خلاصه
هدف این مقاله معرفی اجزای مختلف چند سازه هایی است كه در حال حاضر در دندان پزشكی استفاده می شوند و می تواند راهنمای خوبی برای دندان پزشكان باشد تا بر حسب نیاز درمانی مورد نظر، مواد مناسب را انتخاب كنند. بیشتر چند سازه هایی كه در دندان پزشكی استفاده می شوند مواد كامپوزیتی هستند كه از مواد پلیمری تقویت شده با یك فاز معدنی از پر كننده های شیشه ای با تركیب اندازه ذرات و درصدهای مختلف تشكیل شده اند. اگر چه به منظور نیازهای كاربردی خاص، مطالعات و كارهایی روی چند سازه های جریان یابنده و قابل تراكم انجام شده است، اما نتایج خیلی موفقیت آمیزی در مورد بهبود خواص آنها حاصل نشده است. هر دو نوع لامپ هالوژنی كه به عنوان شروع كننده بسپارش استفاده می شوند یعنی هم نورهای قدیمی با شدت زیاد و هم نورهای پخت كننده LED كه شدت نور را به تدریج افزایش می دهند، برای كاهش جمع شدگی چند سازه مناسب هستند. انتخاب یك چند سازه برای مصارف بالینی به این مورد وابسته است كه خواص مكانیكی بر زیبایی مقدم باشد یا بالعكس: اگر جنبه خواص مكانیكی مهم تر باشد ماده ای با حجم بالاتر از پر كننده ها انتخاب خواهد شد، اگر جنبه های زیبایی مورد نظر باشد، اندازه ی ذرات مهم ترین مسئله خواهد بود. اجزا افزودنی مانند كدر كننده ها و رنگ ها باعث حصول نتایج بهتری در حوزه ی زیبایی می شوند. هم چنین گسترش روش های درمانی مانند سفید كردن دندان (جرم گیری)، طراحی چند سازه های مناسب برای رنگ های مختلف ایجاد شده در دندان های درمان شده با این روش ها را ضروری ساخته است.
مقدمه
رزین های چند سازه به منظور كمینه كردن اشكالات رزین های اكریلیكی كه در دهه 1940 جایگزین سیمان های سیلیكاتی (تنها مواد زیبایی كه قبلاً در دسترس بودند) شدند، به صنعت دندان پزشكی معرفی شدند. در سال 1955 ،Buonocore اسید ارتو فسفریك را برای بهتر كردن چسبندگی رزین های اكریلیكی به سطح مینای دندان به كار برد. در سال 1962، Bowen تكپار – Bis GMA را به منظور بهبود خواص فیزیكی از رزین های اكریلیك استفاده كرد چون تكپار آنها فقط بسپاری با زنجیرهای خطی تشكیل می داد. این چند سازه ها كه نخستین چند سازه های پخت شده شیمیایی بودند نیاز داشتند كه خمیر اصلی 6 با كاتالیست مخلوط شود كه این مورد مشكلاتی نظیر نسبت اختلاط، فرآیند اختلاط و پایداری رنگ را به همراه داشت. از سال 1970، مواد چند سازه توسط تابش الكترو مغناطیس بسپارش می شدند كه به نظر می رسید اشكالات اختلاط را نداشت. در ابتدا، منبع نور فرابنفش (365 nm) به منظور تامین انرژی مورد نیاز استفاده شد، اما بسپارش كم و سطحی و هم چنین اثرات جانبی آن روی بدن سبب شد تا با نور مرئی (427-491 nm ) جای گزین شود كه در حال حاضر هم از این نوع نور استفاده می شود و در حال گسترش است. هدف از این مقاله معرفی اجزا مختلف چند سازه هایی است كه در حال حاضر در دندان پزشكی استفاده می شود و می تواند راهگشای دندان پزشكان برای انتخاب مواد مناسب برای نیازهای درمانی خاص باشد.
