Ze względu na docelowe miejsce zastosowania potencjalnych materiałów przeznaczonych do odbudowy twardych tkanek zębów, pełna ich charakterystyka obejmować powinna szereg właściwości biologicznych, fizycznych, chemicznych oraz mechanicznych. Niniejszy rozdział poświęcony jednak zostanie jedynie wybranym właściwościom oraz sposobom ich badania. W głównej mierze uwaga zostanie skoncentrowana na charakterystyce i znaczeniu parametrów, które określone zostały dla grupy materiałów, wytworzonych w ramach badań laboratoryjnych, objętych zakresem niniejszej rozprawy.
6.1. Stopień konwersji
Stopień konwersji (DC – ang. degree of conversion) jest miarą postępu reakcji polimeryzacji i w przypadku utwardzania żywic metakrylowych, do których zalicza się większość RBC, określa procentową wartość ilości przereagowanych podwójnych wiązań metakrylowych w stosunku do ich pierwotnej zawartości w monomerze [161-163]. Pomimo tego, że pożądane jest, aby stopień konwersji przyjmował jak najwyższe wartości, według doniesień literaturowych, dla większości typowych światłoutwardzalnych dentystycznych kompozytów na bazie żywic, stopień konwersji przyjmuje wartości w zakresie 55-75% [163-174].
Postęp reakcji fotopolimeryzacji, a tym samym wartość parametru DC, zależy od wielu czynników, takich jak skład utwardzanego materiału [165,168,173,175], geometria naświetlanej próbki [165], stężenie fotoinicjatorów [165,168], natężenie światła padającego na próbkę [161-162,165,173], czas naświetlania [162,165,173], temperatura, w której prowadzony jest proces polimeryzacji [165,169], dostęp tlenu do środowiska reakcji [165], sposób naświetlania (ze stałym lub zmiennym natężeniem) [162].
Stopień przereagowania materiałów kompozytowych wywiera zasadniczy wpływ na ich właściwości. Im wyższa wartość DC tym większy skurcz polimeryzacyjny [164,169-170,174,176-177]. Postęp reakcji rzutuje również na właściwości mechaniczne 163,165,168,178], twardość [177], rozpuszczalność [161-163,168,171], sorpcję [171], stabilność wymiarów [161-163], zmiany barwy [161-162].
Materiały o niskich wartościach stopnia konwersji mogą także cechować się zmniejszoną biokompatybilnością, powiązaną bezpośrednio z ilością związków
42
uwalnianych z matrycy organicznej, utwardzonej na zbyt niskim poziomie [161-163,166,168].
Najczęściej stosowaną metodą pomiaru wartości stopnia konwersji jest spektroskopia w podczerwieni z transformacją Fouriera (spektroskopia FTIR – ang.
Fourier-transform infrared spectroscopy) [161-162,164,166-169,172-173,175,179].
Jest to metoda wykorzystująca zjawisko absorpcji promieniowania elektromagnetycznego w zakresie podczerwieni (długość fali: 780 nm – 1 mm) przez cząsteczki badanego materiału [178]. Charakterystyczne dla grup funkcyjnych pasma, obecne na zarejestrowanym widmie absorpcyjnym położone są przy określonych liczbach falowych, wyrażanych w cm-1, proporcjonalnych do energii drgań [180].
Ponieważ zmniejszenie intensywności w położeniu maksimum oraz intensywności integralnej pasma świadczyć może o zaniku wiązań, którym są przypisane, spektroskopia w podczerwieni służyć może jako narzędzie do monitorowania przebiegu reakcji. W przypadku oznaczania stopnia konwersji RBC na bazie żywic metakrylowych mierzony jest spadek intensywności w położeniu maksimum lub intensywności integralnej pasma odpowiadającego podwójnym wiązaniom metakrylowym C = C w strukturze monomeru, które ulegają rozerwaniu w trakcie reakcji utwardzania. Procedurę ułatwia odniesienie tych wartości do wartości intensywności (w położeniu maksimum lub integralnej) pasma, nieulegającego przemianom w trakcie polimeryzacji. W tym celu najczęściej stosuje się pasmo przypisane grupom aromatycznym C = CPh [161-162,164,166-168,172,178].
