Vliv podmínek v ústní dutině na zubní materiály

Vliv podmínek v ústní dutině na zubní materiály Pavel Bradna

1. lékařská fakulta, Univerzita Karlova, Praha, Česká republika Ústav klinické a experimentální stomatologie [email protected] 1

Několik slov úvodem. Problematika chování zubních materiálů v ústní dutině je velmi široká, neboť zahrnuje řadu materiálů lišících se jak svým složením, strukturou a vlastnostmi, tak klinickým použitím. V tomto semináři jsem se proto soustředil na hlavní kategorie materiálů, které jsou v ústní dutině nejčastěji používány. To znamená, že informace týkající se například sklo-ionomerních cementů lze aplikovat jak na výplňové, podložkové, tak na jejich fixační varianty. Obdobně i mechanismy degradace matrice kompozitních materiálů na bázi metakrylátů mohou být aplikovány na bazální, korunkové a ortodontické pryskyřice. Jiná situace je u kovových a keramických materiálů. Variabilita jejich typů umožňuje zaměřit se pouze na hlavní principy jejich chování a zajímavé mechanismy jejich degradace s tím, že detailní popis jejich vlastností a chování v ústní dutině bude probírán v rámci předmětů zaměřených specificky na tyto materiály.

Pavel Bradna

Prostředí dutiny ústní Představuje složité, agresivní prostředí, v němž na rekonstrukční a protetické materiály působí: • Slina, voda, enzymy, iontové prostředí, • Bakteriální flora a produkty jejího metabolismu, • Změny pH a teploty, • Složky potravy, endogenní a exogenní chemické látky, • Mechanická zatížení. 3

Slina • Voda: 99 %, • Ionty: Na+, K+, Ca+2, Mg+2, Cl-, F-, HCO3- (upravuje pH-neutraliuje kyseliny v plaku), PO4-3, • pH: 6,5-6,9 (klidová hodnota); 7,0-7,5 (po stimulaci), • Enzymy (alfa amyláza, lysozymy, lipáza…), proteiny (glykoproteiny - muciny ….), • Bakterie. 4

Plak • Bakterie (streptokokus mutans, s. sobrinus, laktobacily….), • extracelulární polysacharidy - vytváří matrix plaku, intracelulární polysacharidy umožňují kontinuální produkci kyselin v období nedostatku exogenního substrátu, • Zbytky potravy, • Produkty metabolismu bakterií – zejména organické kyseliny (octová, mravenčí, propionová, máselná či mléčná), které snižují pH v plaku až na 4,5. 5

Potraviny a chemické látky • Nápoje typu „soft drinks“, energetické nápoje, potraviny, cucavé bonbony, často s vysokým obsahem organických kyselin – citronové, fosforečné (pH i pod 2,0) a vysokým obsahem jednoduchých cukrů, • Chelatační kyseliny (citronová) z ovoce, • Alkohol, cigarety, • Látky obsažené v přípravcích ústní hygieny (abraziva a tenzidy zubních past), fluoridy, • Látky s desinfekčními účinky – chlorhexidin, • Peroxidy a aditiva obsažené v bělicích gelech, • Léky (roztoky acylpyrinu), multivitamínové přípravky…. 6

Mechanická zatížení • Žvýkací síly 100, ale i 400 N působící v tlaku, tahu, ohybu a smyku. Na hrbolcích a v bodech kontaktu vyvolávají silné tlakové zatížení v rozsahu 50, ale i více než 200 MPa,

• Zatížení při kousání cizích těles (dýmka, tužky, nehty…), • Síly působící při čištění zubů. 7

Jejich společným působením dochází ke „stárnutí“ zubních materiálů, a to: • Chemickými změnami (korozí) (oxidace, hydrolýza, štěpení řetězců polymerních složek..), • Rozpouštěním, sorpcí vody, změnami rozměrů, vzniku mikrofraktur, • Mechanickým porušením (ztráta/úbytek hmoty, abraze a fraktura/lom materiálu). 8

Důsledky stárnutí zubních materiálů: • Ztráta anatomického tvaru, abraze, fraktura rekonstrukce, selhání okrajového uzávěru, • Zhoršení estetických vlastností, • Pokles mechanické odolnosti, • Uvolňování složek materiálů a jejich korozních produktů do organismu. 9

1. Koroze zubních materiálů Napadení rekonstrukčních materiálů v prostředí ústní dutiny chemicky nebo elektrochemicky, vedoucí ke zhoršení/degradaci jejich vlastností.

