Композиты

Композитами называют вещества, состоящие из нескольких разнородных составных частей. В стоматологии композитами принято называть вещества, состоящие из органической полимерной матрицы, неорганического наполнителя и связующего слоя (силана). Принципиальным отличием композитов от пластмасс является наличие третьего компонента, соединяющего разнородные по химической структуре вещества (матрицу и наполнитель) в один материал. Особое свойство композитов дает возможность присоединения новых порций материала к уже затвердевшим. Полимеризованный композит является инертным веществом и не обладает токсичностью (кроме композитов первых поколений). Пломбы из современных композитов накладывают без изолирующих прокладок даже при глубоких полостях.

Композитами называют вещества, состоящие из нескольких разнородных составных частей. В стоматологии композитами принято называть вещества, состоящие из органической полимерной матрицы, неорганического наполнителя и связующего слоя (силана). Принципиальным отличием композитов от пластмасс является наличие третьего компонента, соединяющего разнородные по химической структуре вещества (матрицу и наполнитель) в один материал. Особое свойство композитов дает возможность присоединения новых порций материала к уже затвердевшим. Полимеризованный композит является инертным веществом и не обладает токсичностью (кроме композитов первых поколений). Пломбы из современных композитов накладывают без изолирующих прокладок даже при глубоких полостях.

По требованию Международной Организации Стандартов (ISO) пломбировочные материалы, применяющиеся для пломбирования жевательной поверхности зубов, должны обладать рентгеноконтрастностью. Композиты, предназначенные для пломбирования только передних зубов, могут быть не рентгеноконтрастными. Практически все современные композиты применяются в сочетании с адгезивными системами, описание которых приведено в соответствующем разделе.

Структура. Органическая полимерная матрица. Распространение композитов стало возможным после введения в практику Р.Л. Боуэном (R.L. Bowen) бисфенолглицидилме-такрилата (Бис-ГМА). Этот мономер обладает большой молекулярной массой, способен образовывать очень длинные цепочки, которые «охватывают» частички наполнителя. Он твердеет при комнатной температуре и наличии катализатора всего за 3 мин. Полимеризационная усадка составляет 5 %. Бис-ГМА составляет основу почти всех современных стоматологических пломбировочных композитов. Для придания композитам определенных свойств используют также модификации Бис-ГМА, такие как уретандиметакрилат, триэтиленгликольдиметакрилат и др. Некоторые производители используют в качестве основы органической матрицы олигометакрилаты. В состав органической матрицы входят также инициаторы и ингибиторы полимеризации, катализаторы, поглотители ультрафиолетовых лучей, некоторые другие вещества.

Органическая матрица определяет пластичность композита, его адгезивные свойства, биосовместимость; оказывает влияние на прочность, цветостабильность, степень полимеризации композита.

Наполнитель. Обусловливает такие свойства композитов, как прочность, усадка, водопоглощение, устойчивость к истиранию, рентгеноконтрастность, цветостабильность. В качестве наполнителя применяют плавленный и кристаллический кварц, алюмосиликатное и борсиликатное стекло, различные модификации диоксида кремния, аэросил, предварительно полимеризованный дробленый композит и другие вещества.

Существует принципиальная разница в определении количества наполнителя по массе и по объему. Неорганический наполнитель тяжелее жидкого мономера, поэтому его массовая доля всегда превышает объемную на 10—15 %. Физические свойства композита лучше характеризует показатель объемного соотношения матрицы и наполнителя. Именно от объема органического вещества зависит величина усадки и другие характеристики. При сравнении материалов необходимо учитывать однотипные показатели.

Размер частиц наполнителя может варьировать от 0,01 до 45 мкм. Чем крупнее эти частицы, тем больше его можно ввести в состав композита, тем выше прочность материала, меньше усадка при неизменной пластичности. Однако крупные частицы образуют шероховатую, лишенную блеска поверхность, способствуют повышенной истираемости пломбы. Маленькие частицы позволяют сделать композит полируемым, более устойчивым к истиранию. Ввести большое количество мелкого наполнителя в состав материала невозможно, так как маленькие частицы обладают большой площадью поверхности. В материалах с маленькими частицами наполнителя ухудшаются также основные физические показатели, такие как прочность, водопоглощение, цветостабильность. Для сохранения пластичности и прочности все частицы наполнителя должны быть «окутаны» органической матрицей.

