CC BY
9
Since 1999
The journal of scientific articles
Healtlj
& millennium
Education
УДК: 616.31.002.1:621.371 http://dx.doi.org/10.26787/nydha-2226-7425-2018-20-12-120-123
ВЛИЯНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ НА МИКРОСТРУКТУРНЫЕ СВОЙСТВА СТОМА ТОЛОГИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ Моисеева Н.С. ФГБОУ ВО «Воронежский государственный медицинский университет имени Н.Н. Бурденко», г. Воронеж, Российская Федерация Аннотация. Благоприятный исход лечения кариеса зависит от срока службы пломб, поэтому усовершенствование качества стоматологических материалов является ключевой задачей стоматологии. Поиск новых высокоэффективных методов лечения кариеса находится в прямой зависимости от детального изучения физических, механических и химических свойств стоматологических материалов. Целью проводимого исследования была необходимость оценки структурных характеристик стоматологических материалов на полимерной основе и анализ их физических, механических и химических свойств с использованием электромагнитного поля. Подготовленные материалы были изучены с помощью сканирующего электронного микроскопа. Для исследования механических параметров далее проводили испытания на адгезионную прочность. При проведении испытаний по определению адгезивных показателей определялось разрушающее напряжение относительно эмали зуба. В результате проводимых исследований по данным растровой электронной микроскопии констатируются достоверные структурные изменения стоматологических материалов после обработки электромагнитным полем, включающие уплотнение морфологической структуры материала. В результате проведенных испытаний по изучению адгезивных свойств стоматологических материалов получен положительный результат увеличения прочностной адгезии после обработки пломбировочного материала электромагнитным полем, что будет способствовать повышению качества лечения кариеса зубов в целом. Ключевые слова: растровая электронная микроскопия, испытания на прочность, адгезия, стоматологические материалы на полимерной основе, электромагнитное поле. THE ELECTROMAGNETIC FIELD INFLUENCE ON THE MICROSTRUCTURE OF DENTAL FILLING MATERIALS Moiseeva N.S. Voronezh state medical university named after N.N. Burdenko, Voronezh, Russian Federation Annotation. The favorable outcome of caries treatment depends on the filling materials service life, therefore, quality improvement of dental filling materials is the key problem in dentistry. The search for new highly effective methods of caries treatment is directly depend on a detailed study of the physical, mechanical and chemical properties of dental filling materials. The purpose of the study was the necessity of structural characteristic assessment of polymer based dental materials and the analysis of their physical, mechanical and chemical properties under the influence of the electromagnetic field. The prepared materials were studied using a scanning electron microscope. The adhesion strength tests were performed for the study ofphysical and mechanical parameters. The breaking stress relative to the tooth enamel was determined during adhesive tests. As a result of the research carried out according to raster electron microscopy, significant structural changes in dental filling materials were stated after the exposure of an electromagnetic field, including the compaction of the morphological structure of the material. As a result of the tests conducted to study the adhesive properties of dental filling materials, a positive result was obtained: increasing the strength adhesion after electromagnetic field exposure on the filling material, which will contribute to improving the quality of treatment of dental caries in general. Key words: scanning electron microscopy, strength tests, adhesion, polymer based dental filling materials, electromagnetic field.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК [1] Детская терапевтическая стоматология. Национальное руководство / под ред. В.К. Леонтьева, Л.П. Кисельни-ковой. - Москва: ГЭОТАР - Медиа, 2010. - 896 с. [2] Кузьмина Э. М. Современные подходы к профилактике кариеса зубов / Э.М. Кузьмина // Dental Forum. - 2011. -N38. - С. 2 - 8. [3] Леонтьев, В.К. Профилактика стоматологических заболеваний / В.К. Леонтьев, Г.Н. Пахомов. - М., 2006. - 416 REFERENCES [1] Detskaya Terapevticheskaya Stomatologiya. Nacional'noe Rukovodstvo / Pod Red. V.K. Leont'eva, L.P. Kisel'nikovoj. - Moskva: Gehotar - Media, 2010. - 896 P. [2] Kuz'mina Eh. M. Sovremennye Podhody K Profilaktike Ka-riesa Zubov / Eh.M. Kuz'mina // Dental Forum. - 2011. -N38. - P. 2 - 8. [3] Leont'ev, V. K. Profilaktika Stomatologicheskih Zabolevanij / V.K. Leont'ev, G.N. Pahomov. - M., 2006. -
с
[4] Moiseeva N.S. Electromagnetic influence on microstructural changes in dental filling materials: improvement in physical and mechanical properties / N.S. Moiseeva, A.A. Kunin, R.A. Shabanov et al. // The EPMA Journal. - 2017.
