генерируемого света определяется химическим составом полупроводникового кристалла. В результате вырабатываемый свет имеет именно ту длину волны, которая необходима для полноценной полимеризации материала. Длина волны света, излучаемого светодиодами, в точности соответствует пику абсорбции фотоинициаторов – камфорохинонов (около 470 нм). Поэтому в процессе полимеризации участвует весь свет, «непроизводительные» потери его сведены к минимуму. С этой конструктивной особенностью связан тот факт, что при использовании светодиодной лампы достаточно света, суммарная «доза» и интенсивность которого почти в два раза меньше, чем у галогеновой лампы такой же эффективности. Ведь даже при самом современном светофильтре примерно половина мощности излучения галогеновой лампы имеет длину волны, «бесполезную» в реакции активации фотоинициатора. Это означает, что свет светодиодной лампы в процессе работы слепит значительно меньше, хотя и в этом случае следует пользоваться оранжевыми очками, другими защитными приспособлениями и соблюдать все стандартные меры предосторожности. С другой стороны, нужно иметь в виду, что измерять интенсивность светового потока светодиодной лампы обычными тестерами, используемыми для галогеновых ламп, не следует, - данные из-за несовпадения областей спектра будут ошибочными. Для контроля интенсивности светового потока светодиодной лампы используют специальные тестеры, обычно встроенные в основание полимеризатора.

Полезный выход энергии у активирующей лампы на основе светодиодов очень высок и достигает 7%. Поэтому, чтобы достичь эффективной полимеризации материала, необходим уровень мощности около 5 Вт, тепло при этом практически не выделяется. Использование светодиодов дало возможность отказаться от охлаждающего вентилятора, проводов питания, заменив их аккумуляторной батареей, уменьшить габариты и вес лампы. Встроенный процессор обеспечивает постоянный уровень интенсивности светового потока, независимо от степени зарядки аккумуляторной батареи.

Светодиоды, в отличие от галогеновой лампочки, имеют практически неограниченный «срок службы», в течение которого «старения» их не происходит и интенсивность светового потока не изменяется. «Срок службы» аккумуляторной батареи – около двух лет.

В настоящее время ведётся интенсивные работы по совершенствованию приборов для фотополимеризации. Сейчас на рынке присутствуют различные виды активирующих ламп, в которых реализованы различные технологические и научные разработки.

Лампы с «мягким стартом» (Soft start) (рис. 1)– это фотополимеризаторы с переменной мощностью светового потока. Первые 10-15 секунд они дают световой поток пониженной интенсивности, при этом начинается полимеризация, но «напряжённость» полимеризационной усадки в данном случае меньше, чем при обычном режиме светооблучения. Затем интенсивность светового потока увеличивается. Такой режим фотополимеризации, по мнению фирм-производителей, позволяет уменьшить вредное влияние полимеризационной усадки на ткани зуба, снизить риск постпломбировочных осложнений. Во время первого, «мягкого» этапа полимеризации происходит значительная часть химической реакции и усадки. Однако на этой стадии, до достижения так называемой «гелевой точки» (post-gel point, точки отвердения), материал ещё сохраняет текучую консистенцию. Усадка до момента достижения «точки геля» компенсируется за счёт вязкости и остаточной текучести материала. Напряжения, возникающие за счёт полимеризационной усадки, на этом этапе также значительно снижены. Во время второго этапа фотополимеризации, когда используется полная интенсивность светового потока, происходит полное отвердение материала, обеспечивающее пломбе высокую механическую прочность.

Рис. 1 Интенсивность светового потока при полимеризации в режиме «soft start»:

А – двухэтапная полимеризация;

В – экспоненциальная полимеризация.

Таким образом, цель применения «мягкого старта» - отсрочка достижения светоотверждаемым материалом «точки геля», что позволяет снизить «напряжённость» полимеризационной усадки («полимеризационный стресс»).

