Особенности и преимущества нанокомпозитов в стоматологии

Вопрос качественных композитных материалов, применяемых для реставрации зубов, всегда стоял остро. К стоматологическим композитам предъявляются высокие требования. Они должны обладать достаточной механической прочностью, чтобы использоваться не только на фронтальных, но и жевательных зубах.

Иметь хорошие эстетические свойства, незначительную полимеризационную усадку, низкий коэффициент термического расширения.

Быть технологичными, давать возможность легко манипулировать цветовыми оттенками. Совмещать все эти свойства в одном составе стало возможным сравнительно недавно, после разработки и внедрения новых стоматологических реставрационных материалов, к которым относятся и нанокомпозиты.

Что такое нанокомпозиты?

Нанокомпозитами называют многофазные материалы, в которых хотя бы одна фаза (наполнитель) имеет размер фракции от 0,1 до 100 нм (1 нанометр равен 0,001 микрона). Стоматологические нанокомпозитные материалы представляют собой, как правило, комбинацию неорганического наполнителя и органической матрицы.

В качестве последней используются различные смолы с добавками – полимерными ингибиторами, катализаторами, фотоинициаторами, светопоглотителями, красителями.

До прихода в стоматологию нанотехнологий врачами-ортодонтами уже использовались составы, размеры частиц которых вписывались в нанодиапазон. Это так называемые микрофильные композиты. Средний размер их частиц составляет 0,04 мкм, что соответствует 40 нм.

Однако наряду с положительными свойствами – хорошей полируемостью, высокой цветовой стойкостью и низким абразивным износом – микрофильные композиты имеют и существенные недостатки. Основной из них – недостаточная механическая прочность, не позволяющая использовать их для пломбирования и реставрации жевательных зубов. Еще одним недостатком этих материалов является слипание микрочастиц, что приводит к негомогенной структуре композита.

В отношении стоматологических композитов существует такая закономерность. Чем мельче частицы наполнителя, тем выше его полируемость и эстетичность, но ниже прочность, и наоборот. Ученые, работающие на стоматологию, находились в постоянном поиске новых материалов, который могли бы разорвать этот порочный круг.

Начало использования в стоматологии нанокомпозитов ознаменовало собой новую эпоху в развитии составов для реставрации и лечения зубов. Первый нанонаполненный композит был представлен компанией «ЗМ ESPE» в Вене на международной стоматологической выставке, проходившей осенью 2002 года.

К основным свойствам композитных стоматологических материалов относятся размеры частиц наполнителя и степень наполнения матрицы. Первый параметр влияет на стойкость к истиранию, полируемость, стабильность цвета. Степень наполнения определяет прочность, тепловое расширение, полимеризационную усадку композита.

Степень наполненности в традиционных микрофильные композитах составляет 35–60% по весу. Это невысокое значение, не позволяющее получить материал с требуемыми прочностными свойствами. В стоматологии нанокомпозиты относятся к сильнонаполненным составам (более 60%), что дает возможность использовать их для реставрации не только фронтальных, но и жевательных зубов.

Традиционные стоматологические составы и нанокомпозиты при эксплуатации ведут себя по-разному. У первых частицы наполнителя, покидающие под действием истирающей нагрузки поверхность отреставрированного зуба, оставляют после себя небольшие кратеры, уменьшающие блеск и эстетику отремонтированного места. При истирании нанокомпозитов из-за малого размера их частиц кратер не образуется, благодаря чему блеск и внешний вид зуба не изменяются.

Вначале нанотехнологии использовались в стоматологии только для изготовления адгезивов. Впоследствии их стали использовать и для производства реставрационного и пломбировочного состава.

Виды нанокомпозитов

Основные различия этих составов обуславливаются видом, размером и структурой наполнителя. В качестве исходных материалов для производства наночастиц используется:

• силикат титана;
• кварц;
• силикат циркония;
• тяжелые соли;
• полимеры;
• оксиды некоторых металлов.

