ročník 13 č. 2. 2004
Odborná práce
ORTODONCIE
Adhezivní materiály pro lepení ortodontických zámků Adhesive materials for orthodontic bonding
MUDr. Alena Bryšová, MUDr. Pavlína Černochová, Ph.D. Ortodontické oddělení, Stomatologická klinika FN u sv. Anny a LF MU v Brně Department of Orthodontics, University Hospital U Svaté Anny, Medical Faculty of Masaryk University in Brno Souhrn V současnosti jsou na dentálním trhu tři základní typy adhezivních materiálů pro lepení ortodontických zámků kompozitní pryskyřice, kompomery a pryskyřicí modifikované skloionomerní cementy. Cílem tohoto sdělení je popsat hlavní fyzikální a chemické vlastnosti těchto materiálů, jejich techniku zpracování a indikace použití. (Ortodoncie 2004,13, č. 2, s. 26-34)
Abstract Curently there are available three basic types of adhesive materials for bonding of orthodontic brackets - composite resins, compomers andresin modifiedglass ionomer cements. The aim ofthe article is to describe principál physical and chemical features ofthe materials mentioned, themethodoftheir processing and indications for their USe. (Ortodoncie 2004, 13, No. 2, p. 26-34)
Klíčová slova: adhezivní materiály, lepení ortodontických zámků, pevnost vazby adhezivních materiálů Keywords: Adhesive materials, bonding of orthodontic brackets, bond strength of adhesive materials Úvod
Introduction
Úspěšná léčba pomocí fixních ortodontických apaThe result of the treatment with fixed orthodontic rátů závisí také na efektivním nalepení ortodontických appliances depends on the effective bonding of orthozámků na povrch zubů. Uvolňování zámků během te- dontic brackets onto the teeth surface. Loosening of rapie je jak pro ošetřujícího, tak pro pacienta nevyho- brackets during therapy means discomfort both for vující, nepohodlné a drahé a může způsobit i kompro- nursing staff and patients. It is also expensive and misní výsledek léčby. V současnosti je na trhu celá may result in a compromise result of the whole treatřada ortodontických adheziv na bázi kompozitních ment. Nowadays, there is a number of orthodontic adpryskyřic, hybridních skloionomerních cementů hesives available, adhesives produced on the basis of a kompomerů. Stále se zlepšují jejich fyzikální vlast- composite resins, hybrid glass ionomer cements and nosti a také klinické výhody ve smyslu zjednodušení compomers. Their physical characteristics is being impracovního postupu lepení. Jednotlivé typy adheziv proved as well as their clinical features resulting in simse však od sebe výrazně liší technikou jejich zpraco- plified process of bonding. Individual adhesives are vání, postupem lepení, silou adheze ke sklovině a také differentiated due to their methods of processing, meindikačními omezeními. S porozuměním těchto zá- thod of bonding, adhesion to enamel as well as their inkladních rysů, výhod a omezenísi lékař může vybrat ta- dications. A dentist may choose the materiál suitable kový materiál, aby dosáhl optimálního výsledku. for his/her purpose to achieve the optimum result. Objevení leptací techniky na sklovině Buonocorem (1955) [1], který objasnil princip mikroretence v její naleptané struktuře, znamenalo i pro ortodoncii vý26
Buonocore (1955) [1 ] discovered the acid etch technique and thus he explained the principle of microretention in the etched structure of enamel. That meant www.orthodont-cz.cz
ORTODONCIE
Odborná práce
ročník 13 č. 2. 2004
znamný pokrok. Dalším mezníkem bylo vyvinutí aromatického dimetakrylátu -bisfenol-A-glycidylmetakrylátu = Bis-GMA Bowenem v roce 1962 [2]. Tato pryskyřice se stala nejužívanějším základem kompozitních pryskyřic. V roce 1965 Newman [3] publikoval první klinickou studii o úspěšném použití epoxidové pryskyřice v technice přímého lepení ortodontických zámků. Od té doby se technika přímého lepení rychle rozšířila a nahradila původní techniku cementování kroužků na jednotlivé zuby.
a significant progress in orthodontics. Another milestone was aromatic dimetacrylate-bisphenol-A-glycidilmetalacrylate = Bis-GMA, discovered by Bowen in 1962 [2]. The resin became the number one basis of composite resins. In 1965 Newman [3] published the first clinical study on the successful application of epoxy in direct bonding of orthodontic brackets. Since the time the method of direct bonding spread rapidly and replaced the early technique of cemented bands for individual teeth.
TYPY ADHEZIVNÍCH MATERIÁLŮ UŽÍVANÝCH PRO LEPENÍ ORTODONTICKÝCH ZÁMKŮ
TYPES OF ADHESIVES UŠED FOR ORTHODONTIC BONDING
1. KOMPOZITNÍ MATERIÁLY Kompozitní materiály na bázi pryskyřice plněné částicemi rozemletého skla se na dentálním trhu objevují v 60. letech minulého století. V 70. letech byly zavedeny do praxe kompozitní pryskyřice se světelnou iniciací polymerace. U prvních kompozitu byla polymerace iniciována zářením ultrafialovým (UV), od 80. let světlem halogenovým (420 -500nm). U chemicky tuhnoucích pryskyřic je stupeň polymerace nižší než u světlem tuhnoucích materiálů, což má za následek zvýšený obsah zbytkového monomeru, který může dráždit a alergizovat.
1.COMPOSITES Composites on the basis of resin filled with particles of powderized glass háve been available on the market since the 60s of the last century. Composite resins in which polymerization is initialized by means of light were introduced in the 70s. In the first generation of composites the polymerization was incited by ultraviolet radiation (UV), since the 80s it has been initialized by means of halogenous light (420-500 nm). In chemically cured resins the degree of polymerization is lower than in light cured materials. This results in greater amount of residual monomer which may cause irritation and allergy.
