Форма выпуска.
Эти цементы выпускаются в виде белого порошка и прозрачной вязкой жидкости. Составляющие порошка — оксиды цинка и магния, а жидкость представляет собой 30-40% водный раствор полиакриловой кислоты.
Порошок.
По составу порошок такой же как и у цинк-фосфатных цементов, содержащий оксид цинка и примерно 10% оксида магния или иногда оксида олова. Кроме того, в порошке могут быть другие добавки типа солей кремния, алюминия или висмута. Порошок обжигают при высокой температуре для регулирования скорости реакции твердения, а затем размалывают до получения частиц нужного размера. Некоторые марки также содержат фторид олова для придания цементу положительного свойства — высвобождения фторида. В составе порошка могут присутствовать пигменты для обеспечения различных цветовых оттенков.
Жидкость.
Жидкость обычно является сополимером полиакриловой кислоты с другими ненасыщенными карбоновыми кислотами типа итаконовой и малеиновой. (Структуры полиакриловой и итаконовой кислот представлены в Главе 2.3). Молекулярная масса сополимера находится в пределах 30000 — 50000.
В современных составах кислота высушивается при температурах ниже нуля градусов, затем добавляется в порошок, жидким компонентом цемента в этом случае является дистиллированная вода. Такой метод был разработан для упрощения достижения точного соотношения между компонентами, раньше это было сделать трудно из-за высокой вязкости жидкости. Уровень рН регулировали добавлением гидроокиси натрия, а для управления реакцией твердения или отверждения в состав материала добавляется винная кислота.
Реакция отверждения.
Основная реакция отверждения этих цементов заключается в реакции между оксидом цинка и ионизированным сополимером акриловой и итаконовой кислоты. После смешивания порошка и жидкости кислота воздействует на порошок и вызывает выделение из него ионов цинка. За этим следует образование поперечных связей (в виде мостичных связей в полисолевой матрице), также, как это происходит у стеклоиономерных цементов, за исключением того, что в этом случае цинк обеспечивает большее образование поперечных связей, чем кальций и алюминий, как показано на Рис. 3.6.1. Результат реакции — упрочненная структура, в которой непрореагировавшие частицы порошка скреплены матрицей полиакрилата цинка.
Свойства.
Рабочее время и время затвердения.
По сравнению с цинк-фосфатными цементами реакция твердения протекает быстро: необходимо проводить смешивание за 30-40 секунд, чтобы оставалось достаточное рабочее время.
Вязкость этих цементов не повышается столь быстро как у цинк-фосфатных цементов. Через пару минут перемешивания компонентов вязкость цинк-поликарбоксилатного цемента меньше вязкости цинк-фосфатного через то же время, хотя в начальный момент вязкость поликарбоксилатного цемента выше. Кроме того, смешанный свежий цинк-поликарбоксилатный цемент обладает свойством псевдопластичности, которое выражается в разжижении смеси под воздействием усилий сдвига при дополнительном смешивании. Это означает, что хотя материал кажется слишком густым, однако при помещении в полость рта и воздействии на него давления его текучесть вполне соответствует требованиям. Это свойство цемента не всегда учитывается врачами-стоматологами, которые, как правило, склонным к приготовлению более жидкой смеси путем снижения соотношения порошок-жидкость, ошибочно предполагая, что это придаст цементу повышенную текучесть; однако, поступая таким образом, врач значительно ухудшает свойства затвердевшего цемента.
В общем, чем выше соотношение порошок-жидкость или выше молекулярная масса сополимера, тем короче будет рабочее время. Для применения цемента в качестве фиксирующего материала рекомендуется соотношение порошок-жидкость 1,5:1 по весу, которое обеспечивает рабочее время при комнатной температуре в пределах 2,5-3,5 минуты, а время твердения при 37°С — в течение 6-9 минут.
Как и для цинк-фосфатных цементов, рабочее время поликарбоксилатных материалов можно можно увеличить, используя охлажденную стеклянную пластину или порошок, хранящийся в холодильнике. Хранение в холодильнике жидкостей не рекомендуется, так как в их состав входит полиакриловая кислота, которая при охлаждении переходит в гелеобразное состояние за счет образования водородных связей.
