Нові композитні реставраційні матеріали сімейства Neo Spectra® ST
(Закінчення. Початок у No4 2021 р. )
Резюме: Інноваційні технології дозволяють значно удосконалювати композитні реставраційні матеріали. Значного етапу було досягнуто завдяки впровадженню SphereTEC®, нової технології гранульованого наповнювача компанії Dentsply Sirona, що застосовується у нових композитних реставраційних матеріалах Neo Spectra® ST, Neo Spectra® ST Effects та Neo Spectra® ST flow. Композитні матеріали сімейства Neo Spectra® ST рекомендуються для прямих реставрацій зубів у передній та бічній ділянках, а також для виготовлення вкладок, напівкоронок та вінірів.
У другій частині статті йдеться про дослідження in vitro таких властивостей нових матеріалів сімейства Neo Spectra® ST, як міцність на згинання, тріщиностійкість, стійкість до зношування, якість поверхні, стабільність кольору, а також зроблено підсумковий огляд їх ключових властивостей.
Ключові слова: Композитні реставраційні матеріали, Neo Spectra® ST, Neo Spectra® ST Effects, Neo Spectra® ST flow.
Abstract: Innovative technologies allow to improve significantly restorative composite materials. A substantial milestone was achieved with the introduction of the SphereTEC® which is a new granular filler technology from Dentsply Sirona used in the new Neo Spectra® ST, Neo Spectra® ST Effects and Neo Spectra® ST flow restorative composites. Neo Spectra® ST composite material is indicated for direct restoration of anterior and posterior teeth, as well as for the manufacturing of inlays, half-crowns and veneers.
In the second part of the article, we are talking about in vitro studies of such properties of new materials of the Neo Spectra® ST family as bending strength, crack resistance, wear resistance, surface quality, color stability, as well as a final review of their key properties.
Key words: restorative composite materials, Neo Spectra® ST, Neo Spectra® ST Effects, Neo Spectra® ST flow.
Властивості матеріалу і дослідження in vitro
Розробка нової технології наповнювача та формування нового складу композитного матеріалу потребують значної кількості досліджень in vitro для забезпечення ефективності застосування за передбачуваними показаннями. Спочатку випробуванням підлягає механічна міцність та стійкість до стирання для обґрунтування застосування матеріалу при постійних навантаженнях, яких зазнають реставрації жувальних зубів. Полірованість – важливий фактор при використанні матеріалу для реставрацій з високими естетичними характеристиками. І нарешті, композитні матеріали – невід’ємна частина адгезивної стоматології, тому взаємодія з адгезивом у порожнинах різних класів також має бути вивчена.
У цьому розділі подано результати досліджень in vitro. Вивчено такі властивості:
– механічна міцність;
– стійкість до стирання;
– якість поверхні та стабільність забарвлення;
– цілісність крайового прилягання.
Механічна міцність
Lohbauer U. і Belli R., Університет Ерлангена (Німеччина)
Міцність на згинання
Було виготовлено 15 зразків (2x2x25 мм) відповідно до стандарту ISO 4049, їх зберігали у дистильованій воді при 37°C протягом 14 днів. Міцність на згинання випробовували при швидкості повзуна 1 мм/хв у чотириточковому випробуванні на згинання, як показано на рис. 23, при відстані між верхньою і нижньою опорою 10 і 20 мм відповідно. Чотириточкове випробування забезпечує навантаження більшої ділянки балки, що згинається, у порівнянні з триточковим випробуванням, описаним у стандарті ISO 4049. Таким чином, отримані значення типово нижчі.
Результати продемонстрували суттєво вищу міцність на згинання композитних матеріалів Neo Spectra® ST і Neo Spectra® ST flow у порівнянні з іншими композитними матеріалами. Середня міцність на згинання композитного матеріалу Neo Spectra® ST перевищує 100 МПа – граничне значення для непрямих реставрацій відповідно до стандарту ISO 4049 – навіть при чотириточковому випробуванні, як показано на рис. 24.
Міцність на згинання в умовах навантажень на втому
У той час як міцність на згинання відображає міцність при максимальному навантаженні, випробування в умовах навантажень на втому потрібні для визначення поведінки при субкритичних навантаженнях, вони можуть дати кращий прогноз довготривалої поведінки матеріалу. Міцність на згинання в умовах навантажень на втому вимірювалася з використанням 25 зразків на кожну групу та «сходинкового» підходу, починаючи з рівня, що відповідає 50%-й міцності на згинання і 10 000 циклів з частотою 0,5 Гц у воді при 37°C.
Композитний матеріал Neo Spectra® ST продемонстрував високу міцність на згинання в умовах навантажень на втому, що обґрунтовує його застосування у реставраціях жувальних зубів, які зазнають постійних навантажень (див. рис. 25).
