W poszukiwaniu alternatywy dla stosowanego od bez mała dwóch stuleci amalgamatu srebra przedstawiane są coraz nowsze generacje materiałów ceramiczno-polimerowych. Jakkolwiek zyskują one powszechną akceptację lekarzy i pacjentów to wydaje się, że nie przewyższają amalgamatów pod względem niektórych właściwości mechanicznych (1, 2, 3, 4). Wysokie oczekiwania w stosunku do nowych, szeroko reklamowanych materiałów kompozytowych, oraz brak wiarygodnych, wieloletnich obserwacji klinicznych skłaniają do porównania właściwości fizyko-mechanicznych niektórych materiałów. METODY OCENY WYTRZYMAŁOŚCI MATERIAŁÓW STOMATOLOGICZNYCH W badaniach doświadczalnych oraz w trakcie oceny normatywnej materiałów stomatologicznych wykorzystuje się różne rodzaje badań (5). Obliczenia wykonane metodą elementów skończonych dotyczące określenia rozkładu naprężeń w odbudowanym zębie pozwalają na jednoznaczne stwierdzenie, że podstawowym kryterium oceny powinny być testy oparte na ściskaniu (6). CEL PRACY Celem pracy było porównanie wytrzymałości na ściskanie wybranych materiałów metodą statyczną i symulującą mechaniczne warunki pracy narządu żucia metodą dynamiczną. MATERIAŁY I METODY W celu zbadania materiałów polimerowych wykonywano próbki w kształcie walca, o wysokości 6 ± 0,1 mm i średnicy 4 ± 0,1 mm, posługując się dwuczęściową formą ze stali nierdzewnej. Formy były izolowane cienką warstwą smaru silikonowego. Próbki kształtowano pomiędzy szklanymi płytkami, izolowanymi celulozową folią. Materiał przygotowywano zgodnie z zaleceniami producentów. Do polimeryzacji materiałów utwardzanych światłem używano lampy polimeryzacyjnej Degulux, Degussa. Do formowania próbek amalgamatu srebra wykorzystano mechaniczne urządzenie wykonane wg zaleceń normy ISO 1559:1995*, kształtującego próbki o średnicy 4 mm. Urządzenie to działając na
próbkę ze stałym ciśnieniem 14 MPa, pozwala w opinii autorów na standaryzację metody kształtowania. Do mieszania kapsułkowanych cementów i amalgamatu używano mieszalnika Silamat, Vivadent. Próbki materiałów szlifowano na mokro papierem ściernym o ziarnistości 400 i umieszczano w wodzie destylowanej, w cieplarce, w temp. 37 C. Cement szkłojonomerowy umieszczano wraz z formą w cieplarce i wyjmowano z niej bezpośrednio przed badaniem. Wytrzymałość oceniana była po 24 h od wykonania próbek. Tabela 1. Materiały poddane badaniom. Nazwa materiału rodzaj materiału Producent Nr serii Megalloy Amalgamat srebra - stop sferyczny Dentspy Intl. USA 970521 Polofill Supra Mikrohybrydowa żywica kompozytowa Voco GmbH, Niemcy 65057 Hytac Żywica kompozytowa modyfikowana polikwasem Espe Dental AG, Niemcy 04146, 04149 Konwencjonalny 290587 Fuji IX cement szkło- 29613 jonomerowy Gc Corporation, Cement szkło- Tokyo, Japonia Fuji LC jonomerowy modyfikowany żywicą Compoglass F Żywica kompozytowa modyfikowana polikwasem Vivadent Est., Schaan, Lichtenstein 902646 8 19802
Statyczne próby wytrzymałościowe wykonywano na maszynie INSTRON 1185, z prędkością posuwu trawersy 1mm/min, zgodnie z zaleceniami normy ISO 9917: 1991**. Testy dynamiczne przeprowadzono na uniwersalnej maszynie wytrzymałościowej INSTRON 8501 Plus, stosując obciążenie sinusoidalnie zmienne o częstotliwości 10 Hz. Badane materiały poddano czterem zakresom obciążeń: 0,3- -1,3 kn, 0,3-1,5kN, 0,3-1,7 kn i 0,3--2,0 kn. W celu symulacji elastycznego podłoża pracy badanych tworzyw stosowano pomiędzy stolikiem maszyny, a testowaną próbką wypełnienie smarem silikonowym. Ponadto, aby zachować jednoosiowy stan naprężeń (naprężenia ściskające) zastosowano stolik z przegubem kulistym. *ISO1559:1995 Dental materials Alloys for dental amalgam. **ISO 9917:1991 Dental water-based cements. WYNIKI Wielkości charakteryzujące wytrzymałość mechaniczną badaną metodą statyczną scharakteryzowano parametrami statystyki opisowej: średnią arytmetyczną i odchyleniem standardowym. Do porównania parametrów zastosowano test Tukey a, określany jako konserwatywny, pośredni pomiędzy testami Newman-Keuls a i Scheffe a (analiza ANOVA). Wartości statystyk były testowane na poziomie istotności p<0,05. Obliczenia wykonano przy pomocy pakietów statystycznych STATISTICA.
