Базисные полимеры, применяемые в стоматологии для изготовления съёмных пластиночных протезов и аппаратов

Классификация эластичных полимеров

Эластичные полимеры изготавливают из разных материалов:

• акрил;
• поливинилхлорид;
• винилхлорид с бутилакрилатом;
• силоксан или силикон;
• фторкаучук.

Эластичные полимеры относятся к одной из двух групп – пластмассы высокой или низкотемпературной полимеризации. Выпускаются в форме геля, эластичных пластин, комплекта порошка и жидкости либо в виде ламинированного геля или в картриджах. Порошок – это сополимер акриловых мономеров.

Жидкость для формовочной массы представляет собой смесь акриловых мономеров или метилметакрилат с содержанием пластификатора и некоторых органических растворителей. Второй вариант – жидкость из акриловых мономеров – для быстротвердеющих пластмасс.

Теплостойкость и теплопроводность

Под теплостойкостью понимают предельную температуру эксплуатации полимера, при которой материал выдерживает некую нагрузку в течение заданного времени, сохраняя геометрические формы после охлаждения. Рабочие температуры использования пластмасс, шлифовка и полировка должны происходить в пределах теплостойкости, иначе произойдут механические изменения.

Теплопроводность, или способность передавать тепло, зависит от полимерной матрицы и наполнителя. Показатель возрастает с повышением молекулярной массы. Эти две термические характеристики влияют на усадку материала, возникновение дефектов при производстве протезов, комфорт при эксплуатации.

Различные физико-химические процессы влияют на процесс старения полимеров. Деструкция в них возникает вследствие воздействия биологических сред, из-за механических напряжений и сильных перепадов температуры. Деструкция становится причиной хрупкости покрывных протезов зубов и потери их работоспособности.

Поливинилхлоридные материалы

Поливинилхлориды, пластмассы высокотемпературной полимеризации, выпускаются в комплектации «порошок-жидкость» и в виде ламинированного геля. Эти материалы считаются родоначальниками эластичных полимеров. По структуре они представляют собой сополимеры винилхлорида с другими мономерами. Высокая степень эластичности достигается за счет внешней пластификации.

Такие пластмассы противостоят истиранию лучше, чем силиконовые и акриловые, но хуже крепятся к жесткому базису. Присутствие в составе пластификатора обуславливает недостатки материала – его миграцию и старение.

В чем секрет популярности акриловых пластмасс

Сегодня пластмассы уже не используются для облицовки коронок и мостов так широко, как раньше. Фарфор и современные композитные материалы постепенно вытеснят дешевую пластмассу, но полностью ее не заменят по причине экономической выгоды. Свойства акриловых пластмасс были переоценены сразу после появления материала на рынке. Со временем обнаружилось вредное влияние на слизистую и низкая прочность акрила.

Несмотря на развитие технологии полимеров, последние несколько десятилетий первенство в ортопедической стоматологии удерживают материалы на основе производных метакриловой и акриловой кислоты. Акриловые полимеры привлекают небольшой токсичностью и удобством переработки – при малом давлении и относительно низкой температуре. Эти свойства выводят их на высокий конкурентоспособный уровень.

Силиконовые базисные материалы

Эти материалы отличаются стабильной эластичностью. Материал холодной полимеризации технологичен, с ним можно работать без стадии зуботехнической лаборатории. Он инертный и не набухает в ротовой полости, не поддается нагубному воздействию микрофлоры, не содержит пластификаторов, поэтому несколько лет сохраняет первоначальную эластичность.

Силикон холодной вулканизации – это наполненные силиконовые композиции в виде пасты и жидкости-катализатора. Первые две жидкости в составе – это катализаторы вулканизации, третья – грунтовый адгезив. В составе пасты есть силиконовый каучук и органокремнеземы, а также краситель.

Силиконовые материалы применяют в качестве временного мягкого слоя на период до 4 недель. Перед нанесением необходимо использовать адгезив. Вещество быстро стареет и теряет эластичность, поскольку слабо противостоит истиранию. Силиконовые полимеры отличаются недостаточной адгезией с акриловым базисом, невысокой прочностью на разрыв. Они трудоемки в коррекции, имеют слабые амортизирующие свойства и дорого стоят. Механическую прочность материала повышают за счет подбора каучука с оптимальной молекулярной массой и усиливающих наполнителей.