SLOŽENÍ a) Organická matrix - (pryskyřice) Je tvořena monomery, kopolymery, inhibitory samovolného tuhnutí, iniciačním systémem astabilizátory. Nejčastěji používaným monomerem pro výrobu současných kompozitních materiálů je adiční sloučenina bis-fenoluA s glycidylmetakrylátem, Bowenův monomer-bis-GMA. V současnosti se k výrobě pryskyřičné matrix používá většinou v kombinaci s různými dimetakryláty. b) Anorganická fáze - plnivo Je tvořena částečkami křemene (SiO2, pyrogenní SiO2), oxidu hlinitého, oxidu boritého, dále fosfátů, skel (Sr, Ba), sklokeramiky, keramiky a barevnými pigmenty. Plnivo zajišťuje materiálu pevnost, tvrdost, snižuje polymerační kontrakci při tuhnutí. c) Silany Vytvářejí chemickou vazbu mezi pojivem a plnivem. Jsou to organokřemičité sloučeniny, které se pevně váží na plnivo a pomocí dvojné vazby vinylové povahy kopolymerujíse základním monomerem. KLASIFIKACE KOMPOZITNÍCH PRYSKYŘIC (podle druhu polymerace): Tuhnutí kompozitních pryskyřic probíhá na základě radikálové polymerace. Podle způsobu iniciace tuhnutí dělíme materiály na: a) chemicky tuhnoucí- obsahují chemický aktivátor, který spouští radikálovou polymeraci b) světlem tuhnoucí- fyzikálním aktivátorem světelné polymerace je převážně kafrchinon, který reaguje na www.orthodont-cz.cz
COMPOSITION a) Organic matrix - (resin) It is composed of monomers, copolymers, inhibitors of unprompted hardening, initiating systém and stabilizers. The most frequent monomer for production of current composite materials is additive compound of bis-phenol A and glycidylmetacrylate, Boweňs monomer-bis-GMA. Nowadays, it is ušed in combination with different dimetacrylates. b) Inorganic phase - filler It contains particles of silica (SiO2, pyrogennous SiO2), aluminium oxide, boronic oxide, phosphates, glasses (Sr, Ba), glass-ceramics, ceramic and pigments. Filler gives the materiál solidity, hardness and lowers polymerization contraction during curing. c) Silanes They create chemical bond between binder and filler. They are organosiliceous compounds which bind to filler and by means of double-bond of vinyl character copolymerize with basic monomer. CLASSIFICATION OF COMPOSITE RESINS (according to the type of polymerization): Composite resins harden on the basis of radical polymerization. According to initiation of hardening process the materials are clasiified as follows: a) Chemically cured materials - they include chemical activator which initiates radical polymerization b) Light cured materials - physical activator of light polymerization is mostly camphor-quinone which re27
ročník 13 č. 2. 2004
Odborná práce
modré spektrum viditelného světla 420-500nm vlnové délky. Pro polymeraci světlem lze použít tyto přístroje: halogenové lampy, plazmové lampy a LED lampy (mají vysoký stupeň účinnosti, tím zkracují dobu polymerace), laser - pro zubní lékařství se využívá argonový laser s vlnovou emisí 457-502 nm. Má velmi vysoký výkon, který umožní polymeraci tenkých vrstev v několika sekundách, čímž se stává pro lepení ortodontických zámků zajímavý. Přístroje jsou ale poměrně drahé. c) světlem a chemicky tuhnoucí - s výhodou užíváme tam, kde je omezen přístup světla d) teplem, světlem tuhnoucí - užívá se u materiálů, které se zpracovávají v laboratoři Stupeň polymerace je závislý na době polymerace a intenzitě ozařování. Neúplná polymerace materiálu má za následek snížení biologické tolerance materiálu, menšímechanickou odolnost a sníženou mikroretenci. ADHEZE KOMPOZITNÍCH PRYSKYŘIC KE SKLOVINĚ Kompozitní vazebné materiály nemají žádnou chemickou vazbu na tvrdé zubnítkáně. Aby se kompozitní materiály dostatečně spojily se sklovinou, musíme ji před nanesením materiálu naleptat. Naleptáním skloviny se rozruší interprizmatická i intraprizmatická struktura skloviny a její povrch se očistí od látek bílkovinné povahy. Původně nereaktivní povrch získá vyšší povrchovou energii a stává se smáčivým. Touto mikroretenční úpravou se zvětší reaktivní povrch skloviny 10-20x. Tím je umožněn průnik adhezivní látky do členitých vyleptaných prostor s mnoha ultramikroskopickými podsekřivinami. Obvykle je při leptáníztraceno okolo 3-1 Opm povrchu skloviny [4,5]. Histologické změny po leptáníjsou prokázány do hloubky 100 p.m. Celkový účinek leptání je ke zdravé sklovině neškodný, což je podpořeno také faktem, že normálnítloušťka skloviny je 2000-2500 p.m(u krčku se ztenčuje). Fyziologická abraze na labiálních plochách zubů je přibližně 2 p.m za rok. Větší poškození skloviny můžeme ale způsobit nešetrným snímáním ortodontických zámků a odstraňováním přebytků lepidla. Leptání skloviny provádíme nejčastěji kyselinu ortofosforečnou o koncentraci 32 - 37% nejlépe ve formě gelu, který nestéká oproti formě tekuté. Leptáme po dobu 20-30 sekund. Déle leptat není vhodné, protože může dojít k uvolnění prismat. Čerstvě prořezané stálé zuby postačí leptat po dobu 15s. [4]. Aprismatickou sklovinu u dočasných zubů leptáme po dobu 60s. Tuto sklovinu je také možno před leptáním upravit pískováním nebo jemnou diamantovou špičkou. ADHEZIVNÍ SYSTÉMY (DENTÁLNÍ ADHEZIVA, BONDY) Látky, které vytvářejí mezivrstvu umožňující adhezi kompozitní pryskyřice ke sklovině nazýváme sklovinná adheziva. Složením se shodují s vlastním kompozitním 28
ORTODONCIE
