ANALISIS OF FIZIKO-MECHANICAL PROPERTIES OF MODIFIDE ZINC-PHOSPHATE LUTING CEMENT

Abstract

The research corresponds to laboratory data of toxicological and hygienic properties of zinc-phosphate luting cement, modified by nanoparticles of silicon.

Full Text

Актуальность. На сегодняшний день в ортопедической стоматологии процент осложнений при использовании несъёмных конструкций зубных протезов в первые 2-3 года остаётся достаточно высоким - 20%. Цифры по преждевременному нарушению фиксации варьируют от 2% до 50%, а развитие кариозного процесса в опорных зубах - 23-50% от общего количества осложнений [2, 7]. Этому способствуют много факторов, одним из которых является неправильный выбор и использование фиксирующих цементов [5, 6]. Для всех литых ортопедических конструкций общим является наличие промежутка между металлом и тканями зуба, в который необходимо поместить материал для фиксации. Причём этот промежуток, соответствующий, как правило, 30-50 мкм, не должен увеличиваться при цементировке [1, 3]. Цинк-фосфатные цементы используются в ортопедической стоматологии для фиксации несъёмных конструкций уже более 100 лет и за этот период зарекомендовали себя с положительной стороны, благодаря простоте в использовании, лёгкости замешивания, достаточным прочностным показателям, хорошей текучести, механической адгезии и низкой стоимости [4, 8]. Однако, с развитием современных технологий, появлением новых фиксирующих материалов и возросших к ним требованиям: постоянства объёма, хорошей совместимости с тканями зуба, металлами, пластмассами, фарфором, диоксидом циркония и оксидом алюминия, отсутствием раздражения дентина и пульпы, - применение цинк-фосфатных материалов снизилось [9]. Целью исследования является изучение и анализ физико-механических свойств цинк-фосфатного цемента для фиксации несъёмных конструкций зубных протезов, модифицированного наночастицами кремния. Материал и методы исследования. В качестве исследуемого материала был выбран цинк-фосфатный цемент «Висцин» производства «Радуга-Р», имеющий стандартную рецептуру. Данный материал был модифицирован путём добавления к его порошку наноразмерных частиц кремния - до 200 нм. Нанокремний был получен из пористого кремния при его ультразвуковой обработке. Размер частиц и состав модифицирующей добавки были подтверждены электронной микроскопией и инфракрасной спектрографией соответственно, выполненными на базе центра коллективного пользования Воронежского государственного университета. Был проведён комплекс исследований физико-механических свойств исходного и модифицированного материалов: прочность на сжатие, время твердения, измерение экзотермической реакции кристаллизации. Исследование прочности материала на сжатие проводилось согласно ГОСТу Р 51744-2001 на разрывной машине ИР5040 со скоростью сжатия 1мм/мин. Группы образцов отличались друг от друга разным соотношением нанокремния, а именно: исходный материл и материалы с содержанием нанокремния в процентах по массе порошка - 1%; 0,5%; 0,13%; 0,06%; 0,03%. В каждой группе было исследовано по 5 образцов. Исследования времени твердения так же был проведены согласно ГОСТу Р 51744-2001. Были использованы исходный материал и материал с добавлением нанокремния 0,06% по массе к порошку. Исследование экзотермической реакции кристаллизации проводилось с образцами исходного материала и материала с добавлением нанокремния 0,06% по массе к порошку. Исследование проводилось на базе Центра Коллективного Пользования ВГУ. Для опыта были приготовлены кварцевые сосуды диаметром 1,5 см, высотой 3 см, имеющие выемку в центре высотой 1 см для термопары. Порошок для замешивания 1 мл цемента насыпался в сосуд, добавлялась жидкость, смесь перемешивали в течение 25-40 секунд и помещали на термопару, где и производились измерения. Исследования проводили при комнатной температуре 22-230С в помещении площадью 12м2, высотой потолков 3м, в присутствии 3 человек. Кварцевый сосуд перемещался и удерживался пинцетом во избежание погрешностей. Полученные результаты и их обсуждение. Прочность на сжатие исходного материала - цинк-фосфатного цемента «Висцин» составила в среднем - 85 МПа, что соответствует ГОСТу Р 51744 - 2001. Добавление наноразмерных частиц кремния изменяло показатель в зависимости от их процентного соотношения (рис.1). При исследовании времени твердения исходный материал «Висцин» при замешивании по инструкции производителя показал средний результат 5,5-6 минут. Материал с добавлением нонокремния в соотношении 0,06% по массе к порошку, при замешивании в тех же пропорциях показал средний результат 6 минут 20 секунд. Исследование экзотермической реакции кристаллизации показало, что в условиях эксперимента при комнатной температуре 22-230С исходный материал «Висцин» разогревался на 1,5-20С сильнее, чем материал, модифицированный наноразмерными частицами кремния (рис. 2). Рис. 1. Усреднённые результаты испытаний прочности на сжатие Рис. 2. График экзотермической реакции при кристаллизации Нами установлено, что добавление к цинк-фосфатному цементу нанокремния в соотношении 0,06% по массе к порошку увеличивается его прочность на сжатие по отношению к исходному материалу на 15%. При увеличении или уменьшении процента нанокремния данный показатель снижается на 8-12%. Модификация цинк-фосфатного цемента нанокремнием в соотношении 0,06% по массе к порошку приводит к увеличению времени твердения на 20-40 секунд, что в свою очередь может увеличить рабочее время материала. При добавлении к цинк-фосфатному цементу нанокремния в соотношении 0,06% по массе к порошку при кристаллизации уменьшается экзотермическая реакция на 1,5±0,20С, что является положительным моментом в отношении влияния температурного раздражителя на пульпу опорных зубов. Выводы. Анализ проведенных результатов исследования свидетельствует о том, что модификация цемента наночастицами кремния придает ему качества, дающие несомненные преимущества перед исходным материалом и повышает качество лечения несъемными конструкциями зубных протезов.