Что такое остаточный мономер

Один из недостатков акриловых базовых полимеров – остаточный мономер. Речь идет о части мономера, который не вступил в реакцию полимеризации. Количество остаточного мономера в полимере зависит от природы инициатора, от времени и температуры полимеризации. Мономеры могут оказывать вредное воздействие на организм, вызывать воспаление протезного ложа и различные аллергические реакции, поэтому необходимо добиться минимального его содержания в зубном протезе.

В составе пластмасс горячего отверждения – 0,5 % остаточного мономера, в самотвердеющих – его количество может достигать 3-5 %. Вещество негативно сказывается на прочности материала. Когда это значение превышает 3 %, наблюдается резкое снижение прочности, повышается водо-масло-спиртопоглощение, ускоряется старение.

Недостатки эластичных базисных полимеров

• Быстрое старение.
• Потеря прочности и эластичности.
• Невозможность полировать эластичный слой – особенно после коррекции зубного протеза на имплантах или другой разновидности.
• Негигиеничность из-за чрезмерной рыхлости.
• Недостаточное краевое прилегание эластомера к жестким базисным пластмассам.
• Сложность обработки режущим инструментом и проблемы с коррекцией базиса.

Чтобы избавиться от этих недостатков, разрабатывают новые способы модификации пластмасс, направленные на видоизменение физико-механических свойств, повышение прочности соединения твердого и эластичного слоев. С помощью покрывных поверхностных лаков улучшают внешние характеристики, снижают поверхностное напряжение, способствуют повышению фиксации протеза.

Этапы изготовления пластиночного протеза

1. Беседа с пациентом (необходимо уточнить жалобы, наличие хронических заболеваний, аллергических реакций и т.д);
2. Осмотр полости рта, оценка состояния мягких тканей и уровень гигиены;
3. Дополнительные исследования ( рентгенография, анализы и пр, если это необходимо);
4. Выбор конструкции;
5. Снятие оттисков с верхних и нижней челюстей;
6. Изготовление гипсовой модели, затем шаблона из воска с прикусными валиками;
7. Примерка в полости рта, определение взаимоположения челюстей, цвета и формы зубов, выбор фиксирующих элементов ( если есть сохраненные зубы);
8. Укрепление моделей в артикулятор , постановка искусственных зубов на восковом базисе , размещение в базисе фиксирующих элементов;
9. Примерка в полости рта, коррекция при необходимости;
10. Замена воска на конечный материал, обработка, полировка протеза;
11. Примерка в полости рта, коррекция. Рекомендации по уходу.

Пластиночные протезы зарекомендовали себя как доступные по цене, быстрые в изготовлении и эстетичные конструкции.

Дата публикации: 20 сентября 2020 г.Последнее обновление: 22 сентября 2022 г. © 2020 Профессорская стоматология “22 Век”. Все права защищены.

Анализ литературы свидетельствует о повышенном интересе к полимерным материалам для ортопедической стоматологии, альтернативным акриловым пластмассам. Класс полимерных материалов для изготовления базисов съемных зубных протезов существенно расширился за счет термопластичных полимеров. Была разработана также технология литья под давлением для зуботехнических лабораторий [1, 2, 11].

Практика подтверждает определенные достоинства базисных полимерных термопластов, таких как полиамидные, полиакриловые или поликарбонатные. В то же время отмечается высокая стоимость оборудования для литья под давлением. В связи с этим представляет интерес новый полимерный базисный материал на основе полиуретана «Пенталур», разработанный ООО «НПО Альтердента» совместно с МГМСУ [3—5]. Материал «Пенталур» получен в результате усовершенствования материала «Денталур» тем же коллективом авторов. Для изготовления Пенталура не требуется значительных затрат на технологическое оборудование. Материал характеризуется улучшенными физикo-мexaничecкими свойствами; так, его удельная ударная вязкость (определяющая хрупкость материала) увеличилась в 3,5—5 раз.

Полиуретановые полимеры применяются в различных областях, однако для изготовления съемных зубных протезов аналогов Пенталуру не найдено. Известно, что полиуретаны имеют много общего с полиамидами [7, 8]. Полиуретаны отличаются от соответствующих им полиамидов, к которым относятся такие базисные термопластичные материалы, как «Valplast» (, США), «Flexi N512™» (, Израиль), тем, что в главной цепи макромолекул полиуретанов присутствуют атомы кислорода, благодаря чему гибкость цепей полиуретанов значительно больше, чем у полиамидов. Полиуретаны обладают большей эластичностью, более водостойки, более устойчивы к действию растворов кислот и окислителей [6]. Очень важным свойством полиуретанов для применения их в качестве базисов зубных протезов является высокая адгезия к различным материалам, что не характерно для полиамидов.

