Появление адгезивных материалов стало настоящей революцией в эстетической стоматологии. Фиксация за счет микромеханической ретенции позволила стоматологам сохранять те ткани зуба, которые раньше приносились в жертву инвазивному ретенционному препарированию [1]. Именно адгезивная техника позволяет раскрыть весь потенциал возможностей таких материалов, как полевошпантая керамика и керамика на основе дисиликата лития [2]. Возможность применения композитных материалов и адгезивных цементов существенно изменила алгоритмы лечения в современной стоматологии, однако сложность самой процедуры проведения адгезивной фиксации, как и разнообразие материалов на рынке, привели к появлению множества ошибок и осложнений [3]. Более глубокие знания о химической природе адгезивных систем, их компонентов, и понимание того, как тот или иной компонент может менять свойства адгезива, помогут стоматологам обоснованно подходить к выбору материалов, используемых в профессиональной деятельности, и проводить адгезивную фиксацию, понимая, чем обусловлен каждый последующий шаг [1,4-6].
Адгезив (англ. – adhesive) означает «клеящее вещество» [7]. Его применяют в стоматологии для создания ретенции адгезивных цементов и композитов с зубом путем поверхностного сцепления, которое происходит за счет образования межмолекулярных связей [4,5]. Адгезией называют межмолекулярное сцепление, обусловленное Ван-Дер-Вальсовыми силами взаимодействия, между разнородными конденсированными фазами, приведенными в соприкосновение. Благодаря своим физическим свойствам, диффузии и капиллярным эффектам адгезив проникает в пространства, где ранее находились неорганические компоненты зуба, и после полимеризации оказывается плотно зафиксирован в этих ретенционных пунктах [8-10]. В эмали ретенционные пункты представляют собой неровности, образованные после травления. В дентине освобожденные от неорганической матрицы коллагеновые волокна инфильтрируются мономерами [4]. Этот процесс называется гибридизацией [9]. Адгезивная система – это набор жидкостей, включающий в разных комбинациях протравливающий компонент, растворитель, гидрофильный праймер и гидрофобный бонд [1,5]. Также во всех адгезивных системах есть дополнительные компоненты, такие как: инициаторы, стабилизаторы, иногда неорганический наполнитель [4,5].
Классификация адгезивных систем по поколениям основывается на порядке их разработки стоматологической промышленностью [1]. Начиная с четвертого поколения, стала использоваться техника тотального протравливания эмали и дентина, праймер и адгезив содержались в отдельных контейнерах. Пятое поколение содержало праймер и адгезив в одном контейнере, что ухудшало способность гидрофильных молекул к смачиванию дентина и эмали, адгезивный интерфейс пятого поколения считается сильно подверженным водному гидролизу [3,10,11]. Шестое поколение адгезивных систем ввело понятие самопротравливания [1,9,10]. Кислотные мономеры праймера модифицируют смазанный слой дентина, далее вносится бонд из второго контейнера [6]. Эта методика менее чувствительна к навыкам оператора и реже приводит к постоперативной чувствительности, однако адгезия к эмали у шестого поколения адгезивов оказалась заметно слабее, чем у адгезивов четвертого и пятого поколений [11,12]. В итоге была предложена техника селективного протравливания эмали, решившая эту проблему [1,3,6,10-12]. Седьмое поколение адгезивных систем состоит из одного контейнера, включающего в себя кислотные гидрофильные функциональные мономеры и относительно гидрофобные кросс-полимеризуемые мономеры [1]. Сочетание этих компонентов в одном контейнере ухудшает как смачивание поверхности дентина и эмали, так и прочностные характеристики адгезивного слоя [3,11,12]. Седьмое поколение получило популярность из-за простоты использования, несмотря на небольшие изначальные значения силы сцепления, и на ухудшение долгосрочных результатов адгезии [1,6,11,13]. Ряд исследователей указывает на возможные осложнения при использовании адгезивов 6 и 7 поколений в технике тотального протравливания, для решения этих вопросов были разработаны универсальные адгезивы, производители указывают на возможность их эффективного использования во всех техниках протравливания [1,6]. В современной зарубежной литературе принято разделять адгезивные системы по наличию отдельного шага протравливания с последующим смыванием кислоты и по количеству шагов в адгезивном протоколе [1,11]. На основании первого признака выделяют системы тотального протравливания, самопротравливания и селективного протравливания, которое является методом выбора для самопротравливающих адгезивов [10]. По второму признаку адгезивы могут быть трехшаговые, двухшаговые и одношаговые [1,4]. Трехшаговые адгезивы – 4 поколение (протравка, праймер, бонд) и 6 поколение (при селективном протравливании). Двухшаговые адгезивы – 5 поколение (протравка, адгезив), 6 поколение в технике самопротравливания. Одношаговые адгезивы – 7 поколение в технике самопротравливания. Таким образом, говоря о методике использования адгезива, мы можем назвать его трехшаговым в технике тотального протравливания, например, OptibondFL (4 поколение), трехшаговым в технике селективного протравливания Clearfil SE (6 поколение) и др. [4]. Двухшаговыми адгезивами в технике тотального протравливания будут XPBond, Prime&Bond, Optibond Solo Plus и др. (5 поколение) [4,5]. Двухшаговыми адгезивами в технике самопротравливания будут ClearfilSE, AllBondSE, Adhe SE и др. (6 поколение). Двухшаговыми адгезивами в технике селективного протравливания будут AdheSE One F, OptiBondAll-in-One,One Coat 7.0, Bond Force и другие адгезивы 7 поколения, они также могут использоваться в технике самопротравливания как одношаговые адгезивы [10]. Самые современные адгезивы называют универсальными, так как они могут использоваться в технике, тотального, селективного и самопротравливания, это All-BondUniversal, Prime&Bond Elect, AdheSE Universal, Scotchbond Universal и другие [1,4,5].
