Влияние различных факторов на свойства базисного стоматологического полимерного материала

Костров Ярослав Викторович; Белоконова Н.А.; Жолудев С.Е.; Вшивков С.А.; Галяс А.Г.

Ортопедическая стоматология Orthopedic dentistry Оригинальные исследования / Original studies

ХДК: 616-77:615.46

Влияние различных факторов на свойства базисного стоматологического полимерного материала

Костров Я.В.,1 Белоконова Н.А.,1 Жолудев С.Е.,1 Вшивков С.А.,2 Галя с А.Г.2

1 ГБОУ ВПО «Уральский государственный медицинский университет» Минздрава России, г. Екатеринбург, Российская Федерация

2 Уральский федеральный университет, г. Екатеринбург, Российская Федерация

Аннотация. Статья посвящена анализу влияния различных факторов на свойства базисного материала «Фторакс», используемого для изготовления полных и частичных съемных пластиночных протезов. Исследования были проведены на базе зуботехнической лаборатории стоматологической поликлиники УГМУ и кафедры высокомолекулярных соединений УрФУ. Обнаружено значительное влияние соотношения компонентов материала «Фторакс» на его свойства, а также влияние состава водных сред на выделение остаточного мономера из материала. Даны рекомендации по использованию величины оптической плотности отмывочной воды и величины светопропускания в качестве экспресс-критерия при отмывке образцов и по выбору критериев оценки свойств базисных стоматологических полимерных материалов.

Ключевые слова: стоматологический материал «Фторакс», соотношение компонентов, свойства, ИК-спектроскопия, водная вытяжка, выделение остаточного мономера.

Адрес для переписки:

Костров Ярослав Викторович

ГБОУ ВПО «Уральский государственный медицинский

университет» Минздрава России,

620028, Россия, Екатеринбург, ул. Репина, 3

Тел.: +79222276213

E-mail: [email protected]

Образец цитирования:

Костров Я. В., Белоконова H.A., Жолудев С. Е., Вшивков С. А., Галяс А.Г.

«Влияние различных факторов на свойства базисного стоматологического полимерного материала». Проблемы стоматологии, 2016, Т. 12, № 1. С. 78-84 doi: 10.18481/2077-7566-2016-12-1-78-84 © Костров Я.В и соавт., 2016

Address for correspondence:

Kostrov Yaroslav Viktorovich

Ural State Medical University

620028, Russia, Yekaterinburg, Repinast., 3

Phone: +79222276213

E-mail: [email protected]

For citation:

Kostrov Y., Belokonova N., Zholudev S., Vshivkov S.,

«Influence of various factors on the properties of basis dental polymeric material» The actual problems in dentistry,

DOI: 10.18481/2077-7566-2016-12-1-78-84

Костров Я. В. и др. Kostrov Y. et al.

Проблемы стоматологии

The actual problems in dentistry (Russia)

Influence of various factors on the properties of basis dental polymeric material

Kostrov Y.V.,1 Belokonova N.A.,1 Zholudev S.E.,1 Vshivkov S.A.,2 Galyas A.G.2

1 Ural State Medical University, Yekaterinburg, Russian Federation

2 Ural Federal University, Yekaterinburg, Russian Federation

The summary. This article analyzes the impact of various factors on the properties of the underlying dental material «Ftoraks», used to make the bases full and partial removable plate prostheses. The data presented in the article is based on research materials conducted on the basis of the dental laboratory dental clinic UGMU and polymer chair of UFU. On the basis of experimental research the conclusions are made about the significant influence of the ratio of components Ftoraks material on its properties and about the effect of the composition of the water environment on the allocation of the residual monomer. The recommendations are given for the use of the optical density in laundering of water and the amount of light transmission as a rapid test sample by washing and selection criteria for evaluating the properties of the basic dental polymeric materials.

Keywords: dental material «Ftoraks», the ratio of the components, properties, IR-spectroscopy, water extract, the allocation of the residual monomer.