- N 8, Suppl 1. -P. 49.
[5 ] Moiseeva N. S. The new direction in caries prevention based on the ultrastructure of dental hard tissues and filling materials / N.S. Moiseeva, A.A. Kunin, D.A. Kunin // The EPMA Journal 2016. - N 7, Suppl .1.- - P.49.: URL: http://www.hugen.hacettepe.edu.tr/etk_03050915Meeting-Abstracts.pdf.
[6] Крыжановский В.К. Технические свойства полимерных материалов: учеб. - справ. пособие / В.К. Крыжановский. - 2-е изд., испр. и доп. — Санкт- Петербург: Профессия, 2005. - 248 с.
[7] Larmas М. Odontoblast function seen as the response of dentinal tissue to dental caries / M. Larmas //Adv. Dent. Res. - 2001. - Vol. 15. - P. 68-71.
[8] Kunin A.A. Improving the effectiveness of dental caries prevention using therapeutic toothpastes / A.A. Kunin, N.S. Moiseeva, L.E. Mekhantieva // The EPMA Journal. -2017.
- N 8, Suppl .1. - P. 50.
[9] Menini M. Effects of pulsed electromagnetic fields on swelling and pain after implant surgery: a double-blind, randomized study / M. Menin // Int.J. Oral Maxillofac. Surg. -2016 Mar.45, N 3. - P. 346-353. doi: 10.1016/j.ijom.2015.10.011. Epub 2015 Nov 12.
[10] Гланц С. Биомедицинская статистика / С.Гланц. -Mосква: Практика, 1998. URL: http://medstatistic.ru/arti-cles/glantz.pdf.
Введение. Частота кариеса зубов остается высокой, несмотря на использование новейших технологических приемов при диагностике и лечении кариеса, а также большой выбор стоматологических расходных материалов. Имеющаяся ситуация - серьезная проблема со здоровьем мирового масштаба, особенно в связи с увеличением затрат на восстановительное лечение и осложнениями, связанными с прогрессирова-нием общесоматической патологии [1-3].
Благополучный исход лечения кариеса зависит от срока службы пломб, поэтому усовершенствование качества стоматологических материалов является ключевой задачей стоматологии. Поиск новых высокоэффективных методов лечения кариеса находится в прямой зависимости от детального изучения физических, механических и химических свойств стоматологических материалов. Различные компоненты, включая синтетические полимеры, составляют основу стоматологических материалов, используемых для лечения и профилактики кариеса зубов, определяют их физические, механические и химические свойства [4-6].
В условиях непрерывно развивающихся технологий лечения и профилактики заболеваний твердых тканей зубов в стоматологии повышенные требования
416 P.
[4] Moiseeva N.S. Electromagnetic Influence on Microstructural Changes in Dental Filling Materials: Improvement in Physical and Mechanical Properties / N.S. Moiseeva, A.A. Kunin, R.A. Shabanov Et Al. // The Epma Journal. - 2017. - N 8, Suppl 1. -P. 49.
[5] Moiseeva N.S. The New Direction in Caries Prevention Based on The Ultrastructure of Dental Hard Tissues and Filling Materials / N.S. Moiseeva, A.A. Kunin, D.A. Kunin // The Epma Journal 2016. - N 7, Suppl .1.- - P.49.: url: http://www.hugen.hacettepe.edu.tr/etk_03050915meeting-abstracts.pdf.
[6] Kryzhanovskij V.K. Tekhnicheskie Svojstva Polimernyh Materialov P: Ucheb. - Sprav. Posobie / V.K. Kryzhanovskij. - 2-E Izd., Ispr. I Dop. — Sankt- Peterburg: Professiya, 2005. - 248 p.
[7] Larmas М. Odontoblast Function Seen as The Response of Dentinal Tissue to Dental Caries / M. Larmas //Adv. Dent. Res. - 2001. - Vol. 15. - P. 68-71.
[8] Kunin A.A. Improving the Effectiveness of Dental Caries Prevention Using Therapeutic Toothpastes / A.A. Kunin, N.S. Moiseeva, L.E. Mekhantieva // The Epma Journal. -2017. - N 8, Suppl .1. - P. 50.
[9] Menini M. Effects of Pulsed Electromagnetic Fields on Swelling and Pain After Implant Surgery: A Double-Blind, Randomized Study / M. Menin // Int.J. Oral Maxillofac. Surg. - 2016 Mar.45, N 3. - P. 346-353. Doi: 10.1016/J.Ijom.2015.10.011. Epub 2015 Nov 12. Url: https://www.mediasphera.ru/issues/stoma-tologiya/2014/2/030039-1735201422.