Увеличение рабочего времени особенно полезно при использовании цинк-поликарбоксилатных цементов в качестве основы или подкладки под пломбу, когда соотношение порошок-жидкость в цементной смеси выше. Однако слишком короткое рабочее время ци нк-по л и кар б о кс и л атн ых цементов является проблемой этих материалов. В недавних разработках этот недостаток удалось устранить за счет введения в состав цементов оптимального количества винной кислоты. Винная кислота улучшает качество цемента, удлиняя его рабочее время, при этом время твердения почти не изменяется.
Биосовместимость.
Клиническими наблюдениями показано, что при контакте с твердыми тканями зуба или мягкими тканями полости рта, цинк-поликарбоксилатные цементы, несмотря на низкий уровень рН ( в диапазоне 3-4) не вызывает столь выраженной реакции как это отмечается у цинк-фосфатных цементов. Возможно это связано с быстрым подъемом рН до нейтрального уровня в процессе твердения цемента и ограниченной способностью поликислоты проникать в дентин.
Исследованиями установлено что, цинк-поликарбоксилатные цементы обладают некоторыми антибактериальными свойствами, что позволяет предположить, что этот цемент создаст более надежный барьер для проникновения бактерий, чем цинк-фосфатные цементы. К тому же, эта более высокая защитная способность цинк-поликарбоксилатных цементов от бактерий увеличивается их адгезионными свойствами.
Вероятно именно эти факторы скорее являются причиной отсутствия реакции пульпы на поликарбоксилатный цемент, чем более нейтральный уровень рН и повышенная молекалярная масса кислоты по сравнению с цинк-фосфатными цементами, в то же время эти же факторы могут давать снижение прочности цемента.
Часто в цементы вводится фторид олова, что обеспечивает высвобождение фторида и придает материалу противокариозные свойства в отношении прилежащих участков эмали и дентина.
Механические свойства.
Прочность на сжатие полностью отвердевшего цемента, приготовленного в консистенции для фиксации,
Рис. 3.6.1. Образование ионами цинка поперечных связей между карбоксильными группами полимерных цепей полиакриловой кислоты
находится в пределах 55-85 МПа. Она зависит от соотношения порошок-жидкость и несколько ниже, чем у цинк-фосфатных цементов. Прочность на растяжение несколько выше около 8-12 МПа. Модуль упругости около 4-6 ГПа, что почти вдвое ниже модуля упругости цинк-фосфатного цемента.
Как уже упоминалось ранее, цинк-поликарбоксилатные цементы затвердевают довольно быстро, и это отражается на суммарном времени, за которое они достигают своей максимальной прочности; за 1 час прочность цемента достигает 80% его конечной прочности. Лабораторные испытания показывают, что длительное хранение цемента в воде не оказывает неблагоприятного действия на его механические свойства.
Раствор и мость.
Как показали измерения, растворимость цинк-поликарбоксилатных цементов в воде составляет 0,10,6% масс, присутствие в составе цемента фторида олова несколько увеличивает этот показатель.
Подобно цинк-фосфатным, эти цементы восприимчивы к кислотному воздействию, хотя клинические наблюдения свидетельствуют о том, что такое свойство не сказывается в достаточно серьезной степени, и цементы этого типа дают хорошие результаты в клинике. Различного рода неудачи в клинической практике, как правило, связаны с ошибками в приготовлении материала, и чаще всего по причине низкого соотношения порошок-жидкость, когда врач таким образом стремится увеличить рабочее время цемента.
Адгезия.
Цинк-поликарбоксилатные цементы отличаются от цинк-фосфатных и цинк-оксид-эвгенольных цементов своей способностью к химической адгезии по отношению к эмали и дентину.
Механизм этого адгезионного соединения таков же как и у стеклоиономерных цементов (см. Главу 2.3). Качество соединения таково, что оно сохраняется в условиях in vivo и превосходит когезионную прочность цемента, однако ограничивается недостаточной прочностью цемента при растяжении, которая не превышает 7-8 МПа.