По структуре и размеру наполнителя различают две основные группы нанокомпозитов:

• наногибридные составы, представляющие собой модификацию традиционных микрогибридных (микрофильных) композитов путем ввода в их структуру наночастиц;
• истинные нанокомпозиты, основанные исключительно на нанонаполнителях.

Нанокомпозиты различаются также по:

• способу полимеризации (химически- или светоотверждаемые);
• форме выпуска (в шприцах или капсулах);
• количеству цветовых оттенков;
• прозрачности и ряду других особенностей.

Наногибридные композиты

Традиционные микрогибридные композиты содержат мелкие (около 0,04 мкм) и крупные (до 1 мкм) частицы. Из-за склонности к слипанию мелкие частицы распределены в матрице неравномерно, что приводит к ухудшению полируемости и снижению эстетичности. Для устранения этого недостатка в состав традиционного композита  вводились наночастицы размерами 20-70 нм. В отличие от мелкой фракции обычных композитов наночастицы не слипаются между собой, распределяясь по матрице равномерно. Благодаря этому обеспечивается гомогенность состава.

В результате модификации получаются наногибридные композиты, обладающие по сравнению с традиционными материалами более высокой прочностью и улучшенными эстетическими характеристиками. Благодаря крупным частицам обеспечивается высокая прочность композита. Мелкая фракция, заполняющая промежутки между крупной, обуславливает отличную полируемость и высокую эстетичность места реставрации.

Нанокомпозиты последних разработок (Эстет-Икс, например) содержат наполнитель 3-х размеров – мидичастицы, миничастицы и наночастицы. Соотношение этих фаз строго контролируется. Такие составы получили название «микроматричные».

Истинные нанокомпозиты

Более перспективными стоматологическими композитами считаются составы, в которых весь наполнитель представляет собой наночастицы. Такие составы называют «истинными» или «нанокластерными».

Наночастицы в истинных композитах присутствуют в 2 видах.

• в форме наномеров, имеющих размеры 20…75 нм.
• в виде нанокластеров, размеры которых варьируются от 0,6 до 1,4 мкм.

Нанокластеры – это не что иное, как агломерации наномеров. Существующие технологии позволяют контролировать их размеры и структуру. Это очень важно, поскольку от этого зависят основополагающие свойства стоматологических нанокомпозитов. Прочность обеспечивается крупными частицами, а полируемость и эстетический вид – мелкими. Управляя размерами и распределением в матрице крупных и мелких наночастиц, можно получать материал с заданными свойствами.

Нанокластерные композиты имеют очень высокую наполненность – до 87%. Это обуславливает хорошую прочность и низкую усадку материала. При этом высокой остается полируемость, абразивная износостойкость и эстетичность отреставрированных зубов. В процессе износа нанокластеры истираются постепенно, отщепляя от себя наномер за наномером. Поэтому на поверхности материала не остается видимых раковин, как это происходит с традиционными композитными составами.

Свойства и особенности

Разработка нанокомпозитов позволила выйти из заколдованного круга, существовавшего ранее в отношении стоматологических составов, когда достижение высоких эстетических параметров достигалось ценой уменьшения прочности, и наоборот. Появилась возможность совместить необходимые свойства в одном материале.

Нанокомпозиты отличает:

• высокая прочность и надежность реставрации;
• отличная полируемость, сохранение сухого блеска в течение длительного времени.
• низкая усадка при полимеризации – 1,6–1,9 %, что значительно ниже, чем у традиционных композитов;
• высокая степень наполнения матрицы – до 87% по весу;
• технологичность, хорошие манипуляционные свойства;
• большое количество цветовых оттенков.

В качестве недостатков можно отметить высокую цену и недостаточную изученность клинических проявлений.

Область использования нанокомпозитов практически не ограничена. Они применяются для:

• пломбирования любых кариозных полостей;
• реставрации дефектов эмали при фрагментарной эрозии;
• восстановления эстетики фронтальных зубов;
• установки временных пломб;
• накладки прямых виниров;
• шинирования зубов;
• реставрация металлопластмассовых и металлокерамических коронок и фасеток;
• изготовления накладок и вкладок;
• наращивания культей зубов на анкерных штифтах;
• в качестве герметика.