Любая адгезивная система включает в себя кислотный компонент, праймер, бонд, инициаторы, стабилизаторы и растворитель. В системах тотального протравливания кислота (органические: лимонная, малеиновая, полиакриловая или неорганическая ортофосфорная) является отдельным компонентом и используется для протравливания поверхности зуба с последующим смыванием струей воды [1,5,14]. В самопротравливающей системе кислотным компонентом являются мономеры с кислотными функциональными группами [3,4,5,12]. 35–38 % ортофосфорная кислота протравливает эмаль, селективно растворяя эмалевые призмы, образует микро и макрошероховатость поверхности [3,6]. С дентина кислота полностью убирает смазанный слой, освобождая волокна коллагена, ранее окруженные неорганическими компонентами [1,3,6,14]. Слабокислотные функциональные мономеры почти не протравливают эмаль и лишь модифицируют смазанный слой дентина, дентинные трубочки остаются закупоренными, и образуется тонкий гибридный слой, толщиной 0,5–1,2 мм [6,13-15].
Мономеры – это органические молекулы, подобные молекулам композитных материалов. После полимеризации они образуют матрицу, обеспечивающую структурное единство слоя адгезива и его прочностные свойства [1,4,15]. Выделяют два основных вида мономеров: функциональные – содержат функциональную группу и одну группу для полимеризации, поперечно-сшивающие мономеры содержат две или более группы для полимеризации [4,16]. Функциональные мономеры помещаются в адгезивную систему для выполнения определенной роли, большинство из них содержат кислотную группу и выполняют протравливающую функцию, как правило, являются гидрофильными и используются для праймирования гидрофильной поверхности дентина [13-15]. Так как функциональные мономеры содержат лишь одну группу для полимеризации, образованные ими линейные полимеры заметно уступают в прочности поперечно-связанным полимерам [4]. Пример такой молекулы – HEMA (гидроксиметил метакрилат) небольшая гидрофильная молекула, содержит гидроксильную группу, хорошо смачивает поверхность дентина, однако образует линейные, пористые, менее прочные полимеры и адсорбирует воду даже после полимеризации [4,16,17]. Поперечно-связывающие мономеры, как правило, гидрофобны, при полимеризации образуют сеть полимеров, значительно улучшают прочностные характеристики адгезива. С целью упрощения использования, в новых адгезивных системах (5 и 7 поколение) функциональные и поперечно-связывающие мономеры помещаются в одну емкость, в более ранних поколениях (3 и 4 поколение) гидрофильные функциональные мономеры входят в состав праймера, а гидрофобные мономеры в состав адгезива [1,4,17]. В состав каждой молекулы мономера входит 3 основных структурных компонента: функциональные группы, полимеризуемые группы и спейсер (промежуточная часть). Самые распространенные полимеризуемые группы – акрилаты и метилметакрилаты, они легко полимеризуются и не обладают вкусом и цветом [17-20]. Акрилаты являются более реактивными благодаря двойным связям и поэтому обладают меньшим сроком годности и менее биологически совместимы, однако и метилметакрилаты, и акрилаты подвержены водному гидролизу [10,18,19]. Новый вид полимеризуемых групп – метакриламиды, был разработан для преодоления этой проблемы. Вместо сложноэфирной группы они содержат амидную группу, которая более устойчива к гидролизу [4,10,18,19]. Промежуточная часть молекулы мономера разделяет функциональную и полимеризуемую группы между собой, а также влияет на свойства мономера и итогового полимера [19,21]. Спейсер – это алкильная цепь, также она может содержать амидные, эфирные и ароматические группы. Полярность спейсера влияет на растворимость мономера в воде и других растворителях, гидрофильность спейсера приводит к большей подверженности водному гидролизу и изменению