Introducere

În ultimele decenii au apărut pe piaţă un număr impresionant de materiale dentare. Aurul şi ceramica sunt materialele standard utilizate pentru restaurări indirecte şi până la sfârşitul anilor 1970 amalgamul era utilizat pentru resturări directe. Utilizarea amalgamului a fost dezbătută intens datorită potenţialului său alergic şi a toxicităţii determinate de eliberarea de mercur. Astăzi, ca urmare a cerinţelor crescute de materiale estetice şi biocompatibile, utilizarea amalgamului este tot mai scăzută. Cererea crescută de materiale restaurative directe a fost însoţită şi de modificări ale tehnicii de restaurare. Dezvoltarea tehnicilor adezive respectă principiul biologic conservativ şi e compatibilă şi cu concepţia profilactică. Păstrarea şi stabilizarea ţesuturilor dure dentare prin tehnici de restaurare directă sunt preferabile, în comparaţie cu preparările intempestive în vederea realizării unor restaurări indirecte.

Unul din obiectivele importante în stomatologie este adeziunea materialelor restaurative la substructurile organice. Se consideră că un material restaurativ trebuie să se asemene cu structura dentară pe care o înlocuieşte din toate punctele de vedere. Astăzi sunt utilizate diverse tipuri de materiale restaurative directe. Alături de amalgam, cele mai frecvent folosite sunt răşinile compozite şi cimenturile glasionomere. Amalgamul este un material ieftin şi uşor manevrabil, dar nu este de dorit datorită esteticii scăzute şi a toxicităţii.

Răşinile compozite sunt materialele cu estetica cea mai bună şi proprietăţi fizice acceptabile, dezavantajele utilizării lor fiind legate de preţul de cost ridicat, consumul de timp şi sensibilitatea tehnicii de utilizare. Materialele compozite sunt materiale solide, în a căror compoziţie intră două sau mai multe componente sau faze distincte, evaluate la o scară superioară celei atomice şi ale căror proprietăţi sunt intermediare în comparaţie cu proprietăţile materialelor constituente. De regulă, cele două faze sunt una dispersată, reprezentată de umplutură şi una continuă, matricea, fluidă la un moment dat în cursul fabricării compozitului.

Compozitele utilizate în medicina dentară conţin particule de sticlă silicată cu rolul de a asigura proprietăţile mecanice şi transmiterea şi dispersia luminii pentru a crea efectul de transluciditate asemănătoare smalţului, încorporate de un monomer acrilic fluid iniţial, pentru a pătrunde în toate microretenţiile cavităţii, care urmează a fi polimerizat.

Fluiditatea monomerului este însă limitată, de aceea majoritatea compozitelor sunt prevăzute cu un sistem adeziv ce constă dintr-un amestec de monomeri acrilici plasaţi la nivelul suprafeţelor gravate acid în prealabil. Astfel rezultă un strat de 1-5 µm care sigilează pereţii cavităţii, asigurând retenţii - micromecanice la substructura organică şi - prin copolimerizare la compozit.

Cimenturile glasionomere au în compoziţia lor calciu, o pudră de sticlă aluminosilicată de stronţiu (bază) şi un polimer solubil (acid). Când aceste componente se amestecă, are loc o reacţie de priză bazată pe neutralizarea acidului de către pulberea conţinând o bază. Întrucât ambele componente sunt materiale cu o diversitate chimică importantă şi CGI obţinute prezintă o paletă largă. Apariţia CGI a fost o consecinţă a studierii cimenturilor silicate şi înlocuirii acidului fosforic în acestea cu acizi chelatori organici. De asemenea, s-a studiat şi cimentul policarboxilic, Smith demonstrând că cimenturile dentare care prezintă adeziune pot fi preparate din acid poliacrilic. Aşadar, CGI au fost descrise ca fiind un hibrid între cimenturile silicate şi cele policarboxilice.

1

CGI pot avea o aplicabilitate clinică foarte largă, datorită capacităţii lor de a-şi modifica proprietăţile fizice în funcţie de raportul pulbere-lichid sau compoziţia chimică. În plus, faţă de restaurările metalice, CGI prezintă estetică superioară. De asemenea, au efect anticariogen prin fluorul eliberat, biocompatibilitate crescută şi prezintă adeziune chimică la ţesuturile mineralizate. Pe de altă parte, proprietăţile mecanice – rezistenţa scăzută la fractură, uzură şi tensiune – le limitează utilizarea în zonele cu stress ocluzal important. În zonele posterioare ale arcadei, CGI sunt utilizate în general ca materiale de obturaţii temporare. În vederea îmbunătăţirii acestor cimenturi s-au făcut eforturi, evaluându-se diverse forme de pulberi cu ceramică, metale sau fibre de sticlă.

Istoric

Dezvoltarea amalgamului, aurului şi ceramicii ca materiale restaurative în prima jumătate a secolului al 19 lea a stimulat dezvoltarea cimenturilor dentare ca materiale de fixare şi restaurare. La începutul secolului 20, existau 3 tipuri de cimenturi: zinc oxid eugenol (1875), ciment fosfat de zinc (1879) şi ciment silicat (1908).

La începutul anilor 1960 s-a subliniat importanţa utilizării unor materiale hidrofile, care să umezească suprafaţa dentară şi să reacţioneze cu hidroxiapatita şi/sau colagenul din ţesuturile dentare, în vederea obţinerii unor legături durabile substanţă organică-material restaurativ. Datorită prezenţei HA atât la nivelul smalţului, cât şi al dentinei, materialele considerate optime au fost cele care realizau chelarea sau legarea calciului. În acel moment, interesul era îndreptat către sistemele polielectrolitice hidrosolubile conţinând acid citric şi policarboxilic. 1963 a fost anul în care s-a testat pentru prima oară capacitatea acidului poliacrilic de a adera la ţesuturile dentare, prin legarea calciului şi formarea de legături de hidrogen cu polimerii organici similari colagenului. Rezultatul a fost obţinerea unor materiale conţinând fluoruri şi copolimeri, cum ar fi acidul policarboxilic. Pe lângă proprietăţile fizice – rezistenţă crescută la compresiune - şi biocompatibilitatea lor, principalul avantaj al acestor materiale era capacitatea de a se lega ionic la hidroxiapatita din smalţ şi dentină. Wilson şi Kent au dezvoltat cimenturi silicate cu estetică îmbunătăţită prin modifcarea raportului Al2O3/SiO2

în pulberea silicată. Apariţia CGI a fost anunţată în 1972 de Wilson şi Kent, fiind comercializate în

Europa începând cu anul 1975, iar în SUA cu anul 1977. Primul CGI a fost produs de firma DeTrey şi distribuit de Amalgam Dental Co în Anglia şi Caulk în SUA. Cunoscut sub denumirea de ASPA (alumino silicat poli-acrilat), primul CGI se găsea sub formă de sticlă aluminosilicată cu eliberare de ioni şi o soluţie apoasă de copolimer acrilic acid. Principala indicaţie a ASPA era în leziunile de clasa a Va, în special eroziuni şi abrazii.

CGI sunt un hibrid între cimenturile aluminosilicate şi cimenturile policarboxilice. Intenţia a fost aceea de a produce un ciment cu caracteristicile atât a celor aluminosilicate (transluciditate şi eliberare de fluor) cât şi a celor policarboxilice (capacitatea de a se lega chimic de structura dentară şi biocompatibilitate pulpară).

Evoluţia CGI în ultimele decenii a adus modificări atât pulberii, cât şi acidului policarboxilic. În această perioadă, experienţa clinică a adus la lumină avantajele şi dezavanajele utilizării CGI. Înţelegerea principiilor cimenturilor glasionomere a dus la îmbunătăţirea compoziţiei acestora şi reproductibilitatea tehnicilor. Totuşi, problema rezistenţei şi durităţii scăzute este încă de actualitate.

2

La baza evoluţiei materialelor compozite stau cimenturile silicate, obţinute prin reacţia dintre acidul fosforic cu particule de sticlă solubile în acid, rezultând astfel o matrice silicată ce conţinea particulele de sticlă reziduale. Problemele ridicate de aceste materiale au dus la utilizarea sistemelor bazate pe polimetil metacrilat (PMMA), care la rândul lor nu au fost ideale datorită percolării marginale, apărute ca o consecinţă a contracţiei de polimerizare importante, precum şi a rezistenţei scăzute la solicitările ocluzale. Ca urmare, s-a înlocuit monomerul metil metacrilat (MMA) cu un monomer bifuncţional, Bis-GMA, obţinut prin reacţia dintre bisfenol-A şi glicidil metacrilat. Ulterior, s-au obţinut şi alţi monomeri utilizabili, cum ar fi Bis-GMA modificaţi şi UDMA (uretan dimetacrilat). Atât Bis-GMA şi UDMA sunt foarte vâscoşi, drept urmare sunt utilizaţi în formă diluată, cu un alt monomer bifuncţional, TEGDMA, cu o vâscozitate mult mai scăzută.

Compozitele fiind materiale ce conţin mai multe faze, este importantă realizarea unei legături între acestea, motiv pentru care se recurge la tratarea particulelor de dioxid de siliciu cu agent de cuplare silanic. Scopul acestor agenţi de cuplare este obţinerea ataşării atât de particulele de dioxid de siliciu – prin legarea la grupările lor hidroxil – cât şi de monomerii din matrice – prin copolimerizarea cu legăturile duble ale acestora.

Pentru a obţine o umplutură cu anumite proprietăţi se pot adăuga ioni, de exemplu litiu şi aluminiu - pentru a face sticla mai casantă în vederea obţinerii de particule cu dimensiuni reduse, bariu, zinc, boron, zirconiu, ytriu – pentru radioopacitate. Modificările compoziţionale trebuie însă realizate cu precauţie, întrucât pot reduce eficacitatea agenţilor silanici.

În natură, dioxidul de siliciu se găseşte sub două forme: cristalină (cristobalit, trimidit sau cuarţ) sau necristalină (sticlă). Forma cristalină fiind dură rezultă un compozit mai dificil de finisat, în consecinţă se utilizează mai frecvent sticle de dioxid de siliciu modificate cu bariu, zinc sau ytriu.

CIMENTURI GLASIONOMERE

Clasificare

Termenul de CGI ar trebui utilizat numai în cazul materialelor ce prezintă o reacţie acid-bază cu rol în reacţia de priză şi eliberare continuă de fluor.

În funcţie de aceste criterii, CGI au fost clasificate după cum urmează:

Tip I – cimenturi de fixare ce conţin particule de sticlă cu diametru între 13-19 microni. Raportul pulbere-lichid este de 1.5:1.

Tip II – cimenturi utilizate în restaurări ce conţin particule de sticlă cu diametru de până la 50 microni. Raportul pulbere-lichid este de 3:1. Tipul II include şi CGI cu adaos de metale.

Tip III – baze sau lineri cu priză chimică (CGI pentru şanţuri şi fosete).Tip IV – baze sau lineri fotopolimerizabili.

