Изучение эффективности прочности адгезионного соединения композитных материалов с эмалью и дентином временных зубов в зависимости от технологии нанесения современных универсальных адгезивов

В современных реалиях композитные материалы светового отверждения получили широкое распространение в детских стоматологических клиниках РФ при реставрации дефектов временных зубов после лечения кариеса и его осложнений. Адаптация технологии реставрации к особенностям дефектов витальных и девитальных зубов повлияла и на совершенствование адгезивов, у стоматологов появились так называемые универсальные адгезивы.

Концептуальной особенностью современного универсального адгезива является способность к высокой прочности адгезионного соединения композитного материала с твердыми тканями зуба при любых способах его нанесения во время проведения реставрации дефектов. Большинство научных исследований последних 5 лет, посвященных изучению материаловедческих свойств универсальных адгезивов, сосредоточены на измерении прочности разными способами адгезионного соединения композитных материалов с твердыми тканями постоянных зубов [1—5]. О влиянии способов нанесения универсальных адгезивов на прочность адгезионного соединения — ПАС (Асд) — композитного материала с твердыми тканями временных зубов сообщается довольно редко [6, 7].

Известно, что твердые ткани временных и постоянных зубов имеют схожее анатомическое строение, однако обладают принципиальными микроструктурными морфологическими и физическими различиями в толщине апризматического слоя эмали, в количественной плотности эмалевых призм на единицу площади, в общей минеральной плотности и проницаемости эмали, в толщине перитубулярного дентина, а также в количественной плотности и форме дентинных канальцев и др. [8—11, 13]. Вышеперечисленные микроструктурные и физические различия в субстрате твердых тканей временных зубов могут потенциально повлиять на ПАС (Асд) композитного материала.

Клиническое качество реставраций во многом зависит не только от химической композиции адгезива, который является основным связующим звеном реставрации с субстратом твердых тканей временного зуба, а также от технологии его использования. Производитель в инструкции к применению исследуемых адгезивов рекомендует стоматологу выбор технологии нанесения, однако не указывает, какая технология нанесения наилучшая для реставрации дефектов временных зубов. Для практикующего детского стоматолога будут представлять интерес данные об эффективности ПАС (Асд) композитных материалов с эмалью и дентином временных зубов при различных технологиях нанесения универсальных адгезивов для возможности выбора наиболее оптимальной.

Цель исследования — изучение прочности адгезионного соединения композитных материалов с эмалью и дентином временных зубов с использованием современных универсальных адгезивов при различных технологиях нанесения последних.

В настоящем исследовании использовались современные универсальные адгезивы P&B Universal и OptiBond Universal, именуемые далее УА №1 и УА №2 соответственно. Они имеют различную уникальную химическую композицию, указанную в табл. 1.

Таблица 1. Состав исследуемых адгезивов*

* — из данных технического профайла фирмы-изготовителя. В качестве композитных материалов использовали Herculite XRV Ultra и Ceram.X SphereTEC one.

В исследовании тестировали удаленные по хирургическим показаниям первые временные моляры у детей 6—7 лет. Образцы из коронковой части временных зубов для испытания готовили согласно ГОСТ Р 51202-98 (пункт 6.3.1.8). На поверхность субстратов эмали и дентина готовых образцов согласно инструкции изготовителя наносили универсальные адгезивы, технология нанесения представлена в табл. 2.

Таблица 2. Технология нанесения универсальных адгезивов

Примечание. Здесь, в табл. 4 и на рис. 1: A — технология самопротравливания твердых тканей полости зуба; B — технология частичного протравливания твердых тканей полости зуба в пределах эмали; C — технология тотального протравливания твердых тканей полости зуба. * — из технического профайла фирмы-изготовителя.

