Середина прошлого века и последующие годы вплоть до сегодняшнего дня ознаменовались бурным развитием стоматологических материалов, предназначенных для реставрации зубов [1, 2]. Располагая столь широким набором восстановительных материалов, стоматолог получил возможность выбирать материал для конкретных условий восстановления зубов с учетом локализации, размера полости и особенностей, присущих данному пациенту.

Появление новых материалов на каждом из этапов развития стоматологических композитов связано с желанием материаловедов и клиницистов устранить те недостатки, которые были замечены клиническими наблюдениями за реставрациями в ближайшие и отдаленные сроки: изменение формы пломбы из-за невысокой механической прочности материала и истирания; изменение цвета самой пломбы и ее краевых участков. Но самыми серьезными недостатками были признаны недолговечное соединение реставрационного материала с тканями зуба, появление краевого зазора между пломбой и стенками зуба и, как следствие, — потеря герметичности реставрации, микропроницаемости ротовых жидкостей и микрофлоры, приводящие к рецидивам кариеса, потере реставрации и необходимости повторного лечения [3].

Исследования in vitro и in vivo подтверждают, что основными причинами потери герметичности реставрированного зуба являются: возникновение напряжения на границе раздела композит—зуб, вызванного полимеризационной усадкой; влияние факторов полости рта — постоянной влажности, знакопеременных и циклических функциональных нагрузок, колебаний уровня рН, температурных колебаний, воздействия химических пищевых веществ и микрофлоры [4].

Подтверждая актуальность проблемы долговечности реставрации зубов, авторы [5] приводят данные здравоохранения в западных странах: указывается, что у 9 из 10 подростков имеются кариозные поражения зубов; в США более 100 млн долларов ежегодно тратится на стоматологическую помощь, причем существенная часть этих затрат приходится на повторное лечение и замещение пришедших в негодность реставраций или пломб.

Этапы работ по развитию и совершенствованию полимерных композитов для реставрации зубов, направленные на снижение полимеризационной усадки, как основной причины недостаточной долговечности композитных реставраций: регулирование степени наполнения композита; послойное нанесение и отверждение пасты при реставрации, направленное световое отверждение и регулирование полимеризационного процесса аппаратами с «мягким стартом»; создание адгезивов для эмали и дентина и технологии их применения; применение композитов с пониженной вязкостью пасты — так называемых текучих композитов [6]. Усовершенствованные составы реставрационных материалов и способы их использования в клинической практике позволили существенно уменьшить абсолютную величину полимеризационной усадки реставрации и соответственно снизить напряжение на границе пломба—твердые ткани зуба, однако проблема, связанная с ограниченным сроком сохранности реставрации зубов до настоящего времени не решена и по-прежнему актуальна. Можно предположить, что для решения проблемы соединения «живого и неживого» требуются нетрадиционные подходы, о чем свидетельствуют публикации ряда авторов.

Было замечено [7], что перед тем как приступать к совершенствованию свойств искусственных, сделанных руками человека, материалов для реставрации зубов, необходимо обратиться к биологическим тканям эмали и дентина для всестороннего их исследования. Прежде чем анализировать характер разрушения и деформации искусственных реставрационных материалов, целесообразно изучить свойства биологических тканей натурального зуба под действием нагрузки. Рассмотрение свойств 2 натуральных субстратов: эмали и дентина зуба — позволяет видеть, как изобретательна природа при создании этих биологических материалов. В литературе можно найти многочисленные работы, посвященные исследованию физико-химических свойств твердых тканей зуба и влияния их состава и структуры на эти свойства. Понимание принципов образования и структурных особенностей эмали и дентина позволяет выявить ограничения и недостатки искусственных стоматологических материалов и направить разработку новых материалов в сторону их совершенствования как в функциональном, так и в эстетическом отношении.

Исследования in vitro физико-механических свойств зубных тканей проводят различными методами на удаленных зубах. Отмечается [8] влияние утраты жизненности (витальности) удаленных зубов на изучаемые физико-механические показатели их свойств. Потеря витальности сопровождается изменениями степени влажности зуба, которые могут влиять на величины модуля упругости Юнга и предела пропорциональности. На результаты испытаний механических свойств дентина большое влияние оказывает способ подготовки образцов и расположение в них дентинных канальцев. Так, известно, что изменения минеральной плотности из-за вариабельности числа и диаметра канальцев в дентине сказываются на показателях физико-механических свойств этой ткани зуба. По-видимому, с этими явлениями связано многообразие результатов испытаний механических свойств зубов, представленных в ряде публикаций (см. таблицу).

В исследованиях последних лет обращено внимание на структурный элемент натуральных зубов, называемый плащевым дентином. Показано, что наличие такого элемента в структуре натурального зуба во многом обеспечивает его прочность под действием многократных функциональных нагрузок в условиях среды полости рта. Особенности цветовых оттенков натуральных зубов также в большой степени связаны с влиянием этого тонкого структурного слоя — плащевого дентина.