Следует помнить, что в случае полимеризации в режиме «Soft start», чтобы обеспечить полноценное отвердение материала, время фотополимеризации каждого слоя световым потоком полной интенсивности должно быть равно времени, рекомендованной фирмой-изготовителем материала. Например, если фирма рекомендует полимеризовать слой материала толщиной 2 мм в течение 30 секунд, то материал «отсвечивается» следующим образом: 10 секунд – «Soft start» + 30 секунд – световой поток полной интенсивности.

Лампы для техники пульсирующе/отдалённой светополимеризации также рассчитаны на отсрочку достижения композитом «точки геля» (импульсное отверждение с отсрочкой). При проведении техники пульсирующе/отдалённой светополимеризации предусмотрены различные режимы светооблучения. Сначала материал в течение 3 секунд облучают светом в 1/3 требуемой мощности (200 mV/см²), т.е. материал на первом этапе получает примерно 10% световой энергии, необходимой для отвердения. Такое количество энергии «запускает» реакцию полимеризации, обеспечивает достаточную для обработки прочность поверхностного слоя материала, но в то же время композит не достигает «точки геля», сохраняя остаточную текучесть. Далее следует «тёмный» и расслабляющий период. Он длится 3-5 минут. В течение этого времени за счёт вязкости и остаточной текучести материала происходит компенсация напряжений, возникающих в результате полимеризационной усадки. На этом этапе поверхность пломбы шлифуют и полируют. Затем проводят окончательную полимеризацию световым потоком полной мощности (600 mV/см²) в течение времени, рекомендованного фирмой-производителем пломбировочного материала.

Технику пульсирующе/отдалённой светополимеризации применяют в основном при отвердении поверхностного слоя пломбы, контактирующего с эмалью зуба. Это объясняется тем, что именно на границе композит/эмаль в результате полимеризационной усадки при «стандартной» технике полимеризации обычно возникают напряжения, которые могут привести к растрескиванию эмали, пломбировочного материала или разрушению слоя адгезива.

Описанный принцип реализован в аппарате для фотополимеризации «VIP» (Bisco).

Необходимо помнить, что фотополимеры не имеют неограниченного времени применения. Медленная полимеризация может инициироваться солнечным светом, светом ламп в кабинете (особенно ламп дневного света), светильником стоматологической установки (особенно, если в нём установлена галогеновая лампа).

Несмотря на то, что свет, излучаемый лампой для фотополимеризации, предварительно проходит через светофильтр для нейтрализации ультрафиолетовых лучей, «отсечения» лишних частников спектра и уменьшения яркости, длительная световая экспозиция может нанести вред сетчатке глаза или привести к перегреву тканей зуба и полости рта пациента. Поэтому не следует превышать рекомендуемое время облучения, смотреть долго и с близкого расстояния на процесс фотополимеризации. Рекомендуется использование фотозащитного экрана или очков, эффективно задерживающих свет с длиной волны до 500 нм (светофильтры оранжевого цвета). Не рекомендуется также смотреть на конец световода, излучающего световой пучок, и на свет, отражаемый от поверхности зубов. Нежелательно применение светоотверждаемых материалов у пациентов с повышенной восприимчивостью к свету, возникшей после операции удаления катаракты, после приёма фотосенсибизирующих препаратов и т.д.

Необходимо аккуратно обращаться со световодом во избежание повреждения полированного края. Не допускается контакт световода с пломбировочным материалом, не прошедшим стадию полимеризации, так как загрязнение ведёт к снижению интенсивности излучения и, как следствие, ухудшению качества фотополимеризации. В случае наличия затвердевшего материала на световоде нужно удалить его ногтем или пластмассовым инструментом. Металлические инструменты для этих целей применять не следует во избежание нанесения царапин на полированную поверхность световода.