цвета полимера [4,10,19,20]. Размер промежуточной части влияет на вязкость мономера, его способность к смачиванию и проникновению в микропористую поверхность эмали и дентина. По данным зарубежных исследований объемные промежуточные группы могут препятствовать достижению другими мономерами полимеризуемых групп, тем самым ухудшая полимеризацию [4,19,21]. Функциональные группы в функциональных мономерах обычно проявляют гидрофильные свойства [1,4,16]. Эти группы могут выполнять различные роли: улучшение смачивания поверхности, протравливание дентина, выделение ионов фтора, антибактериальная активность [4]. Наиболее распространенные функциональные группы – карбоксильная, спиртовая и фосфатная [4,14]. Кислотные группы будут диссоциировать на ионы и участвовать в протравливании поверхности зуба [1,4,5]. Сила протравливания убывает в зависимости от кислотности функциональной группы в последовательности: сульфоновая кислота, фосфористая кислота, фосфорная кислота, карбоновая кислота, спирт [17,19]. Другие функциональные группы выступают ко-инициатором для камфорохинона, они улучшают полимеризацию и биосовместимость полимера. Запатентованный компанией Kuraray мономер MDPB состоит из антибактериальной группы бромида додецилпиридина и метакрилата, в отличие от большинства функциональных мономеров MDPB гидрофобная молекула [18].
Инициаторы – это молекулы, запускающие реакции полимеризации в адгезивной системе. Эти молекулы обладают атомными связями с низкой энергией диссоциации, в определенных условиях они формируют свободные радикалы и активируют реакцию свободнорадикального окисления [20]. Радикалы могут образовываться в разнообразных тепловых, фотохимических и окислительных реакциях, в композитных материалах и адгезивных системах наиболее популярны фотоинициаторы и химические инициаторы [18-20]. Химическая активация полимеризации, так же известная как окислительный катализ, имеет много преимуществ по сравнению с тепловой активацией. Для нее характерен стабильный уровень образования радикалов при различных температурах, от 0 до 50 °С или даже ниже [20]. При фотохимической инициации свободные радикалы образуются под воздействием электромагнитной энергии света. Есть два варианта подобной реакции: в первом случае под воздействием света молекула инициатора переходит в возбужденное состояние и разделяется на радикалы, во втором случае молекула в возбужденном состоянии взаимодействует с другими молекулами и приводит к их разделению на радикалы [19,20]. Выбор между химической или фото-инициацией зависит от задачи адгезивной системы, для прямой реставрации чаще используются фото-инициаторы, для композитных цементов – системы химического отверждения [3]. Когда в адгезивной системе или композите используются оба варианта инициации, они называются системами двойного отверждения. Такой тип инициации необходим для усиления полимеризации и повышения уровня конверсии, особенно в областях труднодоступных для света. Инициаторы добавляются к адгезивной системе в очень малых количествах – 0.1–1 % от веса, при этом они ухудшают биосовместимость адгезивов, из-за цитотоксичости, связанной со способностью образовывать свободные радикалы [19,20].
Стабилизаторы помещаются в состав адгезивов для предотвращения спонтанной активации инициаторов, особенно при повышенной температуре хранения [4]. Они ингибируют небольшие количества спонтанно образующихся свободных радикалов, но не могут предотвратить полимеризацию во время активации инициатора светом. При этом большие количества стабилизатора могут привести к снижению скорости полимеризации адгезива, поэтому крайне важно соблюдение баланса между концентрациями инициатора и стабилизатора, для достижения приемлемого срока годности материала и его хорошей конверсии при полимеризации [19,20].
