Autor: prof. dr hab. n. med. Jerzy Sokołowski
Kierownik Zakładu Propedeutyki Stomatologii Uniwersytetu Medycznego w Łodzi

 

Współczesne dokonania w dziedzinie adhezji okazały się motorem rewolucyjnych zmian, otwierających przed współczesną stomatologią nie znane dotąd możliwości terapeutyczne. Dzięki wykorzystaniu wiedzy na temat zjawiska adhezji faktem stało się wprowadzenie wielu nowych materiałów i technologii odtwórczych oraz przełamanie licznych barier ograniczających postęp w materiałoznawstwie stomatologicznym.

 

Metody "adhezyjnego" przygotowania powierzchni szkliwa.

Naturalna powierzchnia szkliwa (ryc. 1) jest trudna do zwilżenia. Posiada niewielką swobodną energię powierzchni i nie jest retencyjna (jest gładka), co sprawia, że niemożliwe jest wytworzenie adhezyjnego połączenia z materiałem żywiczym (Buonocore 1955). Dla poprawy zwilżalności i własności retencyjnych szkliwa konieczne jest rozwinięcie jego powierzchni.

 

1. Metoda trawienia szkliwa kwasem (ang. Acid Etch Technique - AET)

Powierzchnię szkliwa można rozwinąć trawiąc ją kwasem (wytrawiaczem). Dzięki zjawisku selektywnego rozpuszczania w kwasie pryzmatów szkliwa uzyskuje się mikroretencje na jego powierzchni. Kwas, naniesiony na szkliwo, usuwa organiczną błonę z jego powierzchni i wnika pomiędzy luśno ułożone kryształy na obrzeżach pryzmatów. Następnie penetruje w głąb struktury szkliwa, rozpuszczając jego składniki nieorganiczne (Hamilton i wsp. 1972). W zależności od rodzaju i stężenia stosowanego wytrawiacza, budowy strukturalnej szkliwa oraz zawartości fluoru uzyskuje się różne wzory trawienia (Buonocore 1955, Hamilton i wsp. 1972, Retief 1973, Retief 1975). Trawiąc, tym samym kwasem, szkliwo różnych okolic tego samego zęba uzyskuje się odmienną strukturę powierzchni (Retief 1975). Szkliwo o budowie pryzmatycznej rozpuszcza się w kwasie nierównomiernie (Fanchi i Breschi 1995, Retief 1975), przyjmując typowe retencyjne wzory trawienia: "plaster miodu", gdy pryzmaty rozpuszczają się równomiernie i tzw. "prism end" przypominający słonecznik, wówczas gdy rdzenie pryzmatów i ich otoczki rozpuszczają się wolniej niż pobrzeża (ryc. 2).

Szkliwo o budowie bezpryzmatycznej, które znajduje się w zębach mlecznych, w okolicy szyjek zębów stałych i często tworzy powierzchniową warstwę szkliwa, rozpuszcza się w kwasie powierzchniowo, równomiernie, co nie pozwala na uzyskanie powierzchni retencyjnej dla materiału adhezyjnego (Hamilton i wsp. 1972). Wytrawianie szkliwa w metodzie AET powoduje nieodwracalną stratę 6-10 µm grubości szkliwa (Silverstone 1974). Wzrost zawartości fluoru w szkliwie utrudnia jego rozpuszczanie w kwasie, a tym samym wzór trawienia jest mniej retencyjny, co pociąga za sobą osłabienie siły adhezji. Opracowana i wprowadzona do praktyki klinicznej metoda trawienia szkliwa kwasem w celu przygotowania powierzchni szkliwa do połączenia zmateriałami kompozytowymi nosi nazwę metody AET "ang. Acid Etch Technique". Procedury metody AET obejmują: oczyszczenie powierzchni szkliwa, trawienie szkliwa kwasem, płukanie szkliwa strumieniem wody i osuszenie powietrzem.

