12 июл. 2019 г.

Классификация стоматологических материалов

Классификация стоматологических материаловВсе стоматологические материалы, которые применяются для лечения зубов в стоматологии, делятся на четыре категории:
  • металлы,
  • керамика,
  • полимеры
  • и композиты.

Каждый из них имеет характерную микроструктуру и соответствующие ей свойства. В восстановительной стоматологии в каждой ситуации крайне важно знать структуру и свойства используемых материалов. Формальные общие определения каждой категории материалов не имеют практического значения. Вместо них, наиболее часто, используются представленные ниже определения.

Металлы

Металл состоит из элемента, который содержит валентные электроны среди всех атомов в твердом веществе и не образует локальных ионных или ковалентных связей. Сплав металла — это смесь металлических элементов, образующих химическую связь. В результате такого смешивания элементы могут быть полностью растворимыми (например, Au-Cu) или частично растворимыми (например, Ag-Sn), образуя более одной фазы. Системы металлов почти всегда имеют кристаллическую структуру, и большинство из них являются поликристаллическими твердыми веществами. Отдельные кристаллы, или гранулы, обычно имеют микроскопический размер. Гранулы могут иметь одинаковый (одна фаза) или полифазный состав (несколько разных фаз). Различные фазы имеют разные химические составы. В сплавах металлов фаза (кристалл, или гранула) всегда представлена в виде чистого элемента металла.

На распределение фаз влияет предшествующая тепловая и механическая обработка твердого вещества, которая может придать материалу определенного состава широкий спектр свойств. Периодическая таблица состоит в основном из элементов металлов. Поэтому металлы могут образовывать много различных систем.

Металлы и их сплавы обычно склонны как к химической, так и к электрохимической коррозии. Химическая коррозия происходит при прямой химической реакции на поверхности металла, когда его атомы реагируют с кислородом или другими химическими веществами. Электрохимическая коррозия происходит, когда два металлических электрода с различным составом, структурой и локальной средой подключены к электрической цепи и находятся в растворе электролита, образуя при этом ионы металлов на аноде и поток электронов по направлению к катоду, что приводит к анодным и катодным реакциям. Большинство химических реакций могут проходить как по химическому, так и по электрохимическому механизмам. Известно, что во влажной среде, такой как полость рта, электрохимические реакции весьма вероятны.

Керамика

Керамика представляет собой смесь металлических и неметаллических элементов, имеющих между собой химическую связь как ионного, так и ковалентного характера. В Периодической таблице только несколько элементов (углерод, кислород, азот, водород и хлор) не являются металлами. Большая часть применяемой в стоматологии керамики представляет собой химическую смесь трех основных оксидов металлов: SiO4, Al2O3, К2О. Керамика может также образовываться в результате коррозии металлов.

Коррозия металлических элементов может быть активной, пассивной или иммунной, в зависимости от химической или электрохимической реакции с другими элементами, окружающими их. Активные металлы подвергаются коррозии с образованием твердых керамических веществ или растворимых соединений. Например, железо реагирует с кислородом, образуя оксид железа. При коррозии пассивных металлов образуется тонкий слой керамических веществ, которые остаются прикрепленными к их поверхности и предотвращают дальнейшую коррозию (пассивация). Титан реагирует с кислородом с образованием слоя оксида титана, который предотвращает дальнейшую реакцию и защищает поверхность. Благородные металлы, такие как золото, в обычных условиях не вступают в реакции. Большинство металлов являются активными, поэтому керамика распространена в мире намного больше, чем металлы. Большая часть керамики, используемой в стоматологии, состоит из оксидов.

Керамика может быть:
  • кристаллической и/или не кристаллической;
  • с преобладанием кремнезема (SiO2) (силикатная керамика);
  • образованной главным образом за счет реакций металлов с кислородом (оксидная керамика) и/или имеющей относительно простые родственные структуры (основные структуры) или замещенные структуры (производные структуры);
Большинство керамических материалов являются полукристаллическими, силикатами, оксидами и производными структурами. Простые керамические структуры чаще имеют ионные связи. Более сложные структуры обычно имеют сочетание ионных и ковалентных связей.