Форма частиц наполнителя также оказывает огромное влияние на свойства композита. Так же как и в амальгаме, игольчатый, нерегулярный наполнитель становится основой высокой прочности, а окатанный, круглый наполнитель позволяет композиту лучше полироваться, делает его более пластичным.

Связующий слой. Чаще всего он представлен силаном, который наносится на поверхность неорганического наполнителя в заводских условиях еще до смешивания с органической частью. Силан — это кремнийорганическое соединение, биполярный связующий агент. Он образует химическую связь, с одной стороны, с неорганическим наполнителем, а с другой — с органической матрицей. За счет такой связи структура композита становится однородной, повышаются его прочность и износостойкость, снижается водопоглощение.

Все композиты полимеризуются по свободнорадикально-му типу. Образование свободных радикалов и отверждение происходит в результате тепловой, химической или фотохимической реакции. Тепловая полимеризация используется только в лабораторных условиях, так как нагревание композита до высокой температуры в полости рта невозможно. Наибольшее распространение получили композиты химической и фотохимической (световой) активации.

Полимеризация композитов никогда не происходит на 100 %, что обеспечивает послойное соединение, а также возможность восстановления старых реставраций.

При соприкосновении с воздухом поверхность композитов вступает во взаимодействие с кислородом, что приводит к прекращению (ингибированию) реакции полимеризации. Таким образом, поверхность всех композитов, отвержден-ных в атмосфере воздуха, покрыта слоем, ингибированным кислородом. Данный слой способствует лучшему скреплению слоев композита между собой. Однако при избытке слоя, ингибированного кислородом, процесс соединения слоев композита нарушается, что может вызвать ослабление конструкции, изменение ее свойств. Правильно использовать свойства ингибированного слоя позволяет техника пластической обработки композита при укладке очередной порции.

Блокировать реакцию полимеризации может не только кислород воздуха, но и кислород, выделяющийся при распаде пероксида водорода. Поэтому обрабатывать полость зуба пероксидом водорода перед использованием полимерных пломбировочных материалов не следует. Ткани зуба насыщаются кислородом также в процессе химического отбеливания зубов с применением перекисных соединений. После последнего сеанса отбеливания зубов с применением перекисных соединений следует выждать несколько дней перед реставрационными процедурами для уменыпения насыщенности тканей зуба кислородом. Эвгенол также может блокировать отвердежние полимеров. Поэтому не рекомендуется перед применением полимерных пломбировочных материалов использовать прокладочные материалы или пасты для пломбирования каналов на основе эвгенола.

Полимеризационная усадка композитов варьирует, в зависимости от содержания неорганического наполнителя, от 1,8 до 5 %. Для светоотверждаемых материалов влияние на процесс усадки оказывает интенсивность светового потока в начале полимеризации. Для ее уменьшения рекомендуется применять более низкую интенсивность света в первые несколько секунд (так называемый «мягкий старт»).

Композиты химической активации (химические, само-отверждаемые). Представлены, как правило, системами паста—паста или порошок—жидкость. Один из компонентов содержит химический активатор, другой — инициатор полимеризации. При смешивании двух компонентов образуются свободные радикалы, инициирующие реакцию полимеризации. Качество композита в этом случае будет зависеть от точности дозировки компонентов и тщательности их перемешивания. Цвета каталитической и базовой паст различаются. Создание при их перемешивании однородного цвета свидетельствует о готовности композита для внесения в полость зуба.

Некоторые вещества, обычно в составе каталитической пасты, могут самопроизвольно разлагаться при повышении температуры или длительном хранении. Время работы такими материалами всегда ограничено и уменьшается при повышении температуры, а при понижении — увеличивается.

Полимеризация химических композитов происходит одновременно по всему объему. Следовательно, усадка са-моотверждаемых композитов должна быть направлена к «центру» полимеризации. Однако последнее утверждение спорно, так как реакция полимеризации ускоряется при соприкосновении с более теплыми стенками зуба, покрытыми также затвердевшим адгезивом.