В центре субстрата устанавливали форму из полимера с цилиндрическим отверстием диаметром 2,4 мм и высотой 1,5 мм, которую заполняли композитным материалом, затем выполняли полимеризацию светом, соблюдая инструкцию фирмы-изготовителя (см. табл. 2), форму удаляли и готовый образец помещали в дистиллированную воду в термостат с температурой 37±1°C на 24 ч.

ПАС (Асд) композитного материала в виде цилиндрического тела определяли методом сдвига относительно поверхности субстрата твердых тканей временных зубов на испытательном стенде Mecmesin MultiTest 2.5-I, оснащенном электронным динамометром производства Mecmesin Limited (Великобритания). Устанавливали скорость движения траверсы 1,0±0,1 мм/мин до разрушения образца согласно ГОСТ Р 51202-98.

ПАС (Асд) в МПа рассчитывали согласно ГОСТ Р 51202-98 (пункт 6.3.1.10).

После каждого испытания на прочность адгезионного соединения образцов согласно п. 6.3.1.10 ГОСТ Р 51202-98 проводилось микроскопическое исследование зоны разрушения адгезионного соединения. Использовалось увеличение ×30 и ×250 для определения типа разрушения адгезионного соединения.

Статистический анализ результатов исследования проводили на персональном компьютере с использованием программы BioStat 7. Для проверки достоверности различий значений в двух независимых группах использовали U-критерий Манна—Уитни.

В ходе лабораторного исследования ПАС (Асд) провели испытания 40 образцов эмали и 40 образцов дентина временных зубов. В группах образцов №1, 2, 3, 4 этап 15-секундного протравливания ортофосфорной кислотой не проводился, в группах образцов №1.1, 2.1, 3.1, 4.1 проводился. Характеристика каждой группы образцов, а также полученные данные лабораторных испытаний представлены в табл. 3.

Таблица 3. Результаты испытания ПАС (Асд) исследуемых образцов

*M — среднее арифметическое; SD — стандартное отклонение.

В настоящем исследовании использовалась экспериментальная модель технологии нанесения основных вариантов клинических техник универсальных адгезивов с последующей реставрацией композитным материалом. Экспериментальную модель получали путем комбинации среднеарифметических показателей однородной совокупности ПАС (Асд) композитного материала в МПа из групп образцов с эмалью и дентином временных зубов до и после 15-секундного протравливания ортофосфорной кислотой. В табл. 4 представлены комбинации групп образцов, моделирующие различные клинические технологии нанесения исследуемых адгезивных систем.

Таблица 4. Экспериментальные модели технологии нанесения универсальных адгезивов

На рис. 1 представлено графическое выражение результатов испытания исследуемых универсальных адгезивов.

Рис. 1. Сравнение значения адгезионной прочности Асд к эмали и дентину временных зубов универсальных адгезивов УА №1 и УА №2 при использовании различных технологий нанесения.

При испытании универсального адгезива УА №1 значения ПАС (Асд) к эмали и дентину временных зубов с использованием техники нанесения «А» адгезива, согласно критерию Манна—Уитни (Uэмп=41 > Uкрит=27 при p=0,05), не имели статистически достоверных различий и в Гр. 1 составили 10,6 ±2,1Мпа, в Гр. 3 — 9,9±1,8 МПа.

При использовании техники «В» нанесения адгезива (частичного протравливания полости в пределах эмали) значения ПАС (Асд) к эмали и дентину временных зубов, согласно критерию Манна—Уитни — (Uэмп=3 < Uкрит=27 при p=0,05), статистически достоверно различались и в Гр.1.1 составили 16,1± 3,0 МПа, в Гр. 3 — 9,9 ±1,8 МПа. Следует отметить, что при сравнении значений ПАС (Асд) к эмали временных зубов до и после протравливания в Гр.1 и Гр.1.1 также выявили статистически достоверное различие, согласно критерию Манна—Уитни (Uэмп=6,5 < Uкрит=27 при p=0,05). Таким образом, при использовании техники нанесения адгезива «В» в процентном выражении происходит увеличение средних значений адгезионной прочности Асд к эмали на 51,9% за счет 15-секундного протравливания эмали.

