Liczba falowa [cm -1 ]
159 Tabela 12. Średnie wartości wybranych właściwości badanych materiałów
3. Twarde tkanki zębów bydlęcych
Zęby bydlęce pozyskano z ubojni bydła w ramach standardowej procedury stosowanej podczas rozbiórki mięsa (wiek zwierząt: 2 lata). Przed przeprowadzeniem jakichkolwiek analiz zęby opracowano poprzez mechaniczne usunięcie miazgi i ozębnej. Opracowanie szkliwa i zębiny, polegające na oddzieleniu obu tkanek twardych oraz rozdrobnieniu na fragmenty, przeprowadzono z zastosowaniem stomatologicznego wiertła turbinowego. Wyżej wymienione procedury przygotowania materiału do badań wykonano w Zakładzie Biomateriałów i Stomatologii Doświadczalnej Uniwersytetu Medycznego w Poznaniu na zasadzie współpracy naukowej realizowanej w ramach grantu nr 2013/11/B/ST8/04415.
3.1. Przygotowanie
Rozdrobnione fragmenty szkliwa oraz zębiny pobranej z korony i korzenia zębów bydlęcych poddano analizie sitowej w celu wyselekcjonowania tych o wielkości z zakresu 250-500 µm (analizator TSS200, Mrc Scientific Instruments). W celu utrwalenia rozdrobnionych tkanek przed przeprowadzeniem analiz, materiał przechowywano w temperaturze 5°C, część fragmentów szkliwa i zębiny w warunkach suchych oraz część w mokrych (2% wodny roztwór tymolu). Charakterystykę szkliwa i zębiny wykonano po 7 dniach kondycjonowania w wyżej wymienionych warunkach, a także po przeprowadzeniu procesu przygotowania powierzchni z zastosowaniem komercyjnego czterokrokowego systemu wiążącego OptiBondTM FL (Kerr). Schemat aplikacji zastosowanego systemu wiążącego przedstawiono na Rysunku 59.
Rysunek 59. Schemat aplikacji systemu wiążącego OptiBondTM FL [322]
(Opublikowano za zgodą)
1 2 3 4
5 6 7 8
179
Poprawna aplikacja zastosowanego systemu wiążącego składa się z następujących po sobie ośmiu etapów (oznaczenia 1-8 na Rysunku 59):
1. nałożenie wytrawiacza na 15 s, 2. płukanie wodą przez 15 s,
3. suszenie sprężonym powietrzem przez 3 s,
4. wcieranie czynnika gruntującego (primer) przez 15 s, 5. suszenie sprężonym powietrzem przez 5 s,
6. wcieranie czynnika wiążącego przez 15 s,
7. przedmuchanie sprężonym powietrzem przez 3 s, 8. utwardzanie światłem niebieskim przez 20 s [322].
W Tabeli 16 zestawiono deklarowany przez producenta skład systemu wiążącego OptiBondTM FL.
Tabela 16. Skład systemu wiążącego OptiBondTM FL [323-324]
NAZWA ZWIĄZKU ZAWARTOŚĆ [%]
WYTRAWIACZ
37% kwas ortofosforowy 100
PRIMER
metakrylan 2-hydroksyetylu (HEMA) 10-30
alkohol etylowy 10-30
kwas 2-[2-(metakryloksy)etoksy krabonylo] benzoesowy 10-30
fosforan glicerolu dimetakrylowego 5-10
CZYNNIK WIĄŻĄCY
dwutlenek krzemu 30-60
metakrylan 2-hydroksyetylu (HEMA) 10-30
fluorek iterbu(III) 10-30
metakrylan 3-(trimetoksysililo)propylu 5-10 bis-metakrylan 2-hydroksy-1,3-propanodiylowy 5-10
heksafluorokrzemian sodu 1-5
180 3.2. Charakterystyka
Charakterystyka otrzymanych tkanek twardych zębów bydlęcych obejmowała następujące etapy:
analiza składu z zastosowaniem spektroskopii Ramana,
określenie różnic morfologicznych przy pomocy elektronowego mikroskopu skaningowego,
oznaczenie wartości powierzchni właściwej metodą porozymetrii gazowej,
określenie wartości całkowitej oraz składowych dyspersyjnej i specyficznej energii powierzchniowej.