В ряде публикаций был описан интересный эффект задержания роста трещины на границе эмаль—дентин, который объясняется влиянием тонкого слоя, примыкающего к этой границе (слоя плащевого дентина), который имеет физико-механические показатели, отличные от показателей основного дентина [9]. Дентино-эмалевая граница (ДЭГ) соединяет 2 разных по механическим свойствам материала, т. е. твердую и хрупкую эмаль и вязкий, более податливый дентин. Теоретически такая граница должна быть очень склонной к разрушению, однако в реальных условиях рост трещины останавливается слоем плащевого дентина, расслоения и разрушения не происходит, как оно, по-видимому, не происходит во время действия функциональных нагрузок жевания. Следовательно, уникальную структуру ДЭГ можно считать хорошей биомоделью для создания поверхностей раздела при реставрации зубов.

Отмечено, что подповерхностные трещины, даже такой небольшой длины, как 25 мкм, оказались способными инициировать разрушение зуба. Кроме того, трещины длинее 100 мкм сокращали долговечность реставрации до времени менее 5 лет из-за усталостных процессов. Соответственно подповерхностные трещины запускают механизмы разрушения уже во время препарирования полости обычными стоматологическими борами, они являются основным источником преждевременного разрушения реставрации зуба [9]. Экспериментальные данные и расчеты подтверждают указанное заключение. Рост трещины в эмали сопровождается ростом сопротивления этому росту; когда трещина распространяется от внешней к внутренней поверхности эмали, растет трещиностойкость ткани, и этот рост является функцией расстояния от ДЭГ. Внешние слои эмали имеют более низкий показатель трещиностойкости (0,67±0,12 МПа м^0,5), а во внутренних отмечается рост показателя трещиностойкости от 1,13 до 3,93 МПа м^0,5 (см. таблицу). В то же время максимальное значение трещиностойкости для стоматологических материалов находится в диапазоне от 1,79 до 2,37 МПа м^0,5.

Таким образом, наличие тонкого слоя на границе ДЭГ, называемого плащевым дентином, оказывает существенное упрочняющее действие на ткани зуба и зуб в целом. По данным литературы, это объясняется присутствием коллагеновых волокон, которые создают мостики на границе раздела дентин—эмаль и образуют структуру, подобную структуре, армированной волокнами. Кроме того, характерные выступы или гребешки границы ДЭГ влияют на механические свойства зуба. Эту структуру можно представить в виде выпуклостей, обращенных к дентину, и впадин, обращенных к эмали (см. рисунок). Каждый гребешок, в свою очередь, содержит микрогребешки, а также коллагеновые волокна. Полагают, что такая структура обеспечивает адгезионную связь между кальцинированными тканями. Экспериментальное моделирование подтвердило этот взгляд и представление о гребешковой структуре, важной для механических свойств поверхности раздела, которая может быть даже более важной, чем связывание коллагеновыми волокнами.

Исследованию свойств важной структурной составляющей зуба, плащевого дентина, посвящен ряд публикаций. Методом наноиндентации [12] было показано, что ДЭГ — это полоска некоторой толщины, а не строгая линия границы раздела между эмалью и дентином. По этой полоске идет постепенное изменение механических свойств. Авторы [13], анализируя результаты изучения механических свойств ДЭГ, отличающейся большей трещиностойкостью, чем эмаль и дентин, приходят к предположению, что не сама ДЭГ вызывает остановку дальнейшего распространения трещины, возникшей на поверхности эмали, а именно плащевой дентин, тонкий слой, примыкающий к ДЭГ, более мягкий, чем основной дентин. Такой вывод авторы [13] сделали на основании результатов испытаний образцов бычьих зубов, из которых были изготовлены балочки, включающие ДЭГ с окружающими ее слоями эмали и дентина, для проведения 3-точечного изгиба. На интенсивность напряжений вокруг острия растущей трещины в образцах при изгибе оказывала существенное влияние разница в показателях модуля упругости для эмали и дентина. Именно несоответствие по этому показателю эмали и дентина приводило к остановке роста трещины на ДЭГ.

Анализ публикаций, посвященных всестороннему исследованию биологических тканей зуба эмали и дентина, изучению свойств этих биологических тканей под действием нагрузок, характера их разрушения и деформации, позволяет заключить, что, несмотря на многочисленные исследования в данном направлении, многие вопросы остаются невыясненными. Они касаются свойств ДЭГ и заключенного в ней плащевого дентина, вариантов многоуровневой гребешковой структуры ДЭГ, ее механических свойств, величины ее функциональной ширины. Остается открытым вопрос: влияет ли уникальный состав плащевого дентина на его способность препятствовать катастрофическому разрушению при образовании трещин в эмали? Ответы на перечисленные вопросы могли бы помочь в совершенствовании и создании новых долговечных материалов для реставрации зубов.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.