Для полимеризации используется в основном световое облучение.

Фирмы-производители нанокомпозитов

Среди производителей, которые выпускают материал можно выделить такие зарубежные марки.

ЗМ ESPE

ЗМ ESPE (США) является одним из лидеров в разработке инновационных решений в области стоматологии. Компания производит материалы и инструменты для ортопедии и зубной терапии.

Реставрационный материал Filtek Supreme XT относится к истинным нанокомпозитам, то есть в качестве наполнителя используется только наночастицы. Состав обладает высокими полировочными и прочностными свойствами, длительное время сохраняет сухой блеск. Применяется при восстановлении жевательных и фронтальных зубных единиц, изготовления прямых виниров, шинирования и формирования культей зубов.

Dentsply

Американская компания DENTSPLY реализует свою продукцию в 120 странах.

Один из продуктов – наногибридный состав Ceram X, в котором в качестве наполнителя используется керамика и наночастицы.

Основное предназначение – фронтальная реставрация. Равномерная прозрачность и высокие эстетические характеристики достигаются минимальным числом цветовых оттенков.

Voco

Компания VOCO (ФРГ) производит материалы для ортопедической, реставрационной и превентивной стоматологии. Продукцию VOCO покупают более чем в 100 странах мира.

Композит Grandio производится с использованием нанотехнологий, позволяющих достичь наполненности по весу 87%. В качестве матрицы используется метакрилат. Отверждение производится галогенным светом. Состав выпускается в капсулах и шприцах. Grandio VOCO отвечает всем требованиям, предъявляемым к современным стоматологическим нанокомпозитам.

Vivadent

Изначально швейцарская компания, а ныне международный синдикат Vivadent выпускает широкую линейку реставрационных и лечебных стоматологических составов, поставляя их в 120 стран мира.

Один из продуктов компании – наногибридный светополимеризуемый композит Tetric EvoCeram – разработан для пломбирования и реставрации фронтальных и жевательных зубных единиц. Возможность кодирования по оттенку облегчает работу стоматолога, и позволяет получить максимальный эстетический эффект.

Kerr

Созданная в США в 1891 году братьями Керр одноименная фирма превратилась сегодня в международную компанию, выпускающую продукцию, востребованную во многих странах мира. В том числе и в России.

Наногибридный состав Premise содержит частицы 3-х размеров – нанонаполнитель 0,02 мкм, стеклянный наполнитель 0,4 мкм и полимеризованные частицы 30-50 мкм. Это позволило обеспечить высокую наполненность (84%) и низкую усадку (1,6%) композита.

Pentron

Выпускаемый компанией Pentron наногибридный композит Simile является универсальным материалом, предназначенным для лечения и реставрации жевательных и фронтальных зубов.

Композит обладает высокой прочностью, отличной полируемостью и множеством оттенков, позволяющих достигнуть абсолютной цветовой гармонии с естественной эмалью зуба.

Schiitz Dental Group

Немецкая компания Schiitz Dental Group помимо множество других материалов для стоматологии выпускает реставрационный нанокомпозит NanoPaq. Исключительная прочность и надежность реставрации обеспечивается высокой наполненностью, которая достигает 82%.

Состав NanoPaq имеет 4 класса прозрачности – высокопрозрачный, малопрозрачный, среднепрозрачный и абсолютно матовый. Технология изготовления нанокомпозита позволяет контролировать уровень прозрачности с возможностью получения любого промежуточного варианта.

Заключение

Современные стоматологические реставрационные и пломбировочные материалы, к которым относятся в первую очередь нанокомпозиты, открывают перед стоматологами и ортодонтами широкие возможности при лечении, реставрации и коррекции фронтальных и жевательных зубов.

Благодаря нанонаполнителю обеспечивается комплекс характеристик, которые невозможно получить с помощью традиционных составов. Основные из них – высокая полируемость, механическая прочность, абразивная стойкость, идеальные эстетические качества.