Проблемы прочности: сравнение и взаимодействие реставрационного материала SDR с дентином Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

проблемы прочности: сравнение и взаимодействие реставрационного материала SDR с дентином

На сегодняшний день наиболее распространенной методикой восстановления утраченных структур зубов боковой группы является прямая реставрация. Успех реставрации зависит от мастерства выполнения технических приемов и функциональных свойств самого пломбировочного материала. Причем прочностные свойства используемых материалов не должны отличаться от свойств твердых тканей зуба, так как при механическом нагружении конструкции в месте их соединения будут возникать напряжения, что может привести к разрушению. Дентин, составляющий основную часть зуба, способен быть одновременно упругим и прочным пластичным материалом [1]. Поэтому реставрационные материалы должны обладать данным набором уникальных свойств, примером таких материалов являются наполненные полимеры [2,6]. Для прямого метода восстановления зубов боковой группы компания Dentsply выпустила материал SDR (Smart Dentin Replacement). SDR - новый однокомпонентный, фторсодержащий. светоотверждаемый, рентгеноконтрастный композит-

Рис. 1. Капсула материала SDR

Ивашов А .С .

соискатель кафедры пропедевтики и физиотерапии стоматологических заболеваний УГМА, врач-стоматолог, г. Екатеринбург, [email protected]

Мандра Ю.В .

д.м.н., доцент, заведующая кафедрой пропедевтики и физиотерапии стоматологических заболеваний УГМА, г. Екатеринбург, [email protected]

Зайцев Д.В.

к.м.н., физический факультет, Уральский Федеральный Университет, ИЕН, г. Екатеринбург, [email protected]

Панфилов П.Е.

д.ф.-м.н., профессор, физический факультет, Уральский Федеральный Университет, ИЕН, г. Екатеринбург, [email protected]

ный реставрационный материал (рис. 1). Материал SDR при моделировании имеет характеристики жидкотекучего композита и упакован в капсулы с тонким носиком (рис. 2). Материал может вноситься порциями по 4 мм с минимальным полимеризационным стрессом, благодаря запатентованной уретандимета-крилатной структуре.

Материал вносится с помощью пистолета (рис. 3).

SDR обладает свойством «самовыравнивания», позволяющим получить тщательную адаптацию

Рис. 2. Тонкий носик капсулы

Рис. 3. Пистолет с капсулой SDR

Прошміі стомшшнн / Actual моыш o( stoiatolo«

20і2. № 2

Резюме

В данной работе было изучено механическое поведение изолированного материала SDR (DentspLy) при одноосном сжатии. Проведено сравнение физикомеханических характеристик при одноосном сжатии материала SDR (DentspLy) и человеческого дентина. Изучено механическое поведение материала SDR (DentspLy) в адгезивной связи с дентином.

Ключевые слова: механические свойства, SDR, дентин.

PROBLEMS OF STRENGTH: COMPARiSON AND COOPERATiON RESTORATiVE MATERiAL SDR TO DENTIN

ivashov A.S., Mandra J.V., Zaitsev D.V., PanfiLov P.E.

The summary

in this paper we studied the mechanical behavior of the isolated material SDR (DentspLy) under uniaxiaL compression. A comparison of physical and mechanicaL properties of the materiaL under uniaxiaL compression SDR (DentspLy) and human dentin. Studied the mechanicaL behavior of the materiaL SDR (DentspLy) in connection with the dentin adhesive.

Keywords: mechanicaL properties, SDR, dentin.

к подготовленным стенкам полости. Вызывает научный интерес физико-механическое поведение этого материала.

Цель исследования

Изучить механическое поведение материала SDR (Dentsply) при одноосном сжатии.

Материалы и методы

Для проведения механических испытаний на сжатие реставрационного материала SDR было изготовлено 10 образцов. Подготовка композитных блоков проводилась по следующей разработанной методике. В заранее подготовленную форму формовался материал с последующей экспозицией 30 секунд для самовыравнивания уровня материала в форме. Далее материал отверждался светом полимеризационной лампы MegaLux в течение 30 секунд. После этого блоки обрабатывались на шлифовальных бумагах до формы, близкой к параллелепипеду, размерами 2х2х1,3 мм3. Для сравнения,

из коронковых частей моляров, удаленных по медицинским показаниям и не содержащих видимых патологий, было изготовлено две группы образцов дентина (по 10 штук), формой, близкой к параллелепипеду, и с размерами 2х2х0,65 мм3 и 2х2х1,3 мм3, по методике, описанной в работе [1]. Далее группа образцов с размерами 2х2х0,65 мм3 была протравлена гелем ортофосфорной кислоты в течение 20 секунд. После чего на эти блоки вносили адгезив пятого поколения (Adper Single Bond 2, 3M ESPE), отсвечивали в течение 10 секунд и адгезивно фиксировали композиционный пломбировочный материал SDR (рис. 4, 5, 6а).