Введение

В настоящее время в России для изготовления базисов полных и частичных съемных пластиночных протезов используется большое количество материалов на основе акриловых полимеров. Залогом адаптации к съемным протезам является обеспечение качества ортопедических конструкций с использованием современных материалов и соблюдение технологии (Жолудев, 2007; Коваленко, 2011). Достаточно широкое распространение получил полимерный материал «Фторакс» (производитель АО «Стома», Украина). Данный материал получают путем полимеризации привитого сополимера метилметакрилата и фторсодер-жащего каучука, он представлен двумя компонентами — порошком и жидкостью. Оли-гомер пластифицируется в ходе внутренней пластификации за счет введения в макромолекулу метилакрилата и наружной — добавлением дибутилфталата до 1%. Добавки красящих пигментов и двуокиси титана делают порошок непрозрачным и придают ему приятную розовую окраску. Согласно инструкции, материал готовят смешением порошка с жидкостью в соотношении 2:1. Допускается соот-

ношение 2:0,9-2:1,1, т.е. изменение жидкой составляющей на 10%. Жидкость состоит из смеси трех мономеров: метилметакрилата, этилметакрилата и метилакрилата, взятых в соотношениях, соответственно, 89%, 8% и 2%. Жидкость может содержать ингибитор гидрохинон (0,005%) и пластификатор дибу-тилфталат (1 %).

«Фторакс» обладает высоким пределом прочности на изгиб, химической стойкостью, хорошей полируемостью; цвет и полупрозрачность материала хорошо сочетаются с мягкими тканями полости рта. Также существует возможность перебазировки и починки протезов из «Фторакса». Для данного материала, как и для всех полимерных материалов акриловой группы, характерно наличие остаточного мономера. Вымываемый остаточный мономер негативно воздействует на ротовую жидкость в полости рта и слизистую оболочку протезного ложа (Жолудев, 2005; Жолудев, 2007; Трегубов и др., 2007; Жолудев, 2012). Вымываемый остаточный мономер вызывает токсическое и аллергическое поражение тканей протезного ложа.

Технические требования к качеству и методам испытаний полимерных материалов для базисов зубных протезов изложены

в ГОСТ Р 51889-2002 (ИСО 1567-99) и регламентируют содержание остаточного мономера метилакрилата, которое определяется хромато-графическим методом после предварительной экстракции образцов в ацетоне или метаноле. Бесспорно, что для контроля качества изготовленных зубных протезов необходимы простые и надежные критерии оценки, которые позволят повысить качество изготовленных изделий, а, следовательно, и качество жизни пациента.

В работе (Коваленко, 2011) автор предлагает промывать не менее суток в проточной воде протезы на основе базисного материала из нейлона в связи с тем, что содержание формальдегида в водной вытяжке превышает нормативное значение в 6,9 раза.

Цель работы

Экспериментальное исследование изменения свойств базисного материала «Фторакс» и выделения остаточного мономера в водную среду, в зависимости от соотношения компонентов — порошок (Т) и жидкость (Ж).

Материалы и методы

На базе зуботехнической лаборатории стоматологической поликлиники УГМУ были изготовлены пластмассовые определенной массы образцы марки «Фторакс» — диаметром 50 мм, толщиной 0,6мм согласно ГОСТу (ГОСТ Р 518892002) с соотношением компонентов 2:1 — № 1

№1,1 (1). Образцы погружали: в дистиллированную воду, 0,9% раствор хлорида натрия, 0,9% раствор хлорида кальция. Объем каждого раствора, в который погружался образец, составлял 30 мл. Через 24 часа была измерена электропроводимость растворов и оптическая плотность (D) при длинах волн 225 нм; 240 нм; 254 нм (кювета с длиной оптического пути 50 мм).

На базе кафедры высокомолекулярных соединений УрФУ выполнен анализ полученных твердых образцов термомеханическим и анализ водных растворов методом ИК-спек-трометрии.