Рекомендуется еженедельно проверять интенсивность излучения лампы специальными лайтметрами (люксметрами, радиометрами). Считается, что интенсивность света должна быть более 300 mV/см². Такая светосила обеспечивает эффективную полимеризацию материала на глубину 3 мм за время, рекомендованное фирмой-производителем композитного материала. При силе света 200-300 mV/см² следует увеличить время воздействия. Светосила менее 200 mV/см² не обеспечивает полноценной полимеризации. В этом случае прибор либо должен быть заменён, либо проверен на дефект лампы или фильтра.

Решающим фактором, определяющим качество фотополимеризации, является не интенсивность лампы, а общее количество световой энергии длиной волны 400-500 нм, поглощённое материалом. Например, если при мощности излучения 600 mV/см² для отвердения порции материала необходимо 10 секунд, то при мощности 300 mV/см² – 20 секунд.

Следует помнить, что увеличение степени полимеризации композита способствует повышению его прочности и долговечности. Поэтому в ряде случаев следует увеличить время воздействия света, особенно при полимеризации материала тёмных оттенков, высоконаполненных и микрофильных композитов (увеличивается рассеивание света). Кроме того, нужно учитывать тот факт, что при удалении световода от поверхности материала на 5 мм мощность светового потока уменьшается на 30%, при удалении на 10 мм – на 50% (Йоффе Е., 2002).

Совершенно справедливой представляется в этой связи рекомендация А.Ж.Петрикаса (1994), касающаяся времени фотопомлимеризации: «…передержать лучше, чем недодержать».

Кроме того, за время облучения композита активирующей лампой полимеризация происходит лишь на 50-60%, в последующие 24 часа – ещё на 35-40% и на 5-10% - в течение 7 дней. Также надо учитывать, что остатки амальгамы, металлические штифты и т.д. образуют тень при облучении, поэтому пломбы в таких случаях целесообразно облучать с двух-трёх направлений.

4) Кроме композитов теплового, химического и светового отвердения, выпускаются композиты двойного отвердения:

1. световое + химическое (применяются в основном для фиксации анкерных штифтов, несъёмных ортопедических и ортодонтических конструкций).

2. световое + тепловое (применяются для изготовления композитных реставраций в лабораторных условиях, нагревание при этом применяется для увеличения степени полимеризации композита).

ПОЛИМЕРИЗАЦИОННАЯ УСАДКА.Все композитные пломби-ровочные материалы подвержены полимеризационной усадке, достигающей 2-5% объёма. Причиной этого процесса является уменьшение расстояний между молекулами мономера в процессе полимеризации с 3-4 до 1,54 ангстрема. При достаточно толстом слое композита усадка может приводить к нарушению связи между пломбой и стенкой полости – дебондингу, болевым ощущениям после пломбирования, возникновению трещин эмали, отлому бугров и другим нежелательным явлениям.

Как известно, композиты химического отвердения дают усадку к центру пломбы и, частично, в сторону тканей с более высокой температурой, т.е. в сторону пульпы зуба. Усадка светоотверждаемых материалов идёт по направлению к источнику света.

С целью уменьшения полимеризационной усадки композитов и предотвращения вредных последствий этого явления повышают содержание неорганического наполнителя в композитах, применяют систему дентинных и эмалевых адгезивов, при пломбировании используют различные методики и технические приёмы.

Одним из самых простых и распространённых способов уменьшения вредных последствий полимеризационной усадки светоотверждаемого композита является послойное внесение его в полость и такая же послойная его полимеризация.

Первым техническим приёмом, направленным на уменьшение вредных последствий полимеризационной усадки, стал метод V-образного внесения материала. Он рассчитан на трёхточечную фиксацию композита и предотвращение «стягивания» бугров зуба (рис. 2).

Рис. 2 Послойное внесение композиционного материала в кариозную полость.

Учитывая, что усадка светоотверждаемого композита происходит в сторону источника света, был разработан метод направленной полимеризации, при котором внесение материала в полость и отвердение каждой порции осуществляют в заданном направлении с учётом направления усадки и возможности её дальнейшей компенсации.

