Cimenturi Dentare Silicatice Proiect

8/6/2019 Cimenturi Dentare Silicatice Proiect

1/14

Universitatea Politehnica Bucure ti

Departamentul de Bioinginerie i Biotehnologie

Cimenturi fosfat de zinc

Student: Mihai Mihaela

An: ISec ia: Biomateriale

2011


2/14

2

Cuprins

1. Introducere ................................ ................................ ................................ .................... 32. Propriet ile materialului de baz ................................ ................................ ................... 4

2.1. Compozi ie si timpul de priz al cimentului ................................ ........................... 42.2. Eliberarea i degradarea ................................ ................................ .......................... 52.3. Propriet i mecanice................................ ................................ .............................. 6

2.3.1. Timpul de cimentare i rezisten a mecanic ................................ .................. 62.3.1.1. Timpul de cimentare ................................ ................................ ................. 62.3.1.2. Rezisten a mecanic ................................ ................................ ................ 8

2.3.2. Solubilitatea i dezintegrarea ................................ ................................ ........ 102.3.3. Toxicitate sistemic i alergii ................................ ................................ ......... 10

2.3.3.1. Toxicitatea locala i compatibilitatea tesuturilor................................ ...... 102.3.3.2. Mutagenez i cancerogenez ................................ ................................ . 13

3. Utilizari ................................ ................................ ................................ ....................... 134. BIBLIOGRAFIE ................................ ................................ ................................ ......... 14


3/14

3

1. I ntroducere

Defini ie: cimenturile dentare sunt materialele a c ror ntarire se bazeaz pe o reac ieacid-baz i sunt utilizate att pentru fixarea aparatelor protetice i ortodontice, ct i pentrurefacerea morfologiei dentare.

Cimenturile au o tradi ie foarte lung ca materiale dentare, fiind folosite pentru ogama larg de aplica ii. Acestea sunt materiale anorganice, nemetalice, hidrofile, de i existunele excep ii.

Componentele de baz ale multe tipuri de ciment sunt urm toarele:

oxid de zinc sau dioxid de siliciu sub form de pulbere; acid fosforic, acid poliacrilic, sau eugenol sub form de lichid (tabelul 1).

Tabel 1.Componentele de baz ale celor mai utilizate cimenturi dentare

LichidPudra Acid fosforic Acid poliacrilic Eugenol

Oxid de siliciu Ciment silicat Ciment ionomer de sticl

Oxid de zinc Ciment fosfat de zinc Ciment policarboxilatului Oxid de zinc i

ciment eugenol

O varietate de materiale de cimentare sunt utilizate n prezent ca baze i agen i decimentare, dar cimentul fosfat de zinc este folosit de cteva decenii.

Cimenturi pe baz de acid fosforic provin de la formula lui Ostermann din 1832, carea fost compus din oxid de calciu i acid fosforic anhidru. De-a lungul secolului (1902), Fleck a stabilit o formul foarte asem n toare cu cea folosit n prezent (Schmalz G.,Arenholt-

Bindslev D., 2009).


4/14

4

2 . Propriet ile materialului de baz

2.1. Compozi ie si timpul de priz al cimentului

Pulberea este n principal un amestec de oxid de zinc i pn la 13% oxid demagneziu. Lichidul este o solu ie apoas de acid fosforic care con ine 38-59% H3PO4, 30-55% ap , de 2-3% aluminiu, si zinc 0-10% (Tabelul 2).

Aluminiul este esen ial pentru reac iile de formare a cimentului, i zincul modereazreac ia dintre pulbere i lichid, permite un timp suficient de lucru i s permit ad ugarea unecantit i suficiente de pudr pentru ob inera unui ciment cu propriet i optime.