[10] Glanc S. Biomedicinskaya Statistika / S.Glanc. - Moskva: Praktika, 1998. Url: http://medstatistic.ru/arti-
_cles/glantz.pdf._
устанавливаются к основным элементам «белой» эстетики, таким как цвет, форма и долговечность материала. В связи с этим, формируются качества, необходимые для современного стоматологического материала, учитывающие его биосовместимость; противостояние влиянию микрофлоры полости рта; прочную адгезию со структурами твердых тканей зуба; воспроизведение внешнего вида натуральных тканей и, более того, способствующие восстановлению и регенерации твердых тканей [7].
Полноценная адгезия (лат. аdgesio - прилипание) стоматологического материала к эмали зуба играет первостепенное значение для качественного пломбирования и срока службы пломбы, причем роль адгезивной системы или бонда (англ. вond - связь) крайне важна для микромеханического сцепления материалов с тканями зубов [2, 3].
С учетом этих позиций, ведущее значение приобретает «усовершенствование» стоматологического материала для восстановления твердых тканей зуба, который подразумевает его долгосрочное функционирование в полости рта, наряду с анатомо-функциональной целостностью, что подразумевает проведение ряда исследований по изучению изменений свойств
стоматологических материалов под воздействием физических факторов терапии [4, 5, 8]. Методы направленного изменения морфологической структуры материалов с помощью термического воздействия, облучения и воздействия электромагнитными полями играют важную роль в плане улучшения физических и механических характеристик стоматологических материалов.
Влияние физических факторов на стоматологические материалы с целью улучшения их физических, механических и химических свойств остается в значительной степени неизученным [6].
Среди зарубежных авторов есть незначительная информация, представляющая интерес, касающаяся использования импульсных электромагнитных полей для стимуляции процесса остеоинтеграции [9].
Цель данного исследования: оценка структурных характеристик стоматологических материалов на полимерной основе и анализ их физических, механических и химических свойств с использованием электромагнитного поля.
Материал и методы исследования. Проведенное нами исследование осуществлялось для анализа структурных характеристик и прочностных свойств стоматологических материалов после обработки электромагнитным полем в стоматологической клинике ВГМУ им. Н.Н. Бурденко.
Для исследования были применены: адгезивная
система Prime&Bond NT (Dentsply, USA), стоматологический материал на полимерной основе Charisma (Heraeus Kulzer, Germany). Исследованные материалы распределили на 2 эквивалентные группы (I - исследовательская группа с влиянием электромагнитного поля, II - контрольная группа без влияния электромагнитного поля) для всестороннего изучения микроструктуры, физических и механических свойств материалов.
Для обработки стоматологических материалов в электромагнитном поле применяли специальное устройство [4, 5] для проведения исследования влияния электромагнитного поля на физические и механические свойства материалов для пломбирования зубов. Обработка изучаемых стоматологических материалов проводилась в следующем порядке. Исследуемые образцы материалов помещали в электромагнитное поле с напряженностью не менее 20х104 и не более 24х104 А/м (20-25 минут). После воздействия электромагнитного поля были подготовлены образцы стоматологических материалов цилиндрической формы I и II группы (контроль), которые в дальнейшем отверждали светом полимеризационной лампы голубого света в течение 40 секунд, а затем раскалывали специальным образом [заявка на ПМ 2018128310 от 02.08.2018 г. Разъемная форма для изготовления образца полимерного стоматологического материала]. Учет образцов стоматологических материалов представлен в таблице 1.
Таблица1
Разделение стоматологических образцов по группам исследования (с воздействием и без воздействия
электромагнитного поля)
Материалы Prime&Bond NT Charisma
Группа исследования 1 2 1 2
Кол-во образцов (шт.) 5 (8,3%) 5 (8,3%) 25 (41,7%) 25 (41,7%)
Всего 60 (100%)
Подготовленные образцы изучали с помощью сканирующего электронного микроскопа (JEOL JSM-6380 LV, Japan) при увеличении до x100 000, для контроля исследовали материалы II контрольной группы, не подвергнутые обработке электромагнитным полем.
Для исследования физических и механических параметров стоматологического материала Charisma провели испытания на адгезию по ГОСТ Р 31574-2012.
При проведении испытаний по определению адгезивных показателей определялось разрушающее напряжение относительно эмали зуба. Испытания проводились на удаленных зубах, не имеющих кариозных полостей.
На шлифовальной машине удаленные зубы распиливали на 2 части, затем половину зуба монтировали в пластмассовый блок. На поверхность эмали устанавливали специальное кольцо, отверстие которого заполняли материалом, который отверждали светом
полимеризационной лампы, затем устанавливали в специально подготовленное приспособление, закрепляли в зажиме. При включении машины происходило разрушение образца по поверхности раздела.
