CC BY
128
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
© КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 2015 УДК 615.46.03:616.314-089.28].074
Лебеденко И.Ю., Дубова Л.В., Маджидова Е.Р., Деев М.С.
санитарно-химические и токсикологические исследования нового полимерного материала для базисов зубных протезов
"НоЛАТЕк"
Кафедра комплексного зубопротезирования ГБОУ ВПО «Московский государственный медико-стоматологический университет им. А.И. Евдокимова», 127473, Москва, РФ
На основании проведенных санитарно-химических исследований нового отечественного полимерного материала для базисов зубных протезов "Нолатек" доказана его высокая химическая инертность. Концентрации обнаруженных в вытяжках из образцов материала "Нолатек" некоторых составляющих полимерной композиции были значительно меньше тех, которые присутствуют в вытяжках из стоматологических материалов, широко используемых в стоматологической практике.
Ключевые слова: съемный протез; протезирование; композитный базис.
Для цитирования: Российский стоматологический журнал. 2015; 19(1): 4-7. Lebedenko I. Yu., Dubova L.V., Madjidova E. R., Deev M. S.
SANITARY-CHEMICAL AND TOXICOLOGICAL STUDY OF A NEW POLYMERIC MATERIAL FOR BASES DENTURES "NOVATEK"
Department of complex dental procedures «A. I. Evdokimov Moscow state medical dental University» Ministry of health of Russia, 127473, Moscow
Based on sanitary-chemical studies of new polymer material for denture bases «Nolatek» proved its high chemical inertness. Concentration detected in extracts from samples of a material «Nolatek» some components of a polymeric composition, significantly less than what are present in extracts from dental materials, commonly used in a dental practice. Key words: denture; prothetic dentistry; composite basis.
Citation: Rossiyskiy stomatologicheskiy zhurnal. 2015; 19(1): 4-7.
В процессе применения медицинских изделий в клинической практике возможна миграция из различных узлов конструкции и материалов разнообразных соединений, которые в определенных концентрациях могут оказывать негативное воздействие на ткани и органы человека. Комбинированное действие веществ, которые в случае миграции могут накапливаться в организме, повышает опасность их использования. В связи с этим для обеспечения безопасности применения материалов и изделий в медицине возникает необходимость проведения санитарно-химических и токсикологических исследований [1, 2]. В задачу санитарно-химических исследований входят идентификация, определение концентрации потенциально опасных соединений, поступающих из нового материала, и сопоставление их с допустимыми уровнями. В токсикологическом эксперименте изучают воздействие образцов нового материала на организм экспериментальных животных.
Новый отечественный стоматологический материал в виде полимерной композиции для базисов зубных протезов "Нолатек" имеет сложный химический состав. В его производстве используются многообразные химические соединения. Основными компонентами в рецептуре материала являются высокомолекулярная смола, предназначенная для световой полимеризации (диуретандиметакрилат (ДУД-
Для корреспонденции: Маджидова Елизавета Руслановна, [email protected]
For correspondence: Madzhidova Elizaveta Ruslanovna, [email protected]
МА)), мономеры (триэтиленгликольдиметакрилат (ТГМ-3) и полиэтиленгликольдиметакрилат (ПЭГДМА)), пластификатор (диоктилфталат (ДОФ)), наполнители (полиметилме-такрилат (ПММА), полиуретан, аэросил), а также в небольших количествах функциональные добавки - фотоинициатор (камфорохинон), активатор (этил-4-диметиламинобензоат), пигменты.
Остаточные количества перечисленных соединений, а также примеси в используемом сырье (матилметакрилат в полиметил-метакрилате, альдегиды в полиуретане, металлы в наполнителях и др.) способны мигрировать в организм и в определенных концентрациях и оказывать токсическое действие [3, 4].
В эксперименте изучали образцы зубных протезов из нового отечественного материала "Нолатек" в виде дисков диаметром 18 мм и толщиной 2 мм, которые прошли такие же технологические стадии изготовления, что и базисы протезов, в соответствии с ГОСТом 31572-2014.
Санитарно-химические и токсикологические исследования проводили на базе Национального научного центра токсикологической и биологической безопасности медицинских изделий.