خواص چند سازه های مورد استفاده كنونی
خواص فیزیكی، مكانیكی و زیبایی چند سازه ها و هم چنین رفتار بالینی آنها به ساختارشان وابسته است. چند سازه های دندانی اساسا از سه نوع ماده متفاوت از نظر شیمیایی تشكیل شده اند: ماتریس آلی یا فاز آلی، ماتریس های غیر آلی، پركننده یا فاز پراكنده، و یك آلی سیلان یا عامل جفت كننده كه باعث پیوند پر كننده به رزین های آلی می شود. این عامل مولكولی با گروه های سیلان در یك انتها (پیوند یونی با SiO2 ) و گروههای متا كریلات در انتهای دیگر (پیوند كووالانسی با رزین) است.
ماتریس آلی رزین های چند سازه از این اجزا تشكیل شده است: 1- سامانه ای از تكپارهای تك عاملی، دو عاملی یا سه عاملی. 2- یك سامانه شروع بسپارش رادیكال آزاد كه در رزین های چند سازه ای كه قابل پخت با نور هستند یك a – دی كتون (camphoroquinone) است كه به همراه یك آمین آلیفاتیك نوع سوم به عنوان عامل كاهنده استفاده می شود و در رزین های قابل پخت شیمیایی، یك تركیب بنزوئیل پراكسید است كه به همراه یك آمین آروماتیك نوع سوم استفاده می شود . 3- یك سامانه شتاب دهنده كه روی شروع كننده اثر می گذارد و باعث می شود تا پخت در زمانی كه از نظر بالینی قابل قبول است انجام شود. 4- یك سامانه پایدار كننده یا بازدارنده مانندhyroquinone monomethyl ether كه به منظور بیشینه كردن عمر انبارش محصول قبل از پخت و پایداری شیمیایی آن بعد از پخت می شود. 5- و در نهایت جذب كننده های نور UV با طول موج كمتر از 350 nm مانند 2-hydroxy – 4- methoxybenzophenone كه باعث پایداری رنگ می شوند و اثر نور UV بر تركیبات آمین در سامانه شروع كننده را كه در بلند مدت می تواند باعث تغیی رنگ شود، حذف می كنند.
سامانه تكپاری را می توان بعنوان جز اصلی سامانه رزین چند سازه مورد توجه قرار داد. Bis GMA هنوز هم پر كاربردترین تكپار برای ساخت چند سازه های كنونی است. این ماده به تنهایی یا به همراه یورتان دی متاكریلات، حدود 20 درصد حجمی تركیبات رزین چند سازه را تشكیل می دهد. به طور كلی هر چه وزن مولكولی متوسط تكپار یا تركیب تكپارها كمتر باشد، درصد جمع شدگی بیشتر است. چون این نوع رزین بسیار گرانرو است، به منظور تسهیل فرآیند ساخت و كاربرد بالینی به وسیله ی تكپارهای دیگر كه گرانروی كمی دارند (وزن مولكولی كم) رقیق می شود.
این تكپارها مانند UDMA, Bis-DMA, EGDMA, TEGDMA, MMA به عنوان كنترل كننده های گرانروی شناخته می شوند.
بسپارش چند سازه بسته به نوع ماتریس آلی همیشه با درجه ای از جمع شدگی همراه است. در نتیجه برای كاهش این اثر منفی، صنعت دندان پزشكی انواع مختلفی از تكپارها را امتحان كرده است كه از آن جمله می توان به تركیبات سامانه epoxy-polyol كه در حالت های آزمایشگاهی حدود 40-50% جمع شدگی كمتری نسبت به سامانه های سینی نشان می دهند، رزین های بر پایه siloxane-oxirane استفاده از مولكول های با وزن مولكولی زیاد مانند multiethylene glycol dimethacrylate و همبسپارهایی كه با با كاهش پیوند C=C به درصد تبدیل 90-100 رسانده می شوند، اشاره كرد. اورموسرها (Ormocer ) یا چند سازه های اصلاح شده با پر كننده های آلی و معدنی نیز توانایی خود را برای كاهش جمع شدگی ناشی از پخت نشان داده اند كه البته این كاهش بسیار كم است، با این وجود تولید كنندگان اصلی چند سازه های دندانی در حال حاضر هنوز هم بر سامانه های سنتی تكیه دارند و بیشتر یك تكپار Bis-GMA/TEGDMA یا تركیب Bis-GMA/UEDMA/TEGDMA را به ماتریس آلی اضافه می كنند.