sponses to the blue spectrum of the visible light of 420500 nm wave length. For polymerization the following equipment may be ušed: halogenous lamps, plasmic lamps and LED lamps (they are very efficient and thus they shorten the time of polymerization), laser - in dentistry argon laser is ušed, wave emmission 457 až 502 nm (high degree of effectiveness which allows for polymerization of thin layers in several seconds, and thus it is very interesting for orthodontic bonding). However, the equipment is rather expensive. c) Light and chemically cured materials - they are effectively ušed in cases where the access of light is limited d) Heat and light cured materials - i.e. materials processed in laboratory. Degree of polymerization depends on the duration of polymerization and intensity of radiation. Incomplete polymerization of materiál results in reduction of biological tolerance of the materiál, lower mechanical resistance and restricted microretention. ADHESION OF COMPOSITE RESINS TO ENAMEL Composite bonding materials háve no chemical bond to hard dental tissues. To attach them to enamel suff iciently we háve to etch the enamel prior to application. By etching the enamel interprismatic as well as intraprismatic structure of enamel is disturbed and the surface is cleansed of materiál of proteinous character. The surface which was originálly inert gains bigger surface energy and becomes hydrophilic. By means of microretention adjustment, reactive surface of enamel is enlarged 10-20 times. Thus the adhesive materiál may penetrate into jaggy etched space with a number of ultramicroscopic „trenches". Usually 3-10 p.m of enamel surface is lost in etching [4, 5]. Histological changes after etching are proved to the depth of 100 p.m. In generál, the effect of etching is inoffensive to healthy enamel - normál thickness of enamel is 2000-2500 p.m (it is thinner at the neck). Physiological abrasion on labial surface of teeth makes an average of 2 p.m per year. Enamel may be more damaged by inappropriate removal of orthodontic brackets and excess of adhesive materiál. Etching is performed mostly by means of orthophosphoric acid of 32-37% concentration, best in the form of gel which does not flow off (unlike when in liquid form). We etch for 20-30 seconds. It is not appropriate to etch longer as that might lead to loosening of prisms. Newly erupted permanent teeth should be etched only for 15s [4]. Aprismatic enamel in deciduous teeth is etched for 60s. This enamel may be pretreated by means of sanding or with fine diamond stylus. ADHESIVE SYSTEMS (DENTAL ADHESIVES, BONDS) Materials forming interlayerenabling adhesionof composite resin to enamel are referred to as enamel adhesives. Their www.orthodont-cz.cz
ORTODONCIE
Odborná práce
materiálem. Rozdíl je pouze v obsahu plniva - mají menší obsah plniva, nebo jsou bez plniva a v menších molekulách monomeru. Tím je zajištěna nízká viskozita a snadná penetrace do vyleptaných mikroprostorů ve sklovině. Od uvedení prvních dentálních bondů na trh již uplynulo přes 40 let, během kterých prodělala tato adheziva značný vývoj a značné změny. Vývoj probíhal od hydrofobních adheziv s malými hodnotami vazby, až po současná moderní hydrofilní adheziva s vysokou vazbou. Kontaminace pracovního pole vlhkem je považována za nejčastější příčinu selhání lepení ortodontických zámků [6,7,8]. Pokud se do vyleptaných prostor dostane vlhko, slina, nenízdejiž možná dokonalá penetrace hydrofobního bondu. Výrobci se proto snažili vyřešit tento problém zavedením hydrofilních bondů. Poslední studie ukazují na dobrou pevnost vazby hydrofilních bondů jak v suchém, tak v mírně vlhkém prostředí [6, 8, 9,10,11]. Zcela novým trendem v oblasti dentálních adheziv jsou tzv. Šelf etching primers - Samoleptací adheziva. Od předchozích generací se liší zejména tím, že u nich odpadá potřeba samostatného leptání tvrdých zubních tkání. Leptadlo je integrovanou součástí těchto adheziv. Materiál lze použít jak s kompozitními, tak i kompomerními lepidly (světlem tuhnoucími). Jeho výhodou je jednoduchá, rychlá, hygienická aplikace, je tolerantní k vlhkému prostředí, zajišťuje dobrou vazbu na tvrdé zubní tkáně. Příkladem je přípravek Transbond Plus Šelf Etching Primer. Dle studii Cacciafesta [6], Arnolda [12], Bishary [13] a Broshnihana se Šafránkem [14] může být Šelf Etching Primer úspěšně užívaný pro lepenís kompozitními adhezivy v suchém i vlhkém prostředí. VLASTNOSTI KOMPOZITNÍCH MATERIÁLŮ Kompozitní materiály jsou nejdéle používaným materiálem v ortodoncii k lepenízámků, máme s nimi největší zkušenosti.
ročník 13 č. 2. 2004
composition is identical with composite materiál itself. The only difference is in the content of filling materiál - there is lower volume offillerorthere is no fillerat all, the monomer molecules are smaller. Thus, low viscosity is ensured as well as easy penetration into the etched microspace in enamel. The first dental bonds were introduced into the market more than 40 years ago. The adhesives underwent considerable development and substantial changes since that time. The development started with hydrophobic adhesives with low effective bonds and went on to the current hydrophilic adhesives with highly effective bonds. The most frequent cause of failure in orthodontic bonding is seen in moisture-contamination [6,7,8]. If something wet, e.g. saliva, gets intothe etched space, perfect penetration of hydrophobic bond is impossible. Therefore, producers attempted to solve the problém with introduction of hydrophilic bond. Recent studies report good strength of hydrophilic bonds both in dry and slightly moisture-contaminated environment [6, 8, 9,10,11]. The new trend in the field of dental adhesives presenttheso-called Šelf etching primers. Unlike previous generations they do not require individual etching of nard dental tissues. Etchant is an integrál part of these adhesives. The materiál may be ušed with both composite and compomerous adhesives (light cured). The advantage is seen in simple, quick, hygienic application, tolerance to moisture, it ensures a good bond to nard dental tissues. As an example we may present Transbond Plus Šelf Etching Primer. Studies by Cacciafesta [6], Arnold [12], Bishara [13] and Broshnihan and Šafránek [14] suggest that Šelf Etching Primer may be successfully ušed for bonding with composite adhesives in both dry and wet environment. CHARACTERISTICS OF COMPOSITES Composites are ušed as bonds for the longest time in orthodontics and we are well experienced in their application.