Адгезионная прочность вычислялась: Асд=Бсд/8, Бсд - нагрузка, при которой разрушается образец, 8 -площадь поверхности разрушения.
В работе нами применен стандартный пакет программ БТАИБИСЛ 8.0, для обработки полученных в результате исследований данных [10], при этом рассчитывались следующие показатели: среднее и среднеквадратичное отклонение, медиана и стандартная ошибка среднего, минимальные и максимальные значения данных. Для сравнения групп мы использовали непараметрический тест Манна-Уитни и средний тест. Достоверно значимыми считали различия соответствующие р<0,05.
Полученные результаты. Данные
сканирующей электронной микроскопии констатируют структурные изменения стоматологических материалов под действием электромагнитного поля:
укрупнение частиц и уплотнение расстояния между частицами (табл. 2).
Таблица 2
Динамика изменения микроструктуры стоматологических материалов после воздействия
электромагнитного поля
Группа Материалы II группа I группа I группа через 4 мес.
Размер частиц Prime&Bond NT 0,099±0,005 0,165±0,006 0,12±0,014
Charisma 0,036±0,002 0,104±0,005 0,08±0,004
Расстояние между частицами Prime&Bond NT 0,077±0,004 0,021±0,002 0,021±0,002
Charisma 0,038±0,003 0,025±0,001 0,02±0,001
Примечание: р <0,05
Данные табл. 2, представляющие адгезивную систему Prime&Bond NT (Dentsply, USA) без и с обработкой электромагнитным полем, свидетельствуют, что: в контрольной группе размер частиц без воздействия был - 0,099±0,005 мкм, а с воздействием - 0,165±0,006 мкм, что характеризует укрупнение частиц. Различия между исследуемыми группами являются статистически достоверными (р <0,05). Расстояние между частицами составляло 0,077±0,004 мкм, а в группе исследования - 0,021±0,002 мкм, что говорит об уплотнении структуры Prime&Bond NT. Различия между исследуемыми группами являются статистически достоверными (р <0,05).
Данные микроструктуры материала Charisma (Heraeus Kulzer, Germany) без и с воздействием электромагнитного поля свидетельствуют о наличии схожей тенденции укрупнения размера частиц и уплотнении его структуры. Различия между исследуемыми группами являются статистически достоверными (р <0,05) (табл. 2).
Данные табл. 2, представляющие адгезивную систему Prime&Bond NT (Dentsply, USA) и материал Charisma (Heraeus Kulzer, Germany) до и после воздействия электромагнитного поля,
свидетельствуют о сохранении эффекта укрупнения частиц и уменьшения расстояния между частицами в материале группы исследования с воздействием электромагнитного поля по сравнению с материалом контрольной группы без воздействия электромагнитного поля спустя 4 месяца после облучения. Различия между исследуемыми группами по данному признаку являются статистически достоверными (р <0,05).
В результате проведенных испытаний по изучению адгезивных свойств материала Charisma (Heraeus Kulzer, Germany) после воздействия электромагнитного поля получен положительный результат увеличения прочностной адгезии после воздействия электромагнитного поля на пломбировочный материал (табл. 3).
Таблица 3
Параметры адгезивной прочности стоматологического материала Charisma с воздействием
электромагнитного поля
Материал Группа Адгезия
Charisma II контрольная группа 57,58±2,46 (41,80/74,00)
Charisma I группа исследования 101,98±2,73 (81,60/123,00)
Примечание: р <0,001
Из табл. 3, интерпретирующей прочностные параметры композитного материала Charisma на адгезионную прочность, следует, что в контрольной группе без воздействия электромагнитного поля прочностная нагрузка составляла 57,58 (41,80/74,00) Н, а в группе исследования 101,98 (81,60/123,00), что свидетельствует об увеличении прочности материала. При этом средние значения составили 57,58±2,46 и 101,98±2,73. Различия по данному признаку между группами являются статистически достоверными (p <0,001).
Выводы. Учитывая вышеизложенные исследования можно прийти к заключению о возможности
микроструктурных преобразований стоматологических материалов с помощью электромагнитного поля, что было подтверждено результатами лабораторных исследований, такими как сканирующая электронная микроскопия и испытания на адгезивную прочность, которые дали положительные результаты, подтвержденные статистически. Все эти аспекты обосновывают дальнейшее детальное изучение микромеханических процессов и позволяют рекомендовать данный вид воздействия на стоматологические материалы практическому здравоохранению.