3

Proprietăţile chimice sunt aceleaşi în esenţă pentru toate cele 4 categorii, dar există variaţii în ceea ce priveşte raportul pulbere-lichid şi dimensiunea particulelor de sticlă în scopul îndeplinirii funcţiei. CGI aderă la smalţ şi la dentină, eliberează ioni de fluor pentru perioade lungi de timp, sunt biocompatibili şi au aproximativ acelaşi coeficient de expansiune termică ca şi structura dentară. În ciuda acestor avantaje, CGI convenţionali prezintă şi dezavantaje, cum ar fi timp de lucru scurt, timp de priză lung, sunt casante, au rezistenţă redusă la fractură, la uzură, sunt susceptibili la umezeală şi deshidratare la începutul reacţiei de priză. Este cunoscut faptul că proprietăţile mecanice, fizico-chimice, manevrabilitatea şi priza unui CGI depinde în mod esenţial de mai mulţi factori, cum ar fi compoziţia sticlei aluminosilicate şi a acidului poliacrilic utilizate, dimensiunea particulelor pulberei de sticlă, proporţiile relative ale constituenţilor în amestec (sticlă/ acid poliacrilic/ acid tartaric/ apă) şi procesul de mixare. Majoritatea factorilor enumeraţi se află sub controlul producătorului, clinicianul având posibilitatea de a controla doar amestecul componentelor. Au existat diverse încercări de a îmbunătăţi CGI prin adăugarea unor componente organice sau anorganice pulberii sau lichidului.

La mijlocul anilor 1990 a fost introdus un subtip de CGI, denumiţi CGI „condensabili” sau „vâscoşi”, comercializaţi sub denumirea de Ketac Molar (3M ESPE), Fuji IX GP (GC America), caracterizaţi prin reducerea dimensiunii particulelor de sticlă şi un raport pulbere-lichid crescut. Aceste caracteristici conferă cimenturilor GI vâscoase rezistenţă crescută la uzură, la solicitare şi la îndoire. Utilizările acestor CGI sunt multiple, incluzând şi obturaţii provizorii pe termen lung.

Comparativ cu cimenturile tip I, cimenturile tip II sunt în general mai rezistente şi mai dure. În plus sunt mai puţin sensibile la umezeală şi eliberează mai mult fluor. Aceste proprietăţi se datorează raportului crescut pulbere-lichid pentru CGI tip II.

CGI tip IV au fost introduse la sfârşitul anilor 1980, fiind primele materiale hibride CGI-răşină compozită. Acestea se prezintă sub formă de pudră tradiţională a CGI şi un lichid ce conţine acid poliacrilic modificat. De regulă, atât pulberea cât şi lichidul conţin un fotoactivator care îi face sensibili la lumină. Există 5 tipuri de astfel de CGI: Vitrebond (3M ESPE), XR Ionomer (SDS/Kerr), Zionomer (Den-Mat), Fuji Lining LC (GC America) şi Photac-Bond (3M ESPE). Aceştia se leagă atât la răşină cât şi la dentină, eliberează fluor, sunt biocompatibili şi rezistă la atacuri acide. Aşadar sunt mai puţin sensibili la umiditate şi sunt fotoactivaţi, pentru uşurarea manevrării. Comparativ cu CGI tip III (autopolimerizabili), formele fotopolimerizabile se leagă mai puternic la dentină, prezintă percolare mai redusă şi eliberează mai mult fluor. Sunt mai greu de polimerizat dacă stratul depăşeşte 2 mm grosime şi se pot contracta până la 7% după 24 ore.

De la începutul anilor 1990, au fost introduse alte tipuri de produse hibride GI-răşină compozită, cu alte utilizări clinice. Aceste materiale pot fi utilizate ca materiale restaurative directe, produse ce aderă la dentină şi cimenturi de fixare. Numărul mare de materiale hibride a generat confuzie în rândul clinicienilor. Întrucât aceste materiale au caracteristici diferite, s-a convenit la următoarea terminologie pentru CGI şi materialele înrudite:

- CGI: sticlă cu conţinut de acid ce se poate descompune şi polimer acid care face priză prin reacţie acid-bază ce poate să apară şi în condiţii de întuneric (Ketac-Fil, Fuji Ionomer Tip II)

4

- CGI modificat cu răşini (CGIMR): priza se face pe baza unei reacţii acid-bază precum şi a unei reacţii de polimerizare iniţiate chimic sau fotonic; reacţia poate să aibă loc şi pe întuneric (Vitremer, Photac-Fil, Fuji II LC)

- răşini compozite modificate cu poliacizi (RCMPA): pot conţine una sau mai multe componente prezente în CGI, dar nu prezintă reacţie bază-acid sau nu prezintă o asemenea reacţie într-o perioadă de timp relevantă clinic. Produsele din această categorie nu au capaciteatea de a face priză pe întuneric (Dyract AP, Compoglass F, Hytac Aplitip, F200, elan).

Este important de reţinut ideea că pentru simplul fapt că un material „glass-ionomer” face priză pe întuneric, nu înseamnă că este un ciment glasionomer, întrucât capacitatea de a face priză pe întuneric poate fi determinată de o polimerizare de natură chimică. Însă, dacă un glass-ionomer nu face priză în absenţa luminii, cu siguranţă nu este un glassionomer, întrucât nu prezintă reacţie acid-bază.

Forme de prezentare

CGI se găsesc în comerţ sub trei forme: hidrofile (priză la contact cu apa), hidrofobe (non-water hardened) sau o combinaţie între cele două.

CGI hidrofile (water-mixed): Unii producători usucă prin vacuumare sau criodesicare poliacizii (în special poliacrilic şi polimaleic) şi îi încorporează în pulbere, obţinând astfel cimenturi hidrofile, care fac priză la contactul cu apa. Astfel, este prelungită valabilitatea cimentului (întrucât nu e posibilă gelatinizarea) şi redusă vâscozitatea (ceea ce uşurează manevrearea cimentului). Termenul anhidru nu este potrivit pentru aceste CGI, întrucât implică absenţa apei în timpul manevrării cimentului, ceea ce nu este valabil, apa fiind un element crucial în vederea obţinerii unei prize corespunzătoare. Componenta lichidă este alcătuită din apă distilată sau o soluţie apoasă de acid tartaric. Exemple de astfel de CGI sunt: Chelon-Fil (3M ESPE), Ketac-Cem (3M ESPE) şi Ketac Bond (3M ESPE).

CGI hidrofobe (non-water mixed): Lichidul care intră în componenţa acestor CGI conţine poliacizi (poliacrilic, polimaleic, itaconic, tartaric). Aceste produse au de regulă vâscozitate mai crescută, gelatinizarea lichdului fiind uneori posibilă datorită legăturilor de hidrogen ce pot să apară între lanţurile de acid poliacrilic, chiar şi după 6 săptămâni. Recipientele ce conţin lichidul aferent acestor CGI nu trebuiesc refrigerate, întrucât vor deveni prea vâscoase pentru a putea fi utilizate. Exemple de astfel de CGI sunt: versiunea mai veche a Fuji Ionomer Tip I (GC America) şi produsele Ketac Cem Aplicap (3M ESPE) şi Ketac-Cem Maxicap (3M ESPE).

Formă combinată water-mixed-non-water mixed CGI: Aceste CGI se prezintă sub formă de pulbere ce conţine acid poliacrilic deshidratat şi lichid ce conţine acid poliacrilic şi tartric. Proprietăţile lor, în special vâscozitatea şi valabilitatea, sunt intermediare între de celeleate 2 forme. Exemple de astfel de CGI includ versiunea nouă a Fuji Ionomer Tip I (GC America) şi Fuji Cap I (GC America). În produsele Fuji, procentul de acid poliacrilic deshidratat adăugat la pulbere este de 5%, restul fiind adăugat în lichid.

5

Compoziţie

Pulbere Conţine o sticlă aluminofluorosilicată de calciu, ce eliberează ioni. Cimenturile

moderne conţin dioxid de siliciu (41.9%), trioxid de aluminiu (28.6%) şi oxid de calciu (15.7%). Mai pot conţine fosfat de aluminiu (12%), fluorură de aluminiu (8%) şi fluorură de sodiu (9%).

CaO este frecvent înlocuit cu oxid de stronţiu (SrO) sau de zinc (ZnO). Ca sursă de fluor, se utilizează fluoruă de calciu (CaF2). În plus, mai pot conţine pentaoxid de fosfor (P2O5) şi oxid de sodiu (Na2O). Wilson et al au studiat relaţia dintre compoziţia sticlei şi proprietăţile cimentului obţinut, observând că proprietăţile acestuia depinde de raportul Al:Si iniţial. Totuşi, acest raport nu poate fi evaluat individual, întrucât proporţia molară a cationilor ce modifică reţeaua, de exemplu Ca2+ sau Sr2+, determină rolul structural al aluminiului în reţeaua de sticlă. Dacă raportul Ca:Al > 1:2 şi Al:Si < 1:1, atunci tot aluminiul poate realiza legături coordinative (prezintă 4 valenţe libere) şi va intra în reţeaua de sticlă sub formă de tetraoxid de aluminiu (AlO4). Reţeaua de sticlă va fi formată de oxid de aluminiu legat de oxid de siliciu. Într-o asemenea structură în care Al3+ înlocuieşte Si4+, unităţile formatoare de reţea de sticlă sunt încărcate negativ, fenomen echilibrat de încărcătura pozitivă a cationilor din reţea. Dacă nu există suficienţi cationi, de exemplu raportul Ca:Al < 1:2, atunci unii ioni de Al vor avea 6 valenţe libere. Legăturile de oxigen ce rezultă între tetraedrele de Al şi Si adiacente sunt vulnerabile în faţa atacului acid. Ionii de Al3+ au o rezistenţă mai scăzută decât ionii de Si4+. Ca urmare, ionii de Al3+ interacţionează mai slab cu straturile de electroni ale anionilor de O, lăsându-le cu o polaritate reziduală suficientă pentru a fi susceptibili la atacul acid. Ionii de oxigen nelegaţi sunt şi ei susceptibili la atacul acid - cationii corespunzători sunt schimbaţi pentru protoni. Fluorurile (CaF2) sunt introduse în aceste sticle pentru a forma tetraedre AlO3F şi SiO3F. Înlocuirea ionilor de O2

- de către ioni de F- reduce screening-ul cationului central şi astfel întăreşte legăturile cationice remanente, făcându-le mai puţin susceptibile la atacul acid. Dar ionul de F- nu poate forma legături, astfel că întrerupe reţeaua de sticlă. Fiecare ion de F introduce un ion de O nelegat în reţea. Astfel, CaF2

modifică în esenţă reţeaua într-o măsură mai mare decât CaO, aşa încât înlocuirea CaO cu CaF2 creşte susceptibilitatea sticlei la atacul acid şi reduce timpul de priză a CGI. Cercetările lui Wood şi Hill asupra unor sticle multicomponente au indicat că, pe lângă cristalizare, majoritatea CGI prezintă şi o fază de separare lichid-lichid, pentru a obţine o fază de particule bogată în fluor şi calciu. În multe cazuri, aceste particule cristalizează ulterior în CaF2. Alte studii demonstrează că reacţia de priză a cimentului apare preferenţial cu faza bogată în calciu şi fluor. În general, sticlele care prezintă fază de separare lichid-lichid formează cimenturile cele mai rezistente. Frecvent se adaugă sticlelor ionomere ioni alcalini pentru a reduce temperatura de topire în timpul procesului de obţinere. Totuşi, încorporarea de Na are o influenţă negativă asupra solubilităţii, stabilităţii hidoelectrolitice şi a proprietăţilor mecanice ale cimentului. Comparativ cu alţi cationi, Na este eliberat în cantităţi mai mari, întrucât este mobil la temperaturi scăzute cum sunt cele din sticlele silicate, putând fi schimbat uşor cu ioni de H. Ionii de sodiu intră în competiţie cu cei de Ca şi Al pentru grupările carboxilice de la nivelul lanţurilor de poliacizi, inhibând astfel procesul de legare. Procentul de legare în matricea de

6

polisăruri va influenţa modulul lui Young, gradul deformării plastice şi în consecinţă, rezistenţa la fractură.