Jejich předností j e : - dosahují nejvyšší pevnosti vazby oproti všem ostatním adhezivním systémům v ortodoncii (8-25 MPa[6, 15,16]). - dobrá mechanická odolnost - nedráždivý, biokompatibilní a chemicky stálý materiál (pokud dodržíme přesný postup zpracování).
Their advantages are the following: - the bond is the strongest in comparison with other adhesive systems in orthodontics (8-25 MPa [6, 15, 16]). - good mechanical resistance - non-irritating, biocompatible and chemically stable materiál (if the precise method of processing is maintained).
Mezi nevýhody patří: - nemají antikariogennívlastnosti (některé bondyjiž jsou schopny uvolňovat fluoridové ionty, také Šelf Etching Primer, ale uvolňování fluoridových iontů je velmi nízké a krátkodobé) - nemají chemickou vazbu ke sklovině - jsou citlivé na techniku zpracování - kompozitní hmoty jsou hydrofobní materiály, také většina jejich bondů, proto je nutné zachovat při lepení suché pracovní pole.
Their disadvantages are the following: - no anticariogenic features (however, some bonds are able to release fluoride ionts (Šelf Etching Primer), but the release of fluoride bonds is very low and shortterm) - no chemical bond to enamel - susceptibleto method of processing - composites are hydrophobic materials as well as most of their bonds, therefore, it is necessary to mainatin the working space dry.
www.orthodont-cz.cz
29
ročník 13 č. 2. 2004
Odborná práce
ORTODONCIE
To ovšem neplatí při použití moderních hydrofilních However, this does not apply forthe application of bondů a Šelf Etching Primerů, které vykazují dobrou modern hydrophilic bonds and Šelf Etching Primers pevnost vazby i ve vlhkém prostředí. which show a very good strength of bond even in moi- při nedokonalé polymeraci mohou nezpolymero- sture-contaminated environment. - incomplete polymerization may result in that nonvané monomery působit dráždivě polymerized monomers may become irritable Kontraindikace použití kompozitních adheziv: Contraindications forthe use of composite adhesives: - nemožnost zajištění přehledného, čistého pracov- impossibility to maintain surveyable and clean ního pole workfield - porucha mineralizace skloviny - defect of enamel mineralization Celková frekvence selhání lepení je udávána u kompozitních adheziv mezi 4-7% [17,18]. Overall incidence of failure in bonding with compoPříkladem chemicky polymerujících kompozit jsou: site adhesives is stated among 4-7% [17,18]. No-Mix, Brackfix, Concise aj. Chemically polymerizing composites are, e.g.: NoPříkladem světlem polymeruících kompozit jsou: Mix, Brackfix, Concise, etc. Light Bond, Transbond XT aj. Composites polymerizing by means of light are, e.g.: Light Bond, Transbond XT, etc. 2. KOMPOMERY Jako kompomery označujeme kompozity modifiko- 2. COMPOMERS vané kyselinou polyalkenoátovou. Kompomery se doCompomers are composites modified with polyalstaly na dentálnítrh v 90. letech minulého století. Jsou cenoate acid. Compomers were introduced into the to materiály zpravidla jednosložkové, které tuhnou dental market in the 90s of the last century. They světlem nebo duálně. Vykazujíadhezi ktvrdým zubním 2are usually one-component materials which are cutkáním, která se akcentuje adhezivní tekutinou. Vývoj red by light or dually. They show adhesion to hard denkompomerů předznamenala snaha spojit kladné vlast- tal tissues which is strengthened by the use of adhenosti kompozitních pryskyřic a skloionomerních ce- sive fluid. The development of compomers was foresmentů. hadowed by the effort to combine positive features of composite resins and glass ionomer cements. SLOŽENÍ KOMPOMERŮ Kompomery se skládají z bifunkčních monomerů COMPOSITION OF COMPOMERS a skelného plniva. Vlastnosti materiálu pak určují jedCompomers contain bifunctional monomers and notlivé složky: - kysele reagující monomery, reaktivní glassy filler. Their features are determined by the indivibaryum, stroncium, hlinito-fluoro-křemičité sklo, fo- dual components: acidic reaction of monomers, reactoiniciátory, stabilizátory, ionty fluoru, barevné pig- tive baryum, strontium, aluminium-fluoride-silicic glass, menty. photoinitiators, stabilizers, fluoride ionts, pigments. TUHNUTÍ KOMPOMERŮ Na rozdíl od konvenčních skloionomerních cementů majíkarboxylovéskupiny vkompomerech polymerizované dvojné vazby. Na základě tohoto složení je umožněna jak radikálová polymerace jako u kompozitních pryskyřic, tak i acidobasická reakce jako u skloionomerních cementů. Vazbu na tvrdé zubní tkáně zajišťují primery. Vzhledem k chemické vazbě kompomerů na sklovinu nevyžadují leptání skloviny kyselinou fosforečnou, musíme však zdůraznit, že klasický postup s leptací technikou se projeví zlepšením vazby. Ta je však dle studií nižší než u kompozitních lepidel i pryskyřicí modifikovaných skloionomerních cementů. Pevnost vazby lepení ortodontických zámků pomocí kompomerů se v literatuře pohybuje v rozmezí 7-12MPa[8, 15, 16].