Kolejnym, często stosowanym narzędziem pomiaru stopnia konwersji dentystycznych kompozytów na bazie żywic jest spektroskopia Ramana [163,165,171,174,178]. Ponieważ jest to metoda użyta w niniejszej pracy, zostanie omówiona w tej części pracy.
Spektroskopia Ramana i spektroskopia w podczerwieni uznawane są za metody uzupełniające się wzajemnie. Podczas gdy, w spektroskopii w podczerwieni rejestrowane jest promieniowanie elektromagnetyczne zaabsorbowane przez badaną cząsteczkę, w spektroskopii Ramana następuje pomiar promieniowania rozproszonego.
Rozpraszanie Ramana wynika z oddziaływania cząsteczki badanego materiału z fotonem promieniowania elektromagnetycznego z zakresu światła widzialnego oraz bliskiej podczerwieni. Charakteryzuje się zmianą energii fotonu rozproszonego w stosunku do energii fotonu padającego (w przeciwieństwie do rozproszenia rayleighowskiego, w którym nie zmienia się jego energia). Rejestracja widma IR
43
możliwa jest gdy drganie elementów cząsteczki powoduje zmianę momentu dipolowego, natomiast widmo rozpraszania Ramana rejestrowane jest gdy zmienia się jej polaryzowalność. Parametry opisujące drgania cząsteczki (ich liczba, częstość oraz amplituda) są charakterystyczne dla każdej molekuły, a ich odzwierciedleniem jest typowe, niepowtarzalne widmo rozpraszania Ramana. Pomimo tego, że wiele pasm powiązanych z danymi ugrupowaniami chemicznymi zaobserwować można zarówno na widmie IR, jak i Ramana, pasma przypisane pewnym grupom funkcyjnym charakteryzują się większą intensywnością w jednej metodzie i mniejszą w drugiej.
Przykładem są drgania wiązań podwójnych i potrójnych oraz drgania szkieletu węglowego, które cechują się większą intensywnością pasma w widmie rozpraszania Ramana niż w widmie IR [181]. Analogicznie, jak w przypadku spektroskopii FTIR, zmniejszenie intensywności pasm przypisanych do określonych grup funkcyjnych świadczy o ich zaniku. Rejestrowanie tych zmian umożliwia zatem określenie stopnia konwersji materiałów poddawanych reakcji polimeryzacji. Również w tym przypadku rejestruje się spadek intensywności w położeniu maksimum (lub intensywności integralnej) pasma odpowiadającego drganiom podwójnych wiązań metakrylowych C = C (położonych w obszarze 1638 cm-1) wraz z postępem polimeryzacji. Jako odnośnik stosuje się pasmo przypisane do wiązań nieulegających przemianom podczas reakcji. Jest to zazwyczaj pasmo odpowiadające drganiom grup aromatycznych C = CPh (położone w obszarze 1608 cm-1). Stopień konwersji obliczany jest na podstawie poniższego wzoru:
DC = (1 −RRpolimer
monomer) ∙ 100 [%] (1)
gdzie Rmonomer oraz Rpolimer to stosunek intensywności w położeniu maksimum (lub intensywności integralnej) pasma przypisanego podwójnym wiązaniom metakrylowym do intensywności w położeniu maksimum (lub intensywności integralnej) pasma przypisanego grupom, nieulegającym reakcji, zarejestrowanych odpowiednio w widmie monomeru (przed polimeryzacją) oraz polimeru (po zakończeniu procesu utwardzania) [163,171,174,182-183].