Материал и методы
Программа санитарно-химических исследований предусматривала выбор состава модельной среды, продолжительности контакта экспериментальных образцов базиса протезов со средой, соотношения между массой образцов и объемом контактирующей модельной среды, температурного режима экстракции.
С учетом особенностей применения базисного материала "Нолатек" в ортопедической стоматологии мы провели санитарно-химические исследования в дистиллированной воде в течение 14 сут при соотношении 30 г материала в 1 л воды при 37°С [5, 6].
По прошествии 1, 3, 7 сут вытяжки сливали и анализировали, а образцы заливали новой порцией модельного раствора того же объема и в тех же условиях, термостатировали еще 2 (3-1), 4 (7-3) и 7 (14-7) сут.
В качестве контроля использовали дистиллированную воду без образцов, которую термостатировали в тех же условиях.
Оценку суммарного содержания химических соединений в водных вытяжках проводили, анализируя 3 интегральных показателя:
• изменение значения рН вытяжки на микропроцессорном рН-метре модели Н1 9321 фирмы "HANNA" (Италия);
• содержание восстановительных примесей, определяемое по расходу 0,01 М раствора тиосульфата натрия, затраченного на их определение;
• максимальное значение оптической плотности в диапазоне от 220 до 360 нм ультрафиолетового спектра на спектрофотометре модели UV-mini 1240 фирмы "Shimadzu" (Япония) [7].
Контролировали содержание ДУДМА, ТГМ-3, ПЭГДМА, ДОФ, метилметакрилата (ММА), формальдегида (СН2О), ацетальдегида (С2Н4О) методом обращенно-фазовой высокоэффективной жидкостной хроматографии на оборудовании фирмы «Shimadzu» (Япония).
Для определения концентраций растворенных форм металлов использовали метод атомно-абсорбционной спектрометрии на модульном спектральном аналитическом комплексе «KBAHT.Z» (Россия), предназначенном для экспрессного определения содержания металлов.
Полученные результаты подвергали статистической обработке.
Результаты и обсуждение
Значения всех использованных интегральных показателей за период исследования представлены в таблице. Все они на всех сроках наблюдения были меньше соответствующих допустимых значений (см. таблицу). Изменение значений рН (АрН) 1-суточных вытяжек из образцов базисного материала "Нолатек" составляло 0,85±0,07 и не превышало допустимое (±1). С увеличением продолжительности экстракции до 14 сут значение указанного показателя уменьшилось практически на порядок (0,09±0,005).
Качественно аналогичная закономерность обнаружена и для другого интегрального показателя (AV). В этом случае наибольшее содержание восстановительных соединений в вытяжках из изучаемого материала также наблюдается в начальные сроки
наблюдения. В 1-суточных вытяжках значение этого показателя составляет 0,34 ± 0,03. С увеличением продолжительности наблюдения содержание в вытяжках восстановительных примесей уменьшается до 0,24 ± 0,02 (3 сут), 0,20 ± 0,02 (7 сут) и 0,10 ± 0,02 (14 сут). В 14-суточных вытяжках значение показателя AV в 10 раз меньше допустимого - 1 (см. таблилу).
В качестве примера на рисунке представлена хромато-грамма 1-суточной вытяжки из изучаемого материала, на которой не обнаружены хроматографические пики со временем удерживания формальдегида (СН2О), ацетальдегида (С2Н4О), что свидетельствует об отсутствии альдегидов в пределах чувствительности определения (0,005 мг/л).
В остальные сроки наблюдения (3, 7, 14 сут) значения оптической плотности вытяжек из образцов (О) и максимальные значения соответственно уменьшались с увеличением продолжительности экстракции (см. таблилу). Это означает, что содержание продуктов миграции в вытяжках из базисного материала "Нолатек", поглощающих в области 220-360 нм, также постепенно уменьшается в указанные сроки и в течение всего периода исследования не превышает допустимый уровень (см. таблилу).
После анализа интегральных показателей мы определяли содержание индивидуальных химических соединений, которые в определенных концентрациях могут представлять опасность для организма.