Получение соединения цинк-поликарбоксилатного цемента с металлическими поверхностями вполне возможно, особенно когда имеют дело с литыми металлическими протезами. В этом соединении опять присутствует адгезионный механизм химического ионного взаимодействия с поверхностью металла.
Адгезия цемента к золотым сплавам очень невысока, обычно такое соединение разрушается по поверхности раздела из-за весьма инертной природы поверхности золотых сплавов. Обычно улучшение соединения, хотя и незначительное, достигается с помощью предварительной пескоструйной или другой абразивной обработки поверхности сплава, что позволит создать соединение за счет механической адгезии.
В соединении с неблагородными сплавами цемент дает наилучшую прочность соединения, ( при испытаниях адгезионной прочности в этих соединениях отмечали рост количества когезионного разрушения), и, вероятно, это связано наличием на поверхности сплавов оксидного слоя, который является поставщиком необходимых ионов металла. Прочность соединений не особенно высокая из-за низкой когезионной прочности самих цинк-поликарбоксилатных цементов.
Применение.
Цинк-поликарбоксилатные цементы могут быть использованы для фиксации металлокерамических или цельнокерамических протезов на упрочненном каркасе, а также для фиксации ортодонтических аппаратов. Цементы обладают следующими преимуществами :.
♦ Соединяются как с эмалью и дентином, так и с некоторыми металлическими литыми реставрациями.
♦ Обладают слабым раздражающим действием.
По прочности, растворимости и толщине пленки для фиксации сравнимы с цинк-фосфатным цементом.
♦ Обладают антибактериальным действием.
В тоже время цементы имеют и недостатки, в числе которых можно отметить следующие:.
♦ Свойства цемента очень зависят от методики работы с ним.
Короткое рабочее время и длительное время отверждения .
♦ Необходимо выполнение методики работы с материалом для обеспечения адгезионной связи.
♦ Ограниченное время для удаления излишков цемента и трудности при их удалении.
Если к удалению излишков материала приступают слишком рано, а материал все еще находится в неотвержденном эластичном состоянии, может нарушиться краевая герметичность, в то же время, если отложить эту процедуру на долгое время, то удалить излишки цемента будет очень трудно из-за прочного их соединения с эмалью зуба.
В целом, несмотря на способность этой группы цементов к высвобождению фторида, большинство врачей-стоматологов предпочитают использовать цинкфосфатный или стеклоиономерный цементы. Они полагают, что большой разницы между этими материалами не существует, что подтверждается и лабораторными исследованиями, а если она и имеется, то принято считать, что работать с цинк-фосфатными и стеклсиснсмерным цементами гораздо проще чем с цинк-поликарбоксилатным.
Клиническое значение.
Цинк-поликарбоксилатные цементы обладают адгезией к эмали и дентину, и в этом их преимущество по сравнению цинк-фосфатными цементами. Тем не менее, эти цементы не столь широко используются как другие цементы на водной основе.
Традиционные стеклоиономерные и модифицированные полимерами стеклоиономерные цементы для фиксации.
Хотя многие свойства стеклоиономерных цементов для фиксации, и в частности, высвобождение фторида и адгезионная способность к эмали и дентину, такие же, как и у пломбировочного материала, описанного в главе 2.3, некоторые требования, предъявляемые к ним, отличаются. Например, так как зазор между реставрацией и тканями зуба колеблется в пределах 20-50 мкм, очень важно, чтобы фиксирующий цемент обладал свойствами образовывать тонкую пленку. Для этого частицы стеклянного порошка должны быть меньшего размера, чем в наполнителях для пломбировочных материалов. Так как изменение размера частиц стеклянного порошка влияет на рабочие характеристики и время отверждения цемента.
составы порошка и жидкости в цементах для фиксации должны отличаться от соответствующих составов в цементах для пломбирования для того, чтобы получить оптимальные свойства фиксирующего материала. Это также означает, что недопустимо применять для фиксации пломбировочный стеклоиономерный цемент, изменяя его реологические свойства снижением соотношения порошок-жидкость.
