Ocena siły wiązania porcelany do szkliwa i zębiny przy zastosowaniu różnych cementów adhezyjnych

Transkrypt

1 PRACE ORYGINALNE Dent. Med. Probl. 2006, 43, 3, ISSN X Copyright by Silesian Piasts University of Medicine in Wrocław and Polish Stomatological Association MARIUSZ PRYLIŃSKI 1, PATRICIA DERĘGOWSKA NOSOWICZ 1, HONORATA SHAW 1, ELŻBIETA KACZMAREK 2 Ocena siły wiązania porcelany do szkliwa i zębiny przy zastosowaniu różnych cementów adhezyjnych Evaluation of the Bond Strength of Ceramic Materials to Dentin and Enamel with Different Adhesive Cements 1 Katedra i Zakład Biomateriałów i Stomatologii Doświadczalnej AM w Poznaniu 2 Zakład Morfometrii i Przetwarzania Obrazów Medycznych Zakładu Anatomii Patologicznej AM w Poznaniu Streszczenie Wprowadzenie. Poprawa wytrzymałości i estetyki porcelany spowodowała, że jest to materiał bardzo pożądany w uzupełnianiu twardych tkanek zęba. Możliwość wykonywania koron pełnoceramicznych, a także wkładów ko ronowych postawiła przed stomatologami problem wyboru najlepszego materiału do ich łączenia z tkankami twar dymi zęba. Cel pracy. Przeprowadzenie badań porównawczych wytrzymałości wiązania za pomocą testu na ścinanie między porcelaną a szkliwem i zębiną przy zastosowaniu powszechnie używanych systemów łączących. Materiał i metody. Badania przeprowadzono na 120 dolnych siekaczach bydlęcych pochodzących od zwierząt trzyletnich. Dozębową powierzchnię próbek porcelanowych kondycjonowano za pomocą 5% roztworu kwasu flu orowodorowego oraz silanu ESPE Sil. Próbki łączono z przygotowaną według zaleceń producentów powierzchnią szkliwa i zębiny za pomocą cementów adhezyjnych Panavia F, Nexus, samotrawiących cementów kompozyto wych Rely X Unicem, MaxCem oraz cementów szklano jonomerowych Riva Luting i Fuji Plus. Zęby z przy klejonymi do ich wargowej powierzchni krążkami porcelanowymi przechowywano w wodzie destylowanej przez 24 godziny, po czym poddawano cyklicznym zmianom temperatur i testowi na ścinanie. Za pomocą komputera sprzężonego z maszyną testującą Hounsfield H5KS rejestrowano maksymalną siłę ścinającą oraz naprężenie stycz ne dla poszczególnych materiałów łączących. Wyniki. Przeprowadzona jednokierunkowa analiza wariancji ANOVA połączenia badanych materiałów ze szkli wem wykazała, że największe wartości naprężenia stycznego (MPa) uzyskano stosując kompozytowe cementy ad hezyjne Panavia F oraz Nexus, które różniły się wysoce istotnie statystycznie od wyników uzyskanych dla po zostałych materiałów. Wyniki testu t Studenta wykazały, że siła połączenia poddanych analizie cementów ze szkli wem jest znacznie większa niż z zębiną i różni się istotnie statystycznie, z wyjątkiem samotrawiącego cementu adhezyjnego MaxCem, którego siła wiązania z obiema tkankami różniła się nieznacznie. Wnioski. Wytrzymałość na ścinanie między porcelaną i szkliwem a zastosowanymi w badaniach materiałami jest istotnie statystycznie różna dla poszczególnych grup materiałów. Cementy samotrawiące charakteryzują się mniej szą wartością wytrzymałości na ścinanie niż tradycyjne materiały stosowane z uprzednim wytrawianiem tkanek (Dent. Med. Probl. 2006, 43, 3, ). Słowa kluczowe: adhezja, cementy adhezyjne, porcelana. Abstract Background. Improvements in the strength of porcelain, without a loss of esthetics, make it a highly desirable ma terial for the restoration of enamel and dentine. The possibilities of preparing full ceramic crowns and inlays made it necessary for clinicians to be able to select the best bonding material. Objectives. A comparison of the strength of the bond between porcelain and enamel and dentine with commonly used bonding systems. Material and Methods. The evaluation was carried out on 120 lower 3 year old bovine incisors. The tooth surfa ces of porcelain samples were conditioned with 5% fluoride acid and ESPE Sil silane. The samples were then bon ded to dentine and enamel by means of either Panavia F and Nexus adhesive cements, Rely X Unicem and Max Cem self acting composite cements or Riva Luting and Fuji Plus glass ionomers, according to the manufactu