Количественный обсчет хроматограмм по площадям соответствующих пиков показал, что концентрация ДУДМА в 1-суточной вытяжке составила 7,207 ± 0,360 мг/л. С увеличением продолжительности экстракции концентрация ДУДМА в вытяжках из материала постепенно уменьшалась и в 14-суточных вытяжках она была в 1,3 раза меньше (5,646 ± 0,225 мг/л) по сравнению с 1-суточной (см. таблицу). Еще заметнее за период исследования снижалась интенсивность миграции. Так, скорость миграции ДУДМА за 1-е сутки составляла 7,207 мг/л, среднесуточная скорость за последующие 2 сут - 3,225 мг/л, а за последние 7 сут - 0,806 мг/л, т. е. соответственно в 2,2 и 8,9 раза меньше по сравнению с 1-ми сутками.
Для мономера ПЭГДМА наибольшая концентрация в вытяжках была обнаружена в начальные сроки наблюдения. Из обсчета хроматограмм следует, что в 1-суточных вытяжках концентрация ПЭГДМА составляет 0,295 ± 0,015 мг/л. Затем она уменьшается до 0,275 ± 0,013 мг/л (3 сут), 0,080 ± 0,004 мг/л (7 сут) и 0,077 ± 0,003 мг/л (14 сут). За 2 нед наблюдения концентрация ПЭГДМА снижается в 3,8 раза (см. таблицу).
Обнаруженная закономерность в полной мере сохраняется еще для одного олигомера - ТГМ-3. За период исследования концентрация этого компонента уменьшилась от 0,370 ± 0,018 до 0,031 ± 0,000 мг/л, т. е. в 11,9 раза.
ДОФ вводится в полимерную композицию в качестве
Значения санитарно-химических показателей водных вытяжек из образцов материала "Нолатек"
Показатель Значения показателей в 1,3,7,14-суточных вытяжках Допустимое значение
1 сут 3 сут 7 сут 14 сут
Изменение значения рН (ДрН), ед. рН 0,85 ± 0,07 0,48 ± 0,03 0,42 ± 0,03 0,09 ± 0,005 ± 1,00
Содержание восстановительных примесей (ДV), мл 0,01 М раствора Ш^2О3 0,34 ± 0,03 0,24 ± 0,02 0,20 ± 0,02 0,10 ± 0,02 1,00
Максимальное значение оптической плотности 0,254 ± 0,009 0,246 ± 0,008 0,217 ± 0,008 0,197 ± 0,004 0,300
(220-360 нм), О, ед. опт.пл.
Концентрация ДУДМА, мг/л 7,207 ± 0,360 6,450 ± 0,322 6,427 ± 0,321 5,646 ± 0,225 Не регламентируется
Концентрация ПЭГДМА, мг/л 0,295 ± 0,015 0,275 ± 0,013 0,080 ± 0,004 0,077 ± 0,003 То же
Концентрация ТГМ-3, мг/л 0,370 ± 0,018 0,094 ± 0,005 0,051 ± 0,002 0,031 ± 0,000 " "
Концентрация ДОФ, мг/л < 0,020 < 0,020 < 0,020 < 0,020 2,000
Концентрация ММА, мг/л 0,135 ± 0,007 0,088 ± 0,004 0,084 ± 0,004 0,006 ± 0,000 0,250
Концентрация СН2О, мг/л < 0,005 < 0,005 < 0,005 < 0,005 0,100
Концентрация С2Н4О, мг/л < 0,005 < 0,005 < 0,005 < 0,005 0,200
16 mv
ch2..............
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 мин
Хроматограмма 1-суточной вытяжки из базисного материала "Нолатек".
пластификатора. Анализ хроматограмм показал, что в вытяжках из базисного материала "Нолатек" в течение всего периода исследования не обнаруживались хроматографические пики со временем его удерживания (7,35 мин). Это позволяет сделать заключение об отсутствии в вытяжках из базисного материала "Нолатек" пластификатора ДОФ в пределах чувствительности определения - 0,020 мг/л.
В качестве наполнителя в полимерную композицию "Но-латек" введен ПММА. Ведущей с позиции токсичности примесью в ПММА может быть мономер ММА [4]. Как свидетельствуют результаты хроматографических исследований, ММА идентифицировали в вытяжках из базисного материала "Нолатек" в течение всего периода исследования.
С увеличением продолжительности экстракции изучаемого материала концентрация мономера в вытяжках уменьшилась в 22,5 раза: от 0,135 ± 0,007 мг/л (1 сут) до 0,006 ± 0,000 мг/л (14 сут). Важно отметить, что во все сроки наблюдения содержание мономера в вытяжках из базисного материала "Нолатек" не превышало допустимое значение 0,250 мг/л (см. таблицу).