Pulberile descrise sunt combinate şi fuzionate (timp de 2 ore la 1300ºC) cu fluxul de fluoruri, cu scopul de a le reduce temperatura de fuziune. Sticla obţinută este apoi turnată pe o tavă de oţel. Pentru a fi fragmentată, masa este imersată în apă iar particulele sunt apoi trecute prin sită pentru a le separa în funcţie de dimensiune.

Dimensiunea particulelor variază în funcţie de producător, fiind de obicei între 20 microni pentru cimenturile de fixare şi 50 microni pentru cimenturile restaurative. Pentru cimentare dimensiunea optimă este între 13 şi 19 microni.

Lichid

Lichidul este reprezentat de o soluţie apoasă de polimeri şi copolimeri de acid acrilic. Un copolimer este un lanţ compus din 2 molecule. Pentru lichidul CGI, un asemenea copolimer poate fi alcătuit dintr-o moleculă de acid poliacrilic şi una de acid itaconic.

Reactivitatea depinde de ingredientele acidului sau copolimerului acid, precum şi de greutatea sa moleculară şi concentraţia sa. Adăugând acid maleic sau itaconic, creşte numărul grupărilor carboxilice şi astfel creşte reactivitatea. Poliacidul poate să facă parte fie din lichid, ca soluţie apoasă, fie din pulberea cimentului, ca acid desicat. În ultimul caz, lichidul este apă simplă în care poliacidul deshidratat se dizolvă în timpul mixării. Acidul degradează structura sticlei, hidrolizează legăturile reţelei şi eliberează cationi de Ca şi Al care sunt chelaţi de grupările carboxil, servind la legarea lanţurilor poliacrilice. Proprietăţile cimentului care se formează depind de gradul de legare a lanţurilor. A fost demonstrat faptul că un grad înalt de legare determină creşterea modulului lui Young al cimentului întărit. O concentraţie mai crescută a acidului poliacrilic va determina scăderea pH-ului şi creşterea ritmului şi proporţiei reacţiei. Conţinutul crescut în acid înseamnă conţinut scăzut în apă. Aceasta, împreună cu legăturile ionice numeroase conduc la scăderea numărului de molecule de apă nelegate. Probabil şi acest fenomen serveşte la creşterea modulului lui Young, întrucât apa nelegată va acţiona ca agent plastifiant. Creşterea masei molare a acidului policarboxilic determină creşterea rezistenţei CGI. La concentraţii foarte crescute ale acidului reacţia poate fi anihilată de lipsa apei, importantă pentru hidratarea complexelor formate, sau de numărul insuficient de cationi disponibili pentru neutralizarea completă.

Adăugarea de cantităţi moderate de agent aditiv va aduce modificări prizei CGI. Acidul L-(+)-tartaric este cel mai eficient asemenea aditiv, întrucât prelungeşte timpul de lucru şi determină o priză rapidă. În prezenţa acestuia, ionii metalici sunt în continuare extraşi din sticlă, dar odată eliberaţi ei reacţionează preferenţial cu acidul tartaric formând tartrate, întârziind astfel formarea matricii de polisăruri. Enantiomerii L-(+)-tartarici reacţionează rapid nu doar formând tartrat de calciu, ci şi accelerând ritmul de formare a poliacrilatlui de aluminiu.

Pe lângă acidul poliacrilic, care este componenta cea mai importantă la formarea matricii cimentului, mai sunt prezenţi 3 alţi acizi, fiecare jucând un rol important în structura CGI.

7

Acidul itaconic favorizează reacţia între sticlă şi lichid. De asemenea, previne gelatinizarea lichidului care poate să apară ca urmare a legăturilor de hidrogen între lanţurile de acid poliacrilic.

Acidul polimaleic intră frecvent în compoziţia lichidului. Este un acid mai puternic decât cel poliacrilic, cu rolul de a favoriza întărirea cimentului şi de a reduce sensibilitatea la umezeală. Funcţia sa este asigurată datorită multiplelor grupări carboxilice (COOH) care favorizează legarea rapidă a lanţurilor policarboxilice, fapt ce contribuie şi la estetica CGI, permiţând alegerea unor ionomeri de sticlă mai convenţionali şi mai puţin reactivi.

Acidul tartaric, aşa cum am menţionat anterior, intră şi el în compoziţia lichidului, fiind un component important al CGI, ca aditiv de contol al reacţiei. Rolul său este acela de a prelungi timpul de lucru şi de a asigura o priză eficientă favorizând extragerea ionilor din particulele de sticlă; apoi împiedică legarea ionilor de lanţurile polimerice până când acestea devin lineare, moment în care legarea este mai rapidă. De asemenea, acidul tartaric are şi rolul de a întări şi asigura rezistenţa cimentului. Acest acid joacă un rol atât de important în îmbunătăţirea manevrării CGI, încât este numit şi „al patrulea element cheie” al CGI, celelalte trei fiind pulberea, poliacizii şi apa.

Proprietăţi chimice

În mod normal, disoluţia unei sticle anorganice de către un acid nu este dezirabilă. Totuşi, în ceea ce priveşte sticlele ionomere, compoziţia acestora este fabricată pentru a fi degradată de acizi relativ slabi, în vederea formării cimentului. Astfel, o pulbere fină de sticlă aluminosilicată reacţionează cu o soluţie apoasă poliacidă, de exemplu acid poliacrilic, aşa cum reiese din Figura 1.

Figura 1

Reacţia de priză, iniţiată de amestecul pulberii cu lichidul, se realizează în 3 faze care se suprapun:

Faza I: Când pulberea şi lichidul sunt amestecate, se formează ioni de hidrogen prin ionizarea acidului poliacrilic în apă. Aceşti ioni atacă periferia particulelor de sticlă, determinând eliberarea ionilor de calciu, aluminiu şi fluor şi formarea unui hidro-gel pe bază de silicat în jurul particulelor de sticlă implicate.

8

Faza II: Ionii de Ca2+ şi Al3+ migrează din hidrogelul silicat în faza apoasă a cimentului unde, pe măsura creşterii pH-ului, aceştia precipită sub formă de polisăruri (în special policarboxilice). Policarboxilaţii leagă ionic lanţurile polianionice determinând întărirea cimentului. În primă instanţă se formează policarboxilaţi de calciu, întrucât: 1) sunt eliberaţie în cantităţi mai mari prin acţiunea ionilor de H care atacă preferenţial particulele de sticlă în zonele bogate în Ca; 2) ionii de Ca au încărcătură bivalentă care le permite o migrare mai rapidă în faza apoasă şi 3) cationii de Ca nu formează complexe stabile cu ionii de fluor, asa cum o fac cationii de aluminiu. Acest lucru înseamnă că ionii de Ca sunt mai receptivi la legarea lanţurilor polianionice. Policarboxilaţii de Ca se formează în primele 5 minute, în timp ce policarboxilaţii de Al, mai stabili şi mai rezistenţi, se formează în 24 ore. Prin urmare, în faza iniţială, proprietăţile fizice ale cimentului sunt mai slabe, dar se îmbunătăţesc pe măsură ce se formează policarboxilaţi de Al. Ionii de F, Ca şi Al eliberaţi iniţial din particulele de sticlă, nu iau parte la formarea matricii, dar rămân în compoziţia ei.

Faza III: Are loc o hidratare progresivă atât a hidrogelului silicat cât şi a policarboxilaţilor, ceea ce va determina îmbunătăţirea proprietăţilor fizice ale cimentului. Această fază poate să continue mai multe luni de zile.

Două rezultate clinice importante ale acestei reacţii sunt că proprietăţile fizice ale CGI se ameliorează progresiv datorită reacţiei de priză lungi şi că cimentul este sensibil la umiditate şi desicare, ca urmare a hidrogelului care acoperă particulele.

Apa joacă un rol esenţial în reacţia de priză. În primele stadii ale prizei, apa din lichidul cimentului este încorporată în totalitate în structura acestuia. În timpul prizei, cimentul trebuie protejat de apa înconjurătoare pentru a preveni disoluţia cationilor metalici. Odată întărit cimentul, apa poate să aibă diverse locaţii, de exemplu, la nivelul situsurilor coordinative ale cationilor metalici sau în jurul zonelor de hidratare ale lanţurilor polianionice. Încorporarea apei în timpul prizei este exemplificat în Figura 2.

Figura 2

9

În acest stadiu, pierderea apei poate determina fracturarea şi fisurarea suprafeţei cimentului, rezultatul fiind o suprafaţă cretoasă. Cu timpul, cantitatea de apă legată superficial scade în favoarea apei legate puternic. Priza cimentului continuă în timp. Stadiile prizei sunt rezumate în Figura 3.

