Введение
Использование провизорных протезов стало рутинной процедурой у современных ортопедов-стоматологов [1, 3―10]. Это произошло после заката эры штампованно-паяных конструкций и вытеснения их металлокерамическими или цельнокерамическими мостовидными протезами, требующими защиты препарированных зубов и зубных рядов на период изготовления постоянных конструкций. Традиционным материалом для изготовления провизорных коронок и мостовидных протезов является полиметилметакрилат, привлекающий своей дешевизной и возможностью коррекции, но также характеризующийся множеством недостатков (значительной полимеризационной усадкой, наличием остаточного мономера (токсико-аллергическое действие), низкой прочностью и т.д.) [2, 12].
Разработка бис-акриловых композиционных пластмасс благодаря повышенной твердости, меньшей аллергенности, высокой точности и удобству применения во многом решила проблемы временного протезирования [14, 28]. Однако провизорные протезы из бис-акрилатов не способны выдерживать повышенные либо длительные функциональные нагрузки.
При наличии множества способов усиления провизорных протезов [11, 13, 14, 17―27] мы не нашли методики, позволяющей непосредственно врачу одномоментно выполнить армирование протеза из бис-акрилата.
Для повышения прочности провизорных мостовидных протезов из бис-акриловой пластмассы был запатентован "Способ изготовления временных несъемных зубных протезов" № 2544098 от 04.02.2015, где предложено армировать стекловолокном бис-акриловую композиционную пластмассу в процессе прямого изготовления провизорного мостовидного протеза.
Цель исследования ― изучить при проведении механического испытания прочность на изгиб балок из бис-акриловой композиционной пластмассы, армированных стекловолокном.
Материалы и методы
Для лабораторного определения усилий разрушения балок-образцов методом трехточечного изгиба (ГОСТ 31574―2012) с помощью специальной формы, состоящей из нескольких элементов, изготавливали экспериментальные образцы размерами 2,0±0,1 х 2,0±0,1 х 25±2 мм из самотвердеющей бис-акриловой пластмассы ProtempTM4 (3М) с помещенной внутрь стеклолентой GlasSpan либо без нее (контроль). Дальнейшие испытания заключались в нагружении балок до появления видимых разрушений (рис. 1). При этом фиксировали максимальную нагрузку, которую выдерживал образец. Расстояние между центрами опор составляло 20±0,1 мм. Нагрузку прикладывали на одинаковом расстоянии от центров опор. Механические исследования проводили на испытательной машине FPZ 10-1 «Fritz-Heskert» (Германия), обеспечивающей скорость перемещения траверсы 0,75±0,25 мм/сек. На циферблате машины фиксировалась максимальная нагрузка в ньютонах (Н), соответствующая усилию разрушения образца. После высчитывания среднеарифметических значений разрушающих усилий (M) и отклонения средней (m) с переводом абсолютных значений (Н) в относительные (МПа) проводили статистическое сравнение групп с помощью параметрического критерия Стьюдента (Т).
Рис. 1. Схема испытаний на трехточечный изгиб
Fig. 1. Three-point bending test diagram
Для проведения данного эксперимента нами было всего изготовлено 65 балок-образцов, среди которых выделили 8 групп (от 4-х до 10-ти в каждой).
Материал, характер армирования и алгоритм изучаемых групп: Protemp 4 (контроль); Protemp 4 + стеклолента (GlasSpan) + адгезив (Single–bond) + жидкотекучий СТК (Filtek flow); Protemp 4 + стеклолента (GlasSpan) + адгезив (Single–bond, 3M); Protemp 4 + стеклолента (GlasSpan) + ангидрин + жидкотекучий СТК (Filtek flow); Protemp 4 + стеклолента (GlasSpan) + адгезив (Single–bond) + жидкотекучий СТК (Filtek flow) с предварительным засвечиванием галогеновым светом; Protemp 4 + стеклолента (GlasSpan) + адгезив (Single–bond) с предварительным засвечиванием; Luxatemp (DMG) (без армирования); Re-fine Acrylic (Yamahachi) (без армирования).
Результаты
Удельная сила разрушения на изгиб (М) балок для указанных групп указана в табл.