Полимеры

Полимеры представляют собой длинные молекулы, состоящие из неметаллических элементов (например, углерод, кислород азот, водород), которые образуют между собой химические ковалентные связи. Принципиальное их отличие от других органических материалов состоит в том, что их молекулы имеют большой размер и, следовательно, большой молекулярный вес. Процесс образования полимера из отдельных молекул, мономеров, называется полимеризацией. Мономер означает «один», полимер — «много единиц».

Наиболее известным примером полимеризации в промышленности и стоматологии является полимеризация мономера метилметакрилата (100 г/моль) в полимер метилметакрилата (300 000 г/моль). Название большинства полимеров образуется путем добавления префикса "поли-" к названию основного мономера в молекуле полимера (например, поли-метилметакрилат) или путем добавления префикса "поли-" к определению химических связей между молекулами мономеров (например, полиамид полисахарид, полиэстер, полиэфир, полиуретан). В некоторых других случаях полимерам дают коммерческое название (например, нейлон, тефлон, дакрон, плексиглас).
Большой размер и сложная структура молекул большинства полимеров не позволяют им подвергаться кристаллизации. В нормальных условиях почти все полимеры имеют не кристаллическую структуру.

Полимеры можно классифицировать в зависимости от кинетики их реакции полимеризации. Цепная реакция полимеризации предполагает быстрое включение мономеров к растущим цепочкам молекул.

Ступенчатая реакция полимеризации происходит медленно, за счет случайного включения мономеров к растущим окончаниям молекул.

Акриловые мономеры, широко использующиеся в стоматологии, подвергаются цепной реакции полимеризации.

Цепная реакция полимеризации имеет следующие стадии:
  • активация (образование свободных радикалов),
  • инициация (соединение свободных радикалов с молекулами мономера и начало роста цепочки полимера),
  • разрастание (продолжение добавления молекул мономера)
  • завершение (прекращение роста окончаний цепочки полимера по одному из возможных механизмов)
Кинетика реакций на любом этапе может быть достаточно сложной, и на нее могут влиять многие факторы, такие как температура, продолжительность реакции или метод инициации. Для увеличения скорости активации могут использоваться ускорители-катализаторы (химические вещества, свет или повышенная температура). Для нейтрализации вновь образующихся свободных радикалов и прекращения или замедления инициации могут добавляться замедлители, которые обычно являются химическими веществами. Цепная реакция полимеризации может происходить с очень большой скоростью, выделяя при этом много тепла. Метил-метакрилатные мономеры, соединяясь, образуют полимер со скоростью 1 000 000 единиц в секунду.

Композиты

Композиты представляют собой физическую смесь металлов, керамики и/или полимеров. Целью создания такой смеси является комбинация свойств ее компонентов для получения промежуточных свойств и использование преимуществ каждой из фаз. Примером классической смеси, используемой для стоматологических реставраций, является смесь частиц керамики в полимерной матрице. Обычно ее называют стоматологическим композитом.

Свойства композитов можно легко объяснить в зависимости от объема смешиваемых фаз. Этот принцип называется правило смесей, и он широко применяется для всех материалов. Зная фазы структуры любого материала и характер их взаимодействия, можно достаточно точно предсказать свойства материала.

Композиты можно описать как смесь наполнителя (диспергированная фаза), включенного в основную фазу (матрицу). Во время манипуляций или нанесения материала матрица обычно временно пребывает в жидком состоянии. Кроме того, она может иметь не очень желательные свойства в смеси. Уменьшение содержания матрицы в системе приводит, как правило, к образованию материалов с более желательными клиническими свойствами. Для распределения энергии в системе композита на все фазы, важно, чтобы диспергированная фаза имела эффективную связь с основной фазой.

Комментариев нет:

Отправить комментарий

Related Posts Plugin for WordPress, Blogger...