Figura 3

Proprietăţi fizice - mecanice

Parametrii mecanici esenţiali pentru un material de restaurare sunt modulul de elasticitate, rezistenţa la fracturare şi duritatea de suprafaţă. Comportamentul CGI la diferite tipuri de stress variază în funcţie de condiţiile testării. Produsele comercializate prezintă un modul de elasticitate de 2-10 MPa. Contaminarea îndelungată cu fluide – în special în primele stadii după mixarea cimentului – este responsabilă de reducerea modulului de elasticitate şi a rezistenţei la fractură. Pentru a putea fi utilizate în reconstituiri în zona distală a arcadei dentare, sunt necesare ameliorarea rezistenţei la fracturare, a rezistenţei mecanice şi casanţa. Testarea rezistenţei la compresiune sau la flexie in vitro au permis evaluarea proprietăţilor mecanice în condiţii similare situaţiei clinice. Numeroşi cercetători au determinat rezistenţa CGI în diverse condiţii. Un rezumat al datelor reprezentative obţinute se observă în tabelul 1. Rezistenţa la compresiune este măsurată de regulă după stocarea timp de 24 de ore într-un mediu umed. Aceasta variază între 60 şi 300 MPa, iar rezistenţa flexurală are o valoare de până la 50 MPa. Se observă o creştere semnificativă a rezistenţei la flexie cât şi la compresiune (de aproximativ 100%) prin expunerea la umezeală între 24 de ore şi un an după prepararea cimentului. Prin expunerea la soluţii apoase cu diferite pH-uri, CGI prezintă o rezistenţă crescută la eroziunea acidă comparativ cu alte materiale restaurative. Din experimentele pe termen lung asupra CGI, a fost observată o înmagazinare crescută de apă, de 5% în primele 6 luni. Prin absorbţia crescută a apei, CGI prezintă şi un fenomen de dilatare volumetrică importantă comparativ cu răşinile compozite. Rezistenţa la fractură diferă în funcţie de cantitatea de apă absorbită, întrucât apa influenţează microstructura CGI. Pentru produsele comerciale şi experimentale au fost obţinute valori cuprinse între 0,1 şi 0,6 MPa. Nu a putut fi demonstrată o corelaţie între greutatea moleculară a acidului poliacrilic şi rezistenţa la fractură. S-a observat in vitro o creştere a rezistenţei la fractură cu 20% la 6 luni după menţinerea în apă.

10

Tabel 1RF – rezistenţa la flexie, RC – rezistenţă la compresiune, 3-BP – îndoire în 3 puncte,

4 – BP – îndoire în 4 puncte,BB – îndoire biaxială, ws – menţinere în mediu umed, as – menţinere în aer, wc – menţinere în mediu umed, ciclică

Uzură şi oboseală

Proprietăţile mecanice ale CGI sunt evaluate în general prin simularea condiţiilor din cavitatea orală. Comportamentul intraoral al materialelor restaurative este un proces complex în care stress-ul din timpul masticaţiei în prezenţa unui mediu chimic activ este responsabil de degradarea obturaţiei. În timp, deteriorarea este descrisă în termeni de uzură, percolare marginală şi fractură, datorită stress-ului constant. Întrucât stress-ul masticator aplicat la nivelul unei obturaţii este variabil şi nici ciclurile masticatorii zilnice nu sunt constante, au fost determinate statistic. Braem et al au propus o medie a stress-ului masticator la om între 5 şi 20 MPa, la o frecvenţă masticatorie de circa 2 Hz. Numărul de contacte ocluzale zilnice în cazul forţelor masticatorii medii a fost estimat între 300 şi 700 cicluri.

Pierderea de material ca urmare a lipsei contactului antagonist a fost denumită uzură ocluzală fără contact antagonist (CFA). Uzura în ariile cu contact ocluzal (OCA) a fost evaluată ca fiind pierdere de material prin interacţiunea directă a antagonistului cu materialul de restaurare. Materialele restaurative au fost măsurate experimental împreună

11

cu amalgamul şi a fost determinată rata relativă de uzură. Ratele de uzură sunt comparate cu cele obţinute pentru amalgam, acesta fiind un material standard cu succese clinice.

CFA pentru CGI a fost de 5 ori mai crescută faţă de amalgam şi de 3 ori faţă de răşinile compozite. Totuşi, în ciuda uzurii de suprafaţă reduse, unele restaurări au eşuat neaşteptat datorită oboselii mecanice. În comparaţie cu rezistenţa iniţială la fractură, oboseala determină acumularea în timp a defectelor. Caracteristicile oboselii ciclice pot fi evaluate cu ajutorul testelor Wohler sau Staircase. Trebuie înţeles faptul că acţiunea corozivă a fluidelor orale asupra cimenturilor, ceramicii şi chiar a polimerilor contribuie semnificativ la sensibilitatea la fractură a materialului. Experimentele de oboseală ciclică indică o deteriorare a materalelor restaurative, limitându-le durata de viaţă. CGI, comparativ cu răşinile compozite, îşi îmbunătăţesc rezistenţa în timp ca urmare a absorbţiei de apă, contracarând astfel o degradare şi mai accentuată. După stocarea în apă timp de o lună se obţine o valoare a rezistenţei la fractură egală cu rezistenţa iniţială, chiar şi în condiţii de stress ciclic.

Compatibilitate termică Atât structura dentară cât şi materialele restaurative se dilată la contactul cu

alimente şi băuturi fierbinţi şi se contractă dacă acestea sunt reci. Aceste dilatări şi contractări pot afecta închiderea marginală, în special în situaţia în care există diferenţa între valorile coeficientului de dilatare termică (CTE) pentru dinte şi pentru materialul de restaurare. În Tabelul 2 se observă valorile CTE pentru materialele de restaurare cele mai utilizate în comparaţie cu CTE pentru smalţ şi dentină. La o temperatură variind între 20 şi 60˚ C, răşinile compozite şi amalgamul se dilată mai mult decât structurile dentare, în timp ce CGI şi ceramica prezintă valori similare comparativ cu dintele.

Material CTE [ppm]CGI 10,2-11,4Răşini compozite 14-50Amalgam 22,1-28Porţelan 12Smalţ dentar uman 11,4Dentină umană 8,3

Tabel 2 – Coeficienţii de expansiune termincă liniari, măsuraţi între 20 şi 60° C pentru principalele materiale restaurative dentare

Proprietăţi opticeCGI iniţiale erau foarte opace datorită conţinutului crescut de fluor, care era

necesar pentru a îmbunătăţi manevrarea lor. Reducerea cantităţii de fluoruri şi utilizarea unor sticle mai translucide a fost

posibilă odată cu descoperirea efectelor acidului tartaric, obţinându-se astfel cimenturi mai translucide. Adăugarea acidului polimaleic a dus de asemenea la obţinerea unor cimenturi mai translucide, întrucât au putut fi utilizate particule de sticlă mai convenţionale şi mai puţin reactive.

Transluciditatea se îmbunătăţeşte în general după primele 24 de ore, dar nu atinge un maxim decât după o săptămână de la plasarea restaurării.

12

Sensibilitatea la umiditate şi desicarea

CGI sunt sensibile la umiditate până la 24 de ore, după unele studii, în timp ce altele indică că ar trebui protejate de umezeală 10-30 minute de la aplicarea obturaţiei. Ketac-Fil de exemplu, este sensibil 10 minute de la aplicare, în timp ce Fuji tip II – 20 minute. Modificările aduse compoziţiei cimentului Ketac-Fil au redus durata de sensibilitate la umezeală. Expuşi în mediu umed, ionii de Ca şi Al părăsesc faza apoasă a cimentului şi astfel nu mai formează policarboxilaţi. Acest fenomen determină formarea unei matrici cretoase, care se erodează, având suprafaţa foarte abrazată şi cu o rezistenţă foarte scăzută. Sensibilitatea la umezeală se pierde odată ce ionii de Al şi Ca iau parte la formarea policarboxilaţilor, devenind mai puţin susceptibili la migrare.

Sensibilitatea la desicare variază de la 1 la 15 zile, în funcţie de material. Mount raportează că sensibilitatea la desicare durează până la 6 luni. Desicarea timpurie privează cimentul de apa necesară pentru reacţia de priză, prelungind astfel timpul de priză. Desicarea tardivă împiedică hidratarea hidrogelului silicat şi a policarboxilaţilor, reducând astfel rezistenţa materialului. Uscarea poate determina şi fisurare, pierderea esteticii şi accelerarea deteriorării. Susceptibilitatea la desicare a cimentului scade în timp, odată cu legarea apei de hidrogel şi policarboxilaţi.

Tehnica corectă de aplicare a CGI tip II cu priză chimică impune aplicarea unei răşini uni-component, cu vâscozitate scăzută şi fotoactivare la nivelul suprafeţei de cement expuse cât mai repede cu putinţă.

Consideratii cliniceProprietăţi anticariogene

Este binecunoscut faptul că fluorul are efect carioprofilactic. Fluorurile pot acţiona în diverse moduri; inhibă metabolismul bacteriilor cariogene şi creşte rezistenţa la carie a smalţului şi a dentinei prin remineralizarea zonelor poroase. De regulă fluorul se aplică sub formă de soluţie, pastă sau varnish peste toţi dinţii. În ceea ce priveşte materialele de obturaţie care eliberează fluor, experienţa clinică demonstrează efectul anticariogenic, prevenind apariţia cariilor secundare. CGI convenţionale eliberează iniţial până la 10 ppm F şi între 1-3 ppm F pe durata a 100 de luni. Această eliberare de F (măsurată in vitro în apă distilată) a demonstrat capacitatea de prevenire a cariilor secundare.

Fluorul este eliberat sub formă de fluorură de sodiu, care nu ia parte la formarea matricii, astfel că prin eliberarea sa cimentul nu va suferi deteriori sau alterări ale proprietăţilor fizice.

Eliberarea de flor este maximă imediat după plasarea obturaţiei şi scade treptat. În primele 24-48 de ore se constată eliberarea crescută a fluorului, urmată de un declin cantitativ rapid. Eliberarea iniţială este datorată fluorului de suprafaţă, în timp ce eliberarea tardivă se face pe seama fluorului din interiorul obturaţiei.

Rata de eliberare de fluor la 5 ani a fost identică cu cea înregistrată la 5 luni. La nivelul smalţului fluorul a fost descoperit până la 7,5 mm de la marginea

obturaţiei cu CGI tip II. Într-o perioadă de 3 săptămâni, CGI au eliberat de 2,5 ori mai mult fluor decât un

ciment silicat.

13

Cantitatea de fluor eliberată, crşte odată cu scăderea pH-ului, probabil datorită disoluţiei de suprafaţă a obturaţiei.

La depozitarea în salivă artificială, CGI au eliberat o cantitate mai mică de ioni de fluor comparativ cu depozitarea în apă deionizată.

Studiile indică faptul că CGI se pot reîncărca cu fluor din mediul extern. CGI expuse la geluri cu fluor in vitro înmagazinează o cantitate mare de fluor pe care mai târziu o eliberează.

Eliberarea de fluor este mai important la CGI tip II decât tip I datorită raportului mai mare pulbere-lichid al CGI tip II, fapt ce indică un conţinut mai ridicat de particule de sticlă.

CGI manevrate manual eliberează semnificativ mai puţin fluor faţă de cele malaxate mecanic.

Acoperirea obturaţiei de CGI cu un sigilant, reduce cantitatea de F eliberată. CGI pot reduce solubilitatea smalţului cu până la 52%. Deşi unele studii in vivo indică că eliberarea de fluor de la nivelul obturaţiilor cu

CGI poate reduce cariile în zonele apropiate obturaţiei, un rezumat detaliat a 28 de studii indică un efect pozitiv asupra cariilor secundare, dar fără dovezi concludente per total.