Wytrawiaczem w metodzie AET mogą być różne kwasy, ale powierzchnię szkliwa o najlepszych własnościach adhezyjnych uzyskuje się trawiąc szkliwo 37% kwasem fosforowym (Silverstone 1974). Po wprowadzeniu techniki jednoetapowego trawienia szkliwa i zębiny ("total etch"), coraz częściej stosuje się jako wytrawiacze, kwasy lub ich mieszaniny (Fanchi i Breschi 1995, Reifeis i wsp. 1995, Triolo i wsp. 1993), zawierające często dodatkowo składniki (np. jony metali, glicynę) zwiększające siłę połączenia żywic ze szkliwem i zębiną (Fanchi i Breschi 1995, Triolo i wsp. 1993). Aby uniknąć przypadkowego uszkodzenia powierzchni szkliwa stosuje się wytrawiacz w żelu (np. De Trey Conditioner 36, Dentsply). Żel - wytrawiacz naniesiony na szkliwo, nie rozpływa się po jego powierzchni, co umożliwia kontrolę obszaru trawionej powierzchni szkliwa. Otrzymany wzór trawienia powierzchni szkliwa, niezależnie od innych czynników, decyduje o uzyskaniu odpowiedniej siły adhezji. Odpowiednia głębokość penetracji kwasu w szkliwo wpływa, po zwilżeniu żywicą, na możliwość wytworzenia dostatecznie długich kosmków (warstwa hybrydowa), warunkujących zarówno dobrą adhezję jak i styczność brzeżną. Często mimo trawienia nie uzyskuje się jednak odpowiednio retencyjnej powierzchni szkliwa (Suliborski 1980). W szkliwie o budowie bezpryzmatycznej nie stwierdza się warstwy hybrydowej, a kosmki jeśli w ogóle występują, osiągają jedynie długość 7-8 µm. Podobnie w szkliwie o dużej zawartości fluoru nie stwierdza się zupełnie obecności strefy kosmków. Dlatego też dużą rolę odgrywa opracowanie właściwego kształtu pobrzeża ubytku, stwarzające odpowiednio dużą płaszczyznę przylegania i możliwość dobrego wytrawienia powierzchni szkliwa.

Zdaniem wielu autorów pobrzeże ubytku powinno być zukośnione (nadaje mu się kształt spodka lub kielicha) tak, aby żywica adhezyjna przechodziła poza zarys ubytku, akwas działał na pryzmaty szkliwa w sposób umożliwiający wytworzenie retencyjnego wzoru trawienia.

Dodatkowo zukośnienie likwiduje ewentualną warstwę szkliwa bezpryzmatycznego. Takie "adhezyjne" opracowanie ubytku poprawia szczelność, zmniejszając lub eliminując przeciek brzeżny. Zauważono, że skurcz polimeryzacyjny może doprowadzić nie tylko do rozerwania połączenia kompozytu ze szkliwem lecz także do pęknięcia szkliwa wokół pobrzeża ubytku, powodując utratę szczelności wypełnienia. Dużą rolę w powstaniu tych pęknięć przypisuje się także metodom opracowania pobrzeża ubytku (Suliborski 1980). Znaczne rozwinięcie powierzchni szkliwa i poprawę jego zwilżalności można uzyskać również obróbką strumieniowo-ścierną (piaskowaniem). Ścierniwo w postaci zwykłego lub szlachetnego korundu bądś węglika krzemu, rozpędzone w dyszy piaskarki do dużej prędkości, uderza w szkliwo zmieniając jego powierzchnię.

Powierzchnia szkliwa rozwinięta w procesie piaskowania staje się łatwe do zwilżenia i posiada dobre własności retencyjne. Powierzchnię szkliwa o najlepszych własnościach retencyjnych uzyskuje się stosując ścierniwa o średniej wielkości 180-250 um.