Обзорные ИК-спектры Н11ВО (нарушенного полного внутреннего отражения) образцов записывали на ИК-Фурье спектрометре Nicolet 6700 в области волновых чисел 4000-500 см1. Спектры определяли на отражение света.

Термомеханические исследования проводили с помощью прибора ТМА 202 в диапазоне температур 20-250°С. Условия измерений приведены в таблице 1.

Таблица 1 Условия съемки термомеханических кривых

Параметр съемки Значение

Режим Пенетрация

Диаметр индентора 3,94 мм

Диаметр образца 8-9мм

Толщина образца 1-Змм

Величина нагрузки 5 сН

Действие нагрузки во времени Постоянная

Скорость нагрева 2 К/мин

Среда Азот, 50 мл/мин

Были определены температуры стеклования образцов до и после их отмывки.

Результаты исследования и их обсуждение

В таблице 2 приведены экспериментальные данные.

Из экспериментальных данных, представленных в таблице 2, следует:

• электропроводимость водных вытяжек увеличивается по сравнению с электропроводимостью дистиллированной воды. Это свидетельствует о том, что примеси, которые вымываются из твердых образцов акрилового полимера, являются электролитами и по значению этого показателя можно проводить отмывку готовых изделий. Однако не просматривается зависимость между значением показателя и соотношением компонентов смесей, при которых были изготовлены образцы;

• наименьшая величина оптической плотности (наибольшее значение величины светопропускания) водных вытяжек наблюдается у образцов с соотношением компонентов 2:1. Наибольшее значение оптической плотности (наименьшее значение величины светопропускания) водных вытяжек наблюдается у образцов с соотношением компонентов 2:0,9. Это свидетельствует о том, что из образца, приготовленного при соотношении

Костров Я. В. и др. Проблемы стоматологии

Kostrov Y et al ^le acflla'problems in dentistry (Russia)

Таблица 2

Физико-химические свойства водных вытяжек из образцов, изготовленных при разном соотношении компонентов (Т: Ж): электропроводимость, оптическая плотность (Д), величина светопропускания (Т) при разных длинах волн: 220, 240, 254 нм.

Ко Оптическая плотность (Д) и величина светопропускания (Т) при разных длинах волн: 220. 240. 254 нм се

ооразца Д220 Д240 Д254 Т220. % Т240. % Т254. % мкСм/см

1(1) 0,218 0,119 0,122 60,5 75,9 75,5 16,4

1(2) 0,205 0,131 0,117 62,4 74,0 76,4 29,4

0,9(1) 0,362 0,260 0,249 43,5 54,9 56,5 19,9

0,9 (2) 0,337 0,219 0,220 45,9 60,3 60,2 24,4

1,1(1) 0,318 0,172 0,144 48,1 67,3 71,9 15,9

и (2) 0,316 0,178 0,146 48,5 67,2 72,1 27,4

Дистиллированная вода 0,116 0,077 0,099 76,6 83,8 79,5 2,1

компонентов 2:0,9, вымывается больше примесей, которые могут быть обнаружены при измерении светопоглощения при длинах волн 220, 240 и 254 нм.

ИК-спектры водных растворов веществ, вымытых из этих образцов с соотношением исходных компонентов 2:0,9, изучены методом ИК-спектроскопии (рис. 1).