HARDENING OF COMPOMERS Unlike conventional glass ionomer cements, carboxyl groups in compomers include polymerized double bonds. Thus, the radical polymerization is possible (as in composite resins) as well as acidobasic reaction (as in glass ionomer cements). Bond to hard dental tissues is ensured by primers. Due to chemical bond of compomers to enamel the etching of enamel with orthophosphoric acid is not necessary. However, we should emphasize the fact that traditional proceduře using etching results in a better quality bond. Research suggests that the bond is less effective in comparison with composite adhesives and resin-modified glass ionomer cements. Bond strength of orthodontic brackets with compomers is reported between 7-12 MPa [8,15,16].
CHARACTERISTICS OF COMPOMERS VLASTNOSTI KOMPOMERŮ Some of compomers features may be compared to Kompomery mají některé vlastnosti srovnatelné those of composite resins: mechanical resistance, s kompozitními pryskyřicemi: mechanickou odolnost, bending strength, low water solubility, etc. With glass 30
www.orthodont-cz.cz
ORTODONCIE
Odborná práce
pevnost v ohybu, nízkou rozpustnost ve vodě aj. Společnou vlastností se skloionomeimími cementyje uvolňovánífluoridových iontů, které však neprobíhá v takovém množství a časovém trvání, nicméně působí antikariezně. Dobře také snáší mírně vlhké prostředí při lepení. Kompomery se v praxi zatím používají krátkou dobu, nesporně však představují nový typ klinicky zajímavého materiálu. Kompomerem v ortodoncii je například materiál Assure. 3. SKLOPOLYALKENOÁTOVÉ (SKLOIONOMERNÍ) CEMENTY-GIC Tyto materiály do klinické praxe zavedli Wilson a Kent v roce 1972 [19]. Skloionomerní cementy jsou následníky cementů silikátových, které se používaly ve stomatologii zhruba 100let. SLOŽENÍ Cement vzniká acidobasickou reakcí- iontovou výměnou mezi kalciumfluorohlinito-křemičitým sklem a vodným roztokem polyalkenoátových kyselin. a) Organická část - polykarboxylové kyseliny (polymery alkenových kyselin), např. kys. polyakrylová a dnes také její kopolymery s kys. itakonovou a maleinovou. b) Anorganická část - reaktivní aluminium-silikátové sklo c) Reakční médium - voda Klasické skloionomerní cementy vykazují ovšem poměrně nízkou pevnost vazby ortodontických zámků na sklovinu 2,37 - 5,5 MPa [11,15,20]. Proto se v současné době v ortodoncii využívají především k lepení ortodontických kroužků. Modifikace skloionomerních cementů: PRYSKYŘICÍ MODIFIKOVANÉ SKLOIONOMERNÍ CEMENTY (HYBRIDNÍ IONOMERNÍ CEMENTY, PMGIC) Užívání skloionomerních cementů se v ortodoncii významně zvýšilo s příchodem pryskyřicí modifikovaných skloionomerních cementů. Přidáním malého množství pryskyřice (15-20%) do struktury materiálu se zlepšily fyzikální vlastnosti i pevnost vazby. Dle různých autorů od 6,5-18,9 MPa [8,15, 2 1 , 22, 23]. Mohou být světlem nebo chemicky tuhnoucí. Obsahují 15-20%HEMA (hydroxyethylmetakrylát), fotoiniciátor kafrchinon (v případě světlem tuhnoucích) aoxidačněredukčníkatalyzátory(kys. akorbová, persíran draselný). Tyto hybridní materiály mají dva odlišné mechanismy tuhnutí: původní acidobasickou reakci skloionomerů a radikálovou polymeraci skupiny akrylátů. Kladnými vlastnostmi těchto cementů je dobrá pevnost, nízká rozpustnost a dobrá vazebná síla. TYPY TUHNUTÍ SKLOIONOMERNÍCH CEMENTŮ Podle typu tuhnutíse dělí polyalkenoátové cementy na: www.orthodont-cz.cz
ročník 13 č. 2. 2004
ionomer cements they share the ability to release fluoride ions which level is, however, lower and lasts for a shorter period oftime. Nevertheless, it is anticariogenic. They may be applied in slightly moisture-contaminated environment. No matter compomers háve been in use for relatively short time, they are sure to represent a new type of clinically noteworthy materiál. In orthodontics the compomer ušed is, e.g. Assure. 3. GLASS-POLYALCENOATE (GLASS IONOMER) CEMENTS-GIC These materials were introduced in clinical practice in 1972 by Wilson and Kent [19]. Glass ionomer cements succeeded silicate cements which were ušed in dentistry for about 100 years. COMPOSITION Cement forms by means of acidobasic reaction exchange of ions between calcium-fluoride-aluminium-silicic glass and aqueous solution of polyalcenoate acids. a) Organic components - polycarboxylic acids (polymers of olefin acids), e.g. polyacrylate acid or, nowadays, its copolymers with itacone and malein acids. b) Inorganic components - reactive aluminium-silicic glass c) Reactive medium - water Traditional glass ionomer cements show relatively low bond strength of orthodontic brackets to enamel, 2.37 - 5.5 MPa [11,15, 20]. Therefore, they are ušed primarily for bonding of orthodontic bands. Modifications of glass ionomer cements: RESIN-MODIFIED GLASS-IONOMER CEMENTS (HYBRID IONOMER CEMENTS - PMGIC) Resin-modified glass ionomer cements increased considerably the applicationof glass ionomer cements in orthodontics. Addition of a small amount of resin (15-20%) into the materiál structure improved physical characteristics as well as bond strength. Researchers give 6.5-18.9 MPa [8,15, 21,22, 23]. They may be cured either with light or chemically. The materiál contains 15-20% HEMA (hydroxyethylmetacrylate), photoinitiator camphor-quionone (in čase of light cured materials) and oxidative reducing catalysers (ascorbic acid, potassium persulphate). These hybrid materials possess two different mechanism of hardening - originál acidobasic reaction of glass ionomers, and radical polymerization of acrylate group. Amongst the positive features of the cements are good firmness, lowsolubilityandgood bonding strength. TYPES OF GLASS IONOMER CEMENTS HARDENING According to hardening polyalceonate cements are classified into: 31