Полиуретан также выполняет функцию наполнителя в полимерной композиции "Нолатек". Ведущими с позиции токсичности в полиуретане являются формальдегид и аце-тальдегид [4]. По данным хроматографического анализа в течение всего периода исследования указанные альдегиды не выявлялись в вытяжках из материала в пределах чувствительности определения - 0,005 мг/л (см. таблицу). Об этом свидетельствует отсутствие на хроматограммах хроматогра-фических пиков со временем удерживания формальдегида (4,10 мин) и ацетальдегида (5,15 мин).
Результаты санитарно-химических исследований водных вытяжек из базисного материала "Нолатек" методом атомно-абсорбционной спектрометрии указывают на то, что в вытяжках из этого материала ни один из нижеперечисленных металлов не обнаружен в пределах чувствительности определения, которая составила (в мг/л): для алюминия - 0,005, бария - 0,01, железа - 0,001, кадмия - 0,0001, меди - 0,001, мышьяка - 0,001, олова - 0,02, свинца - 0,001, титана - 0,001, хрома - 0,001, цинка - 0,001 [5, 10].
Оценивая полученные результаты, следует учесть, что обнаруженные в модельных условиях в вытяжках концентрации соответствуют суммарному количеству соединений, накопившихся за 1, 2 (3-1), 4 (7-3) и 7 (14-7) сут. В реальных условиях ДУДМА, ПЭГДМА, ТГМ-3, ММА будут переходить в контактирующую среду постепенно в концентрациях, которые значительно меньше обнаруженных суммарных. В связи с этим реальные уровни миграции перечисленных соединений будут меньше указанных суммарных.
Пластификатор (ДОФ) и водорастворимые формы металлов (алюминия, бария, железа, кадмия, меди, мышьяка, олова, свинца, титана, хрома, цинка) не обнаруживали в вы-
тяжках из базисного материала в течение всего периода исследования в пределах чувствительности методов.
Свой вклад в токсичность изучаемого материала могли бы внести примеси в используемом сырье ММА и альдегиды. ММА идентифицирован в вытяжках из базисного материала, но концентрация его во все сроки наблюдения не превысила допустимое значение. Формальдегид и ацетальдегид вообще не выявляли в течение всего периода наблюдения (см. таблицу).
Выводы
1. Базисный материал «Нолатек» характеризуется достаточно высокой химической инертностью. Об этом свидетельствуют значительно меньшие в сравнении с допустимыми значения использованных интегральных показателей, концентрация в вытяжках ММА, а ДОФ, формальдегид, ацетальдегид и металлы не обнаружены в пределах чувствительности определения.
2. Концентрации обнаруженных в вытяжках из образцов базисного материала "Нолатек" некоторых составляющих полимерной композиции ДУДМА, ТГМ-3, ПЭГДМА, для которых отсутствует нормативная база, значительно меньше тех, которые присутствуют в вытяжках из стоматологических материалов, широко используемых в стоматологической практике.
ЛИТЕРАТУРА
1. Ланина С.Я., Суслова В.Ю., Беняев Н.Е. Токсикологическая и биологическая безопасность медицинских изделий. Медицинские технологии. 2011; 6(4): 31-5.
2. Лаппо В.Г., Ланина С.Я., Тимохина В.И. Токсиколого-гигие-нический контроль полимеров и изделий медицинского назначения. Журнал Всесоюзного химического общества им. Д.И. Менделеева. 1985; 30(4): 461-5.
3. Ланина С.Я. Санитарно-химические исследования как обязательный этап в оценке безопасности полимерных материалов и изделий для медицины. В кн.: I-я Международная научно-практическая конференция "Современные полимерные материалы в медицине и медицинской технике". С.-Петербург, июнь 2005. СПб.; 2005: 216-21.
4. Предельно допустимые количества химических веществ, выделяющихся из материалов, контактирующих с пищевыми продуктами. Гигиенические нормативы. ГН 2.3.3.972-00. МЗ РФ. М.; 2000: 16-25.