Koroze způsobuje: 1. Rozpouštění povrchu materiálu, 2. Uvolňování konstitučních látek a produktů jejich rozkladu, 3. Úbytek materiálu, 4. Zhoršení mechanické odolnosti - urychlení abraze vznik trhlin, nárůst drsnosti, rozsáhlých fraktur...

2013

10

2. Mechanické porušení - Abraze „Obrus“ okluzních ploch, ale i aproximálních meziálních a distálních ploch vlivem mikropohybů zubů v Směr působení periodontiu. žvýkacích sil interakce 3 těles (three-body wear): povrch rekonstrukce - abrazivní částice (z potravy) - antagonista povrch rekonstrukce - abrazivní částice zubní pasty - vlákna zubního kartáčku Pohyb abrazivních částic (potrava, zubní pasty…) Tvrdé abrazivní částice Abradované částice povrchu

Pohyb abrazivních částic (potrava, zubní pasty…) 11

Abraze aproximálních ploch: Směr pohybů + Abrazivní částice z potravy, zubních past.

Kontaktní bod

Kontaktní plocha 12

Atrice (otěr) abraze vzájemným působením 2 těles (two-body wear): povrch náhrady - antagonista

Zřetelně ohraničená plocha, Příklad - atrice skloviny na okluzní ploše 13

Pevnostní vlastnosti Většinou křehké materiály velmi citlivé na přítomnost defektů:

K porušení/prasknutí/lomu zubních materiálů dochází působením: • Náhodných sil převyšujících pevnost materiálu, • Dlouhodobým cyklickým působením menších sil za vzniku a rozvoje únavových trhlin (únava-fatigue). 14

Stárnutí kompozitních materiálů Heterogenní materiály složené z polymerní matrice a částicového plniva nebo vláknové výztuže.

Hlavní složky částicových kompozitů: • Matrice (matrix),

• Plnivo (fillers), • Vazebná činidla (coupling agents). 15

Funkce jednotlivých částí: Matrice - přenáší mechanické zatížení na vyztužující částice, - chrání plnivo před poškozením vnějším prostředím. Plnivo - „nese“ zatížení působící na kompozit. Vazebná činidla - zprostředkují přenos sil z matrice na plnivo, - usnadňují rozptýlení plniva v monomerech. 16

Složení matrice: monomery (Bis-GMA, UDMA, EGDMA, TEGDMA, HDDMA, iniciátory, inhibitory….

Fotoiniciátory:

Nejčastěji kafrchinon, ale i PPD, acylfosfinoxidy…

Kafrchinon (CQ)

Aminy

(koiniciátory-zdroj volných radikálů)

etyl-4-(N,N’-dimetylamino)benzoát (EDMAB), N,N’-dimetylaminoetylmetakrylát (DMAEMA).

Inhibitory: 4-MF, BHT. 17

Plnivo: silanizací upravené Ba-Sr sklo, Zr syntetické sklo (Zr-silica), YbF3, pyrogenní SiO2 (silica)… Vazebná činidla: silany

γ-metakryl-oxypropyltrimetoxysilan (A 174)

Upravený povrch

Neupravený povrch

18

1. Koroze kompozitních materiálů Koroze kompozitních materiálů zahrnuje degradaci/rozklad částic plniva, porušení vazby plnivo-matrice a degradaci polymerní matrice kompozitu. Závisí na rychlosti difuze vody do struktury kompozitu, jež je funkcí složení (typ monomeru, obsahu plniva a stupně polymerace matrice kompozitu). 19

A. Degradace částic plniva Hydrolytická degradace/rozpad křemičité struktury částic plniva na povrchu, ale i uvnitř kompozitu. Její rychlost a rozsah závisí zejména na složení skla a jeho povrchové úpravě silany. • Průnik vody do struktury částic způsobuje: - Uvolňování iontů (Na, Ba, Sr, Zr, Yb, Si, ale i stop Ti, Pb, Co…) obsažených ve skle, - Nárůst pH v okolí částic na cca 9,0-9,5, v jehož důsledku je dál urychlen rozklad křemičité struktury skla (autokatalytický mechanismus), 20

- Napětí v povrchové, hydratované vrstvě částic skla v důsledku náhrady atomů kovů malými ionty H+/H3O+ , což dále urychluje rozpad plniva – stress corrosion. K rozkladu struktury skleněného plniva může docházet i aplikací koncentrovaných kyselých fluoridačních gelů (Acidulated Phosphate Fluoride, APF gely), a to reakcí F- iontů s Si.

