Zależność odporności cementu szkło-jonomerowego na zgniatanie od sposobu jego przygotowania

Transkrypt

1 Czas. Stomatol., 2006, LIX, 6, Organ Polskiego Towarzystwa Stomatologicznego Zależność odporności cementu szkło-jonomerowego na zgniatanie od sposobu jego przygotowania The effect of preparation of a glass-ionomer cement on its compressive strength Beata Czarnecka 1, Agnieszka Zieleniewska 2, Łukasz Dylewski 2, Maciej Marcinowski 2, Ewa Twarowska 2, Aleksandra Alagierska 2, Agata Prylińska 2 Z Katedry i Zakładu Biomateriałów i Stomatologii Doświadczalnej AM im. Karola Marcinkowskiego w Poznaniu 1 Kierownik: prof. dr hab. H. Shaw Ze Studenckiego Koła Naukowego przy Katedrze i Zakładzie Biomateriałów i Stomatologii Doświadczalnej AM im. Karola Marcinkowskiego w Poznaniu 2 Opiekun: dr n. med. B. Czarnecka Streszczenie Cel pracy: oceniono odporność na zgniatanie cementu szkło-jonomerowego Ketac-Mlar (3M-ESPE) z zależności od czasu i sposobu jego rozrabiania. Materiał i metody: w badaniu wzięło udział 5 studentów V roku stomatologii. Każda z biorących w doświadczeniu osób przygotowała po 6 cylindrycznych próbek w proporcjach podanych przez producenta, które mieszała metalową łopatką na szklanej płytce. Odnotowywano czas i sposób rozrabiania każdej próbki materiału. Po 24 godzinach próbki cementu poddano testowi odporności na zgniatanie. Uzyskane wyniki zanalizowano statystycznie. Wyniki: odporność na zgniatanie ocenianego cementu zależała od czasu jego rozrabiania. Im czas ten był dłuższy, tym cement sz-j wykazywał większą odporność na zgniatanie. Summary Aim of the study: To evaluate the compressive strength of Ketac Molar glass-ionomer cement (3M- ESPE) in relation to the duration and method of mixing. Material and methods: Five dental students (5 th year) participated in the study. Each one had prepared six cylindrical samples of the cement in proportions recommended by the manufacturer, which were subsequently mixed with a metal spatula on a glass slab. The time and mixing method of each sample were both recorded. After 24 hours the cement samples were tested for compressive strength. The obtained results were analysed statistically. Results: The compressive strength depended on the mixing time. The longer the time, the higher the compressive strength of the cement. HASŁA INDEKSOWE: cementy szkło-jonomerowe, reakcja wiązania, odporność na zgniatanie KEYWORDS: glass-ionomer cements, setting process, compressive strength 388

2 2006, LIX, 6 Odporność cementu szkło-jonomerowego na zgniatanie Wstęp Cementy szkło-jonomerowe są od 25 lat stosowane we wszystkich dziedzinach stomatologii, w tym w stomatologii zachowawczej jako podkłady, wypełnienia ostateczne czy wypełniacze bruzd (10). Wielorakie zastosowanie zawdzięczają między innymi takim zaletom, jak naturalna adhezja do szkliwa i zębiny, biokompatybilność i uwalnianie fluoru (8). Cementy szkło-jonomerowe produkowane są najczęściej w postaci sproszkowanego szkła i płynu, którym jest wodny roztwór kwasu. Są również w postaci mieszaniny proszku szklanego z suchym kwasem polimerowym, a reakcja wiązania jest wtedy aktywowana poprzez dodanie wody (10). Reakcja wiązania jest procesem neutralizacji w wyniku której powstają nierozpuszczalne sole będące poliakrylanami wapnia i glinu, tworzące cement. Cementy szkło-jonomerowe charakteryzują się naturalną adhezją do szkliwa i zębiny (7, 8). Właściwość ta zapewnia długotrwałe utrzymanie się wypełnienia w ubytku (1, 9). Mechanizm wiązania wykorzystujący wymianę jonową pomiędzy cementem a tkankami zęba jest jednym z dowodów na aktywność biologiczną cementów szkło-jonomerowych (11, 15). Cementy szkło-jonomerowe, podobnie jak szkliwo czy zębina, są materiałami hydrofilnymi i w czasie procesu wiązania pochłaniają pewną ilość wilgoci. Temu zjawisku zawdzięczają zachowanie stabilności wymiarów w warunkach klinicznych (4). Są biokompatybilne i bardzo dobrze tolerowane przez miazgę (13). W trakcie wiązania cementy wydzielają tylko minimalną ilość ciepła, a jednocześnie są dobrymi izolatorami termicznymi (4). Po związaniu cementy szkło-jonomerowe osiągają właściwości istotne z klinicznego punktu widzenia. Mają zdolność długotrwałego uwalniania fluoru a także pochłaniania tego pierwiastka z roztworów o wyższym stężeniu, co zapewnia ich długotrwałe działanie przeciwpróchnicowe, hamujące rozwój bakterii i zmniejszające nadwrażliwość otaczającego szkliwa i zębiny (5). Do wad cementów (sz-j) należy wrażliwość na nadmiar wody i wysuszenie w pierwszych godzinach po związaniu, kruchość i nie najlepsza polerowalność (10). W ostatnich latach wprowadzono cementy szkło-jonomerowe o lepszych właściwościach mechanicznych, które znajdują zastosowanie w wypełnianiu ubytków zębów trzonowych i przedtrzonowych. Odporność tych materiałów na zgniatanie osiąga maksymalnie 220 MPa, co jednak w niektórych rodzajach ubytków, narażonych na znaczne siły zgryzowe okazuje się niewystarczające. Polepszenie parametrów wytrzymałości osiągnięto między innymi dzięki zwiększeniu proporcji proszku do płynu co spowodowało, że rozrabiany cement jest bardzo gęsty i lepki, przez co trudny do zmieszania w podanym przez producenta czasie i proporcji (3). Z wcześniejszych badań wiadomo również, że cementy szkło-jonomerowe rozrabiane przez osoby o różnym doświadczeniu charakteryzowały się inną odpornością na zgniatanie (14). Cel pracy W obecnym badaniu postanowiliśmy dokładniej zbadać wpływ sposobu i czasu mieszania cementu szkło-jonomerowego przez różnych operatorów o podobnym doświadczeniu na jego odporność na zgniatanie. Oceniony cement o podwyższonej lepkości, stosowany do wypełnień ostatecznych jest jednym z polecanych przez Światową Organizację Zdrowia do wypełnień zębów w technice Atraumatic Restorative Treatment ART (6). 389

3 B. Czarnecka i in. Czas. Stomatol., Materiał i metody Do badania użyto cement szkło-jonomerowy rozrabiany ręcznie; Ketac Molar (3M- -ESPE). W badaniu wzięło udział pięciu studentów V roku stomatologii. Każda z biorących udział w doświadczeniu osób przygotowała po 6 cylindrycznych próbek cementu (6 mm wysokość i 4 mm średnicy), mieszając metalową łopatką na szklanej płytce dokładnie odważoną ilość proszku i płynu w proporcji podanej przez producenta. Odnotowany został czas mieszania każdej próbki materiału. Sposób mieszania cementu został oceniony subiektywnie przez doświadczonego lekarza jako energiczny lub powolny. Po zmieszaniu rozrobieniu, próbki szczelnie odizolowane w mosiężnych formówkach za pomocą metalowych płytek i zacisków, przechowywano przez 1 godzinę w temp. 37 o C a następnie umieszczano je w wodzie dejonizowanej na kolejne 23 godziny o tej samej temperaturze. Po upływie 24 godzin od rozrobienia cementu próbki poddawano zgodnie z przyjętą przez ISO procedurą dla tego rodzaju badań (ISO 9917:1991), testowi odporności na zgniatanie w Uniwersalnej Maszynie Testującej Hounsfield. Wyniki analizowano statystycznie za pomocą testu Manna- Whitneya i Spearman Rank Correlation. Wyniki Średnia odporność na zgniatanie uzyskana dla wszystkich ocenianych próbek wynosiła 181,6 MPa, co stanowiłao 82% wartości 220 MPa podanej dla tego cementu przez producenta. Najwyższy uzyskany wynik wynosił 250 MPa a najniższy 161 MPa. Średni czas mieszania