Atunci cnd pulberea este amestecat cu lichidul, acid fosforic atac suprafa a particulelor, dizolvnd oxidul de zinc, care elibereaz ioni de zinc n lichid. Prezen aaluminiului n lichid este esen ial pentru formarea cimentului, deoarece reac ioneaz cuacidul fosforic pentru a forma un gel de aluminofosfa i de zinc pe suprafa a particulelor nereac ionate. Astfel, cimentul format are o structur tubular constnd n principal din particule nereac ionate de oxid de zinc ( cu diametrul de 28m), ncorporate ntr-o matriceamorf de aluminofosfat de zinc (fosfat transparent) . Excesul de ap care se formeaz ntimpul reac iei difuzeaz din ciment, formnd pori n interior.

Atunci cnd este folosit un raport ridicat lichid-pulbere, num rul porilor cre te ncontinuare. Pori cu un diametru de aproximativ 0,5 m se gasesc la nivelul inferior alcimentului. Cristale Hopeite cu o n l ime de 5-10 m cresc numai la sau aproape desuprafata cimentului n mediu umed.

O expunere timpurie a cimentului la umiditate, dup aplicare va modifica condi iile dereac ie.

Raportul pulbere-lichid: rezisten a la compresiune a cimenturilor fosfat de zinc estedependent de raportul pulbere-lichid. Raportul recomandat pulbere-lichid pentru cimentulfosfat de zinc este de aproximativ dou p r i pulbere la o parte de lichid, sau 1,4 ml g/0,5.

Rezistenta la compresiune stabilit pentru cele mai utilizate cimenturi fosfat de zinc,atunci cnd este bine manipulat, se afl ntre 80.0 i 110 MPa.


5/14

5

Tabel 2. Compozi ia cimentului fosfat de zinc - praf i lichid

Procente de masLimite Valoarea

Pulbere

ZnO 75 - 100 90,3MgO 0 - 13 8,2SiO3 0 - 5 0,1Bi2O3 0 - 5 0,1BaO,Ba2SO4,CaO 0 - 3 0,1

Lichid

H3PO4 38 - 59 38,2

H3PO4 (combinat cu Al siZn) 10 - 19 16,2

Al 2 - 3 2,5Zn 0 - 10 7,1H2O 28 - 38 36,0

2.2. Eliberarea i degradarea

Dou propriet i fizice inportante din ciment care sunt relevante pentru p strarearestaur rilor fixe, cum ar fi incrusta ii, coroane, i poduri sunt caracteristicile mecanice isolubilitate. Solubilitatea ridicat poate duce la pierderea de ciment necesar pentru reten ie i poate crea site-uri de reten ie a placii, care, prin consolidarea pl cii este responsabil de propriet ile biologice.

Expunerea cimentului fosfat de zinc la umiditate ridicat o perioad mai lung de timpva duce la eliberarea de substan e, chiar si de la cimenturile foarte stabile.

Acest lucru se aplic , de asemenea, i pentru amestecurile de ciment, cu un raport

ridicat pulbere-lichid, dup o perioad mai lung de timp n cavitatea bucal .Cristalele Hopeite formate de umiditate, ader slab la suprafata de ciment. Astfel,

prezen a lor reduce n mod semnificativ propriet ile adezive ale cimentului i cre tesolubilitatea.


6/14

6

2.3. P ropriet i mecanice

2 .3.1. Timpul de cimentare i rezisten a mecanic

2.3.1.1. Timpul de cimentareJ abri M. i colab. au ncercat g sirea unui optim ntre rezisten a la compresiune i a

timpului de priz pentru cimentul fosfat de zinc utilizat n stomatologie.Ace ti au folosit componen ii amestecului care formeaz sistemul ternar ZnOAlPO4 H3PO4.Compozi ia cimentului care intereseaz este delimitat de valorile inferioare i superioare a

compozi iilor celor trei compu i din sistemul ternar( Fig.1) (J abri M. i colab, 2010)

F igura 1. Delimitarea zonei cimentului fosfat de zinc n sistemul ternar (AlPO 4 , nH 2OZnOH 3 PO 4 )

Ace ti cercet tori au ales un model matematic pentru medierea celor dou r spunsuri pentru timpul de priza i rezisten a mecanic fiind este un model de regresie incomplet : cubde ter e.

