دانلود مقاله کامپوزیت های دندانی

کامپوزیت های مورد استفاده در دندانپزشکی ترمیمی (کاموزیت دندانی) در اوایل دهه 60 میلادی بوسیله Bowen به صورت تجاری معرفی شدند ]1-3[. از آن زمان در کامپوزیت های دندانی تحولات زیادی صورت پذیرفته تا خواص فیزیکی و مکانیکی آنها بهبود یابد . برای رفع مشکلاتی چون سایش کامپوزیت ]4-7[، جمع شدگی پس از پخت ]8-9[، جذب آب ]10[ تلاشهای زیادی صورت پذیرفته است .

یک کامپوزیت دندانی از اجزای گوناگونی تشکیل شده است . این اجزاء شامل مونوسرهای مختلف ، پرکننده ، عوامل جفت کننده ، آغازگر ، شتاب دهنده‌. پایدارکننده و افزودنیهای دیگر است . شناخت ساختار شیمیایی ، ترکیب و خواص هر یک از این اجزاء می تواند به ساخت کامپوزیتی با خواص فیزیکی و مکانیکی خوب کمک نماید ]11[.

کامپوزیت دندانی ترکیبی شامل فازی پراکنده با مقاومت زیاد و ماتریسی با مقاومت کمتر است که صورت ریزتر می توان آن را به فاز ماتریس ، فاز پراکنده و فاز بین سطحی تقسیم کرد.

1- فاز ماتریس شامل مونومررزین ، شروع کننده برای آغاز پلیمریزاسیون رادیکال آزاد (نوری یا شیمیایی) و پایدار کننده است .

2- فاز پراکنده شامل ذرات تقویت کننده ، مثل ذرات شیشه ، کوارتز ، سیلیکای کلوئیدی .

3- فاز بین سطحی که شامل یک عامل جفت کننده مانند اورگانوسیلان است . جفت کننده دارای گروههای عاملی خاصی است که فاز ماتریس و پراکنده را به هم می‌چسباند .

در کامپوزیت های دندانی خواصی چون استحکام ، مقاومت سایشی و سختی ، بیشتر به فاز پراکنده و فاز بین سطحی و خواصی مانند پایداری رنگی و تمایل به نرم شدن به فاز ماتریس بستگی دارد . خواصی نظیر جمع شدگی ناشی از پخت و جذب آب به ویژگیهای هر سه فاز بستگی دارد]12[.

هر چه در طول سالیان گذشته تغییرات زیادی در ترکیب دهنده کامپوزیت های دندانی ایجاد شده است . اما بیشتر آنها در مورد پرکننده ها و سامانه های شروع کننده پلیمر شدن بوده است و مونومری که امروزه در اکثر کامپوزیت های تجاری استفاده می شود مونومر دو اکریلاتی ، 202 بیس 4 ](2-هیدروکسی-3-متاکریلوکسی) پروپیلوکسی فنیل[پروپان (Bis-GMA) یا مشتقات آن است . بنابراین سامانه مونومرهای کامپوزیتهای دندانی هنوز می تواند هدفی برای چالش در زمینه بهبود خواص کامپوزیت ها باشد ]12-15[.

اجزای کامپوزیت دندانی :

فاز ماتریس (رزینهای مونومر)

رزینهای اپوکسی :

رزین اپوکسی توسط دندانپزشک امریکایی R.L.Bowen مورد توجه قرار گرفت . رزینهای اپوکسی (شکل 1-1) می توانند در دمای ااق سخت شوند و جمع شدگی کمتر دارند و چسبندگی آنها به اغلب سطوح جامد خوب است .

شکل 1-1 رزین اپوکسی : بیس فنل آ-دی گلیسیدیل اتر

ضریب انبساط حرارتی مناسب ، چسبندگی به ساختار دندان و پایداری رنگ رزینهای اپوکسی باعث شد تا اولین کامپوزیت های دندانی از ترکیب این رزینها با پرکننده هایی چون کوراتر یا ذرات چینی ساخته شود . هر چند این کامپوزیتها در ترمیمهای غیرمستقیم نتایج خوبی نشان دادند ولی سرعت سخت شدن پایین ، مانع از استفاده آنها بعنوان مواد پرکننده مستقیم شد ]12[.

رزینهای Bis-GMA

با توجه به عدم کارایی رزینهای اپوکسی در سالهای 1960 میلادی ، Bowen مونومری ساخت که باعث توسعه کامپوزیت های دندانی شد ]1-3[. این مونومر Bis-GMA بود که در واقع ساختاری مشابه رزینهای اپوکسی دارد با این تفاوت که به جای گروه اپوکسی شامل گروه متاکریلاتی است . Bis-GMA از ترکیب بین فنل A و گلیسیریل متاکریلات تهیه شد . بعدها از ترکیب بیس فنل آ-دی گلیسیدیل اتر و متاکریلیک اسیدسنتز گردید ]18[ ، شکل (1-2).

شکل 1-2 - ساخت Bis-GMA

Bis-GMA می تواند از طریق پیوندهای دوگانه انتهای خود وارد واکنش پلیمر شدن شود . ساختار حجیم این مونومر دو عاملی و اندازه آن باعث فراریت کمتر ، جمع شدگی کمتر و سخت شدن سریع می شود که محصولی مقاوم را حاصل می نماید .