ročník 13 č. 2. 2004
Odborná práce
a) samotuhnoucí(acidobasická reakce) b) duál (fotopolymerace a acidobasická reakce) c) tri cure (navíc přistupuje autopolymerace pryskyřičné složky) ADHEZE SKLOIONOMERNÍCH CEMENTŮ Skloionomerní cementy mají schopnost chemické vazby na sklovinu a dentin. Roli hrají jak iontové, tak i kovalentní vazby mezi karboxylovými skupinami kyseliny polyakrylové a anorganickými součástmi skloviny a dentinu. Aby se vytvořila bezchybná vazba mezi cementem a tvrdou zubnítkání, musí být její povrch čistý, hladký a dobře smáčitelný. Dalším předpokladem je dostatečně nízká viskozita cementu. Lépe smáčivých ploch docílíme očištěním povrchu skloviny pomocí rotačního kartáčku s pemzou. Lepší adheze docílíme také aplikací kondicioneru (10% kyselina polyakrylová) na povrch skloviny po dobu pouze 10 sekund [24]. Není vhodné ponechat kondicionér déle, také není vhodné použít silnější kyseliny (např. kys. ortofosforečnou). Dojde totiž k demineralizaci zubnítkáně do takové míry, že se snižuje počet iontů použitelných pro iontovou výměnu. To je v případě skloionomerních cementů nežádoucí. VLASTNOSTI HYBRIDNÍCH SKLOIONOMERŮ - Vykazují velmi dobrou pevnost vazby, mají nízkou citlivost k vlhkému prostředí. - Chemicky se váží ke sklovině, neleptáme sklovinu. Pro zvýšení vazby je možno použít kondicionér. - Působí antikariogenně, je prokázáno dlouhodobé uvolňování fluoridových iontů se schopností opětovného nasycení, lonty fluoru mají inhibiční účinek na zubní plak, blokují růst a vývoj virulentních streptokoků a jsou promotorem demineralizace okolních tkání. - Je prokázána menší četnost demineralizovaných lézí (white-spot lesions) v okolí zámků lepených pomocí skloionomerních cementů [25, 26]. - Jejich vlastnosti jsou výrazně ovlivněny přesností namíchání cementu, proto je výhodné používat kapslové formy, kde je poměr prášek-tekutina přesně daný. Vortodoncii nejčastěji užívanými skloionomeryjsou světlem tuhnoucí PMGIC Fuji Otrho LC a chemicky tuhnoucí PMGIC Fuji Ortho. In vitro studie prokázaly, že pevnost vazby pryskyřicí modifikovaných skloionomerních cementů je menší než u kompozitních pryskyřic, ale plně postačuje ke kvalitnímu lepení ortodontických zámků [5,15]. Celková frekvence selhání lepení s pryskyřicí modifikovanými skloionomerními cementy se pohybuje v rozmezí 5%( Fricker [27]), 7%( Hitmi [5]), 9%( Wright [28]). 32
ORTODONCIE
a) self-cure (acidobasic reaction) b) duál (photopolymerization and acidobasic reaction) c) tri cure (+ autopolymerization of resin component) GLASS IONOMER CEMENTS ADHESION Glass ionomer cements are able to bind chemical bonds to enamel and dentin. The important role is played by both ion and covalent bonds between carboxyle groups of polyacrylic acid and inorganic parts of enamel and dentin. Hard dental tissue surface must be clean, smooth and hydrophilic enough to form a perfect bond between cement and the tissue. Low viscosity of cement is another precondition. Hydrophilic surfaces are obtained by means of cleaning the surface of enamel with rotation brush with pumice. Better adhesion is obtained also through the application of conditioner (10% polyacrylic acid) on the enamel surface for only 10 seconds [24]. The conditioner should not remain on the surface for a longer period of time, it is not advisable to use stronger acid (e.g. orthophosphate acid). That may lead to dental tissue demineralization to such a degree that the number of ions available for the exchange of ions is reduced. This is not desirable in čase of glass ionomer cements. CHARACTERISTICS OF HYBRID GLASS IONOMERS -verygoodbondstrength, lowsusceptibilitytomoisture - chemically they bind to enamel, enamel is not etched; to strengthen the bond the conditioner may be ušed - anticariogenic effects; long-time release of fluoride ions was proved together with capability of repeated saturation; fluoride ions are inhibitors of plaque, they inhibit growth and development of virulent streptococci, they promote demineralization in adjacent tissues - lower number of demineralized lesions (i.e. whitespot lesions) around the brackets attached with glass ionomer cements [25, 26] - cement must be mixed precisely as this affects the characteristic features of cements, therefore it is advisable to use capsules in which the ratio of powder-fluid is precisely specified. The most frequently ušed glass ionomers in orthodontics are light cured PMGIC Fuji Ortho LC and chemically cured PMGIC Fuji Ortho. Studies in vitro proved the bond strength for resinmodified glass ionomer cements is lower than in composite resins, however, it is still sufficiently effective for a quality bond of orthodontic brackets [5,15]. Overall rate of failure of bonding with resin-modified glass ionomer cements is between 5% (Fricker [27]), 7% (Hitmi [5]), 9% (Wright [28]). www.orthodont-cz.cz