Таблица
Относительная прочность на изгиб балок из бис-акриловой и акриловой пластмассы
Table. Results of the relative flexural strength of the beams made of bis-acrylic and acrylic resin
|
№ группы |
Число образцов (шт.) |
Средняя сила (M) разрушения (МПа) |
Отклонение средней (m) |
|
1 |
10 |
130,1 |
2,6 |
|
2 |
10 |
278,3 |
2,6 |
|
3 |
4 |
177,4 |
9,4 |
|
4 |
4 |
228,0 |
6,4 |
|
5 |
10 |
243,8 |
4,9 |
|
6 |
6 |
91,9 |
4,1 |
|
7 |
10 |
133,1 |
4,9 |
|
8 |
9 |
92,7 |
3,5 |
Ориентиром для последующего сравнения послужила прочность образцов контрольной группы (№ 1) из бис-акрилата Protemp 4 без армирования ― 130,1±2,6 МПа. Наибольшие значения прочности на изгиб показали образцы группы № 2 с полноценной пропиткой армирующей стеклоленты адгезивом (бондом) и жидкотекучим композитом ― 278,3 ±2,6 МПа. Обращаем внимание на то, что светополимеризация СТК с адгезивом в данном случае проводилась сквозь пластмассу уже изготовленной балки. Предварительная же светополимеризация стекловолоконной арматуры, пропитанной адгезивом и СТК (группа № 5), оказалась менее эффективной ― 243,8 ± 4,9 МПа. Различия статистически достоверны.
Попытки исключить жидкотекучий СТК, оставив лишь адгезив, натолкнулись на технические сложности, а именно: неполимеризованный адгезив ингибировал самополимеризацию бис-акрилата (группа № 3), что приводило к непредсказуемому и нестабильному результату, хотя она и усиливала балку, ― 177,4±9,4 МПа, а предварительная светополимеризация адгезива (группа № 6) даже ослабляла ее ― 91,9± 4,1 МПа, видимо, вследствие вероятности образования пор на границе между стекловолокном и бис-акрилатом.
Замена адгезива, ингибирующего бис-акрилат, на обработку extempore ангидрином (группа № 4) существенно усиливала балку ― 228,0 ±6,4 МПа, однако также статистически значимо уступала балке с полноценной пропиткой (группа № 2).
На представленной далее диаграмме (рис. 2) демонстрируется визуальное сравнение шести основных групп (кроме № 4 и 6).
Рис. 2. Визуальная оценка относительной прочности (МПа) балок из групп № 1, 2, 3, 5, 7 и 8
Fig. 2. Visual assessment of the relative flexural strength (MPa) of beams from groups No. 1, 2, 3, 5, 7 and 8
Среди проведенных исследований выделяются две группы, в которых балки выполнены из других материалов. В группе № 7 ― это материал, подобный Protemp 4 (3М), ― бис-акрилат Luxatemp (DMG). Прочность балок из Luxatemp оказалась аналогичной (с отсутствием статистической разницы) Protemp 4 ― 133,1± 4,9 МПа. Однако балки из Luxatemp оказались существенно менее жесткими в течение получаса после их изготовления. Поэтому для большего удобства при манипуляциях мы продолжили исследования именно с Protemp 4.
Наконец, в группе № 8 были исследованы балки из самотвердеющей акриловой пластмассы Re-fine Acrylic (Yamahachi), используемой для непрямого изготовления провизорных протезов. Полученные результаты показали существенно меньшие значения прочности даже по сравнению с неармированным бис-акрилатом Protemp 4 ― 92,7 ± 3,5 МПа.
Сравнение значений, полученных в группах, показало статистически значимые различия по критерию Стьюдента (Т) между всеми группами, кроме № 2 и 5 (p>0,05). Так, T (1-2) = 40,0; T (1-3) = 4,8; T (2-3) = 10,3; T (2-4) = 7,3; T (1-5) = 20,2; T (2-5) = 6,25; T (1-6) = 7,8 (p< 0,001); T (3-4) = 4,3 (p<0,01).
Выводы
1. Сравнение результатов прочности на изгиб между 1-й контрольной (бис-акриловая пластмасса Protemp 4 без армирования) и другими (армирование стеклолентой) группами выявило существенное упрочнение пластмассы после армирования.
2. Использование армирующей стеклоленты с полноценной пропиткой адгезивом и жидкотекучим композитом повышает прочность бис-акриловой пластмассы более чем в 2 раза.
Известный эффект армирования полимеров может быть применим для бис-акриловой композиционной пластмассы, но требует дальнейшего изучения в клинике.