گرانروی بالای این مونومر باعث می شود که نتوان پرکننده های معدنی را به خوبی و در مقادیر زیاد به آن اضافه نمود . بنابراین برای بهبود فرایند اختلاط رزین و پرکننده ها از مونومرهایی با وزن مولکولی کمتر و گرانروی پائین تر (تری اتیلن گیلکول دی متاکریلات (TEG-DMA) و یا تری اتیلن گیلکول دی متاکریلات در کنار آنها استفاده می شود .

رزین Bis-GMA دارای گرانروی حدود mpa.s1.000.000 () و تری اتیلن گلیکول دی متاکریلات حدود mpa.s‌10 () است ]12-17[.

هرچه گرانروی مخلوط مونومرها کمتر باشد ، پرکننده بیشتری را می توان به‌ آن افزود که منجر به بهبود خواصی چون سختی ، استحکام ، سفتی و ضریب انبساط حرارتی و جمع شدگی کم می‌گردد]18-19[.

با پلیمر شدن مونومرها ، رزین جمع می شود ، بدین علت که مونومرها با یکدیگر پیوسته و تبدیل به پلیمر خطی یا شبکه ای می شوند . نیروی بین مولکولی در مونومرها از نوع واندروالسی و فاصله آنها در حدود 3/0-4/0 نانومتر است . با پلیمر شدن اتصال بین واحدهای تکرار شونده از نوع کئوالانسی با طول پیوند حدود 15/0 نانومتر خواهد شد ، بنابراین موجب جمع شدگی می‌گردد . میزان جمع شدگی به مقدار این پیوندها بستگی دارد یعنی با افزایش جرم مولکولی مونومر جمع شدگی کاهش می یابد و همچنین در یک جرم مولکولی یکسان با افزایش عاملیت (Functionality) جمع شدگی افزایش می یابد .

با پیشرفت پلیمریزاسیون سرعت نفوذ رادیکالهای در حال رشد و مونومرهای عمل نکرده به سرعت کاهش یافته و مانع تبدیل کامل پیوندهای دوگانه می گردد . بنابراین حدود 25 تا 50 درصد از گروههای متاکریلاتی بصورت واکنش نکرده باقی می مانند . شکل (1-3).

از میان این 25 تا 50 درصد متاکریلات های واکنش نکرده حدود 10 درصد مربوط به مونومرهای باقیمانده است .

از طرفی حضور مونومرهای عمل نکرده یا پیوندهای دوگانه کربن - کربن بصورت یک نرم کننده (Plasticizer)برای پلیمر عمل می کنند . بنابراین در رزینهای کامپوزیت با سامانه های مونومری متفاوت خواص فیزیکی یک سامانه به درجه تبدیل ارتباط می یابد .

علاوه بر این پیوندهای دوگانه کربن - کربن باقیمانده ، ماتریس پلیمری را برای واکنش های تخریبی مساعد می سازد . این واکنش ها باعث کاهش پایداری رنگ و کاهش مقاومت سایشی کامپوزیت وتشکیل و رهایش فرمالدئید و متاکریلیک اسید می گردد . البته فرمالدئید آزاد شده آنقدر نیست که اثر سمی (toxic) داشته باشد ولی می تواند منجر به پاسخهای آلرژیک شود .

شکل 1-3  نمایش پیوندهای دوگانه کربن - کربن عمل نکرده در یک شبکه سه بعدی دی متاکریلات

رزینهای مونومری آبگریز (Hydrophobic) :

به علت ماهیت قطبی رزینهای دی متاکریلاتی بویژه آنهائیکه شامل اتصالات دی الکیل اتری هستند، تمام رزینهای کامپوزیت از محیط دهان آب جذب کرده و منبسط می شوند . انبساط خطی ناشی از جذب آب بین 02/0 درصد تا 6/0 درصد متغیر است . این امر ممکن است باعث ضعیف شدن ماتریس شده و با نفوذ به سطح مشترک بین ماتریس و پرکننده منجر به جدایش ماتریس و پرکننده و کاهش خواص مکانیکی کامپوزیت گردد .

بنابراین با واکنش گروههای هیدروکسی Bis-GMA مشتقات یورتانی یا استری از آن تهیه شده شکل (1-4) . هر چند هدف اولیه در تولید این ترکیبات بهبود خواص شبکه‌ای آنها بوده ولی کاهش جذب آب نیز حاصل شد . استفاده از حاصل واکنش Bis-GMA و یک ایزوسیانات در ساخت کامپوزیت (Nuva-Fil,L.D.Caulk) کارایی کلینیکی بهتری به دست نداد . به همین خاطر ، برای کاهش جذب آب ، همولوگهای بدون هیدروکسی از Bis-GMA نیز ارائه شد ، شکل (1-4) استفاده از این مونومرها با آبگریزی بیشتر در کامپوزیتهای تجاری نشان داد که خواص مکانیکی کامپوزیت پس از نگهداری طولانی در آب بیشتر می شود . اما استفاده از آنها خواص مکانیکی و مقاومت سایشی بهتری را ارائه نداد . این امر می تواند ناشی از کاهش پیوند هیدروژنی در همولوگهای بدون گروه هیدروکسی باشد ]20،12[.

شکل 1-4 - مشتقات استری یا یورتانی Bis-GMA حاصل از واکنش با گروههای هیدروکسی نوع دوم .