Состав и основные свойства поликарбоксилатного цемента. Состав, механизм твердения и свойства стеклополиалкенатных цементов

1Классификация цементов применяемые в ортопедической стоматологии

- цинк-фосфатные цементы;

- цинк-силикатнофосфатные цементы;

- цинк-поликарбоксилатные цементы;

- стеклоиономерные цементы;

- полимерные цементы

- Цинкоксидэвгеноловые цементы

- Хелатные цементы

При использовании цементов в клинике ортопедической стоматологии большое значение имеет механизм фиксации на препарированном зубе несъемных зубных протезов. Удержание несъемного зубного протеза на препарированном зубе обеспечивается за счет:

1) Неадгезивного (механического) соединения. Оно характерно для цинк-фосфатных цементов, которые не обладают адгезией на молекулярном уровне и удерживают протезы на месте, используя маленькие шероховатости на поверхности зуба и протеза. Почти параллельные противоположные стенки правильно препарированного зуба делают невозможным удаление протеза без разрыва или разрушения малых выступов цемента, заходящих в неровности поверхностей;

2) Микромеханического сцепления, которое типично для композиционных цементов, имеющих прочность на разрыв в пределах 30-40 рт., что превышает показатель цинк-фосфатного цемента приблизительно в 5 раз. На шероховатых поверхностях они могут обеспечить микромеханическое сцепление. Необходимые для микромеханического сцепления глубокие неровности можно создать на эмали (протравливанием раствором или гелем фосфорной кислоты), керамике (протравливанием плавиковой кислотой), сплавах металлов (пескоструйной обработкой, электролитическим и химическим протравливанием);
3) Молекулярной адгезии, которая включает физические силы (биополярные, Ван-дер-Ваальса) и химические связи (ионные, ковалентные) между молекулами двух различных веществ.
ЦИНК-ФОСФАТНЫЕ ЦЕМЕНТЫ

Применение цементов этой группы имеет весьма широкий диапазон — от фиксации несъемных протезов и других ортопедических аппаратов до применения их в качестве подкладок под пломбы для защиты пульпы от местных раздражителей.

Цинк-фосфатные цементы выпускаются в виде порошка и жидкости.
Порошок состоит в основном из оксида цинка с добавлением 10% оксида магния и небольшого количества пигмента. Его прокаливают при высокой температуре (>1000° С), чтобы снизить реакционную способность.
Жидкость представляет собой водный раствор ортофосфорной кислоты, содержащий от 30 до 55% воды. В жидкость входят также 2-3% солей алюминия и 0-9% солей цинка. Алюминий необходим для реакции образования цемента, а цинк является замедлителем реакции между порошком и жидкостью, что обеспечивает достаточное время для работы.
Образовавшийся аморфный фосфат цинка связывает вместе непрореагировавший оксид цинка и другие компоненты цемента. Структура затвердевшего цемента содержит частицы непрореагировавшего оксида цинка, окруженные фосфатной матрицей:

оксид цинка + фосфорная кислота —> аморфный фосфат цинка.

Для достижения успеха требуются точная дозировка компонентов и соблюдение времени замешивания. Пластина для замешивания должна быть тщательно высушена. Порошок добавляется к жидкости небольшими порциями для достижения необходимой консистенции.
Цинк-фосфатный цемент удобен в работе и быстро затвердевает. Чем выше соотношение порошок-жидкость, тем выше прочность, ниже растворимость, меньше содержание свободной кислоты в материале, короче время затвердевания теста.
Цемент должен иметь способность смачивать поверхности зуба и протеза, затекать в их неровности, заполнять и герметизировать зазоры между протезом и поверхностью опорного зуба.
Цинк-фосфатные цементы характеризуются хорошими прочностными показателями (70-100 МПа). Так, например, показатель прочности на сжатие, необходимой для адекватной ретенции несъемных протезов, составляет 80-100 МПа.
Достоинства цинк-фосфатных цементов: легкое замешивание, быстрое затвердевание, достаточно высокие прочность и когезия.
Недостатки цинк-фосфатных цементов: раздражение пульпы, объясняемое, с одной стороны, кислой средой цементного теста, с другой стороны, экзотермической реакцией затвердевания, отсутствие антибактериального эффекта и адгезии, достаточно заметная деструкция в полости рта.