3.2.1. Analiza składu
Analizę składu otrzymanych tkanek twardych zębów bydlęcych przeprowadzono z zastosowaniem spektroskopii Ramana. Badania wykonano w Zakładzie Spektroskopii Optycznej Wydziału Fizyki Technicznej Politechniki Poznańskiej na zasadzie współpracy naukowej, realizowanej w ramach grantu nr 2013/11/B/ST8/04415.
Na Rysunku 60 przedstawiono widma rozpraszania Ramana uzyskane na powierzchni szkliwa oraz zębiny pochodzącej z korzenia i korony zęba bydlęcego, poddanych kondycjonowaniu w warunkach suchych i mokrych. Położenie pasm obserwowanych w widmach rozpraszania Ramana badanych materiałów oraz przypisane im grupy funkcyjne zestawiono w Tabeli 17. W widmie szkliwa obserwowane są jedynie pasma pochodzące od głównego składnika budującego tę tkankę – podstawionego przez węglany hydroksyapatytu [13-14,19]: PO43−, CO32− oraz OH−. Związek ten jest również jednym z głównych składników zębiny [16-18], zatem wymienione pasma obserwowane są również w widmach tej tkanki, pochodzącej zarówno z korzenia jak i korony zęba. W strukturze hydroksyapatytu grupy węglanowe mogą podstawić zarówno grupy OH−, jak i PO43−, co oznaczone zostało odpowiednio jako podstawienie typu A i B. Składniki organiczne, głównie kolagen oraz inne białka stanowią około 30%
zębiny [16-17]. Pasma przypisane związkom organicznym są zatem widoczne w widmach tej tkanki. Należą do nich pasma przypisane drganiom w Amidzie I- i III-rzędowym oraz drgania zginające i rozciągające grupy C − H. Widma rozpraszania Ramana zębiny pochodzącej z korzenia i korony zęba bydlęcego nie wykazują istotnych różnic. Zauważono natomiast nieznaczne różnice w widmach badanych tkanek w zależności od warunków przechowywania. W widmach szkliwa i zębiny
181
przechowywanych w warunkach mokrych obserwowane jest występowanie pasm przypisanych grupie hydroksylowej (OH−), których obecność jest dowodem występowania cząsteczek zaadsorbowanej na badanej powierzchni wody.
Rysunek 60. Widma rozpraszania Ramana szkliwa i zębiny zębów bydlęcych poddanych kondycjonowaniu w warunkach suchych i mokrych
182
Tabela 17. Położenie pasm w widmach rozpraszania Ramana szkliwa i zębiny zębów bydlęcych oraz przypisane do nich grupy funkcyjne (δ – drgania zginające
(deformacyjne), ν – drgania rozciągające) GRUPA
[325-328] 960/960 960/960 960/960
ν1 HPO42−
[326-327] - 1003/1003 1002/1002
ν3 PO43−
[325-328] 1070/1070 1071/1071 1070/1071
ν1 CO32−typ A
[326-327] 1105/1105 1096/1098 1092/1097
ν C − N, δ N − H,
[327-328] 3585/3585 3585/3585 3585/3585
ν O − H(woda)
[327-328] -/3000-3600 -/3000-3600 -/3000-3600
183
Na kolejnym etapie badań analizie spektroskopowej poddano wszystkie składniki zastosowanego systemu wiążącego (wytrawiacz, primer, czynnik wiążący przed i po przeprowadzeniu procesu polimeryzacji) oraz twarde tkanki zębów bydlęcych (szkliwo i zębinę) po przeprowadzeniu każdego etapu procesu przygotowania powierzchni za pomocą wyżej wymienionego systemu. Uzyskane widma rozpraszania Ramana przedstawiono na Rysunku 61. Położenie pasm oraz przypisane im grupy funkcyjne zestawiono w Tabeli 18. Na przedstawionym rysunku przedstawiono dwa widma rozpraszania Ramana czynnika wiążącego – jedno przypisane jest jego niespolimeryzowanej formie (oznaczone jako: monomer) a drugie uzyskano po przeprowadzeniu procesu fotopolimeryzacji (oznaczone jako: polimer). W widmie wytrawiacza obserwuje się pasma przypisane grupom