Do piaskowania szkliwa w warunkach klinicznych można stosować urządzenia przeznaczone do obróbki twardych tkanek zębów lub piaskarki do oczyszczania powierzchni zębów. Udowodniono, że dzięki piaskowaniu można uzyskać powierzchnię szkliwa o właściwościach retencyjnych porównywalnych z właściwościami retencyjnymi powierzchni szkliwa trawionego kwasem (Berry i Ward 1995, Suliborski 1980), aczkolwiek metoda AET pozwala na osiągnięcie bardziej jednoznacznych rezultatów. Przy trudnościach w otrzymaniu retencyjnego wzoru trawienia na powierzchni szkliwa (w zębach mlecznych czy zębach stałych przesyconych fluorem) piaskowanie
z pewnością umożliwi uzyskanie dobrych wyników. Coraz częściej pojawiają się także doniesienia o retencyjnych właściwościach powierzchni szkliwa opracowywanego wiązką laserową (Fraunhofer i wsp. 1993). Do opracowania ubytków stosuje się rutynowo wysokoenergetyczne lasery jagowo-erbowe lub ekscimerowe. Obróbka szkliwa światłem lasera rozwija jego powierzchnię, nie posiada one jednak tak dobrych właściwości retencyjnych jak powierzchnia szkliwa trawionego czy piaskowanego. Szkliwo zębów po opracowaniu wiązką lasera powinno być dodatkowo przygotowane "adhezyjnie" innymi metodami np. metodą AET.

 

2. Połączenie kompozytów ze szkliwem za pomocą samotrawiących systemów wiążących (SSW)

Wprowadzenie, w połowie lat 90-tych XX wieku, samotrawiących systemów wiążących (ang. self-etching adhesive systems) pozwoliło na wyeliminowanie trawienia kwasem w procesie przygotowania powierzchni szkliwa do połączenia z materiałami złożonymi. Podstawowym składnikiem SSW są kwaśne monomery (najczęściej estry kwasu fosforowego fosforowego lub obecne np. w Xeno III monomery kwasu karboksylowego w postaci Pyro EMA i PEM-F), związki chemiczne o charakterze dwufunkcyjnym - łączą w sobie własności kwasu i zdolność do polimeryzacji typową dla żywic dimetakrylanowych. Kwasowe grupy monomerów nadtrawiają szkliwo, wytwarzając na jego powierzchni retencyjny wzór trawienia (ryc.3).

Rozpuszczony wapń hydroksyloapatytów zobojętnia grupy kwasowe, które wiążąc wapń wytwarzają połączenie chemiczne z podłożem, tak jak to się dzieje w przypadku cementów glasjonomerowych. Następnie monomery, kopolimeryzując z innymi składnikami systemów wiążących (HEMA, 4-META, UDMA, hydrofilne dimetakrylany, Bis-GMA, TEGDMA) , biorą udział w wytworzeniu wytworzeniu warstwy łączącej (Chigira i wsp. 1994, Wang i Nakabayashi 1991). Połączenie pomiędzy trawionym szkliwem i zębiną a materiałem odtwórczym powinno zapewnić dostatecznie dużą siłę wiązania jak i szczelność eliminującą tzw. "przeciek brzeżny" na granicy wypełnienia i twardych tkanek zęba.

Połączenie kompozytów ze szkliwem zębów za pośrednictwem SSW uważa się za satysfakcjonujące klinicznie (Van Meerbeek i wsp. 1996, Sokołowski i Suliborski 2000). Brak nadwrażliwości pozabiegowej, związany zasadniczo z wytworzeniem silnego i szczelnego połączenia materiału kompozytowego z zębiną (brak mikroprzecieku zębinowego), jest bezsprzeczną zaletą systemów samotrawiących.