uzyskany przez wszystkie osoby biorące udział w badaniu wynosił 79 sekund, co stanowiło 263% okresu mieszania zalecanego przez producenta, wynoszącego 30 sekund. Najdłuższy czas mieszania wynosił 103 sekund a najkrótszy 68 sekund. Wartości odporności cementu na zgniatanie i czas mieszania dla poszczególnych osób zestawiono w tabeli I. Osoby oznaczone cyframi 1 i 2 mieszały cement sz-j wolno. Zajęło im to więcej czasu. Z kolei osoby; 3, 4 i 5 mieszały cement energicznie i skończyły rozrabianie cementu wcześniej. Dyskusja Wszystkie osoby biorące udział w doświadczeniu zgodnie oceniły badany cement jako trudny do rozrabiania. Żadnej z nich nie udało się rozrobić materiału w czasie 30 sekund, jak to zaleca producent. Czas ten został przekro- T a b e l a I. Odporność na zgniatanie cementu sz-j w zależności od sposobu jego rozrabiania Osoba Odporność na zgniatanie MPa Czas mieszania w sek ,8 (26,1) 97,5 (4,9) 2 192,4 (69,4) 87,0 (11,2) 3 158,8 (53,8) 63,3 (5,8) 4 163,0 (30,5) 83,5 (10,4) 5 171,8 (41,1) 64,3 (4,6) W nawiasach odchylenie standardowe. 390

4 2006, LIX, 6 Odporność cementu szkło-jonomerowego na zgniatanie czony o %. Podobne obserwacje publikowaliśmy wcześniej (3), w odniesieniu do cementu szkło-jonomerowego o podwyższonej odporności na zgniatanie Fuji IX GP. Interesujące, ale równocześnie zaskakujące wyniki uzyskano podczas analizy wartości określających odporność na zgniatanie ocenianych cementów. Jak się spodziewano, średnia odporność na zgniatanie próbek rozrabianych przez poszczególne osoby różniła się istotnie statystycznie, co jest zgodne z doniesieniami innych autorów (14). Ponadto zaobserwowano zależność pomiędzy odpornością na zgniatanie ocenianego cementu a czasem i sposobem mieszania. Okazało się, że powolne, metodyczne wprowadzanie proszku do płynu powodowało statystycznie istotny wzrost odporności próbki na zgniatanie. Najdłuższy czas mieszania, przekraczający o 300% zalecenia producenta w połączeniu z najmniej energiczną techniką mieszania spowodował uzyskanie próbek cementu o najwyższej odporności na zgniatanie. Wartość ta wynosiła średnio 207 MPa i była najbardziej zbliżona do wartości podawanej przez producenta, wynoszącej 220 MPa. Należy jednak podkreślić, że rozrabiany w ten sposób materiał po wprowadzeniu całej porcji proszku do płynu charakteryzował się bardzo gęstą konsystencją i suchą, pozbawioną połysku powierzchnią. Sugeruje to, że tak przygotowany cement będzie gorzej zwilżać szkliwo i zębinę a tym samym wykazywać gorszą adhezję i niższą siłę wiązania do tych tkanek (4). Biorące udział w badaniu osoby, które mieszały materiał szybko i energicznie przekroczyły proponowany przez producenta czas mieszania o 100%. Uzyskany przez nie cement charakteryzował się odpornością na zgniatanie równą średnio 165 MPa, co stanowiło 75% wartości podanej przez producenta. Bezpośrednio po rozrobieniu próbki tego materiału miały konsystencję gęstego płynu i połyskliwą powierzchnię, wskazującą na lepsze z klinicznego punktu widzenia właściwości adhezyjne. Cementy szkło-jonomerowe charakteryzuje złożony mechanizm wiązania a mieszanie ręczne komplikuje go jeszcze bardziej. Na ich odporność na zgniatanie wpływa wiele czynników, takich jak proporcja proszku do płynu, średnia masa cząsteczkowa łańcuchów kwasów poliakrylowych, rodzaj i wielkość cząsteczek szkła stanowiącego mechaniczny wypełniacz (12). Jak wykazano w wykonanym badaniu wpływ na odporność na zgniatanie ma również szybkość wprowadzania proszku do płynu, przy czym wolne wprowadzanie powoduje osiągnięcie przez materiał lepszych właściwości mechanicznych. W warunkach klinicznych w przypadku