Удлиненное рабочее время обеспечивает большую текучесть материала и улучшает качество фиксации коронки или другого протеза. Однако, как только материал начинает затвердевать, его вязкость увеличивается и соответственно он перестает течь. Таким образом, чрезвычайно важно, чтобы смешивание цемента и фиксация коронки завершались в течение 2 — 2,5 минут, так как после этого времени материал становится жестким, а толщина пленки увеличивается. Выбор материала с коротким или удлиненным рабочим временем зависит от предпочтений врача и опыта его работы с стеклоиономерными цементами.
Некоторые вновь разработанные модификации стеклоиономерных цементов, как полагают, не нуждаются в защитном покрытии поверхности благодаря более высокой скорости отверждения. Показатель растворимости цемента, измеренный через 7 минут по количеству перешедших в водный раствор компонентов, снижался приблизительно с 2% для обычных стеклоиономерных цементов до 1% для цементов, затворяемых водой. Этот показатель мог достигать даже меньших значений для цементов на основе малеиновой кислоты. Хотя все-таки желательно применять защиту цемента в начальный период, т.к. проблема кислотной эрозии для этих материалов сохраняет свою актуальность. В любом случае для этих материалов требуется некоторое время для полного окончательного отверждения.
Самое лучшее применять цементы, специально предназначенные для фиксации, т.к. изменяя соотношение порошок-жидкость в стеклоиономерном материале для пломбирования для изменения рабочего времени, времени отверждения и толщины пленки, можно только ухудшить его свойства.
У различных модификаций цементов для фиксации меняются не только их рабочие характеристики, но также и показатели физических и механических свойств. В Таблице 3.6.2 приведены показатели свойств двух марок цементов для фиксации.
Как видно по показателям механических свойств, Aqua-Cem (Dentsply Ltd) имеет более низкую жесткость ( что, по-видимому, объясняет более высокие показатели диаметральной прочности и прочности при изгибе для этого цемента), но при этом понижаются показатели прочности при сжатии и увеличивается ползучесть. Ketac-Cem (ЗМ ESPE) более хрупок, чем Aqua-Cem. В обоих случаях материалы обладают небольшой трещиностойкостью, и им необходима надежная опора на окружающие ткани. Клинически было замечено, что с мягких тканей легче удалить Ketac-Cem, чем Aqua-Cem. Возможно, так как первый цемент становится хрупким сразу после его нанесения.
Сравнительно недавно появились фиксирующие материалы на основе модифицированных полимерами стеклоиномерных цементов. Они обладают всем спектром преимуществ, уже рассмотренных в отношении пломбировочных и прокладочных цементов этого класса. Низкая растворимость и высокая адгезия к эмали и дентину этих материалов обеспечивают качественную и продолжительную герметичность при фиксации несъемных протезов. Основное отличие этих цементов от цементов, предназначенных для пломбирования и прокладок, заключается в том, что они имеют дополнительный химический механизм отверждения ( в отсутствии светового облучения, в темноте), т.к. не всегда можно произвести отверждение светом фиксирующего материала. Ниже приводятся примеры имеющихся в продаже материалов:
Эти цементы рекомендованы для применения с литыми металлическими коронками, мостовидными протезами и вклдками, металл окерамическими и цельнокерамическими коронками с упрочненным каркасом.
Вначале применения стеклоиономерных цементов для фиксации появилось несколько сообщений о повышенной чувствительности зубов после установки протезов. Однако в настоящее время имеются подтверждения того, что количество таких случаев не превышает числа пациентов, которым фиксировали протезы ци н к-ф о с ф атн ым цементом. В остальном не выявлено существенной разницы при фиксации этими цементами коронок и мостовидных протезов.
В литературе имеется небольшое число публикаций о результатах клинического применения модифицированных полимерами стеклоиономерных цементов для фиксации. Были сообщения о гигроскопическом расширении этих материалов, которое с одной стороны может способствовать уменьшению зазора вокруг пломб полостей V класса, а с другой — приводить к разрушению цельнокерами-