فاز پراكنده رزین های چند سازه یك ماده پر كننده معدنی است كه خصوصیات مكانیكی و فیزیكی چند سازه را مشخص می كند. طبیعت و جنس پر كننده، روش تهیه و میزان استفاده، تاثیر بسیار زیادی بر خواص مكانیكی ماده دارند. ذرات پر كننده به منظور بهبود خواص فیزیكی و مكانیكی به ماتریس آلی اضافه می شوند و بنابراین استفاده از بالاترین درصد ممكن پر كننده مد نظر است. پر كننده ضریب انبساط حرارتی و جمع شدگی كلی ناشی از پخت را كاهش می دهد، سبب كاهش گذردهی نسبت به امواج می شود و عامل های مربوط به زیبایی را بهبود می بخشد.
ذرات پر كننده مورد استفاده از نظر تركیب شیمیایی، ریخت شناختی و ابعاد بسیار با یكدیگر تفاوت دارند. مهم ترین پر كننده سیلیكون دی اكسید است. برون سیلیكات ها و لیتیم آلومینیوم یا زیر كوئیم كه نسبت به امواج رادیوئی غیر شفاف هستند جای گزین می شود. در حال حاضر تحقیقات روی موادی مانند كلسیم متا فسفات ها در حال انجام است كه از شیشه نرم ترند و بنابراین باعث سایش كمتری در دندان می شوند.
نانو فنآوری باعث گسترش رزین های چند سازه ای جدیدی شده كه حاوی نانو ذرات با اندازه ی تقریبی nm 25 و نانو انبوهه هایی با اندازه تقریبیnm 75 بوده و از ذرات نانو سیلیكا یا سیلیكا/ زیركونیم تشكیل شده است. انبوهه ها با سیلان آموده می شوند تا به رزین متصل شوند. توزیع پر كننده (نانو انبوهه ها و نانو ذرات)بار گذاری بالایی در حد 79،5% را نشان می دهد.
با كاهش اندازه ذرات، رزین های ساخته شده از این نوع ذرات برای استفاده ترمیمی مناسب ترند، به طوری كه خواص سطحی بهتری دارند و احتمال تخریب زیستی ماده در طول زمان كاهش می یابد. این فنآوری همچنین به خواص مكانیكی مناسب برای استفاده رزین چه در قسمت های قدامی و چه خلفی دهان دست یافته است. این نكته نیز باید ذكر شود كه هر چه اندازه ذرات كوچك تر باشد، جمع شدگی حاصل از پخت كمتر خواهد بود، هم چنین انحنای دیواره كمتر می شود و از میزان شكاف های میكرومتری در لبه های مینای دندان كه باعث نشت از حاشیه ها، تغییرات رنگ، نفوذ باكتری ها و حساسیت می گردد، كاسته می شود.
اشكال مورد ذكر شده این است كه چون ذرات بسیار كوچكند نور را بازتاب نمی دهند، بنابراین آنها را با ذرات بزرگ تر با قطر متوسطی در محدوده طول موج نور مرئی (یعنی در حدود mµ1 و كمتر) تركیب می كنند تا خواص نوری آنها بهبود یابد و مانند یك زیر لایه عمل كنند.
رزین های چند سازه بسته به تركیبشان به طرق مختلف طبقه بندی شده اند تا دندان پزشكان قادر به شناسایی آسان و استفاده از آنها به منظور كاربردهای درمانی باشند. یكی از معمول ترین طبقه بندی ها كه هنوز هم كاربرد دارد طبقه بندی Lutz and Phillips است كه بر اساس اندازه ذرات انجام شده است. آن ها رزین های چند سازه را به سه دسته: چن سازه های درشت پر كننده (ذرات از 1/0 تا 100 میكرون)، چند سازه های ریز پر كننده (ذرات 04/0 میكرون) و چند سازه های تركیبی (پركننده هایی با اندازه متفاوت) تقسیم كردند. طبقه بندی جزئی تری توسط Willems و همكارانش انجام شده كه بر پایه پارامترهایی مانند مدول یانگ، درصد حجمی پر كننده ی معدنی،اندازه ذرات اصلی، زبری سطح و تنش فشاری استوار است.