2 400 M. PRYLIŃSKI et al. rers` instructions. The teeth with the porcelain samples attached to their labial surface were stored in water for 24 hours and then submitted to thermal cycling and subsequently tested for shear bond strength. A computer com bined with the testing machine was used to determine the maximal shear force and shearing stress. Results. ANOVA one way variation analysis of the bonding values of the evaluated materials to enamel showed that the highest value of shear strength was obtained with Panavia F and Nexus composite adhesive cements. This dif ference in strength was highly statistically significant from that obtained with the others materials. There were no statistically significant differences between Nexus and Fuji Plus. However, all the tested materials had similar adhe sive properties when used to bond ceramic to dentine. The results of the Student t test showed that the strength of the bonding materials to enamel is significantly higher than that to dentine and this difference is statistically signifi cant. The only material which gave the same values for both enamel and dentine was MaxCem adhesive cement. Conclusions. The strength of the bond to dentine and enamel differs significantly with different adhesive cements, as demonstrated by higher shear forces required to break that bond. Self etching luting cements possess lower bond strengths to enamel and dentine than traditional materials applied with an acid etching technique (Dent. Med. Probl. 2006, 43, 3, ). Key words: adhesion, adhesive cements, ceramics. Znaczny postęp w rozwoju stomatologii adhe zyjnej pozwala zdecydowanie lepiej niż dotych czas spełnić oczekiwania estetyczne pacjentów w zakresie uzupełniania twardych tkanek zęba. Zgodnie z wynikami badań Linna [1] oraz Jenny i Proshek [2] ten aspekt leczenia stomatologiczne go jest szczególnie ważny dla osób, które ze wzglę dów zawodowych często kontaktują się z ludźmi. Estetyka uzębienia wpływa niezwykle pozytywnie na osobowość i psychiczny stan człowieka [3, 4]. Upowszechnienie wiedzy o nowych estetycz nych sposobach leczenia spowodowało, że wyraź nie wzrasta zainteresowanie zarówno ze strony lekarzy, jak i pacjentów leczeniem za pomocą wkładów, nakładów, licówek i koron pełnocera micznych. Wynika to z doskonałej estetyki, bio zgodności, trwałości koloru oraz odporności me chanicznej. Z klinicznego punktu widzenia bardzo ważną cechą jest również szczelność wypełnień ceramicznych. Osadzanie ich za pomocą niewiel kiej ilości materiału łączącego redukuje do mini mum występujący w wypełnieniach kompozy towych skurcz polimeryzacyjny, a tym samym prawie całkowicie eliminuje mikroprzeciek, po prawiając trwałość wypełnienia i zapewniając do brą adhezję do tkanek zęba. W metodach leczenia, w których występuje łączenie ceramiki z tkankami zęba istotnym warunkiem powodzenia jest jakość materiału stosowanego do połączenia, szczególnie zaś siła wiązania zarówno z tkankami zęba, jak i z powierzchnią uzupełnienia [5]. Ważność tego problemu dla klinicznych wyni ków leczenia skłoniła autorów do podjęcia badań porównawczych