Adeziunea la structurile dentare

Adeziunea chimică a CGI la dentină şi smalţ este obţinută prin reacţia între ionii fosfat din ţesuturile dentare cu grupările carboxil din acizii poliacrilici. Neutralitatea electrică este menţinută prin combinarea ionilor de calciu cu ionii fosfat. CGI se leagă la dentină, valorile rezistenţei la tensiune a legăturii fiind între 1 şi 3 MPa. Valorile obţinute au fost scăzute ca urmare a sensibilităţii CGI la umezeală în timpul prizei. Rezistenţa legăturii a fost îmbunătăţită (11 Mpa) prin tratarea dentinei cu un acid policarboxilic. Adeziunea chimică a CGI la ţesuturile dure dentare prin combinarea acizilor policarboxilici cu hidroxiapatita a fost considerat cel mai important avantaj al acestor materiale. Mecanismul de legare ionică între acid şi HA este însoţit de observaţia că rezistenţa legăturii la smalţ este superioară celei la dentină, în concordanţă cu cantitatea relativă de HA prezentă. Se presupune că rezultatul legăturii este înlocuirea ionilor fosfat din HA cu ioni poliacrilat. Deşi mecanismul exact este încă necunoscut, se consideră că implică umezirea suficientă a CGI şi formarea consecutivă de legături ionice. CGI se leagă direct la smalţ şi dentină, chiar şi în prezenţa smear layer-ului. Totuşi, condiţionarea suprafeţei cu acid policarboxilic, citric sau fosforic, îmbunătăţeşte această legătură. Acizii demineralizează şi penetrează suprafaţa dentinară până la o profunzime de 1 μm, pregătind-o pentru adeziunea chimică.

Mulţi practicieni folosesc acid poliacrilic pentru condiţionarea dentinei, în concentraţii variabile: 10% (GC Conditioner), 25% (Ketac-Conditioner) sau 40% (Durelon lichid). Nu se utilizează componenta lichidă a CGI hidrofile întrucât acestea nu sunt soluţii de acizi poliacrilici.

Cercetătorii recomandă utilizarea acidului poliacrilic 10% aplicat 10 secunde, fiind acceptată o concentraţie între 10 şi 25%. Dacă se utilizează Durelon, se aplică doar 5 secunde, după care se clăteşte cu apă din abundenţă.

14

Biocompatibilitate

Proprietăţile chimice ale CGI le fac foarte biocompatibile:- acidul poliacrilic, care intră în componenţa lichidului, este un acid slab- puţinii ioni de hidrogen disociaţi sunt legaţi electrostatic de lanţurile

polimerice- lanţurile polimerice sunt lungi şi astfel se imbrică, ceea ce previne

migrarea lor în lungul tubulilor dentinari ceea ce ar putea cauza efecte adverse pulpare.

În pofida acestor factori, cazuri de sensibilitate la unele CGI au fost raportate la începutul anilor 1980, cu durere progresivă şi cu instalare relativ tardivă. Această sensibilitate a fost înregistrată exclusiv pentru CGI tip I (cimenturi de fixare). Această sensibilitate se datorează probabil plasării cimentului sub presine peste o suprafaţă întinsă de dentină preparată.

Manipularea

Raportul pulbere-lichid este important şi variază în funcţie de producător. O reducere a acestui raport, poate diminua proprietăţile fizice ale materialului.

Mixarea se face ideal pe o plăcuţă de sticlă, care poate fi răcită, pentru a prelungi timpul de lucru (în unele cazuri în dublează). O răcire prea accentuată a plăcuţei poate determina reducerea rezistenţei la compresiune şi a modulului de elasticitate.

Nu este necesar amestecul cimentului pe o suprafaţă mare, întrucât reacţia de priză este doar uşor exotermă.

Înainte de mixare, pulberea se împarte în 2 porţiuni egale. Se amestecă prima cantitate cu lichidul timp de 20 secunde, apoi se adaugă a doua cantitate şi se amestecă încă 20 secunde. Mixarea trebuie realizată în maxim 40 secunde, iar cimentul trebuie utilizat înainte de a-şi pierde strălucirea. Dacă se pierde strălucirea, cimentul nu va umezi suprafaţa dentară, reducându-se astfel rezistenţa adeziunii. De asemenea va fi prea vâscos şi grosimea stratului poate fi prea mare.

Proprietăţile mecanice ale CGI sunt strâns legate de microstructura lor. Factori cum ar fi dimensiunea particulelor, distribuţia porozităţii afectează rezistenţa finală semnificativ. Variaţii în compoziţia lichidului sau a pulberii, în raportul pulbere-lichid, dimensiunea particulelor, pre-tratamentul şi alte considerente practice cum ar fi mixarea manuală, cu dispozitive rotative sau cu vibraţii au influenţă considerabilă asupra proprietăţilor mecanice ulterioare ale CGI. Mixarea este un factor cheie, întrucât orice metodă utilizată este supusă înmagazinării de aer în structura cimentului. Porozitatea internă are o influenţă semnificativă asupra proprietăţilor mecanice. Cimenturile mixate manual au o porozitate de 3,5%. Totuşi, cimenturile cu vâscozitate scăzută prezintă o creştere a porozităţii. În funcţie de vâscozitatea cimentului, Nomoto et al au observat o scădere de 10% a rezistenţei la o porozitate de 0,2% pentru CGI restaurative, iar pentru CGI de fixare la o porozitate de 3% o scădere a rezistenţei de 50%.

În practica zilnică, mixarea manuală corectă este dificil de realizat, astfel că pentru uşurarea muncii practicienilor au fost create capsulele predozate. Cimenturile încapsulate mixate automat au un raport pulbere-lichid standard şi asigură o consistenţă

15

omogenă a pastei de ciment obţinute. Pe de altă parte, amestecul final prezintă o porozitate crescută.

Răşini diacrilice compozite

Clasificare

Una din primele clasificări ale compozitelor este în funcţie de dimensiunea particulelor umpluturii. În primă instanţă compozitele apărute pe piaţă conţineau particule cu diametru mediu de 10-20 µm, cele mai mari fiind de aproximativ 50 µm, drept urmare pentru denumirea lor s-a utilizat termenul de compozite cu macroumplutură. Odată cu evoluţia materialelor dentare şi necesitatea unei finisări şi rezistenţe la uzură superioare superioare, s-au utilizat particule cu dimensiuni din ce în ce mai reduse. De-a lungul timpului s-au dezvoltat, în funcţie de variaţiile dimensionale ale particulelor, mai multe clase de compozitele: cu megaumplutură (peste 100 µm), macroumplutură (particule cu dimensiuni de 10 – 100 µm), midiumplutură (1 – 10 µm), miniumplutură (0,1 – 1 µm), microumplutură (0,01 - 1µm) şi nanoumplutură (0,005 – 0,01 µm) (Figura 4).

Unele compozite pot prezenta particule cu dimensiuni variabile, de aceea se numesc compozite hibride, cea mai mare dimensiune de particulă definind tipul de compozit hibrid (de exemplu, compozit hibrid cu miniumplutură). Când în compoziţia compozitului nu intră decât umplutură cu particule de aceeaşi dimensiune şi matrice nepolimerizată, denumirea dată este de compozit omogen. Atunci când materialul conţine compozit prepolimerizat sau o umplutură mai deosebită, denumirea dată este de compozit heterogen. În cazul în care materialul de umplutură a suferit adăugiri, rezultatul este un compozit modificat, de exemplu minifill omogen întărit cu fibre.

Figura 4 – Clasificarea compozitelor dentare în funcţie de dimensiunea particulelor

În funcţie de caracteristicile legate de manipulare, compozitele pot fi fluide (flowable) sau compacte (packable). Compozitele fluide au vâscozitate redusă, dimensiunea şi distribuţia particulelor componente fiind similară cu cea a compozitelor

16

hibride, dar cantitatea mai redusă, permiţând astfel adăugarea unei cantităţi mai crescute de răşină pentru a reduce vâscozitatea. Utilitatea lor clinică variază în funcţie de cantitatea de umplutură: cele cu cantităţi mai reduse se utilizează pentru sigilarea şanţurilor şi fosetelor sau pentru restaurări anterioare de dimensiuni mici, iar cele cu cantităţi mai mari de umplutură sunt indicate în restaurări de clasa I, II, II, IV şi V cât mai conservative întrucât au proprietăţi mecanice inferioare compozitelor hibride.

Compozitele compacte (sau condensabile) au apărut ca urmare a necesităţii unui material care să îmbine estetica compozitului cu uşurinţa de manipulare a amalgamului. Rezultatul a fost un compozit indicat pentru restaurări de clasa I şi II, cu o vâscozitate mai crescută şi mai puţin lipicios faţă de compozitele hibride şi, prin urmare, mai uşor de aplicat, dar fără alte îmbunătăţiri esenţiale.

În funcţie de monomerii utilizaţi, compozitele pot fi pe bază de Bis-GMA (utilizat în special în SUA) sau UDMA (mai frecvent în Europa), acesta din urmă fiind considerat iniţial superior ca adeziune şi stabilitate cromatică, fapt ce nu a fost demonstrat ulterior de studiile clinice.

O altă clasificare a compozitelor are la bază tipul de polimerizare al monomerilor matricii. Primele compozite utilizate au fost cele autopolimerizabile (denumite şi compozite cu polimerizare chimică sau sisteme bicomponent), care intrau în compoziţia bazei protezelor dentare. Datorită inconvenientelor legate de decolorarea la 3-5 ani de utilizare (cauzată de acceleratorii de polimerizare aminici) s-au introdus compozitele cu polimerizare UV, care au fost la scurt timp înlocuite cu compozite fotopolimerizabile (visible light-cured - VLC).

Astăzi, compozitele fotopolimerizabile sunt cele mai utilizate, succesul lor fiind însă legat de puterea fasciculului luminos de a polimeriza matricea materialului. Pentru a asigura o polimerizare optimă în profunzime, straturile de compozit aplicate nu trebuie să depăşească 1,5-2 mm. Sunt mai dificil de polimerizat compozitele microfile, cele cu nuanţă mai închisă şi cele plasate în zone interproximale. Pentru a depăşi aceste neajunsuri s-a recurs la utilizarea compozitelor cu priză duală. Astfel, priza realizată prin fotopolimerizare este completată cu priza mai lentă, prin autopolimerizare, a resturilor de material fotopolimerizat insuficient. Un alt tip de polimerizare este cea etapizată, caz în care se utilizează un filtru care previne fotopolimerizarea completă a materialului, lăsându-l mai moale şi mai uşor de finisat. După finisare se îndepărtează filtrul şi se realizează fotopolimerizarea completă.

În condiţii de acces optim sunt suficiente 20 de secunde pentru a obţine o fotopolimerizare adecvată a materialului. Aparent, o post-polimerizare de 20-60 de secunde ar îmbunătăţi proprietăţile suprafeţei obturaţiei, de exemplu rezistenţa la uzură. Conform studiilor, un clinician pierde 40 de ore într-un an de muncă realizând fotopolimerizare, de aceea se fac eforturi intense de a reduce timpul de fotopolimerizare prin creşterea intensităţii fasciculului de lumină. Pentru fotopolimerizare pot fi utilizate lămpi cu cuarţ-tungsten-halogen (QTH), plasme cu arc (PAC), lasere şi diode cu emisie de lumină (LED) (Figura 5). Dintre acestea, cel mai scurt timp de polimerizare – între 3 şi 10 secunde – îl asigură PAC şi laserele. Dezavantajul ce poate surveni în cazul unei polimerizări rapide este acela că poate să apară o contracţie de polimerizare excesivă care să slăbească legătura restaurării cu dintele.