منبع: نشریه بسپار
هدف این مقاله معرفی اجزای مختلف چند سازه هایی است كه در حال حاضر در دندان پزشكی استفاده می شوند و می تواند راهنمای خوبی برای دندان پزشكان باشد تا بر حسب نیاز درمانی مورد نظر، مواد مناسب را انتخاب كنند. بیشتر چند سازه هایی كه در دندان پزشكی استفاده می شوند مواد كامپوزیتی هستند كه از مواد پلیمری تقویت شده با یك فاز معدنی از پر كننده های شیشه ای با تركیب اندازه ذرات و درصدهای مختلف تشكیل شده اند. اگر چه به منظور نیازهای كاربردی خاص، مطالعات و كارهایی روی چند سازه های جریان یابنده و قابل تراكم انجام شده است، اما نتایج خیلی موفقیت آمیزی در مورد بهبود خواص آنها حاصل نشده است. هر دو نوع لامپ هالوژنی كه به عنوان شروع كننده بسپارش استفاده می شوند یعنی هم نورهای قدیمی با شدت زیاد و هم نورهای پخت كننده LED كه شدت نور را به تدریج افزایش می دهند، برای كاهش جمع شدگی چند سازه مناسب هستند. انتخاب یك چند سازه برای مصارف بالینی به این مورد وابسته است كه خواص مكانیكی بر زیبایی مقدم باشد یا بالعكس: اگر جنبه خواص مكانیكی مهم تر باشد ماده ای با حجم بالاتر از پر كننده ها انتخاب خواهد شد، اگر جنبه های زیبایی مورد نظر باشد، اندازه ی ذرات مهم ترین مسئله خواهد بود. اجزا افزودنی مانند كدر كننده ها و رنگ ها باعث حصول نتایج بهتری در حوزه ی زیبایی می شوند. هم چنین گسترش روش های درمانی مانند سفید كردن دندان (جرم گیری)، طراحی چند سازه های مناسب برای رنگ های مختلف ایجاد شده در دندان های درمان شده با این روش ها را ضروری ساخته است.
مقدمه
رزین های چند سازه به منظور كمینه كردن اشكالات رزین های اكریلیكی كه در دهه 1940 جایگزین سیمان های سیلیكاتی (تنها مواد زیبایی كه قبلاً در دسترس بودند) شدند، به صنعت دندان پزشكی معرفی شدند. در سال 1955 ،Buonocore اسید ارتو فسفریك را برای بهتر كردن چسبندگی رزین های اكریلیكی به سطح مینای دندان به كار برد. در سال 1962، Bowen تكپار – Bis GMA را به منظور بهبود خواص فیزیكی از رزین های اكریلیك استفاده كرد چون تكپار آنها فقط بسپاری با زنجیرهای خطی تشكیل می داد. این چند سازه ها كه نخستین چند سازه های پخت شده شیمیایی بودند نیاز داشتند كه خمیر اصلی 6 با كاتالیست مخلوط شود كه این مورد مشكلاتی نظیر نسبت اختلاط، فرآیند اختلاط و پایداری رنگ را به همراه داشت. از سال 1970، مواد چند سازه توسط تابش الكترو مغناطیس بسپارش می شدند كه به نظر می رسید اشكالات اختلاط را نداشت. در ابتدا، منبع نور فرابنفش (365 nm) به منظور تامین انرژی مورد نیاز استفاده شد، اما بسپارش كم و سطحی و هم چنین اثرات جانبی آن روی بدن سبب شد تا با نور مرئی (427-491 nm ) جای گزین شود كه در حال حاضر هم از این نوع نور استفاده می شود و در حال گسترش است. هدف از این مقاله معرفی اجزا مختلف چند سازه هایی است كه در حال حاضر در دندان پزشكی استفاده می شود و می تواند راهگشای دندان پزشكان برای انتخاب مواد مناسب برای نیازهای درمانی خاص باشد.