siły wiązania między porcelaną a szkliwem i zębiną przy zastosowaniu powszech nie stosowanych systemów łączących. Materiał i metody Badania przeprowadzono na 120 dolnych sie kaczach bydlęcych pochodzących od trzyletnich zwierząt. Po oczyszczeniu z pozostałości tkanek miękkich zęby przetrzymywano w fizjologicznym roztworze soli przez jedną dobę w temperaturze 4 C. Po tym czasie poddano je badaniu na obec Tabela 1. Systemy wiążące używane do łączenia porcelanowych próbek ze szkliwem i zębiną Table 1. Adhesive materials used for binding porcelain to enamel and dentine Nr Materiał łączący Typ materiału Wiązanie Przygotowania szkliwa (No) (Adhesive material) (Kind of material) (Binding) (Preparing of enamel) I Panavia F cement kompozytowy dual cure trawienie, płukanie wodą osuszenie, Kuraray ED Primer II Nexus cement kompozytowy dual cure trawienie, płukanie wodą osuszenie, Kerr Primer III Rely X Unicem samotrawiący cement dual cure płukanie wodą, osuszenie 3M ESPE kompozytowy IV MaxCem samotrawiący cement dual cure płukanie wodą, osuszenie Kerr kompozytowy V Riva Luting cement szklano jonomerowy self cure trawienie, płukanie wodą, osuszenie SDI VI Fuji Plus cement szklano jonomerowy self cure kondycjonowanie, płukanie wodą, GC Corporation osuszenie

3 Siła wiązania porcelany do szkliwa i zębiny 401 ność ukrytych ognisk demineralizacji za pomocą przyrządu Diagnodent 2095 (KaVo, Niemcy). Następnie zęby zatapiano w żywicy akrylowej Fu tura Self (Schütz Dental, Niemcy), za pomocą te flonowych foremek (3 3 1,5 cm) tak, aby brzeg sieczny znajdował się 2 cm powyżej powierzchni żywicy, a długa oś zęba była prostopadła do pod stawy foremki. Powierzchnie wargowe siekaczy, do których zamierzano mocować ceramikę, zeszlifowano na mokro karborundowym papierem ściernym o ziar nistości P 600 według specyfikacji ISO/DTS [6], uzyskując 60 próbek doświadczalnych zębów z przygotowaną powierzchnią szkliwa (grupa A) i 60 próbek zębów z odsłoniętą powierzchnią zębi ny (grupa B). Tak przygotowane zęby podzielono losowo w obrębie grup głównych (A i B) na 6 pod grup (1 6) po dziesięć próbek każda. Odpowiednio do liczby objętych doświadczeniem zębów, z cera miki szklanej Vita Blocks Mark II (Vita, Niemcy) wykonano krążki o średnicy 5 mm i grubości 2 mm. W tym celu z fabrycznych bloczków porcelany wy cięto za pomocą maszyny frezującej systemu CAD/CAM Cerek II walce o średnicy 5 mm, które następnie pocięto piłą (Low Speer Diamond 650 South Bay Technology, USA) na krążki o grubości 2 mm. Kondycjonowanie dozębowej powierzchni ceramicznych krążków przeprowadzano stosując 5% kwas fluorowodorowy IPS Ceramic etching gel (Ivoclar, Liechtenstein) oraz silanu ESPE Sil (3M ESPE, Niemcy). Wszystkie materiały (cemen ty adhezyjne Panavia F, Nexus, samotrawiące ce menty kompozytowe Rely X Unicem, MaxCem oraz cementy szklanojonomerowy Riva Lutig i Fuji Plus ; tab. 1) przygotowywano i nanoszono na powierzchnie próbek zgodnie z zaleceniami pro ducentów. Łącznie przygotowano 120 próbek po 10 dla każdego z sześciu systemów łączących, w tym 60 dla szkliwa (grupa A) i 60 dla zębiny (grupa B). Zęby wraz z przyklejonymi do ich powierzchni wargowej ceramicznymi krążkami umieszczano w wodzie destylowanej i przetrzymywano przez 24 godziny w temperaturze 37 C. Następnie poszcze gólne grupy zębów poddano testowi wytrzymałości na ścinanie za pomocą uniwersalnej maszyny testu jącej Hounsfield H5KS (Anglia), stosując głowice o sile 500 N i szybkość przesuwu noża 0,5 mm/min. Aby uniknąć błędów wynikających z nieznacznych różnic w wielkości krążków porcelanowych, mie rzono