funkcyjnym występującym w strukturze kwasu ortofosforowego, jedynego składnika tego komponentu systemu wiążącego. Bardziej złożony skład primera oraz czynnika wiążącego znajduje odzwierciedlenie na widmach rozpraszania Ramana tych składników. W widmie pierwszego z wymienionych obserwowane jest występowanie grup funkcyjnych, których pochodzenie przypisać można wszystkim czterem deklarowanym przez producenta komponentom zawartym w składzie primera (por. Tabela 16). Analogiczna sytuacja obserwowana jest w przypadku widm uzyskanych dla czynnika wiążącego – występowanie obserwowanych pasm związane jest w głównej mierze z obecnością deklarowanych przez producenta związków metakrylowych oraz związków nieorganicznych zawierających krzem. W widmie spolimeryzowanego czynnika wiążącego obserwuje się również spadek intensywności pasma przypisanego podwójnym wiązaniom metakrylowym C = C, położonym przy liczbie falowej 1638 cm-1, w stosunku do widma otrzymanego dla tego składnika systemu wiążącego przed przeprowadzeniem procesu polimeryzacji. Jest to związane z rozerwaniem podwójnych wiązań metakrylowych w trakcie procesu polimeryzacji. W widmach otrzymanych dla szkliwa i zębiny przed procesem przygotowania powierzchni zaznaczono charakterystyczne dla badanych tkanek pasma przypisane obecności grup PO43−, występujące przy 960 cm-1 (czerwona przerywana linia).
184
Rysunek 61. Widma rozpraszania Ramana składników systemu wiążącego OptiBondTM FL oraz twardych tkanek zębów bydlęcych po przeprowadzeniu każdego etapu przygotowania powierzchni
185
Tabela 18. Położenie pasm w widmach rozpraszania Ramana wytrawiacza, primera i czynnika wiążącego oraz przypisane do nich grupy funkcyjne (δ – drgania zginające
(deformacyjne), ν – drgania rozciągające)
GRUPA
186
W widmach rozpraszania Ramana badanych tkanek twardych zębów bydlęcych nie obserwuje się zmian po przeprowadzeniu procesu wytrawiania. Proces ten ma jednak w głównej mierze na celu odwapnienie oraz zmianę struktury wytrawianej tkanki [19], w związku z czym wpływ wytrawiacza nie jest widoczny na otrzymanych widmach.
Ponieważ kolejnym etapem przygotowania powierzchni szkliwa i zębiny jest spłukanie wytrawiacza za pomocą wody (por. Rysunek 59), nie obserwuje się grup funkcyjnych pochodzących od tego składnika na widmach rozpraszania Ramana badanych tkanek.
W widmach rozpraszania Ramana szkliwa i zębiny poddanych procesom gruntowania (primingu) oraz wiązania (bondingu) obserwowane jest występowanie pasm przypisanych grupom funkcyjnym pochodzącym ze składników obu zastosowanych komponentów systemu wiążącego. Na przedstawionych widmach primera, czynnika wiążącego oraz szkliwa i zębiny, poddanych ich działaniu zaznaczono obszary występowania pasm charakterystycznych dla obu zastosowanych składników systemu wiążącego (pomarańczowa linia przerywana: 1150-1200 cm-1 oraz zielona linia przerywana: 1550-1800 cm-1). W obszarze pierwszym obserwuje się występowanie dwóch pasm umożliwiających rozróżnienie primera od czynnika wiążącego: pasma przypisanego grupie CH2 (1165 cm-1) oraz pasma przypisanego SiO2 (1184 cm-1).
Pierwsze wymienione pasmo nie jest obserwowane w widmie czynnika wiążącego, podczas gdy drugie z nich nie występuje w widmie primera.
Przedstawiona analiza składu badanych tkanek zębów bydlęcych potwierdza przebieg procesu przygotowania powierzchni szkliwa i zębiny za pomocą systemu wiążącego.