Из данных, представленных на рис. 1, видно, что спектры двух параллелей образца «0,9» качественно совпадают, однако интенсивности полос образца «0,9 (1)» в диапазонах 2340-2360 см1 и 2840-2945 см1 (валентные

колебания в группах СН3 и СН,) больше в сравнении со спектром образца «0,9 (2)». Во всех спектрах идентифицируются полосы, характерные для ИК-спектра воды, что подтверждается сравнением с библиотечными данными. Интенсивности широкой полосы с максимумом в области валентных колебаний О-Н-связей при 3200-3400 см1 и небольших пиков, характерных для спектров алифатических углеводородов, около 2929см1 и 2855 см1 (связанных, соответственно, с асимметричными и симметричными валентными колебаниями С-Н-связей в метиленовых группах)

4000 ' ' ' ' з5оо ' ' ' ' 30^0 ■ ■ ■ ■ 25^0 ... ■ ■ ■ ■ .... ■ ■ • ■

Wavenumbers (cm-1)

Рис. 1 ИК-спектры водных растворов веществ, вымытых из этих образцов с соотношением исходных компонентов 2:0,9

изменяются антибатно в ряду 0,9(1) — 1(1) — 1,1, интенсивность полосы в этом ряду возрастает, а пиков — убывает. Из этого можно предположить уменьшение концентрации органического вещества в растворе.

Из анализа ИК-спектров полимеризованного материала следует, что частоты полос 2989, 2984, 2919 и 2849см-1 отвечают валентным колебаниям групп СН, и СН,, 1780 см ~ 1 — колебаниям С=0 групп, 1141 - 1260 см ~~ 1 и 839, 668, 657 — колебаниям С-Б групп. Это согласуется с литературными данными о химическом строении «Фторакса», который получается сополимеризацией фторсодержащих акриловых мономеров.

Сравнение спектров образцов с библиотечными данными однозначно показывает, что основным компонентом в составе всех образцов является полиметилметакрилат: степень соответствия — более 95%. В пробах отсутствуют примеси этилметакрилата и мети-лакрилата, поскольку в спектре образцов не наблюдаются полосы вблизи 3430 см1, при 3105 см1, в интервалах 1640-1580см1 и 580-690см1. По тем же причинам можно исключить присутствие дибутилфталата. Принципиальные отличия спектра диоксида

титана от спектров пробы и полимера подтверждает отсутствие в образцах TiO,. Гидрохинон проявляет себя в спектре рядом характеристических полос: с максимумом 3320 см1, полосы 1856 см1, 1606 и 1626 см1, группа полос в интервале 495-625 см1. В исследованных образцах гидрохинона нет, так как не наблюдаются характеристические полосы.

Анализ спектров образцов 0,9(1), 1(2) и 1,1 в совмещенных координатах (рис. 2) позволяет констатировать: интенсивность полос 2849,3 см1 и 2922,9 см1 убывает в ряду: 0,9 > 1 > 1,1. Полосы в этом спектральном диапазоне характерны для спектров алифатических углеводородов и отражают колебания связей С-Н группах СН3 и СН,.

На рис. 3 приведены термомеханические кривые трех образцов с разным соотношением исходных компонентов: образец 1(1) обладает наиболее высокой температурой стеклования (Тс) — 111°С, образец 1.1(1) — наименьшей 106°С. Понижение Тс может быть связано с содержанием в твердом веществе низкомолекулярных примесей (остаточного мономера).

В таблице 3 приведена температура стеклования образцов до и после отмывки в разных средах. Из данных следует, что образец, при-

90 - Пт И юл 03 12:33:40 2015 (GMT+05:00>-1 (2) ' Пт И юл 03 12:41:18 2015 (GMT+05:00>-1,1(1) ! Пт Июл 03 12:49:06 2015 (GMT+05:00>-0,9(1)

85-

а

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

80-

75-

70-

65-

60-

55-

50-

45-

40-

354000

3500

3000

2500 2000

Wavenumbers (cm-1)

1500

1000

Рис. 2. ИК-спектры образцов «0,9 (1)», «1 (2)» и «1,1» в совмещенных координатах

Костров Я. В. и др. Kostrov Y. et al.

Проблемы стоматологии

The actual problems in dentistry (Russia)

dL/Lo /%

20 40 60 80 100 120 140 160 180

Температура /° С

Главное 2015-07-0716:46 Пользователь: TMA Медакадемия.пдЬ

[Щ Прибор Файл Дата Код образца Образец Длина/мм Сегмент Диапазон Атмосфера Корр.