Analiznd erorile ace tia au realizat c acest model este unul care duce la varia iifoarte mici i deci este foarte potrivit pentru studierea celor doua propriet i.

Pentru a explica influen a a trei factori la r spunsul timpului de cimentare s-aanalizat curba Piepel (Fig. 2). Interpretarea geometric a efectelor pentru cele treicomponente ale amestecului a relevat faptul c varia ia timpului de cimentare n func ie devaria ia procentului de fosfat de aluminiu prezint o pant pozitiv .


7/14

7

F igura 2. Efectele pseudo-componen ilor n r spunsunsul timpului de cimentare,

func ie de direc ia Piepel

Acest lucru arat c , atunci cnd procentul de fosfat de aluminiu cre te, cre te timpulde cimentare. Putem concluziona c efectul procentului de fosfat de aluminiu privind timpulde r spuns este pozitiv. n contrast efectele a dou alte componente, cum ar fi oxidul de zinc

i acid fosforic sunt negative (panta curbei este negativ ), a a c atunci cnd procenteleacestor componente cre tere, scade timpul de cimentare.

Pe baza acestor rezultate putem trage urm toarele concluzii:

- fosfatul de aluminiu are un efect de ncetinire a cimentarii.- reac ia esen ial responsabil pentru timpul de cimentare este ntre oxidul de zinc i

acidul ortofosforic.Pentru folosirea n condi ii optime n stomatologie, cimentul fosfat de zinc ar trebui s aibun timp de setare mai mic de 10 min, aceast sugestie corespunde zonei n care marjele de

varia ie a compozi iilor reale pentru cele trei componente sunt dup cum urmeaz (J abri M. icolab, 2010):

3 < %AlPO4 , nH2O < 6, 60

37,3 < %ZnO < 53,3437 < %H3PO4 < 58,7


8/14

8

2.3.1.2. R ezisten a mecanic

Modelul matematic adoptat n acest studiu este similar cu cel de la timpul de cimentare. S-aales un model de regresie incomplet cub de ordinul trei.Curbele de efecte pentru trei componente ale amestecului pentru rezisten a mecanic suntreprezentate grafic dupa direc ia Piepel (Fig.3).

F ig. 3 Efectele pseudo-componentelor privind rezisten a cimentului n func ie de direc ia

Piepel

Interpretarea acestor curbe a dus la urm toarele concluzii:Varia ia rezisten ei mecanice a cimentului, n func ie de procentul de fosfat de aluminiuarat c rezisten a cre te atunci cnd procentul acestuia cre te.Aceast cre tere trece printr-un maxim, a c rui compozi ie este: AlPO4, nH2O = 11,9%; ZnO = 37,2%; H3PO4 = 50,9%.Iar duritatea cimentului n acest punct este 100.6 MPa. Astfel, dup acest maxim, curbadescre te atunci cnd procentul de fosfat de aluminiu continu s creasc .

Adaosul de fosfat de aluminiu la pulberea de ciment a crescut considerabil duritateamecanic a acestuia. Prin metode tehnice de analiz s-a c utat, mecanismul de ac iune alacestui compus asupra rezisten ei mecanice. n contrast, curbele reprezentnd varia iarezisten ei cimentului scade, cnd procentul celorlaltor dou componente, cum ar fi oxidul dezinc i acid ortofosforic este n cre tere.

n ceea ce prive te compozi ia chimic a cimentului pentru prelucrarea in condi iimai bune, ambele r spunsuri trebuie analizate mpreuna.S-au suprapus curbele cu acela i


9/14

9

r spuns pentru ambele propriet i (Fig. 4), i eliminate zonele interzise pentru ob inerea deamestecuri care ndeplinesc obiectivele.