Тріщиностійкість
Тріщиностійкість (KIC) визначає стійкість до катастрофічного руйнування при вже існуючій тріщині у матеріалі. Відповідно до стандарту ISO 13856, були підготовлені 15 зразків у формі з V-подібною виїмкою, як показано на рис. 26, котрі зберігалися в сухому вигляді при 37°C протягом 14 днів. Виїмку потім загострювали за допомогою лез бритв у пристрої, що забезпечує контрольоване переміщення паралельно зразку, як показано на рис. 27.
Здійснювали навантаження зразків зі швидкістю повзуна 10 мм/хв при триточковому випробуванні на згинання з додатковим екстенсометром для точної реєстрації розтягування при випробуванні (див. рис. 28). Для обчислення тріщиностійкості необхідне точне визначення співвідношення тріщини та зразка – його визначали за допомогою світлового мікроскопа.
На рис. 29 показано мікроскопічний вигляд зразка з тріщиною із чітко помітною межею між «глибиною тріщини», «V-подібною виїмкою зразка», пов’язаною з виливком, і «виїмкою від бритви», пов’язаною із загостренням лезом бритви, відповідно.
Композитний матеріал Neo Spectra® ST демонструє гарну тріщиностійкість, порівнянну з тріщиностійкістю інших контрольних матеріалів, як показано на рис. 30.
Стійкість до зношування
Стійкість до зношування – ключова властивість реставраційних матеріалів, що використовуються для реставрацій жувальних зубів, які зазнають постійних навантажень. Для вивчення різних аспектів зношування використовувалися різні методи випробувань стійкості до зношування матеріалу Neo Spectra® ST.
Метод ACTA
Kleverlaan C. J. і Werner A., Університет Амстердама (Нідерланди)
Тритільний симулятор зношування (рис. 31), розроблений в ACTA (Academic Centre for Dentistry Amsterdam, Академічний центр стоматології Амстердама) та описаний DeGee і співв. у 1994 р., використовує підпружинене колесо-антагоніст, яке забезпечує зношування матеріалів, що підлягають випробуванню, з прослизанням у 15% суспензії лушпиння насіння рису і проса. Оскільки зусилля пружини в процесі зношування залишається постійним, цей метод швидше симулює процеси абразивного зношування, як при пережовуванні харчової грудки, а не сили та імпульси, пов’язані з жуванням.
Результати з 1 дня до 2 місяців подано на рис. 32. Матеріал Neo Spectra® ST продемонстрував гарну стійкість до абразивного зношування (рис. 32).
Метод Лайнфельдера
Latta M. A., Університет Крейтона, Омаха, штат Небраска, США
Зношування у ротовій порожнині – багатофакторний процес. Окрім стирання при жувальних рухах, різні типи зношування розвиваються при інтенсивних оклюзійних контактах. Крім того, локалізоване зношування в зоні оклюзійних контактів може відрізнятися від генералізованого зношування, викликаного пережовуванням харчової грудки без прямого контакту з антагоністом. Таким чином, так звана «машина зносу Лайнфельдера» дозволяє провести випробування обох ситуацій: локалізованого і генералізованого зношування.
У режимі генералізованого зношування сталевий поршень проштовхується через суміш намистин з оргскла до зразка, не торкаючись його, і водночас повертається на кут 30°. Параметри для експерименту і типова схема зношування показані на рис. 33.
На рис. 34 подана втрата об’єму загальної поверхні після генералізованого зношування. Матеріал Neo Spectra® ST продемонстрував дуже гарну стійкість до генералізованого зношування, як зображено на рис. 34.
Для симуляції зношування в зоні оклюзійних контактів стилус був модифікований, як показано на рис. 35. Підсумковий тип зношування значно відрізняється від генералізованого (див. рис. 33). У жорстких умовах локалізованого зношування матеріал Neo Spectra® ST продемонстрував дуже високу стійкість до втрати висоти, пов’язаної з незначною глибиною фасетки зношування (рис. 36).
Композитний матеріал Neo Spectra® ST виготовлений із застосуванням нової технології виробництва наповнювача SphereTEC®, як описано у попередніх розділах. Для композитних матеріалів, що складаються з різних фракцій наповнювача (різного розміру, типу і т. д.), ключовим питанням є, призводить зношування до утворення шорсткої чи гладенької поверхні і чи відбувається дезінтеграція більших частинок.
На рис. 37-39 представлені зображення поверхонь після генералізованого зношування, отримані за допомогою скануючого електронного мікроскопа (СЕМ). Поверхня композиту Neo Spectra® ST після зношування (рис. 37) є однорідною, і гранули наповнювача SphereTEC® важко відрізнити від навколишнього матеріалу.