[1] ТМА 202 00051 0,9(1) 200 2 N2 50.sl2 2015-07-03 00051 0,9(1) 200 2 N2 50 0,9(1) 2.440 1/1 20.0/2.01 К/мин)/200.0 N2/50

[2] TMA 202 00052 1(1) 190 2 N2 50.sl2 2015-07-06 00052 1(1) 190 2 N2 50 1(1) 2.090 1/1 20.0/2.0(К/мин)/190.0 N2/50

[3] TMA 202 00053 1.1(1) 190 2 N2 50.sl2 2015-07-06 00053 1.1(1) 190 2 N2 50 1.1(1) 2.090 1/1 20.0/2.0( К/мин)/190.0 N2/50

Рис. 5. Термомеханические кривые образцов пластмассы «Фторакс» с соотношением порошок: жидкость 0.9 (1)

1; 1 (1) - 2; 1.1 (1) - 3, отмытых в дистиллированной воде

готовленный с соотношением компонента Т: Ж=2:1, может быть эффективно отмыт в дистиллированной воде и состав отмывоч-ного раствора не влияет на конечный результат.

Табтща 3

Результаты определения температуры стеклования образцов до и после отмывки в разных водных средах

Образец, приготовленный при соотношении Т: Ж=2:0,9, с большим содержанием примесей может быть эффективно отмыт в растворе с большой ионной силой — 0,9 раствор хлорида кальция.

Образец, приготовленный при соотношении Т: Ж=2:1,1, содержит меньше примесей, чем образец, приготовленный при соотно-

шении Т: Ж=2:0,9, поэтому может быть эффективно отмыт в растворе с меньшей ионной силой — 0,9% раствор хлорида натрия.

Выводы

1. Свойства базисного стоматологического полимерного материала «Фторакс» существенно зависят от соотношения компонентов, которые используются для приготовления. Согласно инструкции, материал готовят смешением порошка с жидкостью в соотношении 2:1. Допускается изменение жидкой составляющей на 10%. Образцы, полученные при соотношении 2:0,9 и 2:1,1, содержат больше посторонних примесей, чем образец, полученный при соотношении Т: Ж=2:1.

2. Выделение мономера в водную среду зависит от состава среды. Образец, приготовленный при соотношении Т: Ж=2:0,9, может быть эффективно отмыт в растворе с большой ионной силой — 0,9% раствор хлорида

Образец Температура стеклования (Тс). °С (±0.5°С)

Образцы без отмывки вода 0.9% NaCl 0.9% CaCl2

0.9(1) 109 119 118,5 121

1(1) 112 120 120 120

1.1(1) 100 101 113 102

кальция. Образец, приготовленный при соотношении Т: Ж=2:1,1, может быть эффективно отмыт в растворе с меньшей ионной силой — 0,9% раствор хлорида натрия.

3. Для эффективной отмывки образцов в дистиллированной воде в качестве экспресс-критерия можно использовать величину оптической плотности отмывочной

воды или величину светопропуекания, измеренные в диапазоне длин волн 220-254 нм.

4. В качестве критерия оценки свойств базисных стоматологических полимерных материалов, а также влияния различных факторов на их состав можно использовать анализ термомеханических свойств изделий или образцов по температуре стеклования.

Литература

1. ГОСТ Р 51889-2002 (ИСО 1567-99). Материалы полимерные для базисов зубных протезов. Технические требования. Методы испытаний. — М.: Госстандарт России, 2002. — 20 с.

2. Жолудев С.Е. Адгезивные средства в ортопедической стоматологии. — М.: Медицинская книга,

3. Жолудев С.Е. Особенности протезирования полными съемными протезами и адаптации к ним у лиц пожилого и старческого возраста // Уральский медицинский журнал. — 2012. — №8. — С. 31-35.