Полученные образцы обрабатывались на абразивной бумаге, для придания им правильной геометрической формы (рис. 6б). Окончательно они имели размеры 2х2х1,3 мм3.

Механические испытания на сжатие проводились на испытательной машине Shimadzu AG-X 50kN, со скоростью перемещения траверсы

0,1 мм/мин, при комнатных условиях. Измерение линейных размеров образцов до и после испытания выполняли на микрометре.

Результаты и их обсуждение

Наиболее близкие деформационные кривые к средним кривым для трех групп образцов приведены на рис. 7. Испытания на сжатие останавливали, когда на деформационных кривых возникал

Рис. 4. Образец Рис. 5. Образец дентина после

дентина перед адгезивной фиксации материала SDR

адгезивной фиксацией материала SDR

1 ММ

Рис. 6. Приготовление образцов: а - образец дентина, покрытый SDR; б - образец для сжатия «дентин+SDR»

WWW.DENTAL-PRESS.COM

Проблемы стоматологии / Actual moaum of ítoimtolom 27

іОІі. № і

перегиб, соответствующий началу процесса разрушения - возникновения трещины. Во всех случаях распада образцов на части не происходило, несмотря на наличие в них трещин (рис. 8а и в). В случае SDR на поверхности образцов трещины не видны, но наличие перегиба на графике (резкое снижение напряжения) позволяет предположить, что они существуют (рис. 8б). В случае испытания группы образцов SDR, установленных на дентине, трещины видны только в дентине (рис. 8в). На деформационных кривых можно выделить два участка. Первый -линейный, второй - нелинейный. В некоторых случаях на начальном этапе испытания наблюдался небольшой (1-2%) нелинейный участок. Его возникновение связано с трудностями приготовления малогабаритных образцов, поверхности сжатия не плоскопараллельны [1]. Измерение линейных размеров образцов до и после испытания показало, что на первом (линейном) участке деформация является полностью обратимой, тогда как на втором она была как обратимой, так и необратимой (табл.

1

- t- /— 3

-t- 2

f /—

t ! y-

у

• t і • а н» и и м м а > я

Дефррмаїзмц Ч

Рис. 7. Деформационные кривые при сжатии: кривая 1 - дентин; кривая 2 - SDR; кривая 3 - SDR, установленная на дентин

Рис. 8. Поверхности образцов после сжатия: а - дентин; б - SDR; в - боковая поверхность образца «дентин + SDR»

1). Поэтому по наклону первого участка был вычислен модуль Юнга, а по величине упругой деформации рассчитан предел упругости. Максимальное напряжение при испытании (точка перегиба) принималось как предел прочности. Дентин является более прочным материалом, предел прочности для дентина ~400 МПа и для SDR ~250 МПа, но менее деформируемым по сравнению с SDR. Он уступает ему по упругости и по пластичности в ~1,5 и ~2 раза соответственно. Модуль Юнга этих материалов также отличается, у дентина он почти в три раза выше (~6 ГПа), чем у SDR (~2 ГПа). Более высокая упругость и пластичность SDR, позволяет ему более эффективно подавлять рост трещин по сравнению с дентином, хотя в обоих случаях их появление не приводит к разрушению образца и происходит при напряжениях, значительно превышающих напряжения в зубах, возникающих при пережевывании пищи (30 МПа) [4, 5]. Прочностные свойства SDR, установленного на дентин, являются средними между свойствами дентина и SDR. На изображении боковой поверхности образца видно, что трещины возникают только в дентине (рис. 8в). Хотя напряжения приложенные к образцу, превышают предел прочности SDR, но меньше, чем предел прочности дентина. Этот факт можно связать с неравномерным распределением напряжения в образце, так как материалы обладают разными прочностными свойствами и жестко связаны на границе их соединения. Прочность соединения превышает прочность самих материалов, на границе никогда не возникали трещины. При постоянной деформации вдоль оси сжатия растягивающие напряжения в дентине могут быть выше, чем в SDR, за счет большей способности к деформации последнего. Из табл. 1 видно, что полная деформация вдоль оси сжатия для SDR, установленного на дентин (~15%), превышает деформацию, допустимую для дентина (~12%), и меньше для SDR (~22%). За счет жесткой границы эти материалы деформируются в направлении, перпендикулярном оси сжатия на одинаковую величину. Поэтому растягивающие напряжения в дентине превышают напряжения, возникающие в SDR, и могут превосходить его предел прочности. Действительно, как видно на рис. 8в, трещина растет под углом 45° к плоскости сжатия, такое поведение характерно для образцов, испытывающих воздействие в направлении, перпендикулярном сжатию, например, с большой силой трения между плоскостью сжатия и поверхностью пуансона [3]. Исходя из полученных результатов, можно заключить, что использование материалов SDR не приведет к разрушению зуба при напряжениях ниже 300 МПа, но в целом прочность реставрированного