Także połączenie kompozytów ze szkliwem zębów, zdaniem większości autorów, nie ustępuje siłą połączeniu osiągniętemu dzięki technice trawienia szkliwa kwasem. Uzyskanie dostatecznie dużej siły adhezji nie jest jednak równoznaczne z uzyskaniem szczelności połączenia żywicy ze szkliwem zęba. Szczelność połączenia kompozytów ze szkliwem osiągnięta dzięki zastosowaniu samotrawiących systemów wiążących, ustępuje połączeniu uzyskanemu za pomocą tradycyjnych systemów wiążących z wykorzystaniem techniki trawienia szkliwa kwasem. Świadczą o tym doniesienia o występowaniu większego mikroprzecieku brzeżnego (Opdam i wsp. 1998) i o defektach pobrze ża wypełnień kompozytowych, w miejscu ich połączenia ze szkliwem zębów (Sokołowski i Suliborski 2000, Van Meerbeek i wsp. 1996) w przypadku użycia SSW w porównaniu do techniki trawienia kwasem i tradycyjnych systemów wiążących. Inne prace zawierają spostrzeżenia, że powierzchnię szkliwa przygotowaną za pomocą SSW, według wskazań producentów, cechują niewielkie rozwinięcie powierzchni i słabe własności retencyjne (Perdigao i wsp. 1997, Sokołowski i Suliborski 2000) w porównaniu do techniki trawienia szkliwa kwasem. Samotrawiące systemy wiążące niosą z sobą znaczne uproszczenie techniki "adhezyjnego" przygotowania powierzchni szkliwa w porównaniu z metodą AET. Autorzy licznych badań są jednak zgodni, co do konieczności poprawy własności retencyjnych powierzchni szkliwa poddanego działaniu SSW dla uzyskania połączenia materiałów żywiczych ze szkliwem, o jakości porównywalnej z jakością połączenia uzyskanego przy stosowaniu tradycyjnej techniki trawienia szkliwa kwasem - AET.

Wyniki ostatnio publikowanych laboratoryjnych i klinicznych prac badawczych wskazują na istotną poprawę własności retencyjnych powierzchni szkliwa po przedłużeniu czasu aplikacji systemów wiążących z 15-30 sek. nawet do 90-120 sek. Bardzo dobre rezultaty kliniczne uzyskuje się stosując dodatkowe 15 sekundowe podtrawienie szkliwa kwasem, które poprzedza aplikację samotrawiącego systemu wiążącego.

Trzeba także wspomnieć o proponowanych jednoskładnikowych systemach wiążących, przeznaczonych do połączenia kompozytów z powierzchnią ubytku bez konieczności wytrawiania wytrawiania szkliwa. Mechanizm działania tych systemów wiążących jest zbliżony do samotrawiących systemów wiążących. Zawierają one w swoim składzie, tak jak SSW, kwaśne monomery. Pozwalają na uzyskanie trwałego połączenia materiałów żywiczych ze szkliwem bez konieczności "adhezyjnego" przygotowania jego powierzchni (ryc. 4).

Większość obecnie produkowanych kompozytowych materiałów wypełniających posiada dużą lepkość, tak więc systemy wiążące są wciąż niezbędne w celu ich połączenia z trawionymi tkankami. Na ich skuteczność ma niewątpliwie wpływ dokładność z jaką lekarze stosują się do zalecanych procedur.

Stosując systemy samotrawiące musimy pamiętać o zachowaniu należytej staranności przy ich aplikacji. Dotyczy to w równej mierze czasu, jak i sposobu aplikacji systemów.

Aktywna forma aplikacji systemu - tzw. "brushing", polegająca na punktowym dotykaniu aplikatorem trawionej powierzchni i kilkakrotnym nanoszeniu na powierzchnię szkliwa coraz to nowych porcji systemu, zapewnia lepsze rezultaty od nieaktywnej formy aplikacji. Efektywne suszenie i dokładne usunięcie rozpuszczalnika , w równej mierze jak czas aplikacji, decyduje o uzyskaniu dobrego jakościowo połączeniu kompozytu ze szkliwem za pomocą SSW.

Dlatego dokładna izolacja pola pracy, przestrzeganie czasów aplikacji i polimeryzacji oraz uważne posługiwanie się dmuchawką stanowią bezwzględne warunki osiągnięcia oczekiwanych efektów klinicznych.

<< wróć