21

B. Porušení vazby plnivo-matrice Hydrolytická degradace: 1. Esterové vazby v molekule silanu (1), 2. Vazby Si-O-Si mezi povrchem skla a molekulami silanu (2).

22

(1)

CH2 =C

O-Si(CH )C 3

C H =C 2 (CH )C 0 3

O2 (CH

2 )3

-S i

2 (CH ) 2 3 -S i

O-SiO O-

Povrch částice skleněného plniva

(2)

O23

C. Degradace polymerní matrice Její rychlost a rozsah závisí především na stupni vytvrzení – čím je větší, tím vyšší je tvrdost matrice a nižší rychlost difuze vody do její struktury.

Důsledky difuze vody do polymerní matrice: • Uvolňování nezreagovaných, tj. volných monomerů, složek iniciačního systému a dalších látek obsažených v jejich formulaci, • Uvolňování produktů hydrolytického rozkladu monomerů a polymerů (rozklad esterové vazby) alkoholů, metakrylové/akrylové/trimelitové kyseliny, bisfenolu A (z bis-GMA, bisEMA) a dalších látek, 24

• Změkčení/plastifikace polymerní matrice vodou - pokles pevnosti a mechanické odolnosti kompozitu, zvýšení náchylnosti k abrazi a frakturám, Degradace polymerní matrice může být iniciována i tepelným zatížením kompozitu při jeho broušení dokončování bez chlazení vodou. Lokální teplota často přesahující 200oC vede nejenom ke štěpení polymerních řetězců, ale i uvolňování nízkomolekulárních rozkladných produktů (včetně např. formaldehydu). 25

Poznámky: • Průnik vody a hydrolýza polymerních složek adheziv a kolagenních vláken dentinu je i nejčastější příčinou selhání adhezní vazby mezi kompozitními materiály a tvrdými zubními tkáněmi, • V případě některých bazálních a ortodontických pryskyřic nebo tkáňových kondicionérů (neplněné metakryláty) se kromě monomerů a složek iniciačních systémů mohou uvolňovat i použitá změkčovadla, např. ftaláty. 26

2. Abraze kompozitních materiálů Abraze kompozitních materiálů a abraze skloviny antagonisty vede ke zhoršení estetických vlastností a zachycování pigmentů způsobujících změnu zabarvení kompozitních rekonstrukcí.

Odolnost proti abrazi: 1. Zvyšuje se s tvrdostí povrchu kompozitu -

stupněm naplnění, 2. Zvyšuje se zmenšováním částic plniva, 3. Zvyšuje se s tvrdostí matrice - se stupněm její polymerace/vytvrzení.

27

4. Rychle se snižuje se v důsledku koroze kompozitu.

3. Pevnost kompozitních materiálů Křehký materiál s nízkou odolností proti šíření lomu

I přes dostatečnou pevnost v tlaku (cca 350 MPa), problém činí nižší pevnost v tahu a zejména v ohybu (cca 120 MPa). Kritickým faktorem je přítomnost defektů – bublin, ostrých hran, rýh po broušení, které iniciují porušení/lom kompozitu již při zatíženích menších, než jeho deklarovaná pevnost. 28

Typické povrchové rýhy a mikrotrhliny (cracks), vznikající broušením povrchu kompozitu hrubými diamantovanými nástroji. Tyto defekty působí jako koncentrátory napětí a iniciují lomový proces.

Povrch proto vždy zaleštit.

2013

29

Odolnost proti únavě Kontakt s antagonistou nebo tvrdými částicemi potravy, generuje lokální tahové a tlakové pole, které může iniciovat vznik trhlin. Cyklické zatěžování vede k růstu těchto trhlin a neočekávané fraktuře kompozitu při malém zatížení.