ORTODONCIE
Odborná práce
ročník 13 č. 2. 2004
LEPENI ORTODONTICKYCH ZÁMKU NA POVRCH DRAHÝCH KOVŮ, AMALGAMU, PORCELÁNU A KOMPOZITNÍCH VÝPLNÍ V současné době existují na trhu přípravky zprostředkující kvalitní vazbu mezi těmito povrchy a ortodontickým zámkem. Příkladem jsou:
ORTHODONTIC BONDING ON SURFACE OF PRECIOUS METAL, AMALGAM, PORCELAIN AND COMPOSITE FILLERS Currently there are preparations available to strenghten the quality of bond between the surfaces mentioned and orthodontic bracket. There are a few exmaples:
Vazba k porcelánu 1. Povrch porcelánu se nejprve leptá po dobu 1 minuty pufrovanou kyselinou fluorovodíkovou. 2. Po opláchnutíaosušenízíská porcelán "mrazivý" vzhled. 3. Aplikuje se silan pro zvýšení vazebných sil, nechá se působit 1 minutu. 4. Dále naneseme daný bond a lepíme pomocí kompozitního pryskyřičného adheziva. (Porcelain Etch a Silane, Dentamed ČR)
Bond to Porcelain 1. Porcelain surface is first etched for 1 minuté with buffered hydrofluoride acid. 2. After rinse and drying out the surface gets an „icy" appearance. 3. Silan is applied for 1 minuté in order to increase bonding. 4. Then the bond is applied and attached with resin composite adhesive. (Porcelain Etch and Silane, Dentamed ČR)
Vazba ke drahým kovům a amalgamu Bond to Precious Metals and Amalgam 1. Povrch zdrsníme diamantovými brousky 1. Surface is coarsened with diamond whetstones. 2. Poté se nanese 1,2% HCI (oxidy ve vodném roz2.1.2% HCI is applied (oxides in aquaeous solution) toku) a nechá se 15 sekund působit. Tato složka při- for 15 second. This component prepares the metals for praví kovy pro vazbu s kompozitními materiály. the bond with composites. 3.Po opláchnutí a osušení se nanáší Primer a Adhe3. After rinse and drying out Primer and Adhesiv are siv. attached. (High - Q-Bond, Dentamed ČR). (High-Q-Bond, Dentamed ČR) Lepení na kompozitní výplň Pro lepení na kompozitní výplň použijeme jakékoli kompozitní adhezivum, nejlépe světlem tuhnoucí 1. Povrch kompozitnívýplně zdrsníme (nejlépe jemným diamantovým vrtáčkem) 2. Naleptáme 37% kyselinou fosforečnou po dobu 60 sekund 3. Opláchneme, osušíme. 4. Další postup je shodný s lepením kompozitních materiálů.
Bonding to Composite Filling Materiál Any composite adhesive is ušed, preferably the light cured one. 1. Surface of composite filling materiál is coarsened (preferably with fine diamond drill) 2. Then the surface is etched for 60 second with orthophosphoric acid. 3. Rinse and dry out. 4. The following process is the samé as in čase of composite materials.
Závěr Od té doby, co Newman [3] publikoval klinickou studii o úspěšném použití epoxidové pryskyřice pro přímé lepení ortodontických zámků, se tato technika se rychle rozšířila do rutinní praxe. S tím také přichází požadavek na ideální adhezivní systém, který by vykazoval vysokou pevnost vazby, jak v suchém, tak ve vlhkém prostředí, kariostatický účinek, snadnou a rychlou techniku lepení, biokompatibilitu a také jednoduché odstranění materiálu při snímání ortodontického aparátu. Vývoj adhezivních prostředků se stále zdokonaluje a snaží se těmto požadavkům vyhovět. Pevnost vazby adhezivního materiálu nad 8 MPa je udávána jako dostatečná pro efektivní rutinní použití [29]. Moderníadhezivnísystémy již tomuto požadavku vyhovují. Pro jejich použití rozhodnou i dalšífaktory, jakými jsou kariostatický účinek, prostředí, ve kterém budeme lepit, délka procedury lepení, cena a další.
Conclusion Sincethetimewhen Newman [3] published hisclinical study on successful use of epoxy for direct bonding of orthodontic brackets the method rapidly spread and became a routine. There appeared the need to find an ideál adhesive systém with strong and firm bond both in dry as well as moisture-contaminated environment, cariostatic effect, easy and quick method of application, biocompatibility and simple process of eliminating the materiál during removal of orthodontic appliance. The development of adhesive preparations is still improving and strives to respond to these requirements. The strength of adhesive materiál bond over 8 MPa is considered sufficient for the effective practical use [29]. Modern adhesive systems satisfy the requirement. Their application is influenced by other factors such as cariostatic effect, the character of environment of the bond, length of bonding proceduře, costs, etc.