На рис. 38 показано поверхню матеріалу Filtek® Supreme Ultra/XTE після зношування. Чітко видно кластерні структури без ознак дезінтеграції.
Навпаки, попередньо полімеризовані наповнювачі композитного матеріалу чітко видно на рис. 39 на поверхні Tetric® EvoCeram, що зазнала зношування, з невеликими ділянками неідеально гладенької поверхні між наповнювачами композитного матеріалу та навколишнім матеріалом.
Якість поверхні та стабільність кольору
Фінішна обробка і полірування
Ferracane J. L. і da Costa J., Університет Портленда, штат Орегон, США
Якість поверхні, зокрема формування блиску при фінішній обробці та поліруванні реставрації, – важливий фактор при виконанні прямих реставрацій, оскільки ця процедура зазвичай потребує значної уваги і великої кількості часу. П’яти зразкам композитного матеріалу (5x12x2,5 мм) у кожній групі була надана шорсткість (зернистість абразивного матеріалу 600 гріт) для отримання стандартизованої поверхні. Потім було виконано фінішну обробку і полірування одним досвідченим оператором (da Costa J.) з використанням двох різних систем для полірування:
– інструмент для фінішної обробки Enhance® та інструмент для полірування Enhance PoGo® (двоетапного);
– інструмент для фінішної обробки Sof-Lex® і диски для полірування (триетапного, диски типів M, F, SF).
Ступінь блиску періодично визначали за допомогою вимірювача блиску на ділянці розміром 2х2 мм під кутом 60° (див. рис. 40). Зразки переміщували після кожного етапу обробки, щоб блиск однієї і тієї ж ділянки можна було спостерігати з часом. Вимірювання блиску виражали в одиницях блиску (GU – Gloss Unit). У відповідності з публікацією Американської стоматологічної асоціації (American Dental Association, ADA), 40 GU вважаються відповідними клінічно прийнятному блиску (пунктирна лінія на рис. 41). Максимальний блиск визначався після додаткового полірування, яке робилося доти, доки блиск поверхні не переставав посилюватися.
На рис. 41 продемонстровано, що матеріали Neo Spectra® ST і Neo Spectra® ST flow можна піддати фінішній обробці та поліруванню за допомогою інструментів Enhance® і Enhance® Pogo® до 40 GU за коротший час та меншу кількість етапів порівняно з контрольним матеріалом. Крім того, в дослідженні встановлено, що композитні матеріали Neo Spectra® ST і Neo Spectra® ST flow можуть бути відполіровані до більш вираженого блиску, ніж матеріали Filtek® Supreme Ultra/XTE і Filtek® Supreme Ultra/XTE flowable.
Кольоростабільність
Відділ досліджень та розробок компанії Dentsply Sirona, Мілфорд, Коннектикут, США
Для довготривалого естетичного успіху реставрації видимого зуба, окрім механічної стабільності, має значення і стабільність кольору. Полімеризовані зразки композитного матеріалу зберігали у дистильованій воді протягом 24 годин при 37°C. Потім зразки занурювали у 30 мл червоного вина (бік до боку) з контрольним зразком композитного матеріалу на 24 години при кімнатній температурі. Забарвлені зразки ретельно ополіскували і висушували. Значення кольору (значення CIELab) кожного зразка визначали методом спектрофотометрії (X-rite Color Eye) до та після забарвлювання у червоному вині. Результати визначення кольору, виражені у вигляді відмінності кольору дельта-E, показані на рис. 42.
Композитні матеріали Neo Spectra® ST та Neo Spectra® ST flow продемонстрували достовірно вищу стійкість до забарвлювання порівняно з Filtek® Supreme Ultra/XTE.
Технічні характеристики
Властивості матеріалів подано відповідно до стандарту ISO 4049:2009 («Полімерні реставраційні матеріали»), решта ключових властивостей матеріалів – у таблиці 2.
Висновки
Наукові дослідження in vitro та оцінки стоматологів, що беруть участь у дослідженні, засвідчили, що завдяки інноваційним технологіям, насамперед завдяки наповнювачу SphereTEC®, композити сімейства Neo Spectra® ST мають чудові характеристики механічної міцності, стійкості до стирання, цілісності крайового прилягання, якості поверхні та стабільності кольору, кращу модельованість у порівнянні з іншими композитними матеріалами та інші важливі властивості, що визначають роботу з композитами.
95% стоматологів, що беруть участь у дослідженні, виявили інтерес до роботи композитним матеріалом Neo Spectra® ST. Цей результат вказує на дуже високий рівень сприйняття матеріалу стоматологами та задоволеності з урахуванням маніпуляційних характеристик та клінічних результатів.