В качестве примеров композитов этой группы можно назвать «Evicrol», Dental Spofa; «Consise», 3M; «Adaptic», Dentsply; Эпакрил, «Стома».
Композиты световой активации (светоотверждаемые, фотополимеры, гелиоматериалы). Представляют собой одноком-понентные пасты, изготовленные и упакованные в заводских условиях. Реакция полимеризации инициируется видимым голубым светом с длиной волны 450—550 нм. Под действием света определенной длины волны инициатор полимеризации распадается, вызывая комплекс реакций, ведущих к образованию свободных радикалов и формированию полимерных цепей. Для правильной полимеризации таких материалов следует четко придерживаться инструкции производителя как по времени полимеризации, так и по виду устройства, рекомендуемого для работы с этим композитом. Глубина полимеризации для разных композитов может составлять от 2 до 10 мм. Она зависит от опаковости и цвета материала.

Усадка фотополимеров теоретически направлена к источнику света. Однако, учитывая скорость распространения светового потока, можно сказать, что небольшие порции фотокомпозита (в пределах 2 мм толщины) полимеризуются одновременно во всей массе, аналогично самоотверждаемым. Полимеризационную усадку светоотверждаемого композита можно снизить плавным началом полимеризации, уменьшением объема отверждаемого материала, направленной полимеризацией.

Светоотверждаемые композиты имеют существенные преимущества перед химически отверждаемыми:
• однокомпонентность;
• высокая прочность;
• «командная» полимеризация;
• удобство работы, отсутствие спешки;
• высокая цветостабильность;
• экономичность: врач берет столько материала, сколько ему нужно;
• высокая эстетичность и точность воспроизведения цвета;
• возможность воссоздания множества оттенков и несколько степеней прозрачности.

Особенность композитов световой активации состоит в наличии паст различной прозрачности (или непрозрачности, опаковости). Аналогично структуре зуба выделяют 3 вида материала по этому признаку: аналог дентина — опаковые тона; аналог эмали — эмалевые тона; аналог режущего края — тона режущего края. По прозрачности они различаются между собой, в среднем, на 20—30 %. Укладывая различные по цвету и прозрачности виды материала в одну реставрацию, можно достичь полной имитации структуры зуба. Опаковые тона служат для маскировки пятен и создания «отражающей» среды, подобно дентину зуба, эмалевые тона в основном окрашивают и рассеивают свет, тона режущего края только преломляют и слегка рассеивают свет, создавая «живость» реставрации.

Для активации реакции полимеризации светоотверждае-мых материалов требуется внешний источник голубого света. Такое устройство называется полимеризационным прибором, или лампой. Для получения голубого света с длиной волны 470—550 нм используются специальные установки: галогеновые, диодные, плазменные, лазерные. Обычно они состоят из собственно источника света, блока управления и световода. Для правильной работы требуется минимальная мощность светового потока 300 мВт/см2 (для приборов с галогеновой лампой). Световод должен находиться во время полимеризации как можно ближе к поверхности материала. Удаление его на 5 мм снижает мощность светового потока на 30 %. Кроме света полимеризационные установки могут генерировать тепло. Мощность теплового потока не должна превышать 50 мВт/см2. Полимеризационные устройства разных производителей отвечают общим стандартам и могут использоваться для отверждения материалов разных фирм. В связи с высокой яркостью света, необходимой для полимеризации, следует избегать попадания в глаза прямого и отраженного света, пользуясь защитными очками или экранами. Этот свет не содержит ультрафиолетовых лучей. Перед использованием конкретного прибора следует внимательно ознакомиться с инструкцией по эксплуатации.

Недостатки светоотверждаемых материалов заключаются в сложной технологии их применения, необходимости использования дополнительного оборудования (полимериза-ционный прибор, защитные очки, экран), высокой стоимости.

Классификация композитов По размеру частиц наполнителя.
1. Макронаполненные.
2. Микронаполненные.
3. Мининаполненные.
4. Гибридные.

По клиническому назначению.
1. Для пломбирования передних зубов.
2. Для пломбирования жевательных поверхностей.
3. Универсальные.