ЦИНК-СИЛИКАТНОФОСФАТНЫЕ ЦЕМЕНТЫ

Цинк-силикатнофосфатные цементы (СФЦ) применяются как сочетание цинк-фосфатных и силикатных цементов. Присутствие силикатного стекла обеспечивает некоторую степень прозрачности, повышает прочность и улучшает выделение фторида из цемента.
Они применяются для фиксации несъемных протезов и других ортопедических аппаратов, при временном пломбировании боковых зубов и в качестве материала двойного назначения .
Цементный порошок представляет собой смесь, состоящую из 10-20% оксида цинка и силикатного стекла, смешанных механическим способом или сплавленных и повторно измельченных. Силикатное стекло содержит 12-25% фторидов. Жидкость содержит от 2 до 5% солей алюминия и цинка в водном 45-50% растворе ортофосфорной кислоты.
Затвердевший цемент состоит из непрореагировавших частиц стекла и оксида цинка, связанных вместе матрицей из алюмосиликат-фосфатного геля.
Рабочее время силикатнофосфатных цементов составляет 5-7 мин. Время затвердевания может быть увеличено применением охлажденной пластины для замешивания.
Надежность фиксации ортодонтических аппаратов и протезов выше, наблюдаемая деминерализация твердых тканей опорных зубов меньше, чем у обычных цинк-фосфатных цементов.
Благодаря наличию стекла СФЦ значительно более прозрачны, чем цинк-фосфатные цементы, поэтому их можно применять для фиксации фарфоровых вкладок и коронок.
Представителем данной группы:
1) Силидонт-2
2) Лактодонт

ЦИНК-ПОЛИКАРБОКСИЛАТНЫЕ ЦЕМЕНТЫ

Цинк-поликарбоксилатные цементы (ПКЦ) применяются для укрепления комбинированных несъемных протезов, литых вкладок из сплавов металлов и фарфора, ортодонтических аппаратов, в качестве подкладок под пломбы для предохранения пульпы зуба, а также для временного пломбирования зубов.
Порошок представляет собой оксид цинка, в некоторых случаях с содержанием от 1 до 5% оксида магния. В цементах некоторых марок может присутствовать от 10 до 40% оксида алюминия или другого упрочняющего наполнителя.
Жидкость представляет 40% водный раствор полиакриловой кислоты или сополимера акриловой кислоты.
Оксид цинка взаимодействует с полиакриловой кислотой, образуя сетчатую структуру полиакрилата цинка. Затвердевший цемент состоит из частиц непрореагировавшего оксида цинка, связанных вместе этой аморфной гелеподобной матрицей:

оксид цинка + полиакриловая ксилота --> полиакрилат цинка.

На скорость затвердевания цинк-поликарбоксилатного цемента влияет:

— соотношение порошка и жидкости;

— реакционная способность оксида цинка;

— размер частиц, наличие добавок;

— молекулярный вес и концентрация полиакриловой кислоты.

В консистенции для фиксации несъемных протезов рекомендуемое соотношение порошка и жидкости для большинства материалов составляет 1,5:1 по весу. Время затвердевания 6-9 мин.

Поликарбоксилатный цемент окончательно затвердевает через 10-12 ч. Поэтому в наставлении пациенту необходимо сказать о полном воздержании от приема пищи в первые 4 ч после фиксации протезов и необходимости приема жидких и протертых продуктов в последующие 8 ч.

Основными преимуществами цинк-поликарбоксилатных цементов является слабое раздражающее действие, хорошая адгезия к тканям зуба и сплавам металлов, высокая прочность, малая растворимость .

К недостаткам следует отнести невысокую прочность на сжатие, короткое рабочее время , длительный период окончательного затвердевания.

ЦЕМЕНТЫ НА ОСНОВЕ ПОЛИМЕРОВ

Большинство полимерных цементов относятся к числу акрилатов двух типов: на основе метилметакрилата и на основе ароматических диметакрилатов.

Композиционные цементы отличаются от восстановительных компомеров меньшим содержанием тонких частиц неорганического наполнителя и меньшей вязкостью.