17

Figura 5 – Aparate utilizate în vederea fotopolimerizării: A - lampă cu cuarţ-tungsten-halogen (QTH), B - plasmă cu arc (PAC), C- laser, D- diodă cu emisie de lumină (LED)

Forme de prezentareCompozite fotopolimerizabileAcestea se prezintă sub formă de seringi sau carpule în diverse nuanţe, aşa cum se

observă în fig 6. Seringile sunt fabricate din mateial plastic opac, pentru a proteja materialul de expunerea la lumină, asigurându-i astfel termenul de valabilitate. Dacă se utilizează o carpulă, aceasta se plasează într-o seringă, pasta fiind exprimată după îndepărtarea dopului de protecţie. Avantajele utilizării carpulei sunt plasarea eficientă a compozitului, reducerea infecţiei încrucişate şi protejarea pastei de expunerea la lumina ambientală.

Compozitele autopolimerizabile şi cele cu priză dublăDe regulă, acestea sunt achiziţionate în 2 seringi sau 2 tuburi, unul cu pastă, altul

cu catalizator şi necesită spatulare. De ex fig 7.

CompoziţieO răşină compozită este alcătuită din 4 componente importante: matrice

polimerică organică, particule anorganice de umplutură, agent de cuplare şi sistem iniţiator-accelerator. Matricea organică cel mai frecvent utilizată este un monomer aromatic sau de uretan diacrilat. Monomerii sunt lichide vâscoase, adiţia de monomeri de diluţie reducând vâscozitatea.

Particulele anorganice dispersate pot fi reprezentate de materiale anorganice cum ar fi sticla sau cuarţ (particule fine) sau dioxid de siliciu coloidal (particule microfine). Figura 8 prezintă 2 diagrame dimensionale pentru particulele fine şi ultrafine înconjurate de matericea polimerică.

18

Figura 8: a – particule fine; b – particule ultrafine

Agentul de cuplare silanic, un organosilan, este aplicat particulelor anorganice de către producător înainte de a le amesteca cu monomerul. Agentul silanic conţine grupări funcţionale (de exemplu metoxi) care hidrolizează şi reacţionează cu umplutura anorganică, precum şi cu grupările organice nesaturate care reacţionează cu monomerul în timpul polimerizării. Agenţii silanici se numesc agenţi de cuplare întrucât formează o legătură între faza organică şi cea anorganică a compozitului.

Sistemele de iniţiere-accelerare asigură priza prin auto-, fotopolimerizare sau polimerizare duală. În funcţie de tipul de priză există 2 tipuri şi 3 clase de compozite:

Tip 1 – materiale ce conţin polimeri, indicate pentru restaurări ce implică suprafaţa ocluzală

Tip 2 – alte materiale ce conţin polimeri: Clasa 1: materiale autopolimerizabileClasa 2: materiale fotopolimerizabile

Grup 1: energie aplicată intraoralGrup 2: energie aplicată extraoral

Clasa 3: materiale cu priză dublă

Monomeri

Cei mai frecvenţi monomeri utilizaţi în compoziţia compozitelor sunt dimetacrilaţii (Bis-GMA) 2,2 bis[4(2-hidroxi – 3 metacriloiloxi propiloxi) –fenil] propan şi dimetacrilaţii de uretan (UDMA). Ambii conţin legături duble de carbon la fiecare capăt, care pot să realizeze o polimerizare adiţională. Puţine produse conţin atât Bis-GMA cât şi UDMA. Aşadar aceştia sunt consideraţi monomeri de bază.

Vâscozitatea monomerilor, în special Bis-GMA, este foarte crescută, de aceea trebuie adăugaţi diluanţi pentru a obţine o consistenţă favorabilă utilizării clinice după adiţia umpluturii. Pentru reducerea şi controlul vâscozităţii se adaugă trietilen glicol dimetacrilat (TEGDMA), un compus cu greutate moleculară scăzută. Prin urmare, TEGDMA este un monomer de diluţie. Figura 9 prezintă formulele chimice a monomerilor utilizaţi în fabricarea compozitelor.

Pentru a îmbunătăţi durata de viaţă clinică a compozitelor, se cercetează noi monomeri care să reducă contracţia de polimerizare şi concentrarea de stress-uri interne.

19

Umplutură

Una din metodele de clasificare a compozitelor este în funcţie de dimensiunea particulelor, forma şi distribuţia umpluturii. Primele compozite apărute conţineau particule sferice cu diametru mare (20-30 μm), apoi au apărut particule mari cu forme neregulate, particule microfine (0,04-0,2 μm), particule fine (0,4-3 μm) şi în final amestecuri (microhibride) conţinând în special particule fine amestecate cu particule microfine. În funcţie de tipul de particule, compozitele pot fi microhibride sau compozite cu microumplutură.

Figura 9 – Tipuri de monomeri utilizaţi în fabricare compozitelor

Compozitele microhibride conţin sticle cu formă neregulată (sticlă borosilicată; litiu, bariu sau aluminiu silicat; sticlă de stronţiu sau zinc) sau particule de quartz cu diametru uniform. În mod normal, compozitele au în compoziţie particule fine cu două sau mai multe dimensiuni şi umplutură cu microparticule (5-15%). Această distribuţie a particulelor permite stocarea eficientă, cu particulele mai fine ocupând spaţiile dintre particulele mai mari. Compozitele microhibride pot conţine umplutură pînă la 60-70% din volum, ceea ce reprezintă aproximativ 77-84% din greutatea compozitului. Majoritatea producătorilor indică concentraţia umpluturii în procente de greutate (wt%) (Figura 10 a). O variaţie a acestei modificări este utilizată, în care majoritatea umpluturii este întărită, cu cantităţi mici de dioxid de siliciu adăugate oligomerului. O altă modificare (microumplutură omogenă) conţine particule fine de dioxid de siliciu

20

dispersate în oligomer. Un dioxid de siliciu microfin tipic este prezentat in figura 10 b, iar în figura 10 c – o umplutură cu particule fine de dioxid de siliciu.

Figurta 10 – Microscopie electronică (SEM) a tipurilor de umplutură; a – umplutură

anorganică fină; b – microumplutură de cuarţ; c – microparticule de cuarţ în umplutură polimerică

Compozitele cu microumplutură conţin dioxid de siliciu cu o suprafaţa crescută (100-300 m2/g), diametrul particulelor fiind între 0,04-0,2 μm. Din cauza ariei de suprafaţă crescute, se poate adăuga oligomerul doar 25% în volum şi 38% în greutate, astfel încât să păstreze consistenţa pastei suficient de scăzută. Umpluturile pe bază de particule de dioxid de siliciu microfine sunt preparate şi măcinate în particule cu diametru de 10-20 μm. Aceste umpluturi întărite pot fi adăugate oligomerului în concentraţii astfel încât conţinutul anorganic să crească cu 32-50% în volum, sau 50-60% în greutate.

Agenţi de cuplare

Pentru ca un compozit să aibă proprietăţi corespunzătoare, trebuie realizată o legătură rezistentă între umplutura anorganică şi monomerul organic în timpul prizei. Adeziunea este realizată de producător, care tratează suprafaţa umpluturii cu un agent de cuplare înainte de amestecul lui cu oligomerul. Cei mai frecveţi agenţi de cuplare sunt agenţii silanici. Un agent silanic tipic este reprezentat în formula de mai jos:

În timpul aplicării agentului silanic peste umplutură, grupările metoxi hidrolizează la grupările hidroxi ce reacţionează cu umezeala adsorbită sau cu radicalii –OH din umplutură. De asemenea, ei se pot condensa cu radicalii –OH la un agent silanic hidrolizat adiacent pentru a forma un film de homopolimer la suprafaţa umpluturii. În

21

timpul reacţiei de priză a monomerului, legăturile duble C-C ale agentului silanic reacţionează cu monomerul, formând o legătură între umplutură şi matricea polimerică (reprezentare schematică în Figura 11). Această legătură transmite stress-ul aplicat compozitului între particule, care sunt rezistente, prin intermediul polimerului care are o rezistenţă mai scăzută. Această legătură poate fi degradată de absorbţia de apă de către compozit în timpul utilizării clinice.

Figura 11

Iniţiatori şi acceleratori

Compozitele pot fi auto sau fotopolimerizabile, cele fotopolimerizabile fiind mai frecvent utilizate. Activarea la lumină se realizează cu ajutorul unei lumini albastre cu o lungime de undă de 470 nm, care este absorbită de un fotoactivator, cum ar fi camforochinona, adăugată de producător în cantităţi variabile, între 0,2-1%. Reacţia este accelerată prin prezenţa unei amine organice conţinând o legătură dublă C-C. Amina şi camforochinona sunt stabile în prezenţa oligomerului la temperatura camerei, cât timp compozitul nu este expus la lumină.

Activarea chimică este realizată la temperatura camerei de către o amină organică (pastă catalizator) ce reacţionează cu un peroxid anorganic (pastă universală) producând radicali liberi, care la rândul lor atacă legăturile C-C, determinând polimerizarea. Odată amestecate cele 2 paste, reacţia de polimerizare se instalează rapid.

Unele compozite prezintă priză dublă. Aceştia conţin iniţiatori şi acceleratori ce permit activarea la lumină, urmată de autopolimerizare.

Pigmenţi şi alte componente

De regulă se adaugă şi cantităţi moderate de oxizi organici pentru a obţine diverse nuanţe, care să corespundă nuanţelor dinţilor. Nuanţele disponibile cuprind o paletă largă, de la alb la galben şi gri. Uneori se adaugă şi un absorbant de raze UV pentru a reduce modificările cromatice determinate de oxidare.

Proprietăţi chimiceReacţia de priză

Reacţia de priză a compozitelor cu polimerizare chimică este iniţiată de un peroxid (iniţiator) şi accelerată de o amină. Pentru compozitele fotopolimerizabile, iniţiatorul îl constituie lumina albastră vizibilă. Compozitele cu priză dublă utilizează ambele mecanisme în realizarea prizei.

22

Răşinile polimerizate prezintă legături puternice ca urmare a prezenţei legăturilor duble C-C. Gradul polimerizării variază, fiind diferită în interiorul blocului de compozit faţă de stratul de suprafaţă (oxigen-inhibited layer). Procentul de legături duble care reacţionează variază între 35 şi 80%. Gradul de polimerizare este mai mare pentru compozitele utilizate în tehnica dentară.