По плотности (консистенции, вязкости).
1. Обычной (средней) плотности.
2. Высокой плотности (пакуемые).
3. Низкой плотности (текучие, жидкие).

Макронаполненные композиты (макрофилы). Были первыми коммерческими пломбировочными композитами. В качестве наполнителя применялся измельченный до 10— 25 мкм кварц, его содержание достигало 70—80 % по массе. Макронаполненные композиты характеризуются высокой прочностью, малой усадкой, но в то же время низкой абразивной устойчивостью, плохой цветостойкостью, шероховатой поверхностью, на которой мог накапливаться налет. При замешивании химически отверждаемых композитов этой группы не рекомендуется использовать металлические шпатели, так как происходит втирание в пасту металлических частичек, которые изменяют ее цвет. Большинство макро-наполненных композитов использовалось еще без адгезивных систем, что приводило к множеству осложнений. Клинически допускается их применение для пломбирования полостей III, IV и V классов. Избыточное истирание ограничивает использование макрофилов для пломбирования полостей I и II классов.

В качестве примеров этой группы композитов можно привести «Evicrol», Dental Spofa; «Consise», 3M.

Микроваполненные композиты (микрофилы). Размер частиц композитов этой группы значительно меньше — от 0,03 до 0,5 мкм. В качестве наполнителя используется оплавленный кремний. Главный недостаток микрофилов заключается в низком содержании наполнителя — от 40 до 50 %. Они прекрасно полируются до зеркального блеска, что обеспечивает им схожесть с эмалью. Высокая усадка обычно компенсируется за счет введения в состав полимеризованных частичек того же композита (так называемый предполимеризат). Однако следствием низкого содержания неорганического наполнителя служит небольшая прочность и высокий коэффициент термического расширения.

Преимущественной областью использования микрофилов являются передние зубы и зоны без высокой жевательной нагрузки. Благодаря свойству композитов соединяться послойно, микофилы могут использоваться в сочетании с более прочными гибридными материалами.
В качестве примеров можно назвать «Heliomolar», Vivadent; «Silux Plus», «Filtek A-110», 3M; «Durafill VS» Kulzer; «Amelogen Microfill», Ultradent.

Мининаполненные композиты. Разрабатывались в основном для получения возможности пломбирования полостей I и II классов. Степень их наполнения составляет 80—85 % по массе. Размер большинства частиц наполнителя колеблется в пределах 1—5 мкм, при этом другие частицы, от 0,5 до 10 мкм, заполняют пространство между основными. За счет такой композиции достигаются достаточно высокая прочность и устойчивость к истиранию, однако отполировать поверхность до блеска невозможно. В течение некоторого времени эти композиты были единственными для пломбирования жевательных поверхностей.

В качестве примеров можно назвать «PrismaFil», Dentsply; «BisFil II», Bisco; «VisioFIl S», Espe; Призма, АО «СтомаДент».

Гибридные композиты. Содержат частицы мини- и микро-наполненных композитов. Они обладают высокой прочностью и хорошо полируются. Содержание наполнителя по массе составляет 75—80 %, а размер большинства частиц — 0,5— 1 мкм, к ним добавлены также частицы от 0,1 до 3 мкм. Гибридные композиты имеют множество модификаций. Материалы этой группы очень популярны, так как имеют высокие прочность и устойчивость к истиранию, приемлемые для восстановления дефектов жевательных поверхностей. В то же время они полируются почти так же хорошо, как и микронаполненные композиты, обладая прекрасными эстетическими свойствами. Показания к применению включают пломбирование полостей всех классов.

Примерами могут служить Призмафил, УниРест, АО «СтомаДент»; «Prisma TPH», «Spectrum TPH», «Esthet X», Dentsply; «Pertac-Hybrid», Espe; «Z-100», «Filtek Z-250», 3M; «Herculite HRV», «Prodigy», «Point 4», Kerr; «Charisma», Heraeus Kulzer; «Degufill Ultra», «Degufill Mineral», Degussa; «Arabesk», Voco.
Плотность композитов задается разработчиком в заводских условиях и обеспечивает правильное выполнение технологических процессов и комфорт работы стоматолога. Большинство композитов относятся к группе обычной плотности, что дает возможность без затруднений вносить материал в полость зуба и моделировать его.