je przed wykonaniem testu z dokładnością do 0,001 mm za pomocą suwmiarki Absolute Digima tic Caliper (Mitutuyo Ltd, Anglia), a wyniki wpro wadzano do komputera współpracującego z urzą dzeniem testującym. Po przeprowadzonym teście wszystkie zęby oceniano w mikroskopie optycz nym Nikon 2T (Nikon, Japonia) w celu określenia płaszczyzny przełomów oraz oceny ilości środka łą czącego na powierzchni szkliwa. Oceny ilościowej dokonano, stosując wskaźnik ARI (Adhesiv Rem nant Index) [7], według następującej skali: 0 brak cementu na szkliwie, 1 mniej niż 50% na szkli wie, 2 więcej niż 50% na szkliwie, 3 cały klej na szkliwie z wyraźnym odbiciem próbki ceramicznej. Charakterystykę typów przełomów dokonano we dług następujących kryteriów: A1 przełom adhe zyjny z pozostawieniem całości środka łączącego na szkliwie, A2 przełom adhezyjny z pozosta wieniem całości środka łączącego na porcelanie, K1 przełom kohezyjny w obrębie środka łączące go, K2 przełom kohezyjny w obrębie szkliwa, A/K przełom mieszany uwzględniający pozostałe kategorie. W pierwszym etapie analizy statystycznej te stem Shapiro Wilka potwierdzono zgodność wy ników badań naprężenia stycznego z rozkładem Gaussa. Następnie przeprowadzono jednoczynni kową analizę wariancji ANOVA wraz z testem Dunna wielokrotnych porównań wartości śred nich. Wyniki przyjęto za istotne statystycznie na poziomie istotności p < 0,05. Wyniki średnie na prężenia stycznego każdego badanego materiału łączącego porównywano między szkliwem i zębi ną testem t Studenta dla prób niezależnych. Wszy stkie obliczenia statystyczne wykonano za pomo cą programu Statistica Pl v.6.1 (Statsoft Inc.). Wyniki Wyniki oceny z użyciem testu ANOVA połą czenia materiałów łączących ze szkliwem wykaza ły, że największe wartości naprężenia stycznego (MPa) uzyskano stosując kompozytowe cementy adhezyjne Panavia F oraz Nexus, które różniły się wysoce istotnie od pozostałych materiałów (p < 0,0001) (tab. 2). Nie zanotowano natomiast statystycznie istotnych różnic w wartości napręże nia stycznego cementów samotrawiących oraz szklano jonomerowych w stosunku do szkliwa, a także między wszystkimi poddanymi badaniu materiałami, analizując wartości zarejestrowane dla połączenia z zębiną (tab. 3). Wyniki testu t Stu denta wykazały, że siła wiązania materiałów łączą cych ze szkliwem jest znacząco większa niż z zębi ną i różni się wysoce istotnie statystycznie w przy padku cementów Panavia F, Nexus, Riva Luting i Fuji Plus. Wartości uzyskane dla samotrawiącego cementu adhezyjnego Rely X Unicem różniły się natomiast istotnie na poziomie p < 0,004. Brak istotności statystycznej pod względem wielkości wartości naprężenia stycznego między szkliwem a zębiną zarejestrowano dla materiału MaxCem. Przeprowadzona analiza przełomów wykaza ła, że w przypadku cementów kompozytowych

4 402 M. PRYLIŃSKI et al. Tabela 2. Średnia oraz najmniejsza i największa wartość naprężenia stycznego (MPa), odchylenie standardowe i współ czynnik zmienności dla materiałów łączących porcelanę ze szkliwem Table 2. Comparison of the shear strength (MPa) of the bond of the examined cements to enamel, standard deviation and significance level Rodzaj materiału Liczba Średnia Minimum Maksimum Odchylenie Współczynnik łączącego próbek (Mean) standardowe zmienności (Kind of adhesive (Number Mpa (Standard (Variation material) of samples) deviation) coefficient) % Panavia F 10 14,52 12,81 16,42 1,14 7,85 Nexus 10 13,24 11,14 15,30 2,32 17,52 Rely X 10 7,21 5,86 8,79 2,07 28,7 Max Cem 10 7,57 5,71 9,54 1,96 25,89 Riva Luting 9 9,48 6,21 12,43 1,73 18,25 Fuji Plus 10 