При этом методе светоинициация происходит в два этапа: через стенки зуба (фиксирующая полимеризация) и путём непосредственного воздействия на композит (окончательная полимеризация). Трансдентальная полимеризация снижает мощность светового потока в 10-15 раз. Этот метод успешно используется во всех странах мира.

Сначала луч полимеризационной лампы необходимо направлять на материал через эмаль или режущий край. Обычно направление светового потока перпендикулярно склеиваемой поверхности требуется в течение первых 10-15 секунд облучения. За это время происходит основная усадка полимеризуемой порции. Затем световод располагают на минимально возможном расстоянии перпендикулярно поверхности композита. Расстояние между световодом и пломбой должно быть минимальным и не более 5 мм (рис. 3).

Рис. 3 Световая полимеризация слоёв композиционного материала: а – фиксация формы композиционного материала направленной полимеризацией; б – окончательная полимеризация порции композита.

Оптимальная толщина порции композиционного материала – 1,5-2 мм. При этом толщина первой порции его должна быть ещё меньше – примерно 0,5 мм. При наложении последнего (поверхностного) слоя моделируется рельеф реставрируемой поверхности (бугры, бороздки, валики и т.д.).

При пломбировании передних зубов, когда с вестибулярной поверхности оставлен тонкий слой эмали, не имеющий подлежащего дентина, рекомендуется направлять свет активирующей лампы на первую порцию композита не с язычной поверхности, а с вестибулярной стороны.

При пломбировании контактных поверхностей III, IV и особенно II класса во Блеку для полимеризации первой порции композита на придесневой стенке световой поток целесообразно направить из межзубного промежутка. Такое направление светового потока можно обеспечить при использовании светопроводящих клиньев. Эта техника пломбирования создаёт условия для улучшения качества полимеризации и оптимальной адаптации пломбы к стенке полости в области придесневой стенки – зоне повышенного риска возникновения «рецидивного» кариеса.

После наложения, отвердения пломбы на контактной поверхности и снятия матрицы рекомендуется дополнительно осуществить облучение межзубного промежутка со щёчной и язычной (нёбной) стороны по 20 сек.

Новым словом в терапевтической стоматологии явилось появление композитов с редуцированной усадкой. Это их свойство позволяет отказаться от трудоёмкой и довольно дорогостоящей техники направленной полимеризации, использовать более дешёвые и простые в употреблении металлические матрицы и деревянные клинья, упростить процесс пломбирования, сократить примерно на 30% временные затраты. Эти материалы после применения адгезивной системы вносят в полость горизонтальными слоями и полимеризуют светом лампы, световод при этом располагают на минимально возможном расстоянии и перпендикулярно поверхности композита. Такими материалами являются: “Filtek”, (3M ESPE), “Solitaire 2” (Heraeus/Kulzer), “Definite” (Degusa), “Sure Fil” (De Trey/Dentsply) и др.

С полимеризующей усадкой связывают появление так называемой постоперативной чувствительности, когда после наложения пломбы из композита у пациента появляются боли в зубе от температурных раздражителей, болезненность при накусывании на пломбу, а иногда через какое-то время развивается пульпит или периодонтит. Как правило, это связано с так называемым дебондингом, то есть отрывом композита от дна полости в результате полимеризационной усадки.

Согласно современным представлениям, при этом происходят следующие процессы. Если происходит отрыв пломбы от дна полости, то под пломбой образуется разреженное пространство. Начинается центробежное движение жидкости в дентинных канальцах, отростки одонтобластов как бы втягиваются в дентинные канальцы. Чувствительные нервные окончания растягиваются. Это состояние приводит к появлению повышенной чувствительности. При этом пломба действует в кариозной полости как поршень: когда пациент на неё накусывает, под ней повышается давление и возникают болевые ощущения. Если такое состояние существует достаточно длительное время, то возможна полная аспирация отростков и тел одонтобластов в дентинные канальцы, разрыв и атрофия чувствительных нервных окончаний (рис. 4).