187 3.2.2. Morfologia powierzchni
Analiza morfologii powierzchni szkliwa i zębiny zębów bydlęcych przeprowadzona została z zastosowaniem skaningowego mikroskopu elektronowego (SEM). Badania wykonano w Wielkopolskim Centrum Zaawansowanych Technologii na zasadzie zlecenia. Zdjęcia SEM wykonano za pomocą mikroskopu Quanta FEG 250 (FEI). Obrazowanie przeprowadzono w trybie niskiej próżni pod ciśnieniem 70 Pa przy zastosowaniu energii wiązki równej 5 kV. Zdjęcia SEM wykonano dla tkanek przechowywanych w warunkach suchych.
Na Rysunku 62 przedstawiono zdjęcia SEM uzyskane na powierzchni badanych tkanek twardych zębów bydlęcych.
Na podstawie analizy przedstawionych zdjęć SEM można stwierdzić, że wszystkie trzy zaprezentowane tkanki cechują się znaczną porowatością. Zębina pochodząca z korony (Rysunek 62 E) wykazuje większą liczbę porów oraz większą gęstość ich rozmieszczenia w porównaniu ze szkliwem (Rysunek 62 A) oraz zębiną pobraną z korony zęba (Rysunek 62 I). Po przeprowadzeniu wytrawiania badane powierzchnie stają się bardziej chropowate, a kanaliki zębinowe ulegają otwarciu (Rysunek 62 B, F, J), co wydaje się szczególnie widoczne w przypadku zębiny pobranej z korony zęba bydlęcego (Rysunek 62 F). Aplikacja primera wypełniającego odsłonięte przestrzenie powoduje zmianę obserwowanej powierzchni, tworząc na niej cienką warstwę (Rysunek 62 C, G, K). Wcieranie oraz utwardzanie poprzez fotopolimeryzację czynnika wiążącego, ostatniego składnika zastosowanego systemu wiążącego, powoduje całkowite przykrycie powierzchni szkliwa oraz wcześniej odsłoniętych kanalików zębinowych obecnych w tkance pobranej zarówno z korony, jak i korzenia zęba bydlęcego (Rysunek 62 D, H, L).
Widoczne zmiany morfologiczne, powstające w trakcie całego procesu przygotowania powierzchni szkliwa i zębiny za pomocą zastosowanego systemu wiążącego stanowią potwierdzenie mechanizmu opisanego dla wszystkich etapów procesu. Na podstawie analizy składu, przedstawionej w poprzednim rozdziale oraz analizy zmian morfologii powierzchni uznać należy, że proces przygotowania powierzchni przeprowadzony został w sposób poprawny.
188
Rysunek 62. Zdjęcia SEM uzyskane na powierzchni A: szkliwa, E: zębiny pochodzącej z korony zęba, I: zębiny pochodzącej z korzenia zęba oraz po przeprowadzeniu procesu wytrawiania na tych tkankach, odpowiednio: B, F, J, gruntowania (primingu): C, G, K
oraz wiązania (bondingu): D, H,L
189 3.2.3. Powierzchnia właściwa
Pomiary porozymetrii gazowej przeprowadzono z zastosowaniem aparatu ASAP 2420 (Micrometrics). Przed przystąpieniem do pomiaru próbki badanych tkanek suszono w próżni przez 60 godzin w temperaturze 80°C. Zebrano pełne izotermy adsorpcji/desorpcji azotu na materiale w temperaturze ciekłego azotu (-196,15°C).
Wartości powierzchni właściwej obliczono z wykorzystaniem modelu adsorpcji wielowarstwowej BET. Badania wykonano w Wielkopolskim Centrum Zaawansowanych Technologii na zasadzie zlecenia. Oznaczanie wartości powierzchni właściwej przeprowadzono dla tkanek przechowywanych w warunkach suchych.
Na Rysunku 63 przedstawiono średnie wartości powierzchni właściwej w zależności od rodzaju tkanki oraz etapu przygotowania powierzchni. Wartości odchyleń standardowych zawarto w Aneksie (Tabela A37).