10,71 5,45 13,79 3,09 28,85 Tabela 3. Średnia oraz najmniejsza i największa wartość naprężenia stycznego, odchylenie standardowe i współczynnik zmienności dla materiałów łączących porcelanę z zębiną Table 3. Comparison of the shear strength (MPa) of the bond of the examined cements to dentine, standard deviation (SD) and significance level Rodzaj materiału Liczba Średnia Minimum Maksimum Odchylenie Współczynnik łączącego próbek (Mean) standardowe zmienności (Kind of adhesive (Number Mpa (Standard (Variation material) of samples) deviation) coefficient) % Panavia F 10 5,93 4,97 7,32 0,77 13,01 Nexus 10 5,72 3,21 7,38 1,61 28,15 Rely X 10 4,91 3,81 6,10 0,70 14,23 Max Cem 10 5,51 3,98 7,62 2,99 54,26 Riva Luting 9 4,47 2,36 6,92 2,12 47,43 Fuji Plus 10 2,21 1,25 3,55 0,75 33,94 Tabela 4. Wartości wskaźnika ARI oraz charakterystyka przełomów między szkliwem a porcelaną Table 4. ARI and the characteristics of the fracture between enamel and porcelain Wskaźnik ARI Rodzaj przełomu (ARI Index) (Kind of fracture) A1 A2 K1 K2 A/K Panavia F Nexus Rely X Max Cem Riva Luting Fuji Plus oraz szklano jonomerowych dochodziło wyłącz nie do przełomów mieszanych adhezyjno kohe zyjnych, a wartości wskaźnika ARI w obu przy padkach wykazywały podobne tendencje miesz czące się w zakresie ocen 1 i 2 (tab. 3). Ocena przełomów cementów samotrawiących wskazuje, że 60 70% stanowiły przełomy adhezyjne typu A1 z pozostawieniem całości środka łączącego na po wierzchni szkliwa zęba doświadczalnego, a tylko w 30 40% próbek obserwowano przełomy mie szane (oceny 2 i 3 wskaźnika ARI). W przypadku połączenia z zębiną we wszystkich poddanych ba daniu środkach łączących obserwowano głównie przełomy mieszane (70 90%), a także przełomy

5 Siła wiązania porcelany do szkliwa i zębiny 403 Tabela 5. Wartości wskaźnika ARI oraz charakterystyka przełomów między zębiną a porcelaną Table 5. ARI and the characteristics of the fracture between dentine and porcelain Wskaźnik ARI Rodzaj przełomu (ARI Index) (Kind of fracture) A1 A2 K1 K2 A/K Panavia F Nexus Rely X Max Cem Riva Luting Fuji Plus adhezyjne typu A1 (Riva Luting, Fuji Plus) i A2 (Nexus, Rely X Unicem). Wartości wskaźnika ARI charakteryzowały się ocenami od 0 do 3, z wyraźną przewagą wartości 1 w każdej z grup (tab. 5). Omówienie Celem przeprowadzonych badań wytrzymało ściowych było stwierdzenie, który z zastosowa nych systemów łączących charakteryzuje się naj korzystniejszymi wartościami naprężenia styczne go (MPa) w przypadku łączenia ceramiki ze szkliwem i zębiną. Poznanie tych wartości ma istotne znaczenie dla praktyki klinicznej, pozwala bowiem założyć, który z poddanych ocenie mate riałów będzie najbardziej przydatny do osadzania prac pełnoceramicznych w obrębie szkliwa i zębi ny lub obu tkanek. Przeprowadzone badania wy konano opierając się na specyfikacjach ISO/DTS , co nadaje uzyskanym wynikom war tość uniwersalną, pozwalającą na porównanie ta kich samych i podobnych materiałów łączących. Większe wartości siły połączenia ceramiki ze szkliwem zębów bydlęcych z zastosowaniem ce mentów adhezyjnych Panavia F i Nexus w porów naniu z pozostałymi materiałami poddanymi bada niu potwierdziły opinie, że cementy kompozytowe zawierające ester fosforanowy żywicy bis GMA charakteryzują się bardzo dobrymi właściwościami adhezyjnymi przy jednoczesnym zachowaniu sta bilności połączenia w wilgotnym środowisku [8 10]. Małe wartości naprężeń ścinających połą czenia ceramiki ze szkliwem i zębiną uzyskane dla cementów samotrawiących są zgodne z wynikami badań Czarneckiej et al. [11], Prylińskiego i wsp. [5] oraz Lopesa