Badania wstępne wykazały, że te dwie metody spektroskopowe umożliwiają oznaczenie wartości DC dla polimerowych materiałów do odbudowy. Wartości DC, uzyskane obydwiema wyżej opisanymi metodami dla danego materiału, wykazują jednak znaczne, istotne statystycznie różnice [184]. Wydaje się zatem, że w przypadku porównywania grup materiałów zdecydowanie wskazane jest stosowanie jednej
44
wybranej metody pomiarowej oraz odnoszenie wyników badań do wartości uzyskanych w sposób analogiczny.
Oprócz metod spektroskopowych, do oceny wartości stopnia konwersji materiałów polimerowych stosuje się również inne metody, w szczególności wykorzystujące pomiar entalpii egzotermicznego procesu polimeryzacji, takie jak różnicowa kalorymetria skaningowa (DSC – ang. differential scanning calorimetry) [165,176], różnicowa analiza termiczna (DTA – ang. differential thermal analysis) [185].
6.2. Głębokość utwardzania
Głębokość utwardzania (DOC – ang. depth of cure) określa się jako grubość materiału kompozytowego, która cechuje się „odpowiednim” stopniem utwardzenia [186-187]. Definicja ta cechuje się wysokim poziomem nieścisłości, ponieważ określenie „odpowiedniego” stopnia utwardzania wydaje się kwestią bardzo subiektywnej oceny. Norma PN-EN ISO 4049 „Stomatologia – materiały polimerowe do odbudowy” (na podstawie Normy Europejskiej EN ISO 4049 ”Dentistry – polymer-based restorative materials”) określa jednak minimalne wartości parametru głębokości utwardzania na poziomie 1 mm dla nieprzezroczystych materiałów polimerowych oraz 1,5 mm dla pozostałych polimerowych materiałów do odbudowy [188].
Wartości DOC, podobnie jak wartości stopnia konwersji, zależą od wielu czynników, takich jak skład materiału [186,189-193], jego odcień [186,189], przezroczystość [189], zdolność do absorpcji i rozpraszania światła, współczynnik załamania światła [186]. Znaczący wpływ wywiera także sposób prowadzenia procesu polimeryzacji – temperatura polimeryzacji [189], długość fali światła inicjującego fotopolimeryzację [189,193], jego natężenie [189-190,193], czas naświetlania [186,189-190,193], rodzaj źródła światła [186,190,192]. Ponieważ natężenie wiązki światła padającego determinuje głębokość utwardzania, również odległość źródła światła od powierzchni utwardzanego materiału ma wpływ na DOC [194].
Głębokość utwardzania wpływa na inne właściwości badanego materiału.
Niekompletne utwardzenie próbki może spowodować między innymi pogorszenie właściwości mechanicznych, zmniejszenie stabilności jej wymiarów oraz biokompatybilności, związanej z uwalnianiem do środowiska nieprzereagowanych składników kompozytu [189].
45
Najczęściej stosowaną metodą pomiaru głębokości utwardzania jest technika opisana w normie ISO 4049 [186-187,189-191,193-199]. Metoda ta polega na utwardzeniu badanego materiału z jednej strony, a następnie na zdrapywaniu kolejnych nieutwardzonych warstw znajdujących się po przeciwległej stronie od powierzchni utwardzanej. Grubość pozostałej, utwardzonej części próbki mierzy się za pomocą mikrometru. Wynik podzielony przez dwa stanowi wartość głębokości utwardzania [188]. Schemat opisanej procedury przedstawiony został na Rysunku 10.
Rysunek 10. Schemat metody oznaczania głębokości utwardzania według ISO 4049 Wyniki uzyskane tą metodą wydają się być obarczone znacznym błędem ze względu na oczywisty subiektywny charakter procedury. Badania przeprowadzone na grupie pięciu eksperymentalnych i komercyjnych polimerowych materiałów do odbudowy wykazały, że w wielu przypadkach występują statystycznie istotne różnice w wartościach DOC, oznaczonych za pomocą procedury ISO 4049 przez dwie różne osoby [200]. Pewnym rozwiązaniem jest zastosowanie zmodyfikowanej formy tej metody z wykorzystaniem penetrometru [186,189-190,201]. W tym przypadku, oznaczenie głębokości utwardzania przeprowadza się za pomocą zanurzania z określoną, stałą siłą, penetrometru w głąb nieutwardzonej części próbki. Wartość DOC odczytywana jest po określonym czasie zanurzenia urządzenia wewnątrz badanego materiału [189].
Oprócz wyżej wymienionych, bezpośrednich metod oznaczania wartości DOC, stosowane są również inne, pośrednie. Do najczęściej wykorzystywanych zaliczyć należy badanie zmian twardości [186,190,192,195,202-203] lub stopnia konwersji [186,200,204] wraz z głębokością materiału. W obu przypadkach, za wartość DOC uznaje się głębokość, na której twardość i stopień konwersji nie przekraczają pewnego, minimalnego progu. Ustalenie wartości liczbowej tego granicznego punktu jest również kwestią umowną, jednak w większości przypadków przyjmuje się ją na poziomie 80%
[186,195,202].
46
6.3. Wzrost temperatury w trakcie polimeryzacji
W trakcie fotopolimeryzacji materiałów polimerowych do odbudowy wewnątrz opracowanego ubytku następuje wzrost temperatury kompozytu na skutek egzotermiczności procesu polimeryzacji oraz w wyniku nagrzewania lampy inicjującej proces [197,205-208]. Wzrost temperatury wpływa zarówno na właściwości kompozytu (np. stopień konwersji [170], skurcz polimeryzacyjny [205]), jak i tkanki budujące wypełniany ząb, szczególnie najbardziej wrażliwą – miazgę [209]. Badania przeprowadzone na grupie małp wykazują, że wzrost temperatury miazgi o 5,5°C w stosunku do temperatury początkowej powoduje, że powstaje nieodwracalne zapalenie miazgi, które obejmuje aż 15% jej objętości, podczas gdy wzrost temperatury o 11,1°C sprawia, że aż 60% miazgi ulega nieodwracalnym zmianom [210]. Według innych doniesień literaturowych próg tolerancji temperaturowej miazgi to zmiana o 5°C [211], a nawet 11,2°C [212]. Badania opisujące zmiany mikrokrążenia w obrębie miazgi wykazały, że dopiero przekroczenie temperatury równej 43°C powoduje występowanie zmian w jej obrębie [213].
Wartość, do której wzrasta temperatura miazgi podczas procesu fotopolimeryzacji dentystycznych kompozytów na bazie żywic zależy nie tylko od ich składu, ale także od szeregu innych czynników, takich jak grubość warstwy zębiny odgraniczającej utwardzany materiał od miazgi, stopień mineralizacji zębiny [206], źródło światła [205-207,214], czas naświetlania [205]. Im mniejsza grubość warstwy oddzielającej miazgę od środowiska reakcji tym wyższa temperatura osiągana jest w obrębie miazgi. Badania wykazały również, że im wyższy stopień mineralizacji zębiny odgraniczającej utwardzany materiał od miazgi, tym większy wzrost temperatury w komorze, zawierającej tę wrażliwą tkankę [206]. Źródła światła o wysokiej wydajności energetycznej powodują większy wzrost temperatury [207]. Polimeryzacyjne lampy halogenowe cechują się większym efektem termicznym w porównaniu z laserami argonowymi lub lampami typu LED [205,214]. Efekt termiczny wzrasta również z wydłużeniem długości czasu naświetlania badanego materiału [205].
Istnieje kilka sposobów pomiaru zmian temperatury w trakcie procesu fotopolimeryzacji. Wykorzystywane są zazwyczaj kamery termowizyjne, rejestrujące zmiany temperatury badanej powierzchni w określonych odstępach czasu [211] lub różnego rodzaju czujniki temperatury, umieszczane wewnątrz lub przy badanej powierzchni. Utwardzany materiał umieszczany jest w formach wykonanych z tworzyw
47
sztucznych lub specjalnie przygotowanych komorach, wydrążonych w naturalnych zębach [197,205-209,214-215].
6.4. Morfologia powierzchni
Określenie morfologii powierzchni materiałów o potencjalnym zastosowaniu stomatologicznym umożliwia ich pełniejszą charakterystykę. Najczęściej przeprowadza się obrazowanie za pomocą skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM – ang.
scanning electron microscopy) oraz mikroskopii sił atomowych (AFM – ang. atomic force microscopy). Obrazowanie powierzchni próbki za pomocą SEM wykorzystuje oddziaływanie jej wierzchniej warstwy z wiązką elektronów. AFM natomiast umożliwia pomiar sił atomowych występujących pomiędzy atomami badanej powierzchni i atomami cienkiego ostrza przesuwającego się po niej. Uzyskany obraz pozwala na określenie chropowatości oraz wysokości w poszczególnych punktach badanego materiału. Połączenie skaningowego mikroskopu elektronowego ze spektroskopią dyspersji energii promieniowania rentgenowskiego (EDS – ang. X-ray energy dispersive spectroscopy) umożliwia natomiast jakościowe i ilościowe określenie zawartości pierwiastków chemicznych na obrazowanej powierzchni [216]. W związku z powyższym badania wykorzystujące mikroskop sił atomowych stosowane są zazwyczaj do określania topografii oraz chropowatości powierzchni polimerowych materiałów do odbudowy [217], podczas gdy skaningowy mikroskop elektronowy wykorzystywany jest do obrazowania charakterystyki napełniacza oraz zmian na powierzchni. Oceniane są zazwyczaj homogeniczność rozmieszczenia napełniacza w matrycy organicznej, jego kształt oraz wielkość, skłonność do tworzenia agregatów, a także powstawanie pęknięć i innych uszkodzeń mechanicznych w trakcie eksploatacji [217-219].
6.5. Uwalniane związki
Jak wspomniano wcześniej, polimerowe materiały do odbudowy to niezwykle złożone kompozycje, zawierające szereg składników, spełniających określone funkcje.
W dynamicznie zmieniającym się środowisku jamy ustnej, dochodzić może do wymywania nieprzereagowanych składników wypełnień stomatologicznych do otoczenia [220]. Wiadomo także, że stosowanie niektórych środków do higieny jamy ustnej, np. wybielaczy, przyczynia się do niszczenia struktury wypełnień oraz uwalniania związków, w nich zawartych [168]. Zanim jakikolwiek materiał
48
przeznaczony zostanie do kontaktu z organizmami żywymi zbadane powinny zostać potencjalne negatywne skutki zdrowotne, które może wywoływać.
Związki, uwalniane przez polimerowe materiały do odbudowy podzielić można na kilka grup:
Związki użyte do produkcji monomerów (zanieczyszczenia) – większość obecnie stosowanych światłoutwardzalnych polimerowych materiałów do odbudowy wykorzystuje żywice metakrylowe, głównie na bazie Bis-GMA. Istnieje kilka metod otrzymywania tego związku, w wyniku których otrzymuje się produkt zawierający różne ilości silnie estrogennego bisfenolu A lub jego soli oraz eteru diglicydowego bisfenolu A, o działaniu alergennym [220-221]. W trakcie stosowania związki te mogą być wydzielane do otoczenia, w tym przypadku organizmu ludzkiego.
Nieprzereagowane monomery – w tej grupie związków zawierają się głównie metakrylany glicydowe bisfenolu A: dimetakrylan oraz monometakrylan, dimetakrylan bisfenolu A, etoksylowane metakrylany bisfenolu A: dimetakrylan oraz monometakrylan, dimetakrylan uretanowy, dimetakrylan glikolu trietylenowego, metakrylan hydroksyetylu, kwas metakrylowy, metakrylan metylu oraz inne metakrylany [220,222].
Nieprzereagowane inicjatory oraz koinicjatory polimeryzacji – pozostałości nieprzereagowanego chinonu kamforowego, benzoesanu 4-dimetyloamino etylu, chlorku difenylojodoniowego [220,222].
Dodatki – inhibitory, zapobiegające przedwczesnej polimeryzacji, takie jak 2,6-di-tert-butylo-metylofenol, tert-butylo-4-metoksyfenol, 4-metoksyfenol, a także fotostabilizatory, np. 2-(2’-hydroksy-3’-tert-butylo-5’-tert-butylofenylo) benzotriazol (Tinuvin 350) [220].
Związki powstałe w wyniku degradacji składników materiału – w wyniku degradacji dimetakrylanu uretanowego powstać może uretan metylu, natomiast z dimetakrylanu glikolu trietylenowego powstaje glikol trietylenowy. Chinon kamforowy, w wyniku kontaktu z tlenem, przekształcić się może w bezwodnik kamforowy, natomiast chlorek difenylojodoniowy ulega rozpadowi do jodobenzenu [220].
Wiele związków zawartych w polimerowych materiałach do odbudowy powodować może negatywne skutki zdrowotne. Uwolnienie odpowiednio wysokich
49
ilości składników nieprzereagowanych, zanieczyszczeń oraz produktów degradacji może powodować zapalenie miazgi [223], a także efekty genotoksyczne [79,168,223], cytotoksyczne [79,224], mutagenne [79,168,223-224], estrogenne [79,168,223-225], teratogenne [168], alergenne [79,168,226], a także kariogenne [223]. Negatywny wpływ badanego czynnika zależy przede wszystkim od ilości związków wymywanych, powierzchni kontaktu z tkankami zęba oraz zdolności danego związku do dyfundowania przez zębinę i akumulacji w miazdze [223].
Rodzaj oraz stężenie związków uwalnianych z wypełnień stomatologicznych zależy przede wszystkim od rodzaju materiału i zastosowanych składników [220], zastosowanego medium ekstrakcyjnego [168,220], czasu kontaktu badanych materiałów z roztworem [220], stopnia konwersji [168]. W przypadku badań przeprowadzanych w warunkach in vitro zaobserwowano również wpływ objętości wydzielanej śliny (jako czynnika ekstrakcyjnego), pozostałości po opracowaniu ubytku, a także wielkości wypełnienia stomatologicznego [227].
Do najczęściej stosowanych metod oznaczania związków ekstrahowanych z wypełnień stomatologicznych zalicza się techniki chromatograficzne (głównie chromatografia gazowa lub wysokosprawna chromatografia cieczowa) sprzężone ze spektrometrią mas [168,220,222,227-228]. W niniejszej pracy zastosowano w tym celu ekstrakcję do fazy stałej (po uprzedniej inkubacji badanych materiałów w odpowiednio dobranych roztworach) oraz chromatografię gazową sprzężoną ze spektrometrią mas.
Wymienione metody zostaną poniżej krótko omówione.
Ekstrakcja do fazy stałej (SPE – ang. solid phase extraction) polega na przeprowadzeniu ciekłej próbki przez stały sorbent w celu oddzielenia analitów od matrycy próbki. W następnym etapie są one wymywane niewielką ilością rozpuszczalnika, dzięki czemu uzyskiwane jest zatężenie oraz zamiana matrycy na przystosowaną do analizy chromatograficznej. Dzięki temu zabiegowi możliwe jest przeprowadzenie analizy związków wymywanych z wypełnień stomatologicznych przez roztwory wodne (np. sztuczna ślina) metodą chromatografii gazowej [229-230].
Chromatografia gazowa (GC – ang. gas chromatography) jest metodą polegającą na rozdziale analitów zawartych w badanej próbce w wyniku różnic w ich sile oddziaływania z fazami: stacjonarną oraz ruchomą, obecnymi w kolumnie chromatograficznej. Badane związki poruszają się wzdłuż kolumny chromatograficznej niesione za pomocą strumienia gazu nośnego, oddziałując z wypełnieniem kolumny i opuszczają ją w kolejności od najmniejszej do największej siły oddziaływania. Anality,
50
trafiają kolejno do detektora i rejestrowany jest sygnał w postaci chromatogramu.
Położenie pików chromatograficznych, określane za pomocą czasu retencji (świadczącego o czasie przebywania związków w kolumnie chromatograficznej) jest charakterystyczne dla danego związku w określonych warunkach chromatografowania.
Służy zatem do analizy jakościowej badanej próbki. Analiza ilościowa przeprowadzana jest natomiast na podstawie powierzchni (lub wysokości) otrzymanego piku, proporcjonalnej do zawartości danego związku w badanej próbce. Procedura identyfikacji jest skomplikowana, szczególnie w przypadku, gdy badana próbka jest złożona i wymaga zastosowania wzorców. Połączenie chromatografii gazowej ze spektrometrią mas (MS – ang. mass spectrometry) umożliwia przeprowadzenie analizy jakościowej i ilościowej skomplikowanych próbek. W sprzężonym układzie GC-MS badana próbka ulega w pierwszej kolejności rozdziałowi chromatograficznemu na poszczególne składniki, które następnie są kierowane do spektrometru mas, gdzie ulegają jonizacji. Jony ulegają rozdziałowi względem stosunku ich masy do ładunku elektrycznego i detekcji. Rejestrowane jest widmo masowe, które jest charakterystyczne i różne dla każdego związku, umożliwiając jego identyfikację. Natężenie jonów jest również proporcjonalne do zawartości składników, zawartych w badanej próbce, zatem wraz z danymi zawartymi na chromatogramach pozwala na wykonanie analizy ilościowej [229-231].
6.6. Stabilność masy i barwy
Jak wspomniano wcześniej, docelowe miejsce zastosowania wypełnień stomatologicznych, jama ustna, stanowi środowisko niezwykle zróżnicowane. Wiele czynników, pojawiających się w otoczeniu materiału do odbudowy wpływać może na jego właściwości. Stabilność masy oraz barwy to istotne czynniki decydujące o trwałości zastosowanego wypełnienia.
W jamie ustnej najczęściej spotykane są roztwory wodne o zróżnicowanej charakterystyce, które wnikając do struktury materiałów polimerowych do odbudowy na drodze dyfuzji inicjują procesy chemiczne i fizyczne, prowadzące do zmiany ich objętości, pęcznienia, uplastycznienia, zmiękczenia, utleniania, hydrolizy itp. [232].
Stabilność masy dentystycznych kompozytów na bazie żywic oznaczana jest najczęściej za pomocą sorpcji oraz rozpuszczalności. Badania wykazują, że RBC sorbują kilka procent roztworów wodnych, uzyskując stan nasycenia po 7-60 dniach inkubacji [232-236]. Zjawisko to prowadzić może do pęcznienia, zwiększając wymiary zastosowanego
51
materiału [232], a także uplastycznienia materiału, powodującego spadek twardości [233]. Sorpcja rozpuszczalników może również doprowadzić do redukcji stabilności połączenia cząstek napełniacza z matrycą organiczną, przyczyniając się tym samym do osłabienia wytrzymałości mechanicznej kompozytu [237]. Rozpuszczalność materiału, spowodowana obecnością roztworów w otoczeniu wypełnionego ubytku, prowadzić może natomiast do powstania niekorzystnego efektu biologicznego, w wyniku wymywania nieprzereagowanych substratów a także produktów degradacji polimeru [232,234]. Prowadzi także do niszczenia jego struktury na skutek degradacji hydrolitycznej [232].
Wpływ środowiska jamy ustnej na stabilność masy polimerowych wypełnień stomatologicznych jest zróżnicowany i zależny od wielu czynników. Znaczący wpływ wywiera hydrofilowość matrycy polimerowej, wraz ze wzrostem której wzrasta skłonność materiału do sorpcji wody oraz roztworów wodnych z otoczenia [232-234,237-240]. Hydrofilowe komponenty matrycy wykazują zdolność do tworzenia wiązań wodorowych oraz polarnych, powodujących zatrzymanie wody w strukturze materiału [232,234]. Parametr ten zależy również od porowatości oraz gęstości sieci polimerowej, ponieważ cząsteczki rozpuszczalników wnikając przez pory materiału migrują do miejsc dostępnych – dużych przestrzeni międzycząsteczkowych polimerów o mniejszej gęstości usieciowania. Ponieważ zjawiska sorpcji oraz rozpuszczalności w głównej mierze przypisuje się polimerowej, organicznej części kompozytu, zwiększenie zawartości nieorganicznego napełniacza uznawane jest za zabieg minimalizujący ich występowanie [232]. Udowodniono także wpływ wielkości cząstek oraz morfologii tego komponentu na stabilność masy RBC [234,241]. Poza czynnikami materiałowymi, wspomnieć należy także o efekcie wywieranym przez rodzaj roztworu, pozostającego w kontakcie z wypełnieniem. Rozpuszczalność obserwowana jest w większym stopniu w przypadku obecności roztworów kwaśnych oraz alkoholowych, niż w przypadku wody [232,238]. Badania wykazują, że roztwory kwaśne często powodują erozję powierzchni napełniacza, co skutkuje zmniejszeniem masy kompozytu [234]. Badania wstępne eksperymentalnych kompozytów metakrylowych zawierających hydroksyapatytowy napełniacz wykazały, że w przypadku identycznego składu badanych próbek to właśnie rodzaj roztworu, pozostającego z nimi w kontakcie ma największy wpływ na wielkość sorpcji i rozpuszczalności, natomiast czas inkubacji
Wpływ środowiska jamy ustnej na stabilność masy polimerowych wypełnień stomatologicznych jest zróżnicowany i zależny od wielu czynników. Znaczący wpływ wywiera hydrofilowość matrycy polimerowej, wraz ze wzrostem której wzrasta skłonność materiału do sorpcji wody oraz roztworów wodnych z otoczenia [232-234,237-240]. Hydrofilowe komponenty matrycy wykazują zdolność do tworzenia wiązań wodorowych oraz polarnych, powodujących zatrzymanie wody w strukturze materiału [232,234]. Parametr ten zależy również od porowatości oraz gęstości sieci polimerowej, ponieważ cząsteczki rozpuszczalników wnikając przez pory materiału migrują do miejsc dostępnych – dużych przestrzeni międzycząsteczkowych polimerów o mniejszej gęstości usieciowania. Ponieważ zjawiska sorpcji oraz rozpuszczalności w głównej mierze przypisuje się polimerowej, organicznej części kompozytu, zwiększenie zawartości nieorganicznego napełniacza uznawane jest za zabieg minimalizujący ich występowanie [232]. Udowodniono także wpływ wielkości cząstek oraz morfologii tego komponentu na stabilność masy RBC [234,241]. Poza czynnikami materiałowymi, wspomnieć należy także o efekcie wywieranym przez rodzaj roztworu, pozostającego w kontakcie z wypełnieniem. Rozpuszczalność obserwowana jest w większym stopniu w przypadku obecności roztworów kwaśnych oraz alkoholowych, niż w przypadku wody [232,238]. Badania wykazują, że roztwory kwaśne często powodują erozję powierzchni napełniacza, co skutkuje zmniejszeniem masy kompozytu [234]. Badania wstępne eksperymentalnych kompozytów metakrylowych zawierających hydroksyapatytowy napełniacz wykazały, że w przypadku identycznego składu badanych próbek to właśnie rodzaj roztworu, pozostającego z nimi w kontakcie ma największy wpływ na wielkość sorpcji i rozpuszczalności, natomiast czas inkubacji