4. Жолудев С. Е. Способы улучшения адаптации у лиц с проблемами непереносимости материалов съемных зубных протезов // Маэстро стоматологии. 2005. — № 19. — С. 22-27.

5. Коваленко О. И. Клинико-лабораторное обоснование применения базисной пластмассы на основе нейлона: автореф....дисс. канд. мед. наук. — М., 2011. — 24 с.

6. Трегубов И. Д. Применение термопластических материалов в стоматологии/И. Д. Трегубов, Р. И. Болдырева, J1.В. Михайленко, В.В. Магкелидзе, С.И. Трегубов. — М.: Медицинская пресса, 2007. — 140 с.

References

1. GO ST R 51889-2002 (ISO 1567-99) 2002, Polymeric Materials for bases dentures. Technical requirements. Test methods, Gosstandart Rossii, Moscow.

2. Kovalenko, OI2011, Clinico-laboratory substantiation of application of basic plastics based on Nylon, abstract of the dissertation, Moscow.

3. Tregubov, ID, Boldyreva, RI, Mikhaylenko, LV, Macgelidze, VV & Tregubov, SI 2007, The use of thermoplastic materials in dentistry, Medical press, Moscow.

4. Zholudev, SE 2005, 'Ways to improve adaptation in patients with problems of intolerance materials removable dentures', Maestro of dentistry, no. 19, pp. 22-27.

5. Zholudev, SE 2007, The adhesive means in prosthetic dentistry, Medical book, Moscow.

6. Zholudev, SE 2012, 'Features prosthetics complete dentures and adaptation in elderly persons', Urals Medical Journal, no. 8, pp. 31-35.

Авторы:

Autors:

Костров Я. В., кафедра ортопедической стоматологии УГМУ, ассистент, [email protected] Белоконова Н.А., д.т.н., доцент, заведующая кафедрой общей химии УГМУ, [email protected] Жолудев С.Е., Заслуженный врач РФ, д.м.н., профессор, декан стоматологического факультета, заведующий кафедрой ортопедической стоматологии ГБОУ ВПО « Уральский государственный медицинский университет» Минздрава России (г. Екатеринбург) Вшивков С.А., д.х.н., профессор, заведующий кафедрой высокомолекулярных соединений УрФУ, почетный работник высшего профессионального образования РФ. sergey. vshivkov@urfu. ги

ГалясА.Г., к.х.н., доцент, кафедра высокомолекулярных соединений УрФУ, [email protected]

Kostrov Yaroslav, Department of Prosthetic Dentistry, of the Ural State Medical University, Yekaterinburg, Russian Federation, assistant, [email protected] Belokonova Nadezda, Department of General Chemistry, of the Ural State Medical University, Yekaterinburg, Russian Federation, assistant professor, [email protected]

Zholudev Sergey, Department of Prosthetic Dentistry, of the Ural State Medical University, Yekaterinburg, Russian Federation, professor [email protected] Vshivkov Sergey, Chair ofMacromolecular Compounds, of the Ural Federal University, Yekaterinburg, Russian Federation, professor, [email protected] Galyas Andrei, Chair of Macromolecular Compounds, of the Ural Federal University, Yekaterinburg, Russian Federation, assistant professor, [email protected]

Поступила 19.02.16 Принята к печати 19.02.16

Received 19.02.16 Accepted 19.02.16

Влияние различных факторов на свойства базисного стоматологического полимерного материала Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

Аннотация научной статьи по химическим наукам, автор научной работы — Костров Ярослав Викторович, Белоконова Н. А., Жолудев С. Е., Вшивков С. А., Галяс А. Г.

Похожие темы научных работ по химическим наукам , автор научной работы — Костров Ярослав Викторович, Белоконова Н. А., Жолудев С. Е., Вшивков С. А., Галяс А. Г.

Influence of various factors on the properties of basis dental polymeric material

Текст научной работы на тему «Влияние различных факторов на свойства базисного стоматологического полимерного материала»