Polimerizarea monomerilor se realizează în patru faze: activare, iniţiere, propagare şi terminare. În faza de activare sunt generaţi radicali liberi, care reacţionează cu monomerul în etapa de iniţiere, formând capătul unui lanţ polimeric. În timpul propagării, se adaugă monomeri noi lanţului, fenomen ce încetează odată cu terminarea monomerilor sau împiedicarea sterică. Prin creşterea intensităţii luminii lămpii de fotopolimerizare este impulsionată activarea şi creşte numărul de lanţuri de monomeri formate. Însă, la un anumit punct stimularea activării nu mai este necesară. Etapele polimerizării se petrec foarte rapid: activarea şi iniţierea se realizează în mai puţin de o secundă, iar în etapa de propagare au loc între 100,000 şi 1,000,000 de reacţii pe secundă.

Proprietăţi fizice şi mecanice

Contracţie de polimerizare

Tabel 3 – Proprietăţile principalelor tipuri de compozite

Proprietate Compozite all-purpose

Compozite cu microumplutură

Compozite condesabile

Compozite fluide

Compozite de laborator

Rezistenţă la flexie (MPa)Coeficient de flexie (GPa)Limita oboselii la flexie (MPa)

80-1608,8-1360-110

60-1204,0-6,9

-

85-1109,0-12

-

70-1202,6-5,6

-

90-1504,7-15

-

Rezistenţa la compresiune (MPa)Coeficient de compresiune (GPa)Rezistenţa la tensiune diametrală (MPa)

240-290

5,5-8,3

30-55

240-300

2,6-4,8

25-40

220-300

5,8-9,0

-

210-300

2,6-5,9

33-48

210-280

-

-

Contracţie de polimerizare liniară (%)Stabilitate cromatică, îmbătrânire accelerată – 450 kJ/m2 Stabilitate cromatică, pătare cu suc/cafea

0,7-1,4

1,5

4,3

2,3

-

-

0,6-0,9

-

-

-

1,5

-

-

1,1-2,3

1,7-3,9

Tabelul 3 oferă valorile lineare ale contracţiei de polimerizare pentru compozitele uzuale.

Contracţia de priză este o consecinţă directă a cantităţii deoligomer şi diluant din compoziţia materialului, astfel compozitele microhibride se contractă doar 0,6-1,4% în timp ce compozitele microfile 2-3%. Aceste valori ale contracţiei de polimerizare atrag cu sine stress-uri de polimerizare de până la 13 MPa la interfaţa compozit-dinte. Acestea detremină o legătură foarte strânsă între dinte şi material, care nu permite infiltrarea salivei între pereţii cavităţii şi materialul de obturaţie. Dar dezavantajul este acela că aceste tensiuni pot genera fisuri şi fracturi la nivelul smalţului adiacent. Eventualitatea

23

acestui fenomen este şi mai crescută pentru compozitele microfile, în care cantitatea de polimer prezent este crescută, iar contracţia de polimerizare este mai importantă. Efectul contracţiei de polimerizare poate fi redus prin depunerea stratificată a compoziului, cu polimerizarea fiecărui strat în parte, ceea ce permite contracţia separata a straturilor de compozit.

Coeficientul de expansiune termică

Valoarea coeficientului de expansiune termică pentru materialele compozite (28-45 ppm/ ºC) este de două ori mai mare decât pentru amalgam (25 ppm/ ºC) şi de 3-4 ori mai mare decât pentru structura dentară. Coeficientul de expansiune termică al compozitelor cu particule fine variază între 25 şi 38 x 10-6/ºC şi între 55 şi 68 x 10-6/ºC al compozitelor cu particule microfine. Valorile pentru compozit sunt considerabil mai reduse decât media obţinută pentru matricea polimerică şi faza anorganică, dar sunt mai mari decât pentru dentină (8,3 x 10-6/ºC) şi smalţ (11,4 x 10-6/ºC). Valorile sunt mai crescute pentru compozitele microfile ca urmare a cantităţii mai mari de polimer.

Datorită modificărilor extreme ale temperaturii în mediul intraoral poate fi afectată interfaţa dinte-restauraţie, cu apariţia percolării marginale, care atrage cu sine pete inestetice ale obturaţiei, sensibilitate sau iritaţie pulpară datorită endotoxinelor bacteriene şi posibilitatea apariţiei cariilor secundare. Având în vedere proprietăţile izolatoare şi difuzibilitatea termică redusă a materialelor ceramice şi polimerice, se constată că modificările temperaturii intraorale (20-30º C timp de 20-30 de secunde) nu sunt suficiente pentru a genera asemenea efecte. Dacă polimerizarea a fost realizată corect, materialul devine rezistent la modificările intraorale. Totuşi, nivelul de conversie a monomerilor în polimeri este de maxim 55-65%. În timpul reacţiei de polimerizare, materialul suferă contracţii. În stadiile incipiente ale conversiei monomerilor în polimeri, numărul de lanţuri polimerice formate este limitat, legăturile dintre ele fiind precare. Când circa 20% din monomeri au suferit procesul de conversie, reţeaua polimerică formată se transformă din fluidă în solidă, având proprietăţi mecanice superioare. Din acest punct contracţia de polimerizare începe să producă atât stresuri interne, în cadrul reţelei, cât şi la nivelul tuturor suprafeţelor, afectând stratul de legătură cu smalţul şi dentina. Contracţia de polimerizare este mai importantă pentru compozitele fotopolimerizabile decât pentru cele autopolimerizabile, iar creşterea intensităţii lămpii de fotopolimerizare accentuează şi mai mult acest fenomen. De asemenea, compozitele cu mai multă umplutură prezintă stresuri de polimerizare în interiorul masei de material. Contracţia este mai importantă în straturile subţiri de material şi scade cu creşterea grosimii stratului. Studiile clinice însă nu au demonstrat o legătură evidentă între percolarea marginală şi fenomenul de contracţie. Spre deosebire de materialele compozite, cimenturile glasionomere au o priză mai îndelungată şi dezvoltă stresuri mai reduse la interfaţa cu substructura organică. Sistemele adezive noi apărute sunt mai vâscoase, tocmai pentru a reduce aceste stresuri. În timpul polimerizării, stresul asupra pereţilor cavităţii are valori în limite admise, de 1-2 MPa, acestea dispărând în câteva ore, fapt încurajat şi de absorbţia de apă.

Conductivitatea termică a compozitelor cu particule fine (25-30 x 10-4 cal/sec/cm2

[ºC/cm]) este mai mare decât cea a compozitelor cu particule microfine (12-15 x 10 -4

cal/sec/cm2 [ºC/cm]) datorită conductivităţii crescute a umpluturii anorganice comparativ

24

cu matricea polimerică. Totuşi, pentru temperaturi înalte tranzitorii, compozitele nu îşi modifică temperatura la fel de repede ca şi structura dentară, această diferenţă neavând semnificaţie clinică.

Absorbţia de apăPentru compozitele cu particule fine (0,3-0,6 mg/cm2) absorbţia de apă este mai

mare decât pentru compozitele cu particule microfine (1,2-2,2 mg/cm2), datorită volumului mai scăzut de polimer în compozitele cu particule fine. Un rol important în absorbţia apei îl are stabilitatea şi calitatea agentului de cuplare silanic, care poate minimaliza deteriorarea legăturii între polimer şi umplutură. La măsurarea expansiunii higroscopice începând de la 15 minute după polimerizarea iniţială, s-a observat că sunt necesare 7 zile pentru a atinge echilibrul şi 4 zile pentru a atinge nivelul maxim de expansiune. Întrucât compozitele cu particule fine prezintă valori mai scăzute ale absorbţiei de apă, ele prezintă mai puţină expansiune când sunt expuse la apă.

Absorbţia apei determină umflarea componentei polimerice a compozitului, favorizând difuziunea şi dezorbţia monomerilor nelegaţi. Apa şi alte molecule mici pot plasticiza compozitul şi degrada matricea în monomer şi alţi derivaţi. Carnea de vită şi colesterol esteraza pot descompune chimic matricea polimerică în formaldehidă şi/sau monomeri cu moleculă mică. Consecinţele pentru prorpietăţile compozitelor sunt în această situaţie evidente, dar nu există studii clinice suficiente care să indice consecinţele biologice.

Solubilitatea

Solubilitatea în apă a compozitelor variază între 0.01 şi 0.06 mg/cm2. pentru compozitele fotopolimerizabile, expunerea adecvată la sursa de lumină este esenţială. Polimerizarea neadecvată poate să apară în straturile mai profunde atunci când lumina nu penetrează eficient. Compozitele astfel polimerizate prezintă absorbţie mai crescută a apei şi solubilitate mai mare, posibil manifestată prin instabilitate cromatică timpurie.

La stocarea compozitelor microhibride în apă a fost detectată eliberarea de ioni anorganici, asociaţi cu fragilizarea legăturii compozit-dinte. Dioxidul de siliciu se scurge în cea mai mare cantitate în baia de apă (15-17 μg/ml) în primele 30 de zile, cantitatea scăzând pe măsura expunerii. Compozitele cu microumplutură eliberează oxid de siliciu mai lent şi prezintă o creştere de 100% în următoarele 30 de zile (14,2 μg/ml). De asemenea, sunt eliberaţi în cantităţi variabile şi bor, bariu, stronţiu şi plumb (6-19 μg/ml). Percolarea marginală şi fragilizarea legăturii pot fi factori ce contribuie la scăderea rezistenţei la abrazie şi uzură a compozitelor.

Rezistenţă şi coeficientul de flexie

Tabelul 3 indică valorile rezistenţei la îndoire şi a coeficientului de flexie pentru compozite. Rezistenţa la îndoire este similară pentru mai multe tipuri de compozite. Coeficientul de flexie pentru compozitele microfile şi flow este cu aproximativ 50% mai scăzut decât pentru compozitele normale, ceea ce indică procentul mai scăzut de umplutură din compozitele microfile şi fluide (flow).

25

Modulul de elasticitate al materialului este important întrucât dinţii prezentând un grad de deformare mai mare decât se credea iniţial. Materialele cu un coeficient de elasticitate ridicat nu se pot adapta deformărilor dentare determinate de forţele de flexie, de aceea în unele situaţii restaurarea se poate desprinde de smalţ sau dentină. Această posibilitatea apare mai des în cavităţile de clasa a V a vestibulare, la nivelul cărora forţele de îndoire pot produce deformări importante.

Rezistenţa şi coeficientul de compresiune

Valorile pentru acestea se găsesc în tabelul 3, fiind similare pentru diferite compozite în cazul rezistenţei la compresiune şi mai scăzute, în cazul coeficientului de compresiune, pentru compozitele microfile şi fluide decât pentru compozitele normale. Ca termen de comparaţie, se ştie că amalgamul prezintă un coeficinet de elasticitate de 62 MPa, dentina de 19 MPa şi smalţul de 83 MPa.

Culoarea şi stabilitatea cromatică

Culoarea şi îmbinarea nuanţelor pentru obţinerea esteticii obturaţiei sunt importante.