Ryc. 1. Wyniki badań wytrzymałości na ściskanie. Ryc. 2. Zależność wytrzymałości zmęczeniowej materiału: Megalloy. Wyniki testów statycznych przedstawiono na wykresie (ryc. 1), umie-szczając w nim dodatkowo: zaczerpnięte z piśmiennictwa wartości wytrzymałości na ściskanie szkliwa i zębiny (5) i minimalne wartości wytrzymałości na ściskanie wymagane przez normy ISO 9917:1991, ISO 1559:1995.
Ryc. 3. Zależność wytrzymałości zmęczeniowej materiału: Fuji IX. Ryc. 4. Wyniki badań dynamicznych obrazują fragmenty krzywych Wöhlera przedstawione na wykresie. Wyniki badań dynamicznych obrazują wykresy trwałości zmęczeniowej (fragmenty krzywych Wöhlera) przedstawione na rycinie 4. Zależność wytrzymałości zmęczeniowej wybranych materiałów, charakteryzujących się najwyższą i najniższą wytrzymałością przedstawiają ryciny 2 i 3.
DYSKUSJA I WNIOSKI Badania wytrzymałości na ściskanie metodą statyczną oraz dynamicznymi testami zmęczeniowymi wskazują na amalgamat srebra jako na najbardziej wytrzymały z badanych materiałów. Jego doskonałe cechy jako materiału odpowiedniego do odbudowy zębów bocznych najbardziej narażonych na siły żucia zostały potwierdzone wieloma badaniami in vivo (1, 4, 7, 8, 9, 10) i in vitro (3, 11). Jednak siły, na które narażone są zęby w czasie aktu żucia są wielokrotnie mniejsze od sił niszczących w badaniach doświadczalnych (12). Kierując się tym spostrzeżeniem w odniesieniu do uzyskanych wyników badań, można wyciągnąć wnioski o odpowiednich właściwościach mechanicznych żywic kompozytowych do odbudowy zębów bocznych. Równocześnie, potwierdzają się zalecenia kliniczne, co do stosowania konwencjonalnych cementów szkło-jonomerowych tylko jako czasowych materiałów do odbudowy zębów narażonych na duże obciążenia zwarciowe. Właściwości wytrzymałościowe są tylko jednym z elementów składających się na ocenę materiałów do wypełnień. Innymi poza wysoką wytrzymałością zaletami współczesnych materiałów stomatologicznych są bez wątpienia dobre właściwości trybologiczne, zadowalająca estetyka, możliwość uwalniania działających kariostatycznie jonów, adhezja do twardych tkanek zęba, łatwość aplikacji klinicznej (1, 4, 7, 13, 14). W opinii autorów nie dysponujemy jeszcze materiałem do odbudowy zębów, które łączyłby wszystkie pożądane cechy. Praca wykonana w ramach projektu badawczego nr 4P05 06316 finansowanego przez KBN.