Материалы высокой плотности, или пакуемые композиты, имитируют по плотности амальгаму и предназначены для работы на жевательных поверхностях. Приемы паковки применяются для достижения плотного заполнения полостей и формирования контактных поверхностей. Обладая высокими прочностными характеристиками, низкой усадкой и цветами тканей зуба, эти материалы составляют реальную альтернативу амальгаме.
Примерами этой группы могут служить «SureFil», Dentsply; «Filtek Р-60», ЗМ; «Prodigy Condensable», Kerr; «Solitaire 2», Heraeus Kulzer.

Материалы низкой плотности, тли текучие композиты, обладают способностью заполнять мелкие полости, поднутрения и щели за счет своей консистенции. Главным достоинством материалов этой группы является удобство в работе. Несмотря на относительно невысокие прочностные характеристики и значительную усадку, текучие композиты нашли широкое применение в современной стоматологи, особенно благодаря развитию технологии минимально инвазивных реставраций. Применяются они при заполнении небольших полостей I, II, III класса, плоских, ограниченных эмалью, полостей V класса, для восстановления небольших сколов реставраций, используются в качестве прокладки.

К этой группе относятся композиты «Revolution», Kerr; «Filtek Flow», 3M; «Aeliteflow», Bisco.

Стандартная комплектация современных композитных пломбировочных материалов представляет собой набор из трех основных систем. Первая — система подготовки тканей зуба. Она состоит чаще всего из шприца с гелеобразной окрашенной 36—37 % ортофосфорной кислоты и иголочек-насадок на шприц для точного нанесения геля. Многие фирмы-производители называют эту систему кондиционером для эмали и дентина. Вторая система — адгезивная, третья — композит и средства его доставки. Композит может быть упакован в шприцы, индивидуальные порционные контейнеры и капсулы. Для извлечения материала из капсул требуется специальный пистолет-диспенсер. Использование капсулированного материала отличается экономичностью и гигиеничностью, так как материал очень точно дозируется и не загрязняется.

Для окончательной обработки поверхности и придания ей блеска выпускаются различные полировочные системы. Они могут состоять из мелкозернистых алмазных, твердосплавных боров, абразивных головок и полировочных паст.

Блеск поверхности композитов достигается за счет выравнивания поверхностной структуры таким образом, чтобы она состояла в основном из неорганического наполнителя. Такой подход позволяет сохранить внешний вид и устойчивость к восприятию красителей на длительное время. Не следует покрывать поверхность композита адгезивом или ненаполненным полимером для придания ему блеска, так как полимер неустойчив к воздействию внешних факторов и может окрашиваться.

Компомеры. Благодаря широкому распространению стек-лоиономеров было доказано, что пломбировочный материал, выделяющий ионы фтора, способен уменьшить риск возникновения кариеса вокруг пломбы. Однако стеклоиономеры отличаются низкой прочностью, их поверхность шероховата, а структура непрозрачна. Композиты, напротив, выгодно отличаются по этим свойствам, но они не могут длительно выделять фтор. Путем модификации состава и структуры композита удалось получить новый пломбировочный материал, соединяющий свойства стеклоиономеров и композитов. Этот материал получил название компомер в результате комбинирования слов КОМПОзит и стеклоионоМЕР. По свойствам и структуре компомеры ближе к композитам, чем к стеклоиономерам, соответственно обладают всеми свойствами полимерных материалов. Основные особенности компомеров заключаются в их структуре — реактивный наполнитель и кислотно модифицированная ораническая матрица — и свойствах — наличие двух реакций полимеризации: свободнорадикальной и кислотно-основной, способность к длительному выделению ионов фтора и прикреплению к тканям зуба при помощи адгезивной системы.