Рис. 4 Полная аспирация отростков и тел одонтобластов в дентинные канальцы, разрыв и атрофия чувствительных нервных окончаний

При этом происходит некроз участка пульпы. Это состояние можно расценивать как пульпит, возникший в результате погрешности в работе врача. Тактика в данном случае может быть различной: одни стоматологи ждут некоторое время, надеясь, что это состояние компенсируется и гиперчувствительность пройдёт, другие предпочитают сразу заменить пломбу.

Другим негативным эффектом полимеризационной усадки, с которым стоматологи сталкиваются довольно часто, является «полимеризационный стресс» - возникновение напряжений на границе пломбы с зубом в процессе полимеризации, что также ведёт к опасности развития осложнений. При этом следует иметь в виду, что дентин – ткань эластичная и, если не произошло отрыва пломбы от его поверхности, он может компенсировать эти напряжения, за счёт собственного растяжения. Эмаль – ткань хрупкая и малоэластичная. Кроме того, композит при применении адгезивной системы образует с эмалью очень прочную связь. Поэтому в процессе моделирования жевательной поверхности при нанесении и полимеризации последних слоёв композита в эмали возникают напряжения, приводящие к появлению в ней микротрещин. В последующем это приводит к нарушению краевого прилегания пломбы. Особенно сильно это явление выражено в депульпированных зубах, эластичность бугров которых нарушена, но и в живых зубах оно наблюдается довольно часто.

Если говорить о факторах, обусловливающих возникновение напряжений на границах пломбы с зубом («полимеризационный стресс»), то их влияние можно выразить формулой:

J = f(S) * f(E) * f(D) * f(C) * …,

где:

J - напряжение на границе пломба/зуб;

S – полимеризационная усадка;

E – эластичность материала;

D - скорость полимеризации;

C – параметры (конфигурация) кариозной полости – С-фактор.

Как видно из формулы, факторов, определяющих выраженность «полимеризационного стресса», достаточно много, и все их учесть невозможно, поэтому в формуле отражены лишь наиболее важные из них.

В первую очередь, это параметры самой кариозной полости - С-фактор (cavity factor). Установлено, что чем сложнее конфигурация полости, чем больше площадь контакта пломбировочного материала с её стенками, чем больше сделано различных подрезок и ретенционных пунктов, тем лучше фиксация пломбы, но, в то же время, тем больше будут напряжения, возникающие на границе пломба/зуб в процессе полимеризации материала. Следовательно, чем сложнее конфигурация полости, тем больше мер следует предпринять для предотвращения постоперативной чувствительности и других негативных явлений, связанных с полимеризационной усадкой.

Таким образом, безопасная прямая полимеризация световым потоком обычной мощности (300-600 м Вт/см²) может проводиться лишь при учёте С-фактора. Он обозначает пространственное соотношение «связанной» и «свободной» поверхностей. «Связанная» поверхность представляет собой затвердевший слой композита. Чем меньше значение С-фактора, тем лучше – большие свободные поверхности уменьшают напряжение, возникающее в начальной стадии полимеризации композита. Предположим, на дне кариозной полости I класса находится слой отвердевшего текучего композита, образующего «связанную» поверхность. Новые слои материала не должны наноситься горизонтально, так как для уменьшения напряжения и направления полимеризационной усадки остаётся только верхняя поверхность (С-фактор составит 1). Если фотополимер при внесении покроет дно кариозной полости и щёчную стенку, то в процессе твердения будут использованы 2 поверхности (верхняя и боковая), а С-фактор уменьшится (1:2=0,5). Отсюда и правило: композит следует вносить косыми слоями, с покрытием дна и боковых стенок.

ТОКСИЧНОСТЬ.Считается, что современные композиты и бондинговые системы нетоксичны. Тем не менее, во время полимеризации остаются свободные мономеры, которые выделяются в окружающую среду. Более полное их связывание происходит лишь в ормокерах. Композиты химического способа твердения и старые адгезивные системы токсичнее, чем фотополимеры и современные эмалево-дентинные адгезивные системы. Недополимеризованный материал выделяет значительно больше мономеров и это может привести к гиперестезии, повреждению пульпы и возникновению аллергической реакции.