5. ГОСТ ISO 10993-11-2011. Изделия медицинские. Оценка биологического действия медицинских изделий. Ч. 12. Приготовление проб и стандартные образцы. М.; 2011.
6. Ланина С.Я. Методологические и методические вопросы гигиены и токсикологии полимерных материалов и изделий медицинского назначения. Научный обзор. М.; 1982: 61-86.
7. ГОСТР 50855-96. Контейнеры для крови и ее компонентов. Требования химической и биологической безопасности и методы испытаний. М.; 1996.
8. ГОСТ ISO 10993-9-2011. Изделия медицинские. Оценка биологического действия медицинских изделий. Ч. 9. Основные принципы идентификации и количественного определения потенциальных продуктов деструкции. Приложение В.2. Определение концентраций растворенных форм металлов в водной вытяжке, 2% лимонной кислоте и физиологическом растворе методом атомно-абсорбционной спектрометрии (в пламени и электротермическая атомизация в графитовой печи). М.; 2011.
9. Атомно-абсорбционный анализ в санитарно-гигиенических исследованиях: Методическое пособие / Под ред. Л.А. Ермаченко. Чебоксары; 1997: 10-61.
10. ГОСТ ISО 10993-11-2011. Изделия медицинские. Оценка биологического действия медицинских изделий. Ч. 11. Исследование общетоксического действия. М.; 2011.
Поступила 06.11.14
REFERENCES
1. Lanina S.Ya., Suslova V.Yu., Benyaev N.E. Toxicological and biological safety of medical devices. Meditsinskie tekhnologii. 2011; 6(4): 31-5. (in Russian)
2. Lappo V.G., Lanina S.Ya., Timokhina V.I. Toxicological-hygienic control of polymers and medical devices. Zhurnal Vsesoyuznogo khimicheskogo obshchestva imeni D.I. Mendeleeva._1985; 30(4): 461-5. (in Russian)
3. Lanina S.Ya. Sanitary-chemical studies as a necessary .step in assessing the safety of polymeric materials and products for medicine. In: International Scientific-practical Conference "Modern Polymeric Materials in Medicine and Medical Technology". I-ya Mezhdunarodnaya nauchno-prakticheskaya konferentsiya "Sovremennye polimernye materialy v meditsine i meditsinskoy tekhnike"]. St Petersburg, June 2005. St. Petersburg; 2005: 216-21. (in Russian)
4. The Maximum Permissible Quantity of Chemicals Released from Materials in Contact with Food. Hygienic Standards. GN 2.3.3.97200. Health Ministry Russian. [Predel'no dopustimye kolichestva khimicheskikh veshchestv, vydelyayushchikhsya iz materialov, kontaktiruyushchikh s pishchevymi produktami. Gigienicheskie normativy. GN 2.3.3.972-00. Minzdrava Rossii]. Moscow; 2000: 16-25. (in Russian)
5. GOST ISO 10993-12-2011. medical Products. Assessment of Biological Effects of Medical Products. Part 12. Preparation of Samples andStandardSamples. [GOST ISO 10993-12-2011. Izdeliya meditsinskie. Otsenka biologicheskogo deystviya meditsinskikh izdeliy. Chast' 12. Prigotovlenie prob i standartnye obraztsy]. Moscow; 2011. (in Russian)
6. Lanina S.Ya. Methodological and Methodical Issues of Hygiene and Toxicology of Polymeric Materials and Medical Products. Scientific Review. [Metodologicheskie i metodicheskie voprosy gigieny i toksikologii polimernykh materialov i izdeliy meditsinskogo naznacheniya. Nauchnyy obzor]. Moscow; 1982: 61-86. (in Russian)
7. GOST R 50855-96. Containers for Blood and Blood Components. Requirements Chemical and Biological Safety and Test Methods.