materiałów rozrabianych ręcznie kontrola sposobu i czasu mieszania jest bardzo trudna. Fakt ten powoduje, że trudno jest uzyskać materiał o odpowiedniej konsystencji i równocześnie o optymalnych właściwościach mechanicznych. W takich sytuacjach, zwłaszcza w zębach narażonych na działanie dużych sił zgryzowych, jak to ma miejsce w przypadku ubytków klasy I i II, zalecane powinny być wersje kapsułkowane cementów szkło-jonomerowych. W przypadku materiałów kapsułkowanych odmierzone przez producenta powtarzalne ilości proszku i płynu rozrabiane są w mieszadle automatycznym o jednakowym czasie i częstotliwości drgań. Dzięki optymalizacji warunków mieszania uzyskane w ten sposób różne próbki cementu charakteryzuje niewielkie odchylenie standardowe wartości odporności na zgniatanie (2). Cementy szkło-jonomerowe mieszane ręcznie mogą być z powodzeniem używane do odbudowy ubytków nie narażonych na duże siły zgryzowe, takich jak klasy III czy V oraz w zębach mlecznych, ponieważ w tych przypadkach różnice w odporności na 391

5 B. Czarnecka i in. Czas. Stomatol., zgniatanie mają mniejsze znaczenie. Wnioski 1. Wszystkie biorące udział w doświadczeniu osoby oceniły badany cement szkło-jonomerowy jako trudny do rozrabiania i przekroczyły polecany przez producenta czas mieszania o %. 2. Średnia odporność na zgniatanie próbek rozrabianych przez poszczególne osoby różniła się istotnie statystycznie. 3. Odporność na zgniatanie ocenianego cementu zależała od czasu i sposobu jego mieszania, przy czym najdłuższy czas i wolny sposób mieszania spowodował uzyskanie cementu o najwyższej odporności na zgniatanie. Piśmiennictwo 1. Croll T., Nicholson J.: Glass-ionomer cements in children s dentistry. Pediatric Dent., 2002, 24, Czarnecka B., Deręgwska- Nosowicz P., Limanowska-Shaw H.: Ocena odporności na zgniatanie kapsułkowanego cementu glasjonomerowego-obserwacje 6-cio miesięczne. Czas. Stomatol., 2004, LVII, Suplement, Czarnecka B., Limanowska-Shaw H., Nicholson J.: Wpływ proporcji proszku do płynu na właściwości fizykomechaniczne konwencjonalnych cementów glasjonomerowych Stomatol. Współcz., 2003, Suplement 2, Davidson C., Mjor I.: Advances in glass-ionomer cements. Quintessence Publishing Co, USA Forsten L.: Fluoride release and uptake by glass-ionomers and related materials and its clinical effect. Biomaterials, 1998, 19, Frencken J., Holmgren C.: Atraumatic Restorative Treatment for dental caries. STI book b.v., Nijmegen, Hosoya Y, Garcia-Godoy F.: Bonding mechanism of Ketac Molar Aplicap and Fuji IX GP to enamel and dentin. Am. J. Dent., 1998, 11, Mount G.: Adhesion of glass-ionomer cement in the clinical enviroment. Oper. Dent., 1991, 16, Mount G.: Clinical performance of glass-ionomers. Biomaterials, 1998, 19, Mount G.: Colour Atlas of Glass-ionomer cements. Martin Dunitz, London, Ngo H, Mount G, Peters M.: A study of glass-ionomer cementand its interface with enamel and dentin using low temperature, high resolution scanning electron microscopic technique. Quintessence Int., 1997, 28, Nicholson J.: The chemistry of medical and dental materials. Royal Society of Chemistry Materials Monographs. Cambridge Nicholson J, Wasson E, Braybrook J.: The biocompatibility of glass polyalkenoate (glass-ionomer) cements: a review. J. Biomater. Sci. Polym. Ed., 1991, 20, Pearson G.: Physical propoerties of glass-ionomer cements influencing clinical performance. Clinical Materials, 1991, 7, Shimada Y, KondoY, Inokoshi S, Tagami J, Antonucci J.: Demineralising effect of dental dements on human dentin. Quintessence Int., 1999, 30, Otrzymano: dnia 10.II.2006 r. Adres autorów: Poznań, ul. Bukowska