Rysunek 63. Średnie wartości powierzchni właściwej badanych tkanek twardych
zębów bydlęcych w zależności od etapu przygotowania powierzchni
Badane tkanki twarde zębów bydlęcych przed przeprowadzeniem procesu przygotowania powierzchni można uszeregować ze względu na wartości powierzchni właściwej w następujący sposób:
szkliwo < zębina (korzeń) < zębina (korona)
Przedstawione wyniki są zgodne z obserwacjami poczynionymi na podstawie różnic morfologicznych zaobserwowanych na zdjęciach SEM. Zębina pochodząca z korony, cechująca się najwyższą wartością powierzchni właściwej wykazuje również największą zawartość oraz gęstość rozmieszczenia porów (por. Rysunek 62 E). Proces
0 2 4 6 8
brak wytrawianie priming bonding
POWIERZCHNIA WŁAŚCIWA [m2∙g-1]
ETAP PRZYGOTOWANIA POWIERZCHNI
szkliwo zębina (korzeń) zębina (korona)
190
wytrawiania powierzchni szkliwa i zębiny skutkuje zwiększeniem powierzchni właściwej obu tkanek. Spowodowane jest to prawdopodobnie zwiększeniem chropowatości badanych powierzchni. Pokrycie powierzchni warstwą czynnika gruntującego (primera), który wnika w pory badanych tkanek przyczynia się do ponownego obniżenia wartości powierzchni właściwej, natomiast naniesienie czynnika wiążącego sprawia, że powierzchnia właściwa szkliwa i zębiny przyjmuje wartości minimalne z obserwowanych. Przedstawione wyniki świadczą o zmianach powierzchni właściwej szkliwa i zębiny pod wpływem zastosowania systemu wiążącego.
191 3.2.4. Energia powierzchniowa
Całkowitą energię powierzchniową oraz jej składowe oznaczono za pomocą procedury opisanej w podrozdziale 1.2.10. dotyczącym oznaczania energii powierzchniowej eksperymentalnych kompozytów na bazie fosforanów wapnia.
Badaniu poddano szkliwo i zębinę kondycjonowane w warunkach suchych, mokrych oraz poddane procesowi przygotowania powierzchni za pomocą systemu OptiBondTM FL.
W celu określenia istotnych statystycznie różnic wartości wszystkich oznaczanych parametrów przeprowadzono jednoczynnikową analizę wariancji oraz testy post-hoc porównań wielokrotnych Tukey’a, poprzedzone testami potwierdzającymi normalność rozkładu (test Lilliefors’a) oraz jednorodność wariancji (test Bartlett’a). Poziom prawdopodobieństwa testowego ustalono na 5% (p > 0,05). Obliczeń dokonano z zastosowaniem oprogramowania STATISTICA 12.
Na Rysunku 64 przedstawiono średnie wartości całkowitej energii powierzchniowej badanych tkanek.
Rysunek 64. Średnie wartości całkowitej energii powierzchniowej w zależności od rodzaju tkanki, etapu przygotowania powierzchni oraz warunków kondycjonowania
0 40 80 120 160
szkliwo zębina (korzeń) zębina (korona) [mJ·m-2]
TKANKA
ETAP PRZYGOTOWANIA POWIERZCHNI
brak (mokre) brak (suche) wytrawianie priming bonding
total
γs
192
W Tabeli 19 zestawiono grupy jednorodne, wykazujące brak istotnych statystycznie różnic wartości γsd, γssp oraz γstotal.
Wszystkie wartości średnie, wartości odchyleń standardowych oraz pełne wyniki analizy wariancji zestawiono w Aneksie (Tabela A38-A41).