Прошміі стоматологии / Actiial моыш o( stoiatolo«

20і2. № 2

Таблица 1

Прочностные свойства образцов, изготовленных из дентина, SDR и их соединения при сжатии

E, ГПа о , МПа упр’ ов, МПа Е ,% упр Е °/о пласт Е, %

Дентин 5,46±0,35 336±32 406±25 7,0±0,7 4,7±1,5 11,7±2,0

SDR 2,06±0,17 164±13 261±17 10,1±1,3 11,6±1,8 21,7±0,5

SDR+дентин 3,14±0,17 224±24 309±12 8,9±1,0 6,6±0,7 15,5±0,7

зуба снижается на ~25%, при этом сохраняя и даже увеличивая на ~40% его способность к деформации, как упругой, так и пластической. Причем при жевании боковая группа зубов подвергается большим окклюзионным нагрузкам и возможность подавлять рост трещин и достаточная упругость SDR являются его клиническим преимуществом.

Заключение

Использование материалов SDR при реставрации поврежденных зубов не приведет к разрушению зуба при напряжениях, 10-кратно превышающих напряжения, возникающие в зубе при обычных окклюзионных нагрузках, но в целом прочность зуба снижается на 25%, тогда как его способность к деформации увеличивается на ~40%.

Благодарности

Исследования частично поддержаны Минобрнауки РФ (# 2.2.2.2/5579) и гранта АФГИР США (# RUXO-005-EK-06/ BG7305; # RUX0-005-EK-06/ BG4M05).

ЛИТЕРАТУРА

1. Зайцев Д. В., Григорьев С. С. , Антонова 0. В. , Панфилов П. Е.

Деформация и разрушение человеческого дентина//Дефор-мация и разрушение материалов -2011, том 6. - С. 37-44.

2. Гуль В. Е. , Кулезнев В. Н. Структура и механические свойства полимеров: Учеб. для хим.-технолог. вузов. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Издательство «Лабиринт», 1994. - 367 с.

3. Шапошников Н.А. Механические испытания металлов. - М., Машгиз, 1954.

4. Neumann H. H. , DrSalvo N. A. Compression of teeth under, the load of chewing// J. Dent. Res. - 1957, vol. 36, p. 286-290.

5. Waters N. E. Some mechanical and physical properties of teeth// Symp Soc Exp Biol - 1980, vol. 34, p. 99-135.

6. He L. H. , Swain M.V. Understanding the mechanical behavior of human enamel from its structural and compositional characteristics// JMBBM. - 2008, vol. 1, p.18-29.

7. Riande E. , Diaz-Calleja R. , Prolongo M. G. , Masegosa R. M. , Saldm C. Polymer viscoelasticity: stress and strain in practice// Marcel Dekker, inc. New York, Basel -2000, p. 879.

СТОМАТОЛОГИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА £8+ ВЫСОКОЕ КАЧЕСТВО ПО ПРИВЛЕКАТЕЛЬНОЙ ЦЕНЕ

кишім

от £ 8 495

*

¡іїцігі.шп

ШИН

ULL

БОЛЕЕ 50 ООО УСТАНОВОК ПРОДАНО 6С ВСЕ/И МН?£*

АДАПТИРУЕТСЯ ПОД ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ ПОТРЕБНОСТИ БЛАГОДАРЯ МАКСИМАЛЬНОЙ ГИБКОСТИ КОМПЛЕКТАЦИИ

ИНСТРУМЕНТЫ

Функциональные, мощные надежные

Угловые наконечники с внутренним спреем и подсветкой

Т2 REVO R 170 ISL

Й£Й Повышающая передача 1:4.2 До ок. 170 000 об./мин. Для боров с диаметром хвостовика 1.6 FG

Т2 Revo R 40 ISL

Передача 1:1 До ок. 40 000 об./мин. Для боров с диаметром хвостовика 2,35 WB

12 REVO R 6ISI

Понижающая передача 6:1 До ок. 6 000 об./мин. Для боров с диаметром хвостовика 2.35 WB

620026, Екатеринбург, Бажова, 193, оф. 410 Тел./факс: (343) 262-71-60; тел.: 262-87-50, 262-75-52 E-mail: ¡[email protected]

Филиал в Челябинске:

454091, г. Челябинск, ул. Плеханова, 19-4 Тел./факс: (351) 266-20-69, тел. 264-24-27 E-mail: [email protected]

Турбинный наконечник

ТЗ Race* Midwest

400 ООО об./мин. Мощность 17 Вт Диаметр головки 11,4 мм

Прямой наконечник

Т2 REVO RH 40

Ш

Передача 1:1 До ок. 40 ООО о6./мин. Диаметр хвостовика бора 2.35 H/WB или одноразовые насадки для профилактики

YpaoKBaaponvd

www.UQM.ru