www.orthodont-cz.cz
33
ročník 13 č. 2. 2004
Odborná práce
ORTODONCIE
Literatura/References: 1. Buonocore, M.G.:Asimplemethodofincreasingtheadhesion of acrylic filling materials to enamel surfaces. J. Dent Res. 1955, 34, č.6, s.849-853. 2. Stejskalová, J.: Konzervačnízubnílékařství. Galén, 2003. 3. Newman, G. V.: Epoxy adhesive for orthodontic attachments progress report. Amer. J. Orthodont. 1965, 51, č. 12, s. 901-912. 4. Graber, M. T.; Vanarsdall, R. L: Orthodontics, Kurent Principles and Techniques. 3rd ed., St. Louis: Mosby, 2000. 5. Hitmi, L; Muller, Ch.; Mujajic, M.; Attal, J. P.: An 18-month clinical study of bond failures with resin-modified glass ionomer cement in orthodontic practice. Amer. J. Orthodont. dentofacial Orthop. 2001,120, č. 4, s. 406-415. 6. Cacciafesta, V.; Sfondrini, M. F.; DeAngelis, M.;Scribaňte, A.; Klersy, C: Effect of water and saliva contamination on shear bond strength of brackets bonded with conventional, hydrophilic, and self-etching primers. Amer. J. Orthodont. dentofacial Orthop. 2003,123, č. 6, s. 633-640. 7. Fritz, U. B.; Finger, W. J.; Stean, H.: Salivary contamination during bonding procedures with a one-bottle adhesive systém. Quintessece Int. 1998,29, č. 9, s. 567-572. 8. Schaneveldt, S.; Foley, F. T.: Bond strength comparison of moisture-insensitive primers. Amer. J. Orthodont. dentofacial Orthop. 2002,122, č. 3, s. 267-273. 9. Grandhi, R. K.; Combe, E. C; Speidel, T. M.: Shear bond strength of stainless steel orthodontic brackets with a moisture-insensitive primer. Amer. J. Orthodont. dentofacial Orthop. 2001,119, č. 3, s. 251 -255. 10. Hobson, R. S.; Ledvinka, J.; Meechan, J. G.: The effect of moisture and blood contamination on bond streght of a new orthodontic bonding materiál. Amer. J. Orthodont. dentofacial Orthop. 2001,120, č. 1, s. 54-57. 11. Webster, M. J.; Nanda, R. S.; Duncanson, M. G.; Khajotia, S. S.; Sinha, P. K.: Effect of saliva on shear bond strenths of hydrophilic bonding systems. Amer. J. Orthodont. dentofacial Orthop. 2001,119, č. 1, s. 54-58. 12. Arnold, W. R.; Combe, C. E.; Warford, H. J.: Bonding of stainless steel brackets to enamel with a new selfetching primer. Amer. J. Orthodont. dentofacial Orthop. 2002, 122, č. 3, s. 274-276. 13. Bishara, S. E.; VonWald, L; Laffoon, J. F.; Warren, J. J.: Effect of a self-etch primer/adhesive on the shear bond strength of orthodontic brackets. Amer. J. Orthodont. dentofacial Orthop. 2001,119, č. 6, s. 621 -624. 14. Brosnihan, J.; Šafránek, L.: Orthodontic bonding: the next generation. J. din. Orthodont. 2000, 34, č. 6, s. 614-616. 15. Rix, D.; Foley, F. T.; Mamandras, A.: Comparasion of bond strenght of three adhesives:Composite resin, hybrid GIC, and glass-filled GIC. Amer. J. Orthodont. dentofacial Orthop. 2001,119, č. 1, s. 36-41. 16. Rock, W. P.; Abdullah, M. S. B.: Shear bond strengths produced by composite and compomer light cured orthodontic adhesives. J. Dent. 1997, 25, č. 3, s. 243-249.
17. Adolfsson, U.; Larsson, E.; Ogaard, B.: Bond failure of nomix adhesive during orthodontic treatment. Amer. J. Orthodont. dentofacial Orthop. 2002,122, č. 3, s. 277-281. 18. Sunna, S.; Rock, W. P.: Clinical performance of orthodontic brackets and adhesive systems: a randomized clinical trial. Brit. J. Orthodont. 1998, 25, č. 4, s. 283-287. 19. Wilson, R. M.; Donly, K. J.: Demineralization around orthodontic brackets bonded with resin-modified glass ionomer cement and fluoride-releasing resin composite. Pediatr. Dent. 2001, 23, č. 3, s. 255-259. 20. Fajen, V. B.; Duncan, M. G.; Nanda, R. S.; Currier, G. F.; Angolkar, P. V.: An in vitro evaluation of bond streght of three glass ionomer cements. Amer. J. Orthodont. dentofacial Orthop. 1990, 97, č. 4, s. 316-322. 21. Cacciafesta, V.; Jost-Brinkmann, P.; Sussenberger, U.; Miethke, R.: Effects of saliva and water contamination on the enamel shear bond strength of a light cured glass ionomer cement. Amer. J. Orthodont. dentofacial Orthop. 1998,113, č. 4, s. 402-407. 22. Lippitz, S. J.; Stanley, R. N.; Jakobsen, J. R.: In vitro study of 24-hour and 30-day shear bond strengths of three resin-glass ionomer cements ušed to bond orthodontic brackets. Amer. J. Orthodont. dentofacial Orthop. 1998,113, č. 6, s. 620-624. 23. Meehan, P. M.; Foley, T. F.; Mamandras, A. H.: A comparison of the shear bond strengths of two glass ionomer cements. Amer. J. Orthodont. dentofacial Orthop. 1999, 115,č.2,s.125-132. 24. Valente, R. M.; DeRijk, W. G.; Evans, C. A.: Etching conditions for resin-modified glass ionomer cement for orthodontic brackets. Amer. J. Orthodont. dentofacial Orthop. 2002,121, č. 5, s. 516-520. 25. Marcusson, A.; Norevall, L. I.; Persson, M.: White spot reduction when using glass ionomer cement for bonding in orthodontics:a longitudinal and comparative study. Eur. J. Orthodont. 1997,19, č. 3, s. 133-242. 26. Wilson, R. M.; Donly, K. J.: Demineralization around orthodontic brackets bonded with resin-modified glass ionomer cement and fluoride-releasing resin composite. Pediatr. Dent. 2001, 23, č. 3, s. 255-259. 27. Fricker, J. P.: A new self-curing resin-modified glass-ionomer cement for the direct bonding of orthodontic brackets in vivo. Amer. J. Orthodont.dentofacial Orthop. 1998, 113, č. 4, s. 384-386. 28. Wright, A. B.; Lee, R. T.; Lynch, E.; Young, K. A.: Clinical and microbiologic evaluation of a resin modified glass ionomer cement for orthodontic bonding. Amer. J. Orthodont. dentofacial Orthop. 1996,110, č. 5, s. 469-475. 29. Reynolds, I. R.: A review of direct orthodontic bonding. Brit. J. Orthodont. 1975, 2, č. 3, s. 171-178. 30. Hellwig, E.; Klimek, J.; Attin, T.: Záchovná stomatologie a parodontologie. Grada, 2003.
MUDr. Alena Bryšová Ortodontické oddělení, Stomatologická klinika FN u sv. Anny a LF MU v Brně 34
www.orthodont-cz.cz