Tabela 19. Grupy jednorodne, wykazujące brak istotnych statystycznie różnic wartości γsd, γssp oraz γstotal (p > 0,05)
szkliwo zębina (korzeń) zębina (korona) PARAMETR: γstotal
(te same duże litery w danej kolumnie oznaczają brak istotnych statystycznie różnic ( p > 0,05) wartości parametrów w zależności od warunków kondycjonowania oraz etapu przygotowania powierzchni, te same małe litery w danym wierszu oznaczają brak statystycznie istotnych różnic (p > 0,05) wartości parametrów w zależności od rodzaju tkanki)
Wartości całkowitej energii powierzchniowej tkanek, których nie poddano procesowi przygotowania powierzchni (szkliwo oraz zębina pochodząca z korony i korzenia zęba kondycjonowane w warunkach suchych i mokrych) wykazują statystycznie istotne różnice – zarówno te kondycjonowane w warunkach suchych, jak i mokrych. Oznacza to, że szkliwo, zębina pochodząca z korzenia oraz zębina pochodząca z korony zęba
193
bydlęcego poddane jedynie kondycjonowaniu w warunkach suchych i mokrych różnią się aktywnością powierzchniową w sposób istotny statystycznie. Badane tkanki, niezależnie od warunków kondycjonowania, uszeregować można według wzrastającej wartości γstotal następująco:
szkliwo < zębina (korzeń) < zębina (korona)
Różnice aktywności powierzchniowej zębiny pobranej z różnych obszarów zęba bydlęcego wynika prawdopodobnie z różnic przepuszczalności oraz porowatości i powierzchni właściwej. Przepuszczalność zębiny w koronie zęba jest większa niż w obszarze korzenia [17]. Jak wspomniano wcześniej, obserwowana porowatość (Rysunek 62 E, I) oraz wielkość powierzchni właściwej (Rysunek 63) przyjmuje wyższe wartości dla zębiny pobranej z korony w porównaniu z zębiną pobraną z korzenia zęba bydlęcego. Pomimo tego, że średnie wartości γstotal uzyskane dla tkanek kondycjonowanych w warunkach suchych są nieco wyższe niż w przypadku kondycjonowania mokrego, wartości energii powierzchniowej wszystkich badanych tkanek nie wykazują statystycznie istotnych różnic w zależności od warunków kondycjonowania. Te niewielkie różnice wynikać mogą z blokowania miejsc aktywnych przez cząsteczki wody na powierzchni szkliwa i zębiny kondycjonowanych w warunkach mokrych.
Przeprowadzenie kolejnych procesów przygotowania powierzchni szkliwa i zębiny (wytrawiania, aplikacji primera oraz czynnika wiążącego) powoduje wzrost aktywności badanych tkanek, mierzonej wartością całkowitej energii powierzchniowej.
W przypadku szkliwa różnice te są statystycznie istotne. Nie obserwuje się natomiast statystycznie istotnych różnic wartości parametru γstotal w przypadku zębiny (zarówno pochodzącej z korzenia, jak i korony zęba) kondycjonowanej na sucho oraz wytrawionej. Statystycznie istotny wzrost wartości tego parametru obserwowany jest po aplikacji primera. Aplikacja czynnika wiążącego na powierzchnię tej tkanki poddanej primingowi powoduje wzrost średniej wartości całkowitej energii powierzchniowej, jednak zmiana ta nie jest statystycznie istotna. Przeprowadzenie wytrawiania powierzchni szkliwa i zębiny oraz aplikacja primera powodują, że aktywność tych tkanek przestaje wykazywać statystycznie istotne różnice. Oznacza to, że obydwa wymienione etapy powodują wyrównanie zdolności obu materiałów do oddziaływań z innymi związkami. Po przeprowadzeniu wytrawiania oraz primingu szereg aktywności badanych tkanek ulega zmianie. Najbardziej aktywna pozostaje
194
zębina pobrana z korony, jednak najmniej aktywna staje się zębina pobrana z korzenia zęba. Aplikacja czynnika wiążącego (bonding) powoduje, że najbardziej aktywne staje się szkliwo, co jest zgodne z doniesieniami literaturowymi wskazującymi na większą zdolność tej tkanki do wiązania z materiałami dentystycznymi w porównania z zębiną [19,335]. W obrębie wartości składowych dyspersyjnej i specyficznej obserwowane jest również występowanie pewnych grup jednorodnych w zależności od rodzaju tkanki oraz warunków kondycjonowania i etapu przygotowania powierzchni. Większość badanych tkanek wykazuje brak statystycznie istotnych różnic γsd oraz γssp w zależności od warunków kondycjonowania (oprócz wartości γsd zębiny pobranej z korzenia).