Modificările de culoare şi discrepanţele cromatice între obturaţie şi suprafaşa dentară înconjurătoare impun reobturarea. Fisurile datorate stress-ului ocluzal la nivelul matricii polimerice şi dezlipirea umpluturii de răşină ca urmare a hidrolizei determină o creştere a opacităţii şi alterarea esteticii restaurării. Colorarea poate să apară şi datorită oxidării şi ca rezultat al schimbului de apă din interiorul matricii polimerice şi interacţiunea sa cu situsutile polimerice neracţionate şi cu iniţiatorul sau acceleratorul neutilizat.

Stabilitatea cromatică a compozitelor actuale a fost testată prin îmbătrânire artificială într-o cameră cu UV şi temperaturi de până la 70º C şi prin imersia în diferite soluţii (cafea/ceai, suc de struguri/merişoare, vin roşu, ulei de susan). Aşa cum se observă în Tabelul 3, compozitele sunt rezistente la modificările cromatice determinate de oxidare, dar sunt susceptibile la pătare.

Rezistenţa la uzură a materialelor compozite a fost şi ea intens studiată, putând fi evidenţiate 5 tipuri de uzură a compozitelor (Figura 12): uzură alimentară (zone fără contact ocluzal), uzură determinată de dintele antagonist în ocluzie centrică (uzură în contact ocluzal), uzură funcţională, uzură de contact interproximală şi uzură determinată de metodele de igienă orală (abrazie datorată periajului dentar şi a pastei de dinţi).

Pentru a explica mecanismele uzurii, circulă mai multe teorii, prima dintre acestea fiind teoria microfracturilor, care consideră că în timpul solicitărilor ocluzale, particulele cu coeficient crescut din umplutură sunt comprimate de matricea adiacentă care în timp este slăbită, astfel apărând microfracturi în matrice. Prin unirea mai multor fracturi de acest fel în timp survine exfolierea straturilor superficiale de compozit. A doua teorie, cea a hidrolizei, consideră că legătura silanică dintre matrice şi umplutură este instabilă hidrolitic şi poate fi scindată, astfel permiţând pierderea particulelor de la suprafaţă. Teoria degradării chimice presupune că matricea răşinică absoarbe substanţe din alimente şi salivă care o degradează progresiv, alterând suprafaţa materialului. O ultimă teorie, cea

26

a protecţiei, consideră că matricea slăbită dintre particulele de umplutură este erodată în timp.

În cazul unei obturaţii posterioare înguste, uzura de contact ocluzal este mult redusă sau absentă, singura formă de uzură care se aplică în acest caz fiind uzura de contact cu alimentele. Uzura alimentară se datorează în mică măsură rezistenţei mecanice a materialului, principala cauză a acesteia fiind spaţierea particulelor umpluturii, care fiind mai dure decât matricea polimerică, o pot proteja atunci când sunt apropiate, fenomen numit microprotecţie. Drept urmare, compozitele cu microumplutură prezintă o rezistenţă crescută la uzura alimentară, în schimb au o rezistenţă de contact ocluzal mai redusă. Prin realizearea unei preparări înguste a substructurii dentare, se limitează contactul dintre bolul alimentar şi materialul de obturaţie, fenomen numit macroprotecţie. Aşadar, o obturaţie extinsă în zona distală a arcadei, în special la nivelul molarilor care sunt supuşi forţelor ocluzale cele mai mari, este mai susceptibilă la uzură prin contact ocluzal şi uzură funcţională. Atunci când aria de contact cu dintele antagonist include suprafaţa obturaţiei în întregime, uzura va apărea numai în zonele de contact. Dacă aria de contact cu antagonistul este reprezentată de smalţ, fenomenul nu se petrece.

Figura 12 – Principalele tipuri de uzură

Rezistenţa la uzură a compozitelor destinate obturaţiilor în zona distală a arcadei a fost cercetată în studii clinice longitudinale de peste 20 de ani, întreprinse de Universitatea din North Carolina şi Universitatea din Alabama. Rezultatul a indicat că cel

27

mai mare grad de rezistenţă la uzură îl au compozitele cu microumplutură. Cu toate acestea, toate compozitele comercializate după anul 2000, cu microumplutură, hibride şi compacte, au demonstrat in vitro şi in vivo o rezistenţă la uzură crescută. Testele de rezistenţă la uzură s-au realizat cu ajutorul unor aparate care simulau condiţiile din cavitatea orală: Leinfelder – considerat şi cel mai bun simulator de acest gen, Krejci şi Ferracane.

Mai puţin cunoscută este însă abrazia compozitelor determinată de periaj şi pasta de dinţi, gradul acesteia fiind însă scăzut. Dacă periajul este intempestiv, abrazia ar putea fi mai importantă, aşa cum s-a demonstrat într-un studiu asupra compozitelor fluide.

Consideraţii clinice

Biocompatibilitatea

Deşi testele in vitro au indicat toxicitatea componentelor majore ale compozitelor (Bia-GMA, TEGDMA, UDMA ) dacă se utilizează în forma lor iniţială, atunci când fac parte din matricea polimerizată, toxicitatea lor poate să apară doar în măsura în care sunt eliberate de la nivelul obturaţiei. Cantitatea eliberată depinde de tipul de compozit şi de metoda şi eficienţa polimerizării lui. Pentru a reduce efectul toxic pulpar, este importantă existenţa unui strat de dentină, chiar dacă aceste substanţe pot să îl străbată prin tubuluii dentinari. De aceea, nu se va aplica niciodată compozit în imediata apropiere a pulpei dentare, fără existenţa unei bariere dentinare, pentru a evita răspunsurile biologice adverse.

Nu se cunosc până la momentul actual efectele eliberării acestor substanţe asupra altor ţesuturi de la nivelul cavităţii orale, cu excepţia gingiei, aceste substanţe fiind cunoscute ca alergeni.

Au existat şi unele discuţii cu privire la efectul xenoestrogenic al materialelor compozite, dar au fost discreditate ca urmare a lipsei studiilor ştiinţifice.

Alegerea culorii

Alegerea culorii compozitului trebuie să se realizeze când dintele este hidratat, întrucât prin uscare prealabilă pare mai alb şi mai deschis la culoare. Modificările de culoare care survin în timp afectează atât compozitul, care devine mai galben datorită modificărilor chimice din matrice, cât şi dintele. Există şi factori care aceelerează modificările de culoare ale materialelor compozite, cum ar fi expunerea la raze UV, oxidarea şi umezeala. Compozitele fotopolimerizabile noi apărute, prin conţinutul ridicat de umplutură, substanţe ce absorb razele UV şi antioxidanţi, prezintă o stabilitate cromatică mult mai bună.

Desigur, odată cu vârsta, se modifică şi culaorea dentinei, dintele devenind mai opac şi mai galben, astfel că este foarte dificil de ales o nuanţă şi un material care să îşi modifice în timp culoarea în acelaşi sens cu dintele.

O altă problemă de estetică este realizarea unei treceri line de la suprafaţa obturaţiei la suprafaţa dentară, atât în ceea ce priveşte culoarea, cît şi translucenţa. Pentru realizarea acestui deziderat este importantă în primul rând bizotarea marginilor de smalţ 0,5 -1 mm, astfel armonizându-se diferenţa de culoare la marginile obturaţiei, în special

28

în zona anterioară. Prin bizotare se extinde suprafaţa de adeziune, reducându-se percolarea marginală care ar putea determina colorarea marginilor obturaţiei.

Rezistenţa la cariile secundare este bună câtă vreme nu apare percolarea marginală. Cel mai frecvent, acestea apar la nivelul zonelor de smalţ subţire, cu o orientare neregulată a prismelor, cu acces dificil şi supuse forţelor de îndoire, deci în special la nivelul marginilor cervicale şi proximale. Incidenţa cariilor secundare când tehnica de inserţie a compozitului a fost corectă a avut o valoare de 3% după 10 ani. Când aplicarea compozitului nu a respectat rigorile tehnicii, valoarea incidenţei cariilor secundare la 10 ani a fost de 25-30%.

În cazul obturaţiilor posterioare, deşi se credea iniţial că uzura de contact ocluzal va creşte în timp determinând expunerea dentinei cu apariţia consecutivă a cariilor secundare şi a sensibilităţii pulpare, s-a demonstrat că uzura se diminuează în timp, atingând valori medii de 250 lLm în 5 ani (figura 4-82). Şi compozitele rezistente la uzură prezintă în timp fenomenul, dar durează mai mult timp să atingă această valoare.

Integritatea marginală a obturaţiilor compozite depinde de modul de îmbinare a compozitului cu suprafaţa dentară. Astfel, în cazul marginilor bizotate, datorită uzurii, acestea se fragilizează în timp, fiind mai predispuse la fractură.

Profunzimea de polimerizare (pentru compozitele fotopolimerizabile)

Maximul de intensitate al radiaţiei luminoase este concentrat la suprafaţa compozitului fotopolimerizabil, scăzând în intensitate proporţional cu profunzimea, ca urmare a fenomenelor de reflexie şi dispersie. Gradul de polimerizare în funcţie de profunzime este influenţat de o serie de factori, de exemplu concentraţia fotoiniţiatorului sau a absorbantului de lumină din compoziţia compozitului, dimensiunea şi caracterul particulelor umpluturii sau timpul de expunere. Astfel, dispersia luminii este mai importantă în cazul compozitelor microfile faţă de cele microhibride, ale căror particule e sticlă sunt mai mici şi mai numeroase, dar este necesar un timp de expunere mai lung.

Un factor esenţial îl reprezintă intensitatea luminii la suprafaţa compozitului, de aceea este indicată apropierea vârfului lămpii de polimerizare până la 1 mm de materialul de obturaţie. Timupl de expunere indicat pentru polimerizarea unei răşini de culoare deschisă până la 2-2,5 mm profunzime este de 20 de secunde, răşinile mai opace necesitând circa 40 secunde, ca urmare a reducerii dispersiei luminii. Pentru a obţine o polimerizare uniformă, este indicată plimbarea vârfului lămpii de polimerizare la suprafaţa obturaţiei şi nu menţinerea ei într-un singur situs. În cazul în care utilizăm un vârf cu suprafaţa mai mare, e importantă prelungirea timpului de expunere la 60 de secunde pentru a compensa scăderea intensităţii.

Radioopacitatea

Pentru obţinerea unui compozit radioopac, producătorii amestecă umplutura neradioopacă (cuarţ, sticle de Al-Li, dioxid de siliciu) cu umplutură radioopacă (sticle cu atomi cu număr atomic crescut, de exemplu bariu, stronţiu sau zirconiu). Totuşi chiar şi aşa, radioopacitatea în cazul restaurărilor metalice este superioară. Standardul pentru

29

evaluarea radioopacităţii este aluminiul. Radioopaciteatea a 2 mm de dentină este echivalentă cu cea a 2,5 mm de Al, iar smalţul este echivalent cu 4 mm de Al.

Deşi compozitul ar trebui să depăşească radioopacitatea smalţului, se acceptă o radioopacitate echivalentă cu 2 mm Al.

30