خواص چند سازه های مورد استفاده كنونی
خواص فیزیكی، مكانیكی و زیبایی چند سازه ها و هم چنین رفتار بالینی آنها به ساختارشان وابسته است. چند سازه های دندانی اساسا از سه نوع ماده متفاوت از نظر شیمیایی تشكیل شده اند: ماتریس آلی یا فاز آلی، ماتریس های غیر آلی، پركننده یا فاز پراكنده، و یك آلی سیلان یا عامل جفت كننده كه باعث پیوند پر كننده به رزین های آلی می شود. این عامل مولكولی با گروه های سیلان در یك انتها (پیوند یونی با SiO2 ) و گروههای متا كریلات در انتهای دیگر (پیوند كووالانسی با رزین) است.
ماتریس آلی رزین های چند سازه از این اجزا تشكیل شده است: 1- سامانه ای از تكپارهای تك عاملی، دو عاملی یا سه عاملی. 2- یك سامانه شروع بسپارش رادیكال آزاد كه در رزین های چند سازه ای كه قابل پخت با نور هستند یك a – دی كتون (camphoroquinone) است كه به همراه یك آمین آلیفاتیك نوع سوم به عنوان عامل كاهنده استفاده می شود و در رزین های قابل پخت شیمیایی، یك تركیب بنزوئیل پراكسید است كه به همراه یك آمین آروماتیك نوع سوم استفاده می شود . 3- یك سامانه شتاب دهنده كه روی شروع كننده اثر می گذارد و باعث می شود تا پخت در زمانی كه از نظر بالینی قابل قبول است انجام شود. 4- یك سامانه پایدار كننده یا بازدارنده مانندhyroquinone monomethyl ether كه به منظور بیشینه كردن عمر انبارش محصول قبل از پخت و پایداری شیمیایی آن بعد از پخت می شود. 5- و در نهایت جذب كننده های نور UV با طول موج كمتر از 350 nm مانند 2-hydroxy – 4- methoxybenzophenone كه باعث پایداری رنگ می شوند و اثر نور UV بر تركیبات آمین در سامانه شروع كننده را كه در بلند مدت می تواند باعث تغیی رنگ شود، حذف می كنند.
سامانه تكپاری را می توان بعنوان جز اصلی سامانه رزین چند سازه مورد توجه قرار داد. Bis GMA هنوز هم پر كاربردترین تكپار برای ساخت چند سازه های كنونی است. این ماده به تنهایی یا به همراه یورتان دی متاكریلات، حدود 20 درصد حجمی تركیبات رزین چند سازه را تشكیل می دهد. به طور كلی هر چه وزن مولكولی متوسط تكپار یا تركیب تكپارها كمتر باشد، درصد جمع شدگی بیشتر است. چون این نوع رزین بسیار گرانرو است، به منظور تسهیل فرآیند ساخت و كاربرد بالینی به وسیله ی تكپارهای دیگر كه گرانروی كمی دارند (وزن مولكولی كم) رقیق می شود.
این تكپارها مانند UDMA, Bis-DMA, EGDMA, TEGDMA, MMA به عنوان كنترل كننده های گرانروی شناخته می شوند.
بسپارش چند سازه بسته به نوع ماتریس آلی همیشه با درجه ای از جمع شدگی همراه است. در نتیجه برای كاهش این اثر منفی، صنعت دندان پزشكی انواع مختلفی از تكپارها را امتحان كرده است كه از آن جمله می توان به تركیبات سامانه epoxy-polyol كه در حالت های آزمایشگاهی حدود 40-50% جمع شدگی كمتری نسبت به سامانه های سینی نشان می دهند، رزین های بر پایه siloxane-oxirane استفاده از مولكول های با وزن مولكولی زیاد مانند multiethylene glycol dimethacrylate و همبسپارهایی كه با با كاهش پیوند C=C به درصد تبدیل 90-100 رسانده می شوند، اشاره كرد. اورموسرها (Ormocer ) یا چند سازه های اصلاح شده با پر كننده های آلی و معدنی نیز توانایی خود را برای كاهش جمع شدگی ناشی از پخت نشان داده اند كه البته این كاهش بسیار كم است، با این وجود تولید كنندگان اصلی چند سازه های دندانی در حال حاضر هنوز هم بر سامانه های سنتی تكیه دارند و بیشتر یك تكپار Bis-GMA/TEGDMA یا تركیب Bis-GMA/UEDMA/TEGDMA را به ماتریس آلی اضافه می كنند.