W większości przypadków zastosowanie wytrawiacza zmienia w sposób istotny zdolność do oddziaływań dyspersyjnych (oprócz zębiny pobranej z korzenia kondycjonowanej w warunkach suchych) i nie zmienia zdolności do oddziaływań specyficznych. Statystycznie istotną zmianę wartości γssp obserwuje się dopiero po aplikacji primera. Aplikacja czynnika wiążącego nie powoduje dalszych statystycznie istotnych zmian wartości tego parametru jedynie w przypadku zębiny. W przypadku szkliwa obserwowany jest natomiast wzrost zdolności do odziaływań specyficznych po przeprowadzeniu bondingu. Etap primingu nie powoduje statystycznie istotnych zmian wartości składowej dyspersyjnej w stosunku do wartości tego parametru uzyskanych po przeprowadzeniu wytrawiania. Szkliwo i zębina pobrana z korzenia zęba wykazują wzrost zdolności do oddziaływań dyspersyjnych po aplikacji czynnika wiążącego, podczas gdy zębina pobrana z korony zęba wykazuje zmiany, które nie są istotne statystycznie. Wzrost aktywności powierzchniowej badanych tkanek twardych zębów bydlęcych po przeprowadzeniu każdego kolejnego etapu przygotowania powierzchni spowodowany jest zmianą struktury badanych powierzchni (wytrawianie) oraz pojawieniem się nowych grup funkcyjnych (priming, bonding) na powierzchni szkliwa i zębiny. Grupy te zdolne są do oddziaływań z zastosowanymi związkami testowymi, co oznacza, że z dużym prawdopodobieństwem zwiększa się również zdolność szkliwa i zębiny do oddziaływań z innymi materiałami, przypuszczalnie również zdolność do adhezji.
Zarówno dla szkliwa, jak i zębiny, do momentu aplikacji primera, wartość składowej dyspersyjnej jest wyższa niż wartość składowej specyficznej energii powierzchniowej.
Sytuacja ulega zmianie po przeprowadzeniu primingu oraz bondingu. Wprowadzenie na powierzchnię badanych tkanek związków zawartych w czynniku gruntującym oraz
195
wiążącym przyczynia się do zwiększenia zdolności szkliwa do oddziaływań specyficznych, typu kwas-zasada.
Zmiany średnich wartości parametrów określających zdolność materiału do oddziaływań typu akceptor (γs+) i donor elektronów (γs−) dla badanych tkanek zębów bydlęcych, w zależności od warunków kondycjonowania oraz etapu przygotowania powierzchni zestawiono na Rysunku 65. W Tabeli 20 zestawiono grupy jednorodne, wykazujące brak istotnych statystycznie różnic wartości γs+, γs− oraz γs+⁄ . Wszystkie γs− wartości średnie, wartości odchyleń standardowych oraz pełne wyniki analizy wariancji zestawiono w Aneksie (Tabela A42-A45).
Rysunek 65. Średnie wartości parametrów określających zdolność materiału do
oddziaływań typu akceptor (γs+) i donor elektronów (γs−) szkliwa i zębiny w zależności od warunków kondycjonowania oraz etapu przygotowania powierzchni
Nie obserwuje się statystycznie istotnej różnicy wartości parametrów określających zdolność badanych tkanek do oddziaływań specyficznych (γs+, γs−, γs+⁄ ) w zależności γs− od warunków kondycjonowania. W grupie tkanek kondycjonowanych w warunkach suchych oraz mokrych, szkliwo oraz zębina pobrana z obu badanych obszarów zęba wykazują natomiast istotne statystycznie różnice wartości γs+ oraz γs−. Oznacza to, że tkanki te różnią się istotnie zdolnością do działania jako donor i akceptor elektronów.
Stosunek obu parametrów (γs+⁄ ) dla tkanek poddanych suchemu kondycjonowaniu γs− nie wykazuje jednak statystycznie istotnych różnic.