При использовании техники «С» нанесения адгезива (тотального протравливания полости) значения ПАС (Асд) к эмали и дентину временных зубов, согласно критерию Манна—Уитни (Uэмп=2 < Uкрит=27 при p=0,05), статистически достоверно различались и в Гр. 1.1 составили 16,1±3,0 МПа, а в Гр. 3.1 — 8,6 ± 2,4 МПа. При сравнении значений ПАС (Асд) к дентину временных зубов до и после протравливания в Гр.3 и Гр.3.1 не выявили статистически достоверного различия, согласно критерию Манна—Уитни (Uэмп=33 > Uкрит=27 при p=0,05). Таким образом, этап протравливания дентина для УА №1 существенно не влияет на значения Асд к дентину временных зубов.

При испытании универсального адгезива УА №2 значения ПАС (Асд) к эмали и дентину временных зубов с использованием самопротравливающей техники нанесения адгезива «А», согласно критерию Манна—Уитни (Uэмп=16 < Uкрит=27 при p=0,05), статистически достоверно различались и в Гр. 2 составили 12,0±2,1 МПа, а в Гр. 4 — 17,8±5,4 МПа. Следует отметить, что при использовании самопротравливающей техники «А» нанесения адгезива УА №2 значения ПАС (Асд) к дентину временных зубов больше, чем к эмали, на 48%.

При использовании техники «В» нанесения адгезива (частичного протравливания полости в пределах эмали) значения ПАС (Асд) к эмали и дентину временных зубов, согласно критерию Манна—Уитни (Uэмп=33 > Uкрит=27 при p=0,05), не имели статистически достоверных различий и в Гр. 2.1 составили 20,7±5,8 МПа, а в Гр. 4 — 17,8±5,4 МПа. Однако при сравнении значений ПАС (Асд) к эмали временных зубов до и после протравливания в Гр. 2 и Гр. 2.1, согласно критерию Манна—Уитни (Uэмп=7 < Uкрит=27 при p=0,05), показатели статистически достоверно различались, при этом увеличение ПАС (Асд) к эмали за счет 15-секундного протравливания составило порядка 72,5%

При использовании техники «С» нанесения адгезива (тотального протравливания полости) значения ПАС (Асд) к эмали и дентину временных зубов, согласно критерию Манна—Уитни (Uэмп=13 < Uкрит=27 при p=0,05), статистически достоверно различались и в Гр. 2.1 составили 20,7±5,8 МПа, а в Гр. 4.1 — 13,5±4 МПа.

При сравнении значений ПАС (Асд) к дентину временных зубов до и после протравливания в Гр. 4 и Гр. 4.1, согласно критерию Манна—Уитни (Uэмп=25,5 < Uкрит=27 (значение находится в зоне неопределенности) при p=0,05), не выявили статистически достоверного различия. Таким образом, этап протравливания дентина для УА №2 существенно не влияет на значения ПАС (Асд) к дентину временных зубов.

При микроскопическом исследовании зоны разрушения адгезионного соединения композитного материала с субстратом эмали и дентина временных зубов в отраженном свете с использованием увеличения ×30 и ×250 выявлено два основных типа разрушения — смешанное и адгезионное. Описание морфологической картины каждого типа разрушения, наблюдаемого на субстратах эмали и дентина, представлено на рис. 2, 3.

Рис. 2. Микрофотографии субстрата эмали при увеличении ×30 и ×250 с флуоресцентной подсветкой.

а — исследуемая зона разрушения адгезионного соединения «Fa» при отрыве композитного столбика от субстрата эмали при увеличении ×30; б — адгезионный тип разрушения — «А» при увеличении ×250 с флуоресцентным светом, наблюдается равномерная глянцевая поверхность дентина; в — смешанный тип разрушения — «М», в зоне отрыва определяется участок субстрата эмали «а» без адгезива (когезионное разрушение) и участок с адгезивом «ar» (адгезионное разрушение).