Представляет несомненный интерес способ изготовления съемных зубных протезов методом жидкого формования или свободной заливки [4], когда 2 жидких компонента точно дозируются, хорошо перемешиваются и заливаются в специально подготовленную форму, где одновременно происходят синтез полимера, «приклеивание» его к искусственным зубам и формование изделия. Такая технология позволяет получить изделия с повышенной размерной точностью, что обусловлено малой (по сравнению с акрилатами) усадкой при полимеризации. Физико-механические свойства материала, отвечающие требованиям стандартов, и способ его изготовления путем заливки текучей олигомерной композиции в форму позволяют получать базис, не содержащий остатков таких мономеров, как метилметакрилат, и при этом исключить нарушения вертикального размера базиса.

Неменьший практический интерес для применения полиуретанов в качестве базисов съемных зубных протезов представляет то, что их свойства можно варьировать в довольно широком диапазоне, подбирая соответствующие исходные вещества. Это особенно важно, так как перечисленные базисные материалы на основе термопластов, перерабатываемых литьем под давлением, обладают модулем упругости, который чаще ниже показателя, установленного в качестве нормы действующими стандартами — международным ИСО 1567-99 и ГОСТ Р 51889-2002 (ИСО 1567-99) «Материалы полимерные для базисов зубных протезов. Технические требования. Методы испытаний»; согласно этим стандартам, модуль упругости при изгибе полимерных базисных материалов не должен быть <2000 МПа. Это требование обусловлено необходимостью более равномерного распределения жевательной нагрузки на подлежащую базису слизистую оболочку полости рта. Так, авторы исследования [12] подтвердили правильность гипотезы о влиянии продолжительной и многократной нагрузки, которая может накапливаться в слизистой оболочке в виде поверхностной деформации.

Цель настоящей работы — сравнить основные физико-механические свойства полиуретанового материала «Пенталур» с таковыми у традиционного базисного акрилового материала и у композиций полиуретанового материала, различающихся исходными компонентами.

Материал и методы

Для определения физико-механических свойств полиуретанового базисного материала «Пенталур» были использованы серийные партии материала, изготовленные в ООО «НПО Альтердента».

Синтез полиуретана проводили по двухстадийной технологии. В качестве компонентов использовали 4,4-дифенилметандиизоцианат, смеси многофункциональных полиэфиров, а в качестве модифицирующих добавок — 2 простых полиэфира, различающихся молекулярной массой (м.м.); полиэфир П — м.м. = 1000; полиэфир А — м.м. = 400 и гликоль — 1,4-бутандиол (БД). Синтез начинали с получения псевдофорполимера (ПФП) путем взаимодействия диизоцианата и полиэфира при температуре 60 °С. Готовая композиция состояла из 2 жидких компонентов: ПФП с определенным содержанием изоцианатных групп (NCO, масс. %) и отвердителя — смеси многофункциональных полиэфиров, содержащих гидроксильные группы (ОН, масс. %). Компоненты смешивали в определенном соотношении под вакуумом и заливали в форму, прогретую при 120 °С. Формирующие поверхности предварительно смазывали антиадгезионной смазкой. Затем форму с материалом помещали в термошкаф при температуре 120 °С и выдерживали 1 ч.

В качестве характеристик состава полиуретановых композиций использовали: содержание NCO групп в ПФП, в масс.%; соотношение функциональных групп NCO/ОН; массовое соотношение отвердителя и ПФП; содержание модифицирующих добавок: полиэфира П, полиэфира А и 1,4-бутандиола (БД), в масс.%.

Для сравнения свойств материала «Пенталур» и свойств традиционных акриловых базисных материалов был выбран материал «Фторакс» (АО «Стома», Украина, партия №01.2010-09), широко применяемый в отечественной практике ортопедической стоматологии.

Физико-механические свойства полимеров определяли по ГОСТ Р 51889-2002 (ИСО 1567-99).

Дополнительно определяли свойства полиуретановых образцов по следующим показателям:

— ударной вязкости по Шарпи, ГОСТ 4647-80;

— твердости по Шору Д, ГОСТ 24621-91;

— степени набухания образцов в растворителях тетрагидрофуране (ТГФ) и ацетоне (в масс. %).