Figura 4. Domeniile n care specifica iile sunt ndeplinite pentru ambele propriet i

att pentru timpul de priz cti pentru rezisten a mecanic

Optimizarea rezistentei mecanice i timpului de priz pentru ciment n urmaexperimentului, ne permite s tragem urm toarele concluzii:

Privind zona din sistemul ter iar (AlPO4, nH2O ZnO-H3PO4), limitele compozi iilor

sunt urm toarele:- 2,80%


10/14

0

2 .3.2 . S olubilitatea i dezintegrarea

Pentru realizarea testelor s-au folosit: dou pahare de laborator goale de sticl au fostcomplet uscate i cnt rite. Patru cilindre, cu diametrul de 20 mm i o grosime de 1,5 mm, aufost preg tite folosind o form de metal, se amestec trei minute, probele se in timp de oor ntr-o umiditate relativ de 100% la 37 C. Probele se scufund n cele dou pahare delaborator con innd 50ml de ap distilat 23 de ore la 37 C, apoi se scot din paharele delaborator, l snd n urm r m i ele lor n ap distilat . Apoi a fost complet evaporat latemperatura sub punctul de fierbere, aproximativ 90 C, l snd numai resturile de ciment din paharele de laborator. Cele dou pahare de laborator au fost apoi recnt rite i suma dedezintegrare a fost calculat ca diferen a dintre cele dou m sur tori. Greutatea acumulat de paharele de laborator mp r it la greutatea ini ial nmul it cu 100 d procentul ddezintegrare raportate la cel mai apropiat de 0,1%(Safwat EM i colab., 2011).

2 .3.3. Toxicitate sistemic i alergiiO c utare n literatur folosind cuvintele cheie "toxicitate sistemic ," "alergii," i

"cimenturi fosfat de zinc" pentru perioada 1980-2006, n cea mai mare baz de date la nivelmondial din literatura medical i tiin ific (Medline) a fost una care nu a condus la nici unrezultat. Prin urmare, se poate concluziona c nu exist niciun indiciu de toxicitate sistemicsau alergii din cauza cimentului fosfat de zinc.

2.3.3.1. Toxicitatea locala i compatibilitatea tesuturilor

Diverse cimenturi fosfat de zinc s-au dovedit a fi n mod clar citotoxice imediat dupamestecare.

Probele studiate au fost dizolvate n 0,9% solu ie salin sau n mediu de cultur decelule timp de 7 zile, nu au fost citotoxice (mediu de cultur celular ) sau doar u or citotoxice(solu ie salin ) n culturi de fibroblaste din ligament parodontal.

Reac ii toxice au fost observate ntr-o linie permanent de celule de cre tere deasemenea, toxicitatea de cimentului fosfat de zinc n culturi de fibroblaste i culturi decelule PDL (ligament paradontal) a fost dependent de timpul de cimentare.

n plus, toxicitate a fost dependent de condi iile de testare. O reac ie clar detoxicitate a fost observata atunci cnd cimentul a fost testat la 0% umiditate relativa a aeruluiIar aproape non-toxic s-a observat dup stabilirea la 100% umiditate relativ a aerului imb trnire ulterioare timp de 7 zile.

Reducerea raportul pulbere-lichid a crescut deteriorarea celulelor n studiile n care undisc dentin a fost plasat ntre celule i materialul de testare . Experimente cu culturi


11/14

11

tridimensionale, de asemenea, a relevat faptul c un raport adecvat pulbere-lichid i un stratde dentina de cel pu in 0,5 mm mpiedic deteriorarea celulelor.

S tudii privind implantarea

Studii mai vechi efectuate pe obolani i cobai au ar tat c cimenturile fosfat de zinc

implantate subcutanat provoac o reac ie inflamatorie pronun at imediat dup amestecarecare a disp rut dup cteva s pt mni.

Cimenturile fosfat de zinc a fost, de asemenea, n mare m sur , netoxice 90 de ziledup implantare intraosoas .

Reac iile pulpei - Histopatologie

Aciditatea cimentului n timpul aplic rii este foarte mare, datorit prezen ei de acidfosforic. PH-ul este de aproximativ 2 la 2 minute dup amestecare. Ulterior, aceasta cre te la5,5 n decurs de 24 h. Astfel, se poate concluziona c poten ialul prejudiciu provocat gingieide atacurile acide din cimentul fosfat de zinc este posibil numai n primele ore de la aplicare.Grosimea stratului de dentina influen eaz gradul de penetrare a acidului. Dar, dentina poateac iona, de asemenea, ca o substan solid tampon pentru acizi, reducnd astfel gradul de penetrare a protonilor.