МИКРОПОДТЕКАНИЕ. При усадке композитов образуется небольшой зазор между тканями зуба и композитом (адгезивной системой). Ширина краевой щели составляет 2-2.5 мкм. Все стоматологические материалы при твердении сокращаются и образуют свободные нано- или микропространства. В эти участки проникает ротовая жидкость, содержащая микроорганизмы, красители, ферменты. Краевая проницаемость под пломбами из микрокомпозитов, стеклоиономерных цементов и компомеров практически одинакова. По сравнению с фотополимерами, большей проницаемостью обладают композиты химического способа отвердения. Избежать микроподтекания невозможно, но применение современных адгезивных систем и соблюдение необходимых технологических этапов внесения композитов позволяет уменьшить его до минимума.

ПОРИСТОСТЬ. Наибольшую пористость имеют композиты химического способа твердения – 2-8,4%, меньшую фотополимеры: микрофилы – 0,5-3.8%, гибридные материалы – 0,18-2,5%. Большая пористость способствует более значительной ретенции красителей и микроорганизмов к поверхности и ухудшению (при одинаковом гигиеническом уходе за полостью рта) эстетического вида пломбы.

СОРБЦИЯ ВОДЫ. Микронаполненные композиты обладают выраженной капиллярностью и в них сорбция воды составляет 1,5-2 мг/см². У традиционных композитов она ниже – 0,5-0,8 мг/см². Высоконаполненные гибридные материалы содержат меньше гидрофобной матрицы и поэтому сорбция воды в них минимальная – 0,2-0,7 мг/см². Сорбция воды изменяет прозрачность, ослабляет связи между мономером и наполнителем и снижает адгезию к тканям зуба. Поглощение воды начинается через 4-6 часов после реставрации и продолжается около 28 дней. Но наиболее интенсивно оно происходит в течение первых 2-10 дней. Поэтому окончательный цвет реставрации можно определить не сразу, а через несколько дней. Установлено, что пищевые красители во время сорбции воды могут проникать на глубину от 3 до 5 мкм и окрашивать поверхность пломбы. Во избежание такого осложнения, особенно в области фронтальных зубов, не рекомендуется пациентам в первые сутки после реставраций употреблять крепкий кофе, концентрированный чай и много курить. На реставрации не должна попадать губная помада.

При высушивании зубов или их изоляции от ротовой жидкости на 4% уменьшается между кристаллами гидроксиапатита количество свободно связанной воды и зубы становятся белее, так как увеличивается внутреннее рассеивание электромагнитных волн. Это следует учитывать при подборе цвета зуба.

ТЕРМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА. При повышении температуры ускоряется движение атомов и материалы расширяются, а при её снижении – сокращаются. Тепловое расширение твёрдых тел характеризуется линейным коэффициентом термического (температурного) расширения (ЛКТР).

Линейный коэффициент температурного расширения тканей зуба и стоматологических материалов представлен в таблице 1.

Таблица 1. ЛКТР тканей зуба и пломбировочных материалов.

Вышеприведённые данные свидетельствуют, что только в стоматологических цементах ЛКТР соответствуют аналогичным показателям эмали и дентина. У композитов, как у амальгамы, ЛКТР в 2-4 раза превышает термическое расширение зубных тканей. Одним из последствий такого различия будет увеличение микроподтекания. В полости рта температурные колебания могут составлять от 4 до 60°С. При понижении температуры пломбы, и зубные ткани сокращаются в различной степени и в увеличившуюся краевую щель дополнительно поступает ротовая жидкость, а при повышении температуры она выталкивается наружу. Микроподтекание, которое, с одной стороны, обусловлено усадкой, с другой – температурными колебаниями, может привести к раздражению пульпы (гиперестезии), а в дальнейшем – к возникновению вторичного кариеса.