[GOST R 50855-96. Konteynery dlya krovi i ee komponentov. Trebovaniya khimicheskoy i biologicheskoy bezopasnosti i metody ispytaniy]. Moscow; 1996. (in Russian)
8. GOST ISO 10993-9-2011. Medical Products. Assessment of Biological Effects of Medical Products. H. 9. The Basic Principles of Identification and Quantification of Potential Degradation Products. Annex C. 2. The Determination of Concentrations of Dissolved Forms of Metals in the Aqueous Extract, 2% Citric Acid and Saline Solution by Atomic Absorption Spectrometry (Flame and Electrothermal Atomization in a Graphite Furnace) [GOST ISO 10993-92011. Izdeliya meditsinskie. Otsenka biologicheskogo deystviya meditsinskikh izdeliy. Chast' 9. Osnovnye printsipy identifikatsii i kolichestvennogo opredeleniya potentsial'nykh produktov destruktsii. Prilozhenie V.2. Opredelenie kontsentratsiy rastvorennykh form metallov v vodnoy vytyazhke, 2% limonnoy kislote i fiziologicheskom rastvore metodom atomno-absorbtsionnoy spektrometrii (v plameni i elektrotermicheskaya atomizatsiya v grafitovoy pechi]. Moscow; 2011. (in Russian)
9. Atomic Absorption Analysis in Health Care Research. Methodological Manual. [Atomno-absorbtsionnyy analiz v sanitarno-gigienicheskikh issledovaniyakh Metodicheskoe posobie] / Ed. L.A. Ermachenko. Cheboksary; 1997: 10-61. (in Russian)
10. GOST ISO 10993-11-2011. Medical Products. Assessment of Biological Effects of Medical Products. Part 11: The Study ofGeneral Toxic Effect. [GOST ISO 10993-11-2011. Izdeliya meditsinskie. Otsenka biologicheskogo deystviya meditsinskikh izdeliy. Chast' 11: Issledovanie obshchetoksicheskogo deystviya]. Moscow; 2011. (in Russian)
Received 06.11.14
© ЛЕБЕДЕНКО И.Ю., ЮРКОВЕЦ П.В. УДК 615.46.03:616.314-089.28
Лебеденко И.Ю., Юрковец П.В., Деев М. С.
влияние числа переплавов на изменение физико-механических свойств отечественных неблагородных стоматологических сплавов для изготовления металлокерамических зубных протезов
Кафедра комплексного зубопротезирования ГБОУ ВПО «Московский государственный медико-стоматологический университет им. А.И. Евдокимова» Минздрава России, 109029, Москва, Россия
Основными конструкционными материалами для несъемных зубных протезов остаются неблагородные сплавы, облицованные керамическими покрытиями. Зубные техники все чаще используют в своей работе литники, что, по данным ряда авторов, может сильно изменять заданные производителем физико-механические свойства и цито-токсичность сплавов. Для научного обоснования предельно допустимого количества переплавов нами исследованы изменения физико-механических свойств коэффициент термического линейного расширения (КТЛР), предел текучести на изгиб, твердость), а также химический состав образцов неблагородных отечественных стоматологических сплавов для изготовления металлокерамических зубных протезов. Было выяснено, что добавление литников в кобальтохромовый сплав (КХС) Витирий-С ведет к увеличению прочности, а в случае с никельхромовым сплавом (НХС) Витирий-Н увеличение прочности наблюдалось только во второй группе при использовании 50% литников от общей массы отливаемого изделия. При использовании же 100% переплава Витирий-Н наблюдалось уменьшение прочностных показателей ниже первоначальных данных. Анализ результатов исследования КТЛР позволяет судить о том, что добавление литников в оба сплава снижает КТЛР, а следовательно, повышает тангенциальное напряжение растяжения и может вызывать разрывы, проходящие радиально наружу. Таким образом, возникает риск поздних сколов керамической облицовки. Многократный переплав полуфабриката КХС, НХС приводит к угару компонентов, которые играют роль раскислителей и модификаторов (Mn, Si, Ta, Nb). Отдельно стоит отметить увеличение содержания углерода как в сплаве КХС, так и в НХС. Так, если в КХС он играет роль модификатора и повышает твердость, то содержание в НХС его порядка 0,4% просто недопустимо. Увеличение углерода на 0,1% может увеличить твердость до 50 единиц по Виккерсу, что может негативно сказаться при дальнейшей механической обработке в зуботехнической лаборатории.
Ключевые слова: металлокерамические зубные протезы; неблагородные сплавы; литники; количество переплавов.
Для цитирования: Российский стоматологический журнал. 2015; 19(1): 7-11.
Для корреспонденции: Юрковец Павел Валерьевич, [email protected]
For correspondence: YurkovetsPavel Valer'evich, [email protected]