فاز پراكنده رزین های چند سازه یك ماده پر كننده معدنی است كه خصوصیات مكانیكی و فیزیكی چند سازه را مشخص می كند. طبیعت و جنس پر كننده، روش تهیه و میزان استفاده، تاثیر بسیار زیادی بر خواص مكانیكی ماده دارند. ذرات پر كننده به منظور بهبود خواص فیزیكی و مكانیكی به ماتریس آلی اضافه می شوند و بنابراین استفاده از بالاترین درصد ممكن پر كننده مد نظر است. پر كننده ضریب انبساط حرارتی و جمع شدگی كلی ناشی از پخت را كاهش می دهد، سبب كاهش گذردهی نسبت به امواج می شود و عامل های مربوط به زیبایی را بهبود می بخشد.
ذرات پر كننده مورد استفاده از نظر تركیب شیمیایی، ریخت شناختی و ابعاد بسیار با یكدیگر تفاوت دارند. مهم ترین پر كننده سیلیكون دی اكسید است. برون سیلیكات ها و لیتیم آلومینیوم یا زیر كوئیم كه نسبت به امواج رادیوئی غیر شفاف هستند جای گزین می شود. در حال حاضر تحقیقات روی موادی مانند كلسیم متا فسفات ها در حال انجام است كه از شیشه نرم ترند و بنابراین باعث سایش كمتری در دندان می شوند.
نانو فنآوری باعث گسترش رزین های چند سازه ای جدیدی شده كه حاوی نانو ذرات با اندازه ی تقریبی nm 25 و نانو انبوهه هایی با اندازه تقریبیnm 75 بوده و از ذرات نانو سیلیكا یا سیلیكا/ زیركونیم تشكیل شده است. انبوهه ها با سیلان آموده می شوند تا به رزین متصل شوند. توزیع پر كننده (نانو انبوهه ها و نانو ذرات)بار گذاری بالایی در حد 79،5% را نشان می دهد.
با كاهش اندازه ذرات، رزین های ساخته شده از این نوع ذرات برای استفاده ترمیمی مناسب ترند، به طوری كه خواص سطحی بهتری دارند و احتمال تخریب زیستی ماده در طول زمان كاهش می یابد. این فنآوری همچنین به خواص مكانیكی مناسب برای استفاده رزین چه در قسمت های قدامی و چه خلفی دهان دست یافته است. این نكته نیز باید ذكر شود كه هر چه اندازه ذرات كوچك تر باشد، جمع شدگی حاصل از پخت كمتر خواهد بود، هم چنین انحنای دیواره كمتر می شود و از میزان شكاف های میكرومتری در لبه های مینای دندان كه باعث نشت از حاشیه ها، تغییرات رنگ، نفوذ باكتری ها و حساسیت می گردد، كاسته می شود.
اشكال مورد ذكر شده این است كه چون ذرات بسیار كوچكند نور را بازتاب نمی دهند، بنابراین آنها را با ذرات بزرگ تر با قطر متوسطی در محدوده طول موج نور مرئی (یعنی در حدود mµ1 و كمتر) تركیب می كنند تا خواص نوری آنها بهبود یابد و مانند یك زیر لایه عمل كنند.
رزین های چند سازه بسته به تركیبشان به طرق مختلف طبقه بندی شده اند تا دندان پزشكان قادر به شناسایی آسان و استفاده از آنها به منظور كاربردهای درمانی باشند. یكی از معمول ترین طبقه بندی ها كه هنوز هم كاربرد دارد طبقه بندی Lutz and Phillips است كه بر اساس اندازه ذرات انجام شده است. آن ها رزین های چند سازه را به سه دسته: چن سازه های درشت پر كننده (ذرات از 1/0 تا 100 میكرون)، چند سازه های ریز پر كننده (ذرات 04/0 میكرون) و چند سازه های تركیبی (پركننده هایی با اندازه متفاوت) تقسیم كردند. طبقه بندی جزئی تری توسط Willems و همكارانش انجام شده كه بر پایه پارامترهایی مانند مدول یانگ، درصد حجمی پر كننده ی معدنی،اندازه ذرات اصلی، زبری سطح و تنش فشاری استوار است.
منبع: نشریه بسپار