Растворители используются в адгезивных системах для улучшения смачивания поверхности зуба, диффузии мономеров в микропористую структуру эмали и дентина [4-5,21]. Задача растворителя – обеспечить хорошее проникновение молекул мономера в сеть деминерализованных коллагеновых волокон дентина. В случае высушенного дентина, растворитель должен быть способен расправлять коллапсированные коллагеновые волокна. Характеристики растворителя в основном определяются его полярностью [4]. Выделяют 3 вида растворителей: полярные протонные, полярные апротонные, неполярные. Полярные протонные растворители, такие как вода и этанол, содержат гидроксильную группу [4]. Полярные апротонные имеют большой дипольный момент и, как правило, содержат кетоновую группу, например, ацетон [3,21]. Неполярные растворители имеют низкую диэлектрическую константу и дипольный момент. В адгезивных системах вода, этанол и ацетон являются самыми распространенными растворителями [1,4,5]. Одной из важнейших характеристик растворителя является давление газа, влияющее на его испарение во время раздувания адгезива. Так как остатки растворителя могут нарушать процесс полимеризации адгезива, приводя к образованию полостей с растворителем и уменьшению прочности адгезивного слоя, тщательное высушивание после нанесения адгезива крайне важно [4,21-23]. Вода – полярный растворитель с высокой диэлектрической константой, способный растворять ионные решетки и полярные соединения, молекулы воды могут образовывать сильные водородные связи [4]. В самопротравливающих системах вода необходима для ионизации кислотных групп функциональных мономеров, в системах тотального протравливания вода способствует расправлению коллапсированного дентина [6,18,23]. Однако вода является не самым лучшим растворителем для органических молекул, являющихся в основном неполярными и гидрофобными. Ее низкая способность к испарению, особенно во влажной среде полости рта, приводит к ухудшению адгезии, за счет включения в адгезивный слой фрагментов воды [23]. Этанол, как и вода, полярный протонный растворитель, но из-за своей низкой диэлектрической константы он более подходит к менее полярным растворенным веществам [4,23,24]. Этанол образует водородные связи с водой и улучшает ее испарение с поверхности зуба, именно поэтому спирт и вода используются как ко-растворители. Maciel et al. обнаружили, что этанол также укрепляет волокна коллагена, тем самым уменьшая их коллапсирование при испарении растворителя [23-25]. Ацетон – растворитель с высоким дипольным моментом и низкой диэлектрической константой [4,23,25]. Он хорошо подходит как растворитель к адгезивам с комбинацией гидрофобных и гидрофильных компонентов. Ацетон испаряется в четыре раза легче, чем этанол, это улучшает полимеризацию адгезива, но может уменьшать срок годности материала [22,24]. За счет меньшего образования водородных связей ацетон расправляет коллапсированные волокна коллагена хуже, чем вода или спирт [23]. Поэтому адгезивы, содержащие ацетон в качестве растворителя, должны использоваться в технике влажного бондинга (сохранение дентина влажным), для предотвращения коллапсирования коллагена [3,6].
Неорганической наполнитель не всегда включают в состав адгезивных систем, в отличие от композитных материалов [1,4]. Традиционно считается, что наполнитель улучшает прочностные характеристики адгезивного слоя, однако при условии относительно низкой наполненности адгезивов и толщины их слоя этот вопрос требует дополнительного изучения [4,25-27]. Включение наполнителя в систему может сильно менять вязкость адгезива, тем самым увеличивая толщину образуемой им пленки [25,26]. Слишком истонченный адгезив может страдать от неполной полимеризации, вызванной ингибированным кислородом слоем [4,27]. Другим плюсом более толстого слоя адгезива является его лучшее сопротивление полимеризационному стрессу, за счет большей эластичности [4,25-27]. С другой стороны, вязкость адгезива ухудшает его способность смачивать поверхность дентина [26,27]. Как правило, частицы наполнителя силанизируются, образованные связи препятствуют деградации материала и улучшают распределение нагрузки между полимером и наполнителем [4].
Таким образом, представленный обзор специальной литературы свидетельствует о том, что актуальность изучения данной проблемы в современных условиях возрастает. Применение адгезивных систем открывает новые возможности для врачей-стоматологов в их профессиональной деятельности и перспективы получения качественной стоматологической услуги для пациентов. Поэтому дальнейшее изучение данной проблемы обусловлено временем и вытекает из задач, которые приходится решать врачу-стоматологу в своей повседневной практике.
Библиографическая ссылка
Гажва С.И., Демин Я.Д. НОВЫЙ УРОВЕНЬ ЗНАНИЙ В ОБЛАСТИ АДГЕЗИВНЫХ СИСТЕМ – РЕАЛЬНЫЙ УСПЕХ В ПРАКТИЧЕСКОЙ СТОМАТОЛОГИИ // Современные проблемы науки и образования. – 2017. – № 6. ;URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=27072 (дата обращения: 11.10.2024).