Результаты и обсуждение

В табл. 1

Влияние водной среды на прочностные показатели при изгибе материала «Пенталур» представлено на рис. 1—3.

Как видно из рис. 1 и 2

, прочностные показатели материала «Пенталур» существенно не изменяются при экспозиции образцов в воде при 37 °С. Прочность при изгибе образцов материала «Пенталур» колеблется в диапазоне 80—90 МПа, что превышает установленную стандартом для базисных полимерных материалов норму — 65 МПа. Модуль упругости в зависимости от времени выдержки в воде также меняется в узком диапазоне — от 2050 до 2350 МПа в среднем — и соответствует стандартной норме в диапазоне всего периода испытания.

Трещиностойкость (см. рис. 3)

определяли по стандартной методике на 3 образцах для каждого временного интервала экспозиции материала в воде. Отмечается заметная разница данного показателя для разных образцов, особенно увеличивающаяся с увеличением времени экспозиции. Данный эффект требует более детального изучения; предположительно его можно связать со структурной неоднородностью образцов. При этом следует заметить, что даже самый низкий показатель трещиностойкости материала «Пенталур» превышает норму, установленную стандартом для данного свойства.

Свойства образцов полиуретанового материала, различающихся составом применяемых полиэфиров, а также соотношением изоцианатных и гидроксильных групп, представлены в табл. 2.

Как видно из данных табл. 2

, в интервале соотношений NCO/OH от 0,9 до 1,1 ударная вязкость образцов материала меняется от 78 кДж/м2 до значений >120 кДж/м2; твердость при комнатной температуре увеличивается с 75 до 84 ед. по Шору Д; с увеличением температуры до 60 °С твердость падает на 3—15 единиц; набухание в растворителях уменьшается. Соотношение NCO/OH также оказывает влияние на такие свойства, как прочность при изгибе и модуль упругости образцов полиуретанового материала. Более устойчивы к воздействию температуры образцы при NCO/OH=1. Чтобы сохранить соотношение NCO/OH=1, следует обратить внимание на точное соблюдение массового соотношения отвердителя и ПФП. Для представленных композиций величины этого соотношения находятся в диапазоне от 1:1,5 до 1:2,3.

Результаты испытаний образцов композиций полиуретанового материала, содержащих модифицирующие добавки, представлены в табл. 3.

Введение в композицию полиэфира П влияет на физико-механические свойства образцов полиуретанового материала. При увеличении содержания этого полиэфира (композиции 2—4, см. табл. 3)

увеличивается ударная вязкость, снижается твердость и увеличивается степень набухания материала в растворителях. В то же время повышение концентрации полиэфира П в композициях приводит к снижению модуля упругости и прочности при изгибе. Добавление в композицию с полиэфиром П даже небольшого количества 1,4-БД (0,71% масс.) позволяет получить более прочный и более жесткий полиуретан. Еще более резко повысить жесткость полимерного материала удается добавлением в состав композиции полиэфира А. Так, даже небольшая его добавка, менее 5% масс., позволяет получить полиуретановый материал с высоким модулем упругости — более 2400 МПа — и высокой прочностью на изгиб (>100 МПа).

Лабораторные испытания полиуретанового базисного материала «Пенталур», проведенные для определения его основных физико-механических свойств, показали, что полиуретановый материал отвечает основным требованиям к материалу для съемных зубных протезов; при этом Пенталур по сравнению с традиционными акриловыми базисными материалами отличается повышенной гибкостью, сниженной полимеризационной усадкой и высокой трещиностойкостью. Причем повышенная стойкость материала к образованию трещин, являющихся основной причиной поломок базисов съемных зубных протезов, сочетается у материала «Пенталур» с достаточно высоким модулем упругости, что выгодно отличает его от известных литьевых термопластов для изготовления базисов.

Установлено, что введение в состав композиций полиуретанового материала простых полиэфиров с определенной молекулярной массой, а также 1,4-БД позволяет варьировать свойства полиуретана в довольно широком диапазоне — от достаточно жесткого материала с модулем упругости при изгибе >2400 МПа до материала с повышенной гибкостью и модулем упругости, не превышающем 700 МПа. Такой диапазон механических свойств полиуретанового материала наряду с хорошими характеристиками биосовместимости открывает новые возможности в создании съемных зубных протезов с улучшенными функциональными свойствами, а также материалов для челюстно-лицевого протезирования.