Органическая матрица компомеров состоит из обычного для композитов мономера, модифицированного поликарбоксильными кислотными группами. Наличие метакрилатов позволяет образовывать длинные полимерные цепи, подобно композитам, а кислотные группы взаимодействуют с реактивным наполнителем подобно стеклоиономерам. Обычно компомеры являются светоотверждаемыми материалами. Кислотно-основная реакция может происходить только в водной среде и начинается после пропитывания компомера влагой в полости рта. Водопоглощение происходит очень медленно в течение нескольких месяцев, вследствие чего объем пломбы увеличивается примерно на 2 %.

Неорганический наполнитель представлен в виде частиц стронций-фторсиликатного стекла и фтористого стронция, измельченных до 0,8—1 мкм. Содержание наполнителя составляет 70—73 % по массе.

Компомеры обладают всеми типичными свойствами композитов. Твердение компомеров происходит в два этапа. В результате полимеризации мономера достигается первичная твердость. После прохождения кислотно-основной реакции прочность еще повышается. Основными показаниями к применению служат пломбирование полостей III, IV и V классов. Некоторые компомеры могут применяться также для пломбирования полостей I и II классов на жевательных поверхностях.

Поскольку компомеры высокочувствительны к влаге, их выпускают в герметично упакованных контейнерах. После извлечения материала из контейнера его можно использовать в течение 2—3 нед, так как влага воздуха может вызвать кислотно-основную реакцию.

Прозрачность и полируемость компомеров практически не уступают таковым показателям композитов. Полимери-зационная усадка составляет около 3 % (у жидких компомеров 5 %) и почти компенсируется объемным гигроскопическим расширением. Окончательная обработка пломбы проводится в то же посещение, что и постановка.

Поскольку компомеры относятся к полимерным пломбировочным материалам и не являются самоадгезивными (за исключением фиксационных компомерных цементов), для их прикрепления к тканям зуба применяют адгезивные системы. В большинстве случаев подготовленную полость обрабатывают полимерным праймер-адгезивом без кислотного травления. Это обусловлено щадящими показаниями к применению компомеров, свойствами современных адгезивных систем. Многолетнее клиническое использование этих материалов подтвердило обоснованность такого подхода. Для получения более высокой прочности прикрепления дентин и эмаль можно обрабатывать минеральной или смесью органических кислот.

По консистенции компомеры делят на группы со средней плотностью (обычные) и низкой (текучие). С увеличением доли органических компонентов физические свойства компомеров ухудшаются.

Компомеры нашли широкое применение в качестве эффективного, быстрого и эстетичного пломбировочного материала, способного выделять фтор. Наиболее целесообразно применять компомеры в небольших полостях без значительной окклюзионной нагрузки, особенно если требуется дополнительное противодействие кариесу. Прекрасные результаты компомеры показывают в детской практике.

Примерами могут служить «Dyract», «Dyract АР», «Dyract flow», Dentsply; «F 2000, 3M; «Compoglass F», «Compoglass flow» Vivadent; «Hytac», Espe; «Elan».

Ормокеры. Это новая группа полимерных пломбировочных материалов на основе нового органического соединения — керамического полисилоксана. Это соединение представляет собой макромолекулярную цепь, охватывающую частицы неорганического наполнителя. Название произошло от комбинации слов «ОРганически МОдифицированная КЕРамика». Материал обладает способностью выделять фосфаты, ионы кальция и фтора. Ормокеры отличаются значительной прочностью, низкой усадкой, высокой устойчивостью к истиранию и биосовместимостью, большой степенью полимеризации. Применяются как универсальный пломбировочный материал.

Как пример могут быть названы «Definite», Degussa; «Admira», Voco.

Полимерные фиксационные цементы. Применяются для цементирования непрямых пломбировочных материалов. Требования, которым должны отвечать фиксационные цементы, включают: способность распределяться в тонкий слой (низкая вязкость), прикрепляться к тканям зуба и искусственным конструкциям, не раздражать пульпу зуба, не растворяться под действием ротовой жидкости и влаги, противостоять истиранию, полностью полимеризоваться за короткое время в условиях полости рта. В качестве полимерных фиксационных цементов применяют композиты и компомеры, обладающие свойствами световой, химической или двойной полимеризации.

Примерами могут служить: «DyractCem», «Calibra», Dentsply; «DuoLink», Bisco, «TwinLock», Kulzer.