0 15 30 45 60 75 [mJ∙m-2]
TKANKA
ETAP PRZYGOTOWANIA POWIERZCHNI
brak (mokre) brak (suche) wytrawianie priming bonding
γs γs γs γs γs γs
szkliwo zębina (korzeń) zębina (korona)
196
Tabela 20. Grupy jednorodne, wykazujące brak istotnych statystycznie różnic wartości γs+, γs− oraz γs+⁄ (p > 0,05) γs−
szkliwo zębina (korzeń) zębina (korona) PARAMETR: γs+
(te same duże litery w danej kolumnie oznaczają brak istotnych statystycznie różnic ( p > 0,05) wartości parametrów w zależności od warunków kondycjonowania oraz etapu przygotowania powierzchni, te same małe litery w danym wierszu oznaczają brak statystycznie istotnych różnic (p > 0,05) wartości parametrów w zależności od rodzaju tkanki)
W przypadku tkanek kondycjonowanych w warunkach mokrych stosunek γs+⁄ nie γs− wykazuje różnic dla zębiny pochodzącej z korony i korzenia, podczas gdy szkliwo cechuje się nieco niższą wartością γs+⁄ . Ze względu na wartości γγs− s+ oraz γs−, niezależnie od warunków kondycjonowania, badane materiały uszeregować można następująco:
szkliwo < zębina (korzeń) < zębina (korona)
Ten szereg aktywności jest tożsamy z szeregiem aktywności opartym na wartości całkowitej energii powierzchniowej. Każda z badanych tkanek cechuje się większą zdolnością do działania jako donor niż jako akceptor elektronów (przewaga wartości γs− nad γs+). W przypadku szkliwa funkcję donorów elektronów stanowią grupy
197
hydroksylowe zawarte w strukturze głównego składnika tej tkanki – hydroksyapatytu [13-14,19]. W przypadku zębiny oprócz hydroksyapatytowych grup OH− miejsca donorowe elektronów stanowić mogą azot i tlen, obecne w strukturze drugiego głównego składnika tej tkanki – kolagenu [16,17]. Zębina, pochodząca zarówno z korzenia, jak i korony zęba bydlęcego posiada zatem więcej miejsc aktywnych do oddziaływań specyficznych niż szkliwo, co skutkuje większymi wartościami γs+ oraz γs−. Przeprowadzenie procesu przygotowania powierzchni badanych tkanek twardych za pomocą zastosowanego systemu wiążącego skutkuje zwiększeniem średnich wartości γs+ oraz γs−. W przypadku szkliwa, wytrawianie powoduje, że zdolność do działania jako akceptor i donor elektronów nie zmienia się w sposób istotny statystycznie. Dla tej tkanki statystycznie istotne zmiany rozpoczynają się po aplikacji primera i zachodzą dalej (jedynie w przypadku γs+) po zastosowaniu czynnika wiążącego. Stosunek γs+⁄ ulega pewnym zmianom wraz z kolejnymi etapami γs− przygotowania powierzchni, jednak zmiany te nie wykazują statystycznie istotnych różnic w stosunku do szkliwa przed przygotowaniem kondycjonowanego w warunkach suchych lub mokrych. W przypadku zębiny (pochodzącej zarówno z korzenia, jak
hydroksylowe zawarte w strukturze głównego składnika tej tkanki – hydroksyapatytu [13-14,19]. W przypadku zębiny oprócz hydroksyapatytowych grup OH− miejsca donorowe elektronów stanowić mogą azot i tlen, obecne w strukturze drugiego głównego składnika tej tkanki – kolagenu [16,17]. Zębina, pochodząca zarówno z korzenia, jak i korony zęba bydlęcego posiada zatem więcej miejsc aktywnych do oddziaływań specyficznych niż szkliwo, co skutkuje większymi wartościami γs+ oraz γs−. Przeprowadzenie procesu przygotowania powierzchni badanych tkanek twardych za pomocą zastosowanego systemu wiążącego skutkuje zwiększeniem średnich wartości γs+ oraz γs−. W przypadku szkliwa, wytrawianie powoduje, że zdolność do działania jako akceptor i donor elektronów nie zmienia się w sposób istotny statystycznie. Dla tej tkanki statystycznie istotne zmiany rozpoczynają się po aplikacji primera i zachodzą dalej (jedynie w przypadku γs+) po zastosowaniu czynnika wiążącego. Stosunek γs+⁄ ulega pewnym zmianom wraz z kolejnymi etapami γs− przygotowania powierzchni, jednak zmiany te nie wykazują statystycznie istotnych różnic w stosunku do szkliwa przed przygotowaniem kondycjonowanego w warunkach suchych lub mokrych. W przypadku zębiny (pochodzącej zarówno z korzenia, jak