Некоторое ограниченное применение для фиксации облицовок и для фиксации штифтов и вкладок находят мономеры акриловой группы - цианакрилаты, а именно этил- и изобутилцианакрилат. Однако вследствие низкой стойкости к гидролизу и токсичности эти материалы используются крайне редко. Метилметакриловые полимерные цементы применяются для фиксации облицовок и вкладок. Эти цементы можно использовать для фиксации временных коронок.
Порошок акриловых цементов представляет собой тонко измельченный полимер метилметакрилата или сополимер, содержащий перекись бензоила в качестве инициатора.
Жидкость состоит из мономера метилметакрилата, содержащего аминный ускоритель. Мономер размягчает частицы полимера и одновременно полимеризуется под воздействием свободных радикалов, образующихся при взаимодействии перекиси бензоила и аминного ускорителя.
Затвердевшая масса состоит из новой полимерной матрицы, объединяющей нерастворенные, но набухшие гранулы первичного полимера. Жидкость добавляется в порошок при минимальном перемешивании шпателем с целью избежания попадания воздуха. Смесь должна быть использована сразу, так как рабочее время очень короткое.
Свойства акриловых полимерных цементов сопоставимы со свойствами быстротвердеющих пломбировочных материалов из акриловой пластмассы. У них выше прочность и ниже растворимость, чем у других цементов, но они менее жесткие, не упруги и не обеспечивают хорошей адгезии к твердым тканям зуба в присутствии влаги.
Прочность соединения полимерных цементов с пластмассовыми облицовками и поликарбонатными коронками выше, чем у других цементов.

К числу преимуществ акриловых полимерных цементов относятся сравнительно высокая прочность и низкая растворимость. Недостатками акриловых полимерных цементов являются короткое рабочее время, неблагоприятное воздействие на пульпу и трудность удаления избытка цемента.

Диметакрилатные цементы разработаны на основе диметакрилатов и представляют собой сочетание ароматического диметакрилата с другими мономерами. Поставляются в виде двух вязких жидкостей, двух паст или в виде порошка и жидкости. Диметакрилатный цемент применяется для фиксации предварительно протравленных цельнолитых протезов и ортодонтических дуг.

В порошок диметакрилатного цемента входит тонко измельченное боросиликатное или кварцевое стекло, содержащее органическую перекись бензоила в качестве инициатора.

Жидкость состоит из смеси ароматического диметакрилата, разбавленной алкилдиметакрилатом с низкой вязкостью. В качестве катализатора используется амин. Некоторые диметакрилатные цементы содержат фосфатный мономер для улучшения адгезии.

Пасты обычно смешивают при соотношении 1:1 до получения однородной массы, что обеспечивает минимальное попадание воздуха в смесь. Рабочее время составляет около 10-11 мин, время твердения - 6-7 мин. Скорость затвердевания увеличивается при более высокой температуре.

Адгезионная способность по отношению к эмали и дентину у этих цементов невелика, если эмаль и дентин не протравлены фосфорной кислотой. У материалов, содержащих фосфатный мономер, адгезия улучшается.
К достоинствам диметакрилатных цементов относятся высокая прочность и низкая растворимость.
Основными недостатками являются сложность обработки, , неудобства при наложении протеза, раздражение пульпы, сложность удаления излишков материала.

СТЕКЛОИОНОМЕРНЫЕ ЦЕМЕНТЫ

Эти цементы могут быть использованы для фиксации несъемных протезов, ортодонтических аппаратов и в качестве подкладок для пломб, а также в качестве пломбировочного материала при эрозии эмали.

Порошок в стеклоиономерных цементах состоит из тонко измельченного стекла (фторсиликата кальция и алюминия) с размером частиц около 40 мкм для пломбировочных материалов и менее 25 мкм для фиксации. Содержание фтора в порошке составляет от 10% до 16% от веса.

Жидкость представляет собой смесь 50% водного раствора сополимера полиакрил-итаконовой или другой поликарбоновой кислоты и 5% винную кислоту.
При замешивании полиакриловая и винная кислоты взаимодействуют со стеклом, реагируя с ионами кальция и алюминия, которые, образуя поперечные связи, превращают поликислотные молекулы в гель.

Стеклоиономерные цементы по форме выпуска представлены тремя вариантами; порошок и жидкость (поликислоты), порошок и дистиллированная вода, порошок и жидкость (поликислоты в капсулах).

Соотношение порошка и жидкости у обычных типов стеклоиономерного цемента составляет 1,3:1
Стеклоиономерные цементы следует подразделять на следующие группы:

1. По назначению:

а) подкладочные;

б) для постоянных пломб;

в) для фиксации несъемных протезов и ортодонтических аппаратов;

г) для пломбирования каналов штифтами.