Oblast tlakového zatížení Horizontální a vertikální trhlinky

30

Růst únavových trhlin

31

Stárnutí sklo-ionomerních cementů (GIC) Hlavní složky GIC: • Prášek: částice fluoro-křemičitého skla s vysokým obsahem Ca (Sr, La-RTG), Al, P, F ionty, a často s přídavkem namleté, vysušené polykyseliny. • Tekutina: roztok 25-40 % poly(itakonové), akrylové, maleinové kyseliny a jejich kopolymerů, kyselina vinná, polykyseliny s naroubovanými metakrylátovými skupinami s dvojnými vazbami, složky iniciačního systému, HEMA a další monomery u hybridních typů. 32

1. Koroze GIC Rozpustnost a sorpce - velmi vysoká oproti kompozitním materiálům - důsledek síťování iontovou vazbou (klasické cementy), přítomnosti iontů (osmotický efekt) a přítomnosti vody v matrici cementu. Sorpce a rozpouštění GIC způsobuje:

1. Hydrolýzu částic skla cementu - uvolňování iontů Ca, Al, Si, Sr a dalších, zejména při nízkém pH (již okolo 4,5). Korozně nebezpečné jsou zejména komplexotvorné kyseliny, např. kyselina citronová. 33

2. Vymývání volných – nezreagovaných monomerů, oligomerních kyselin, složek iniciačních systémů použitých při výrobě polykyselin a dalších přítomných látek. 3. U hybridních typů vymývání: - HEMA a dalších monomerů (síťovadla typu TEGDMA, EGDMA….), - složek fotoiniciačního systému: CQ, acylfosfonoxidy, difenyljodoniumchlorid, aminy, apod. V důsledku sorpce vody – nárůst objemu až o 5 %. Utěsnění spáry, ale mírný vzrůst objemu; sorpce vody z dentin. tubulů někdy vnímána jako postoperační bolest. 34

2. Abraze a pevnost GIC V důsledku menší pevnosti a vysoké křehkosti výrazná abraze. Závisí významně na typu, složení a dodržení mísícího poměru. U ručně míchaných na přítomnosti vmíchaných vzduchových bublinek (defekty).

Degradace GIC výrazně závisí na maturaci cementu – vyšší v prvních dnech a týdnech po aplikaci. Proto je důležité chránit povrch GIC po zhotovení ochranným lakem. 2013

35

Stárnutí zubních amalgámů 1. Amalgámy s nízkým obsahem mědi Typické celkové složení slitiny: 65 % Ag, cca 25 % Sn, do 6 % Cu, do 2 % Zn. Sn – zlepšuje mechanické vlastnosti, prodlužuje zpracovatelnost, Cu – zlepšuje zpracovatelnost (pevnost a tvrdost Ag/Sn) slitiny a korozní odolnost amalgámu, Zn – odstraňuje nečistoty při výrobě slitiny, zlepšuje plasticitu, ale zvyšuje expanzi amalgámu.

Hlavní fáze slitiny:

Ag3Sn(γ) + Cu3Sn majoritní

minoritní

36

Tuhnutí nízkomědnatých amalgámů: Reakce stříbra ze slitiny

Ag3Sn(γ) + Hg Částice slitiny

Množství menší než k úplné amalgamaci

Ag2Hg3(γ1) + Ag3Sn(γ) Matrice amalgámu

Nezreag. částice slitiny

Reakce cínu ze slitiny

Sn8Hg(γγ2) Tvoří až 10 % objemu amalgámu, měkká fáze, náchylná ke KOROZI

37

2. Amalgámy s vysokým obsahem mědi (non γ2) Typické složení: 40-60 % Ag, 12-30 % Cu, 27-30 % Sn

a) Směsné „blended/admix/dispersion“ Pilinové částice z nízkoměďnaté slitiny Ag3Sn Směs se sférickými částicemi eut. slitiny Ag3Cu2

b) Sférické částice Ag/Sn/Cu (unicompositional) Příklad: tuhnutí „unicompositional“ typu:

AgSnCu+Hg (částice slitiny Ag3Sn a Cu3Sn)

Ag2Hg3(γ1) +

Cu6Sn5(η1)

(velké množství malých částic fáze η1 (odolných korozi) v matrici γ1) 38

1. Koroze amalgámů Fáze Ag2Hg3(γ1) - stabilní, pokrývá se pasivační vrstvou SnO2 z malého množství v ní rozpuštěného Sn. Stabilní v ústní dutině jsou i částice fází Ag3Sn(γ) a Cu3Sn. - U nízkoměďnatých amalgámů se povrch málo odolné fáze Sn8Hg(γγ2) pokrývá pasivační vrstvou SnO2 ale: 1. tato vrstvička je narušována přítomnou Hg, 2. má nízkou pevnost a díky tomu se snadno z povrchu amalgámové výplně odstraní abrazí. 39

Rozpouštěním „zrn“ Sn8Hg(γ2) dispergovaných v matrici Ag2Hg3(γ1) vzniká SnO2, Sn chloridy, CuCl, CuSCN, AgSCN a další soli. Rovněž volná rtuť, která reaguje se zbytkovým Ag3Sn a zůstává součástí amalgámu. Z části se však může uvolňovat odpařováním. Částice amalgámu a Hg byly nalezeny i ve sklovině, dentinu i pulpě, nebo jako pigmentace "amalgam tattoo" (tetováž, tetování) měkkých tkání v okolí amalgámových výplní. - U vysokoměďnatých amalgámů má fáze Cu6Sn5(η1) vyšší chemickou odolnost proti korozi, než fáze Sn8Hg(γγ2). Mezi korozními produkty se vyskytují především soli Cu.

40

Galvanická koroze V přítomnosti dvou odlišných kovů/slitin v ústní dutině nebo jejich přímým kontaktem vzniká galvanický článek. Amalgám obvykle anoda (méně ušlechtilý) – rozpouští se a to i v přítomnosti nejenom ušlechtilých kovů (Au, Ag, Pd), ale i obecných kovů (Ni-Cr slitin). Galvanický článek vzniká:

1. Mezi stěnou amalgámové výplně v kontaktu se zubními tkáněmi a okluzním povrchem výplně a přispívá k rychlejší korozi amalgámů na rozhraní kavita-výplň. 41

2. Při rozdílném složení elektrolytu v aproximálním prostoru se zbytky plaku, potravy atd. proti volným plochám výplně v kontaktu se slinou. 3. Při rozdílné koncentraci kyslíku - v místech s jeho menší koncentrací – urychlení koroze.

42

Projevy koroze amalgámů: 1. Ztrátu lesku a ztmavnutí „tarnishing“ povrchu amalgámu reakcí se sirníky v přítomnosti bakterií. 2. Rozpouštění zrn málo odolných fází na povrchu amalgámových výplní, čímž dochází k bodové/důlkové korozi („dipping“). Jejím šířením do hloubky výplně – štěrbinová koroze („crevice“) v celém objemu amalgámu. Štěrbinová koroze se vyskytuje nejenom na okluzním povrchu, ale zejména na rozhraní zubních tkání a výplně. 43

Důlková a štěrbinová koroze elektrolyt Okraj štěrbiny/důlku katoda

+

Dno štěrbiny anoda

+

-

Povrch amalgámové výplně s typickými důlky způsobenými korozí při: a) malém 35, b) větším zvětšení 250x.

3. Korozí se zvyšuje drsnost povrchu amalgámu (snazší zachycení bakterií, zbytků potravy), snižuje se tvrdost povrchu, odolnost proti abrazi a pevnost amalgámu. 4. Do sliny a okolních tvrdých a měkkých tkání se uvolňují korozní produkty amalgámu obsahující ionty (Hg, Ag, Sn, Cu, Zn a další). Projevem vzniku galvanických článků je galvanismus – generace elektrického proudu a urychlení rozpadu amalgámu v přítomnosti jiných kovů negativně vnímán pacienty.

45

Abraze a pevnost zubních amalgámů 1. V průběhu tuhnutí se zvyšuje podíl fáze Ag2Hg3(γ1) – zvýšení tvrdosti, pevnosti a odolnosti proti abrazi(hodiny, dny), 2. Zvyšuje se křehkost amalgámu, 3. Zvyšuje se kríp (plastická deformace při dlouhodobém zatížení), v jehož důsledku může docházet k porušení okraje amalgámových výplní a zachycování plaku a zbytků potravy, 4. Galvanická koroze vede ke vzniku hlubokých trhlin s dopadem na pevnost amalgámu.

46

Srovnání vybraných mechanických vlastností Materiál2

Pevnost v tlaku [MPa] Amalgám 380-420

Pevnost v ohybu [MPa] 120

Tvrdost1 [MPa] 100

Relativní abraze [%] 100

Kompozit

280-350

120

50-80

200-300

GIC Sklovina

2002

40

20-30

500

384

-

310-360

50-80

Dentin

297

-

50-60

<sklovina

1

Tvrdost Knoop (Knoop hardness number), 2měřeno po 7 dnech.

47

Stárnutí protetických slitin Klasifikace dentálních slitin 1. Slitiny s vysokým obsahem ušlechtilých kovů („high-noble alloys“), 2. Slitiny ušlechtilých kovů („noble alloys“), 3. Slitiny zejména obecných kovů („predominantly base metals“) 48

Slitiny s vysokým obsahem ušlechtilých kovů Ušlechtilé kovy ≥ 60 % Au ≥ 40 % Au-Ag-Pt Au-Cu-Ag-Pd-I Au-Cu-Ag-Pd-II

Slitiny ušlechtilých kovů Ušlechtilé kovy ≥ 25 %

Obsah Au obsah není specifikován Au-Cu-Ag-Pd-III Au-Ag-Pd-In Pd-Cu-Ga Ag-Pd 49

Slitiny zejména obecných kovů Ušlechtilé kovy ≤ 25 %

Na bázi kobaltu – kobaltové slitiny Co ≥ 60 % Cr ≥ 30 %

Příklady složení Co-Cr-Mo-Si-Mn Co-Cr-Mo-W-Si Co-Cr-Mo-Ti Cr a Mo zvyšují tvrdost

Na bázi niklu – niklové slitiny Ni ≥ 60 % Cr ≥ 20 %

Příklady složení Ni-Cr-Mo-Si Ni-Cu-Mo Pro obsah niklu toxičtější a alergizující vysoká teplota tání (1400 – 1600 °C) 50

1. Koroze protetických slitin Projevuje se obdobně jako u amalgámů zmatovatěním povrchu, bodovou a štěrbinovou korozí. Galvanický článek může vznikat i mezi nečistotami (zejména zbytky méně ušlechtilých kovů) v odlitku, či rozdílů v jeho složení na různých místech.

Koroze za napětí (stress corrosion)

Kombinací korozního prostředí a mechanického napětí může docházet k frakturam slitiny. Obzvláště při tváření za studena (ohýbání za normální teploty) vznikají ve struktuře takto namáhaných míst pnutí, která usnadňují anodickou 51 oxidaci.

Faktory určující korozi slitin Hlavními faktory jsou - složení slitiny (obsah neušlechtilých kovů), způsob jejího zpracování (vnitřní struktura), povrchové vlastnosti slitiny (případná pasivace), přítomnosti dalších kovů.

Korozní chování slitin závisí na postavení konstitučních kovů v „elektrochemické řadě kovů“ • Kovy jsou seřazeny podle jejich elektrodového potenciálu (vzhledem k vodíkové elektrodě). 52

Kovy stojící vlevo od H jsou označovány jako neušlechtilé a vpravo stojící jako ušlechtilé. • Kov stojící vlevo redukuje (současně se oxiduje a rozpouští) kov stojící vpravo. Platí i opak; kov stojící napravo, je schopný kov vlevo od něho zoxidovat a sám se přitom redukovat. • Množství uvolněných iontů nemusí vždy odpovídat koncentraci kovů ve slitině. Elektrochemická řada kovů (dle Beketova)

Li K Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Sn Pb H Cu Ag Hg Pt Au <- neušlechtilé kovy

ušlechtilé kovy ->

Elektrochemická řada kovů s hodnotami elektrodových potenciálů proti vodíkové elektrodě. Kov

Elektrochemický potenciál [V]

Ca

-2,9

Al

-1,7

Ti

-1,6

Zn

-0,8

Cr

-0,7

Fe

-0,4

Co

-0,3

Ni

-0,3

Sn

-0,1

H

0

Cu

+0,2

Ag

+0,8

Hg

+0,8

Pt Au

Kovy s vysokými zápornými hodnotami (stojící vlevo od H) jsou náchylné ke korozi, kovy vpravo jsou odolnější. Typické elektrodové potenciály několika dentálních slitin v umělé slině Dle Craig´s Restorative Dental Materials, 12th. Edition

Slitina H

Elektrochemický potenciál [V] 0

Amalgám

-1,7

Nízkoměďnatý

0,02

Vysokoměďnatý

0,10

Ni slitny

0,12-0,25

Co slitiny

0,30

+1,2

Slitina Au-Cu-Ag

0,35

+1,5

Slitina Au-Pt-Pd-Ag

0,35-0,45

Nežádoucí účinky koroze slitin Rozpouštění a uvolňování iontů konstitučních kovů a jejich příměsí do organismu (alergizující účinek Ni, Cr, Pd…), ztráta lesku a barvy, nárůst drsnosti a snížení mechanické odolnosti. Riziko může představovat i uvolňování částic slitiny do organismu abrazí nebo vdechováním jejich částic při úpravách broušením v laboratoři, či ordinaci.

55

Stárnutí keramických materiálů Dvoufázová struktura – skelná matrice a krystalická fáze (skelné keramické materiály, sklem infiltrované materiály), nebo polykrystalická struktura bez skelné fáze. Matrice – živcové sklo (KAlSi3O8) Krystalická fáze: Krystalická fáze leucit

Pevnost v ohybu [MPa]

KAlSi2O6

100-130

Al2O3

150-600

lithiumdisilikát

Li2Si2O5

150-350

spinel

MgAl2O4

400

zirkon

ZrO2

600-1200

alumina

56

Jedná se o velmi křehké materiály, jejichž stabilita v ústní dutině je ovlivňována: 1. Odolností proti degradaci ve vodě a kyselému prostředí, kdy se z jejich struktury mohou uvolňovat kovové ionty skelné i krystalické fáze a to zejména u materiálů s vyšším obsahem skelné fáze, 2. Přítomností defektů – dutin, pórů a ostrých hran vznikajících při úpravách náhrady broušením a air-abrazí, a které působí jako koncentrátory napětí a iniciátory trhlin, 3. Odolností proti šíření trhlin.

57

4. U zirkoničité keramiky „nízkoteplotním stárnutím„ (low temperature ageing). ZrO2 – velmi pevná keramika s vysokou pevností a odolností proti šíření trhlin. Komplikovaná krystalografická struktura: ZrO2 – monoklinický (m) do 1170oC tetragonální (t) do 2370oC kubický při vyšších teplotách

Transformace tetragonální – monoklinický (t-m) je spojena s nárůstem objemu o cca 4,5 % stabilizuje růst trhlin. Ke stabilizaci t modifikace za normální teploty je přidáváno Y, Mg, Ca. 58

monoklinický tetragonální

trhlina

Transformace t-m generuje tlak uzavírající rostoucí trhlinu, snižuje napětí před čelem trhliny a zastavuje její růst. Problém: transformace t-m nastává i při mechanickém zatížení broušením, air-abrazí a samovolně i v přítomnosti vody (low temperature aging) vždy se zhoršením mechanické odolnosti této keramiky. 59 2013

1. Koroze keramických materiálů • Obecně výborná odolnost proti působení chemických látek a kyselin. V případě APF gelů (Acidulated Phosphate Fluoride), a přípravků s vyšší koncentrací např. SnF2 – napadení skelné živcové matrice a uvolňování iontů z její struktury. Rozpouštění matrice vede ke zvýšení drsnosti povrchu a narušení povrchové struktury keramiky (zbarvování, akumulace plaku, nárůst abrazivity..). • U běžných přípravků s obsahem do 2% NaF a 0,4% SnF2 významné porušení povrchu živcové keramiky prokázáno nebylo. • V přítomnosti kyselých nápojů dochází k vyluhování iontů Na, K, Mg, Y, Al, Ca, Li a dalších, byť v menších koncentracích, než u ostatních rekonstrukčních materiálů. 60

2. Abraze a pevnost keramických materiálů V důsledku křehkého chování skelné matrice je zejména živcová keramika náchylná k frakturám již při malém zatížení. Povrchové mikrofraktury vedou k vylamování skelných částí keramického materiálu – zvyšují drsnost povrchu a jeho abrazivní vlastnosti. U některých typů proto výrazná abraze antagonisty. Schema křehkého porušení skelné matrice povrchovými mikrofrakturami

Krystalická fáze

Skelná matrice 61

Závěr Stárnutí zubních materiálů v ústní dutině vede vždy ke zhoršení jejich vlastností včetně biologických. Je proto nutné znát základní vlastnosti materiálů a dodržovat doporučené postupy při jejich aplikaci.