Cimenturile fosfat de zinc, atunci cnd sunt utilizate ca baz , nu sunt materialeextrem de toxice (Fig. 5). Figura 6. arat c la 36 de zile dup ce un amestec a fost plasat, nuse observ semne de inflama ie. O propor ie semnificativ mai mare de lichid (acid fosforic),este necesar n cazul n care cimentul fosfat de zinc este folosit ca agent de cimentare, pentrua asigura un film sub ire. ntr-un studiu pentru a evalua efectul de cimentarea al coroanei pedentina primara, din ii netrata i anterior, s-a aplicat coroana ntreaga printr-o tehnica detaiere cu ap rece de mare vitez , netraumatizant .


12/14

1 2

F igura 5. Reac ie dup aplicarea unui amestec de pulbere-bogat n ciment fosfat de

zinc (1 zi dup aplicare, pastrand grosimea dentinei la 0.72 mm , m rire 350). Num rul de

infiltrare al celulelor inflamatorii i odontoblastele nl turate este redus.

F igura 6. Reac ie dup aplicarea unui amestec de pulbere-bogat n ciment fosfat de

zinc (36 de zile de la aplicare, grosime dentina de 1.41 mm, m rire 320).

Se observ un strat regenerat de odontoblast, formarea de dentina ter iar, i lipsa decelule inflamatorii.


13/14

1 3

2.3.3.2. M utagenez i cancerogenez N u exist informa ii cu privire la efecte mutagene sau cancerigene ale cimenturilor

fosfat de zinc disponibile n literatura de specialitate. Compozi ia acestor cimenturi nu prev dnici o indica ie pentru ca astfel de efecte s apar .

Concluzii pentru medicii denti ti:1. N u s-au observat pn in prezent reac ii sistemice sau alergice cauzate de cimentul fosfatde zinc. N umai reac iile locale trebuie s fie luate n considerare.2. N u se a teapt nici o reac ie a pulpei n cazul n care un amestec gros, este folosit.Aplicarea de hidroxid de calciu este recomandat n cele mai adnci zone ale cavit ii, caresunt aproape de pulp din cauza microexpunerii celulozei nu poate fi exclus aici, i astfeltimpul de cimentare al reac iei fosfatuli de zinc poate fi afectat i solubilitate a crescut.3. Atunci cnd se utilizeaz ciment fosfat de zinc ca agent de cimentare pentru restaur ri

indirecte, cum ar fi incrusta ii, coroane, pun i sau, reac ii severe a pulpei (clinice ihistologice) pot s apar n cavit i adnci.

3. Utilizari

Obtura ii de baz n cavit i medii sau reduse, Obtura ii de baz n cavit i profunde dar cu protec ie pulpo dentinar prealabil ,

C ptu irea pere ilor nesus inu i, Fixarea aparatelor protetice conjuncte, N ivelarea fundului cavit ilor orizontale, Obtura ii de canal, Fixarea fragmentelor modelelor de ghips fracturate.


14/14

1 4

4. BI BL IOG RAF IE

1) J abri, M. et al., Optimisation of hardness and setting time of dental zinc phosphatecement using a design of experiments. ArabianJ ournal of Chemistry, 2010;

2) Safwat EM, Saniour SH, Zaki DY ,El-Batran MM, Mousa IM Evaluation of anexperimental zinc phosphate cement powder J ournal of American Science, 2011;7(1)

3) Gottfried Schmalz, Dorthe Arenholt-Bindslev: Biocompatibility of Dental MaterialsSpringer-Verlag Berlin Heidelberg, 2009;

4) WILSO N ALA N D. Specification Test for the Solubility and Disintegration of Dental Cements: A Critical Evaluation of Its MeaningJ Dent Res September-October,1976.

Cimenturi Dentare Silicatice Proiect

Documents

Transcript of Cimenturi Dentare Silicatice Proiect