2. По способу отвердевания:

а) химического отвердевания:

— порошок и жидкость, представленная полиакриловой кислотой (ПАК);

— порошок и жидкость, представленная дистиллированной водой;

б) светоотверждаемые;

в) комбинированные.

Наиболее важными свойствами стеклоиономерных цементов являются;

— способность образовывать химическую связь с твердыми тканями зуба;

— отсутствие раздражающего действия на пульпу;

— незначительная растворимость;

— адгезия к дентину и композиционным материалам;

— рентгеноконтрастность;

— длительное выделение фторидов после затвердевания;

— устойчивость к кислотам;

— прозрачность;

— близость коэффициента расширения к таковому у дентина.

Таким образом, к достоинствам стеклоиономерных цементов относятся легкость замешивания, высокая прочность, наличие выделения фторидов, высокие адгезивные свойства и прозрачность.
Недостатками стеклоиономерных цементов принято считать медленное твердение. Стеклоиономер более прозрачен, чем цинк-фосфат, и это часто придает слегка серый вид эмали.

ЦИНКОКСИДЭВГЕНОЛОВЫЕ ЦЕМЕНТЫ

Применяются как временный материал в качестве подкладки для защиты пульпы зуба в глубоких кариозных полостях и для временной фиксации несъемных ортопедических аппаратов.
К достоинствам донного можно отнести то, что у них хорошая герметизирующая способность и отсутствие раздражающего действия на пульпу составляет основные преимущества данной группы материалов.
К недостаткам цементов данной группы относятся низкие прочность и износостойкость, высокая растворимость, быстрое разрушение под действием ротовой жидкости.
Цинкоксидэвгеноловый цемент (без наполнителя) — простая комбинация оксида цинка и эвгенола — включает порошок и жидкость.
Порошок представляет собой фактически чистый оксид цинка. Для ускорения твердения возможно присутствие примерно 1% ацетата или сульфата цинка.

Жидкость состоит из очищенного эвгенола или гвоздичного масла (85% эвгенола). Возможно присутствие спирта или уксусной кислоты (не выше 1%) для ускорения схватывания, а также небольших количеств воды для реакции твердения.

Для достижения максимальной прочности цемента необходимо соотношение порошка и жидкости 3:1 или 4:1 при достаточно длительном (до 10 мин) и интенсивном замешивании.

Порошок состоит из оксида цинка с добавлением 10-40% тонкоизмельченных природных (например, канифоли) или синтетических (полиметилметакрилата, полистирола или поликарбоната) смол и катализаторов.

Жидкость представляет собой эвгенол, который может содержать растворенные смолы, катализаторы, например уксусную кислоту.
Упрочненный цинкоксидэвгеноловый цемент может иметь продолжительное рабочее время, так как для его твердения необходима влага.
ХЕЛАТНЫЕ ЦЕМЕНТЫ
Порошок хелатного цемента представляет собой в основном оксид цинка. Кроме того, он содержит от 20 до 30% оксида алюминия или других минеральных наполнителей. Могут присутствовать также полимерные усиливающие добавки, например полиметилметакрилат.

Жидкость на 50-66% состоит из ортоэтоксибензойной кислоты (ОЭБ), остальное приходится на эвгенол.

Механизм отверждения хелатных цементов включает образование хелатных солей между ОЭБ, эвгенолом и оксидом цинка. Затвердевание ускоряется под действием тех же факторов, что и у цинкоксидэвгеноловых цементов.

Основными достоинствами ОЭБ-цементов являются легкость замешивания, продолжительное рабочее время, хорошая текучесть и незначительное раздражение пульпы.

К числу основных недостатков относятся разрушение в результате гидролиза под действием ротовой жидкости, подверженность пластическим деформациям и более низкое сопротивление на растяжение, чем у цинк-фосфатных цементов.

Эти материалы используются для фиксации вкладок, коронок и мостовидных протезов, для временного пломбирования зубов, а также для подкладок под пломбы.

Цемент выпускается в виде двух паст, в тубах. Основное его предназначение — подкладки для защиты пульпы при глубоком кариесе. Применяется для временной фиксации несъемных протезов, временных пломб. Материал не вызывает аллергии, хорошо укрепляет ортопедические аппараты, но легко удаляется.