Композиты, в отличие от металлических пломб, плохо проводят тепло и не нуждаются в температурной изоляции от пульпы с помощью прокладок и основ.

ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА композитов проявляются при их взаимодействии с электромагнитными колебаниями видимого света в виде рефлексии (отражения), рефракции (преломления), абсорбции (поглощения), флюоресценции (свечения) и (или) трансмиссии (передачи световых волн).

Поглощение световых волн изменяет оптическую характеристику материала. По существу, цвет – это восприятие глазом преобладающей длины электромагнитных волн. Так как разные люди имеют индивидуальные способности её ощущать, то их характеристики цвета будут различными. Композитные материалы, которые хорошо поглощают световые электромагнитные волны, называются опаковыми, в меньшей степени- полупрозрачными и прозрачными. Такая характеристика материалов весьма условна и должна соотноситься с опаковостью твёрдых тканей зуба. Эмаль зуба снаружи покрыта наиболее прозрачным беспризменным слоем толщиной 20-30 мкм, а ниже расположена в высокой степени полупрозрачная ткань. Дентин представляет собой ткань с ещё более низкой степень полупрозрачности. На основании этих данных была предложена трёхслойная концепция реставрации. Композиты постоянно совершенствуются с целью оптимального приближения их свойства к оптическим характеристиками тканей зуба. Стоматологические материалы делятся на прозрачные (transparent), полупрозрачные (translucence) и непрозрачные (opague). Если принять в условных единицах за 0 абсолютно прозрачное тело, а за 100 – абсолютно непрозрачное, то воздействие опаковости (прозрачности) композитов и твёрдых тканей зуба будет выглядеть следующим образом (таблица 2).

Таблица 2. Соотношение опаковости (прозрачности) твёрдых тканей зуба и композитов.

Прозрачные композиты, соответствующие беспризменной эмали, выпускаются в различной цветовой гамме: от 1 (режущий край) до 2-5 оттенков (“Charisma”, “Herculite XRV”, “Renew”, “Esthet X”).

Обычные эмалевые цвета композитов имеют разную степень прозрачности: от светлого (А₁, В₁) до тёмного (А₄, С₄). Созданы материалы, имеющие в одном шприце 2 оттенка (“Synergy Duo Shade”), что упрощает подбор цвета. При создании материала использована новая матрица, обеспечивающая оптимизированный индекс преломления света (ОИП). Реставрации “Synergy Duo Shade” не изменяют свой цвет при любом освещении. Аналогичным свойством обладает композитный материал “Vitalescense’ (Ultradent).

Следовательно, поверхностный слой эмали имитирует прозрачные оттенки композитов, а основную её массу – полупрозрачные, обозначаемые по шкале Вита как А, В, С и Д (табл. 3).

Таблица 3. Цветовая шкала «VITA SHADE»

Дентинные (опаковые) композиты всего лишь на 4-9% более непрозрачные, чем эмалевые цвета. Поэтому вместо дентинных оттенков можно использовать более тёмные эмалевые цвета. Например, если цвет обычной эмали А2, то для дентина подойдёт оттенок А3. Композиты, которыми заменяют разрушенный и отпрепарированный дентин, обозначаются как «дентин» или «опакер». По прочности они не уступают эмалевым композитам, но не обладают их блеском и прозрачностью. В соответствии с черырёхслойной концепцией реставрации в депульпированных зубах полость зуба и околопульпарный дентин следует возмещать композитом повышенной опаковости (опак В2), затем нанести дентин, основную и прозрачную эмаль. В микроматричном фотополимере “Esthet X” в оттенок дентина включена и опаковость парапульпарного слоя, что исключает необходимость применять материал повышенной опаковости.

Непрозрачные композиты-опакеры (Kulzer) и маскирующий материал (“Masking Agent” фирмы 3М ESPE) выпускаются в нескольких цветовых оттенках и позволяют скрыть любые пигментированные участки и металлические конструкции. Непрозрачные материалы превышают по опаковости дентинные оттенки на 30-40%.