Рис. 3. Микрофотографии субстрата дентина при увеличении ×30 и ×250 с флуоресцентной подсветкой.

а — исследуемая зона разрушения адгезионного соединения Fd при отрыве композитного столбика от субстрата дентина при увеличении ×30; б — адгезионный тип разрушения — «А» при увеличении ×250 с флуоресцентным светом, наблюдается равномерная глянцевая поверхность дентина; в — смешанный тип разрушения — «М», в зоне отрыва определяется участок субстрата дентина «d» без адгезива (когезионное разрушение) и участок с адгезивом «ar» (адгезионное разрушение).

На рис. 4 представлена диаграмма распределения типов разрушения адгезионного соединения при отрыве композитного столбика от субстратов эмали и дентина временных зубов в исследуемых группах образцов.

Рис. 4. Тип разрушения адгезионного соединения при отрыве композитного столбика от субстрата в исследуемых группах образцов с эмалью и дентином временного зуба.

а — адгезионный тип разрушения; с — смешанный тип разрушения.

По результатам микроскопического исследования установлено, что во всех исследуемых группах образцов наблюдалось преобладание смешанного типа разрушения адгезионного соединения. Смешанный тип представляет собой сочетание когезионного и адгезионного типов разрушения, и его наличие в зоне отрыва композитного столбика позволяет предположить, что адгезионное соединение между композитным материалом и твердыми тканями зуба испытывало как внутреннее, так и поверхностное напряжение.

В экспериментальном исследовании [7] авторы также наблюдали смешанный тип разрушения адгезионного соединения в образцах временных зубов в качестве основного типа разрушения. Тенденция преобладания смешанного типа разрушения может быть связана как с уникальными морфологическими и материаловедческими свойствами субстрата эмали и дентина временного зуба, так и со спецификой соединения химической композиции универсального адгезива с твердыми тканями зуба. О влиянии соединения химической композиции универсального адгезива с субстратом зуба можно судить, в частности, по результатам микроскопического исследования зоны разрушения адгезионного соединения. Так, при использовании УА №2 наблюдалось большее количество адгезионного типа разрушения адгезионного соединения в группах с образцами эмали и дентина до и после протравливания. Вероятно, эта особенность связана с запатентованной химической композицией универсального адгезива, сочетающей в себе мономер GPDM и трехкомпонентную систему растворителей.

В настоящем эксперименте подтвердился общеизвестный факт о повышении показателей ПАС (Асд) к эмали временных зубов после 15-секундного протравливания 37% ортофосфорной кислотой. Однако аналогичная обработка дентина временных зубов не привела к статистически достоверному повышению показателей ПАС (Асд) у исследуемых адгезивных систем. Вероятно, этому явлению способствуют ряд известных факторов: более низкое содержание минералов в дентине по сравнению с эмалью, оставшаяся после протравливания дентина коллагеновая сетка обладает низкой поверхностной энергией и адгезивные мономеры могут «неэффективно» проникать в ее структуру, что приводит к образованию более коротких полимерных цепей [12].

На основании результатов проведенного экспериментального исследования можно констатировать следующее.

1. Определено влияние 15-секундной экспозиции кондиционера (37% Н₃РО₄) на субстрат эмали. Этап кондиционирования эмали увеличивает значения ПАС (Асд) к эмали при использовании универсальных адгезивов УА №1 и УА №2 на 51,9% и 72,5% соответственно.

2. Этап кондиционирования дентина существенно не влияет на значения ПАС (Асд) при использовании исследуемых универсальных адгезивов, так как не выявлено статистически достоверной разницы.

3. Наиболее эффективным вариантом техники нанесения исследованных универсальных адгезивов, исходя из полученных в исследовании значений ПАС (Асд) к эмали и дентину временных зубов, является частичное протравливание твердых тканей полости в пределах эмали.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.