et al. [12]. Potwierdzają je także badania De Muncka et al. [13], którzy w skaningo wym mikroskopie elektronowym zaobserwowali, że cementy samotrawiące oddziałują jedynie na powierzchowne warstwy szkliwa i zębiny. Autorzy ci stwierdzili także, że dodatkowy zastosowany po za zaleceniami producenta proces trawienia szkli wa powoduje wzrost wartości naprężenia zrywają cego o prawie 100%. Mieszczące się pośrodku ana lizowanych powyżej grup średnie wartości naprężenia stycznego zarejestrowane dla cemen tów szklano jonomerowych są zgodne z wynikami badań Begazo et al. [8], mimo odmiennej metody badań oraz zastosowania innych pod względem bu dowy chemicznej próbek porcelanowych. Na podstawie przeprowadzonych badań wy trzymałościowych oceniających siłę wiązania ce ramiki ze szkliwem oraz zębiną, za pomocą róż nych systemów łączących, można przedstawić na stępujące stwierdzenia, że siła wiązania między ceramiką Vita Bloks Mark II a szkliwem i zębiną zębów bydlęcych oceniana za pomocą testu na ści nanie była znamiennie większa dla cementów kompozytowych Panavia F oraz Nexus niż dla po zostałych badanych materiałów. Najmniejsze war tości naprężenia stycznego między szkliwem a ba danymi materiałami zarejestrowano dla samotra wiących cementów Rely X Unicem i MaxCem, a w przypadku zębiny dla cementów szklano jono merowych Riva Luting oraz Fuji Plus. Piśmiennictwo [1] LINN E. L.: Social meanings of dental appearance. J. Health Hum. Behav. 1996, 7, [2] JENNY J., PROSHEK J. M.: Visibility and prestige of occupations and the importance of dental appearance. J. Can. Dent. Assoc. 1986, 12, [3] BEDER O. E.: Esthetics an enigma. J. Prosthet. Dent. 1971, 25, [4] QUALTROUGH A. J. E., BURKE F. J. T.: Aspekty estetyczne w praktyce stomatologicznej. Quintes. 1995, 8,

6 404 M. PRYLIŃSKI et al. [5] PRYLIŃSKI M., DERĘGOWSKA NOSOWICZ P., KACZMAREK E., LIMANOWSKA SHAW H.: Wpływ różnych cementów ad hezyjnych na siłę wiązania pomiędzy ceramiką a szkliwem i zębiną badania laboratoryjne. Poradnik Stomat. 2005, 7, [6] Dental Materials Testing of adhesion to tooth structure. ISO/DTS [7] ARTUN J., BERGLAND S.: Clinical trials with crystal growth conditioning as an alternative to acid etch enamel pre treatment. Am. J. Orthod. 1984, 85, [8] BEGAZO C. C., DE BOER H. D., KLEVERLAAN C. J., VAN WAAS M. A. J., FEILZER A. J.: Shear bond strength of dif ferent types of luting cements to on aluminium oxide reinforced glass ceramic core material. Dent. Mat. 2004, 20, [9] MIYA D. M.: Gold inlays bonded with a resin cement: A clinical report. J. Prosthet. Dent. 1977, 78, [10] OMURA I., YAMAUCHI J., HARADA J., WADA T.: Adhesive and mechanical properties of a new dental adhesive. J. Dent. Res. 1984, 63, 233. [11] CZARNECKA B., LIMANOWSKA SHAW H., PRYLIŃSKI M.: Wpływ sposobu przygotowania powierzchni porcelany i rodzaju zastosowanego materiału łączącego na siłę połączenia porcelany ze szkliwem badania laboratoryjne. Prot. Stomat. 2005, 55, [12] LOPES G. C., MARSON F. C., VIEIRA L. C. C., BARATIERI L. N., ANDRADA M. A. C.: Enamel shear bond strength of self etching adhesives. J. Dent. Res. 2003, 82, 56, [Abstract 0346 ]. [13] DE MUNCK J., VARGAS M., VAN LANDUYT K., HIKITA K., LAMBRECHTS P., VAN MEERBEEK B.: Bonding of an auto adhesive luting material to enamel and dentin. Dent. Mat. 2004, 20, Adres do korespondencji: Mariusz Pryliński Katedra i Zakład Biomateriałów i Stomatologii Doświadczalnej AM w Poznaniu ul. Bukowska Poznań tel.: fax: e mail: prylinska@ .net.pl Praca wpłynęła do Redakcji: r. Po recenzji: r. Zaakceptowano do druku: r. Received: Revised: Accepted: