Цинк-фосфатні цементи

Цинк-фосфатний цемент один з перших цементів, що з`явилися в стоматологічній практиці, який широко використовується і по теперішній час. Цей цемент являють собою білий порошок, який змішується з прозорою рідиною. Порошок в основному складається з оксиду цинку з додаванням близько 10% оксиду магнію, рідина є 45 - 64% фосфорну кислоту.

Форма випуску

порошок

Порошок обпалюється при температурі вище 1000Т протягом декількох годин для зниження його реактивності і забезпечення відповідного робочого часу і часу твердіння цемента- матеріал, який не пройшов випалу, затвердевал б занадто швидко.

Оксид магнію додається для додання цементу білого кольору, для додання порошку оксиду цинку більшої пухкості, а також для підвищення міцності цементу на стиск. Інші оксиди (такі як оксид кремнію і алюмінію) додавалися в невеликих (до 5%) кількостях для поліпшення механічних властивостей затверділого матеріалу і забезпечення ряду колірних відтінків.

Деякі склади містять фториди (зазвичай у вигляді невеликого відсотка фториду олова), і в основному рекомендуються до застосування у випадках, де особливо показано присутності фториду, наприклад, при фіксації ортодонтичних пристосувань.

рідина

Рідина буферіруется добавкою оксидів, присутніх в порошку, і гідроксидом алюмінію, які служать для утворення в ній фосфатів. Цинк є істотним елементом для реакції утворення цементу, в результаті реакції утворюється аморфний фосфат цинку, в той час як алюміній знижує швидкість реакції, гарантуючи необхідну тривалість робочого часу цементу. Отримання необхідного робочого часу залежить також від дотримання співвідношення порошок-рідина.

реакція твердіння

При змішуванні оксиду цинку з водним розчином фосфорної кислоти, поверхневий шар частинок порошку розчиняється кислотою і спочатку утворюється кислий цінкфосфат:

Після цього відбувається подальша реакція, при якій, в другій фазі процесу, утворюється гідратований фосфат цинку:

Ця речовина практично не розчинна і кристалізується з утворенням фосфатной матриці, яка пов`язує разом не набрали реакцію частинки оксиду цинку. Реакція злегка екзотермічна, що супроводжується деякою усадкою цементу.

Вважають, що присутність алюмінію в комерційних марках цементу запобігає процес кристалізації, утворюючи таким чином скляну матрицю в формі алюмофосфатного гелю. Присутність магнію, також стримує кристалізацію, тому що присутність цього елемента перешкоджає кристалізації будь-якого виду. Згодом все-таки може проходити деяка кристалізація з утворенням кристалів хопеіта.

Незв`язана вода утворює глобули в цементі і робить його високопроніцаемого, тому висушений матеріал пористий. Остаточна структура цементу - це частинки, що не прореагував оксиду цинку в матриці, що складається з фосфатів цинку, магнію і алюмінію.

властивості

Узагальнюючи накопичений досвід застосування цинк-фосфатного цементу, можна відзначити, що цей фіксує матеріал був і є одним із широко використовуваних матеріалів, демонструючи чудові клінічні результати. Даний цемент мають чітко необхідний робочий час і швидкий час твердіння.

Робочий час і час твердіння

Робочий час для більшості марок цінкфосфатного цементу при його застосуванні для фіксації зазвичай становить близько 3 - 6 хвилин. Залежно від методики замішування, час твердіння може варіюватися від 3 до 14 хвилин.

Залежно від призначення цемент замішують або густої консистенції, якщо його застосовують як прокладки, або рідкої - коли цементом фіксують незнімні зубні протези.

Порошок і рідина цементу змішують, поступово додаючи порошок в рідину, спочатку дрібними порціями, а потім порції збільшують. В кінці змішування знову додають порошок дрібними порціями, щоб бути спокійним, що консистенція суміші не стане гущі, ніж потрібно.

Збільшення робочого часу і часу твердіння можна досягти при змішуванні порошку і рідини на більшій площі пластини. Це допомагає відводити теплоту реакції, яка в іншому випадку прискорює твердіння цементу. Навпаки, швидке введення всієї кількості порошку в рідину зменшить як робочий час, так і час твердіння. В результаті буде отримана густа суміш з низьким показником співвідношення порошок-рідина через те, що процес затвердіння почнеться занадто рано. Малий вміст порошку в суміші призведе до низької якості цементу. Застосовуючи для змішування охолоджену скляну пластину, можна збільшити робочий час, одночасно зберігаючи колишнє час твердіння. Така методика дає ще перевага, що полягає в тому, що дозволяє ввести в рідину більше кількості порошку, підвищуючи тим самим міцність і знижуючи розчинність матеріалу.

Однак слід проявляти велику обережність при використанні цієї методики змішування, оскільки існує небезпека потрапляння додаткової кількості води в суміш з поверхні пластини або через недостатнє її висушування, або через конденсацію на ній вологи. В обох випадках робочий час буде зменшуватися. Поєднання в методиці змішування цементу застосування охолодженого скла і дозованого процесу додавання порошку в рідину гарантує необхідний робочий час. Процес змішування має бути закінчений за 60-90 секунд.

Час твердіння можна збільшити за допомогою так званого способу гасіння рідини, при якому невелика кількість порошку додається в рідину за хвилину до початку основного процесу змішування.

Консистенція пасти залежить від співвідношення порошок-рідина, і важливо дотримуватися точне співвідношення цих компонентів, виходячи з конкретного призначення цементу в клініці. Наприклад, занадто низьке співвідношення порошок-рідина буде причиною отримання нетривкого і високо розчинного матеріалу з неприйнятно низьким показником рН. Необхідно мати на увазі, що іноді на практиці важко слідувати рекомендаціям виробника по оптимальному співвідношенню порошок-рідина, оскільки існуючі способи дозування компонентів не дуже точні.

Отже, більшість стоматологів воліють вводити таку кількість порошку в рідину, щоб отримати консистенцію матеріалу, відповідну конкретного призначенням його в клініці. Такий стан робить ще більш важливим прийнятий порядок дій і відтворюваність процесу змішування цементу.

Рідина зберігається в закритому флаконі. Якщо флакон тримати відкритим, втрата води в результаті її випаровування знизить рівень рН рідини, і вона стане більш концентрованою, що, як правило, призводить до уповільнення процесу тверднення. При міру випаровування і втрати води фосфорна кислота почне відділятися від розчину, і рідина набуде каламутний вигляд. У цьому випадку, рідина стає непридатною для застосування.

При використанні цементу в якості матеріалу для фіксації важливо не дозувати порошок і рідина заздалегідь, поміщаючи їх на скляну пластинку раніше, ніж це необхідно, оскільки вода може випаруватися, і це сповільнить реакцію твердіння. Не слід також залишати надовго змішаний матеріал, так як реакція твердіння починається практично відразу ж після змішування. Якщо пасту залишити на довгий час, її в`язкість може збільшитися до такої міри, що матеріал вже не буде мати необхідну плинністю.

біосумісність

Свіжа суміш цинк-фосфатного цементу має показник рН в діапазоні 1,3-3,6. Цей низький показник може зберігатися протягом значного часу і буде потрібно близько 24 годин, щоб рН досяг нейтрального рівня.

При приміщенні цементу на препарований в значній мірі зуб низький початковий рівень рН може викликати запальну реакцію пульпи. Це особливо небезпечно, якщо є підозри розтину пульпової камери навіть на мікроділянки. Слід пам`ятати, що, чим суміш більш текуча, тим нижче буде рівень рН, і тим довше часу буде потрібно для досягнення цементом нейтрального рівня рН.

Цинк-фосфатний цемент не має антибактеріальні властивості, це означає, що в поєднанні з незначною усадкою при твердінні, він не забезпечить ідеального бар`єру для проникнення бактерій. Таким чином, чутливість пульпи, пов`язана із застосуванням цього матеріалу, може бути обумовлена поєднанням таких властивостей цементу, як усадка при твердінні, відсутність антибактеріальної дії і підвищеною кислотністю в початковий момент приміщення суміші, а не тільки однієї кислотністю, як це прийнято вважати.

Пацієнт може відчувати деякі хворобливі відчуття під час процесу цементування. Вони можуть бути викликані як низьким рівнем рН цементної суміші, так і осмотичним тиском, викликаним рухом рідини через дентинні канальці. Як правило, такі відчуття носять тимчасовий характер і зникають протягом декількох годин. Наявність постійного роздратування пульпи може бути викликано застосуванням занадто рідкої суміші цементу.

Процес твердіння цинк-фосфатного цементу вимагає значного часу і протягом перших 24 годин спостерігається істотне виділення магнію з невеликою кількістю цинку. Який біологічний ефект можуть надати присутність цих різних іонів на навколишні тканини, залишається поки невідомим.

Механічні властивості

Механічні властивості матеріалу, як і всі інші, знаходяться в тісній залежності від співвідношення порошок-рідина в цементі. Міцність на стиск може варіюватися від найменшого показника 40 МПа до 140 МПа. Між співвідношенням порошок-рідина і міцністю на стиск існує лінійна залежність.

Протягом перших 10 хвилин виявляється швидке зростання міцності цементу, яка досягає величини 50% від кінцевої міцності. Потім вона зростає більш повільними темпами, досягаючи кінцевого показника приблизно через 24 години. Цемент надзвичайно крихкий, про що свідчить його дуже низька межа міцності на розрив, що знаходиться в межах 5-7 МПа. Модуль пружності приблизно дорівнює 12 ГПа, який близький до величини модуля пружності дентину.

Консистенція і товщина плівки фіксуючого матеріалу

Для гарантії гарної припасування реставрації за допомогою цинк-фосфатного цементу в якості фіксуючого матеріалу велике значення має здатність цементу утворювати дуже тонку плівку.

Після змішування порошок частково розчиняється в кислоті так, що кінцевий розмір часток порошку, що залишилися в структурі затверділого цементу, коливається від 2 до 8 мкм. Оскільки суміш легко розтікається, можна домогтися товщини плівки менше 25 мкм. Це відповідає цілям цементування, але товщина шару багато в чому залежить від застосовуваної методики змішування.

В`язкість суміші з плином часу підвищується досить швидко. За пару хвилин в`язкість може вже бути досить високою, хоча сам матеріал ще досить «керований». Тим не менш, не рекомендується відкладати цементування коронок, оскільки підвищена в`язкість, а отже більш густа суміш, може привести до істотного потовщення шару цементу і, отже, до незадовільної фіксації реставрації.

розчинність

Важливим показником є розчинність цементу, особливо при його використанні в якості матеріалу для фіксації. Розчинність матеріалу впливає на крайову проникність навколо реставрації, коронки або вкладки, і призводить до проникнення бактерій. Це може викликати як ослаблення кріплення реставрації, так і, що більш імовірно, стимулювати виникнення вторинного карієсу.

Протягом перших 24 годин після затвердіння цемент має високу розчинність в воді, втрата матеріалу може коливатися в межах від 0,04 до 3,3% (допустимий верхня межа 0,2%). Після цього часу розчинність значно знижується. В цілому, рівень розчинності в значній мірі залежить від співвідношення порошку до рідини при змішуванні цементу, і чим вище цей показник, тим стабільніше цемент.

По завершенні кінцевої стадії затвердіння матеріал стає слаборозчинні в воді, (зберігши здатність до деякого виділенню іонів цинку і фосфатів), але залишається чутливим до дії молочної кислоти. Оскільки до остаточного затвердіння проходить якийсь час, важливо виключити надмірного впливу на цемент ротових рідин.

Фторідсодержащіе цементи володіють властивістю постійного виділення фторидів протягом тривалого часу. Поглинання фторидів навколишнього емаллю знижує ймовірність її демінералізації і особливо при використанні ортодонтичних апаратів.

Практичне застосування

Найчастіше цинк-фосфатні цементи застосовуються в якості матеріалу для фіксації при цементування металевих, металокерамічних коронок і мостовидних протезів, хоча його також використовують в інших цілях, таких як фіксація ортодонтичних апаратів, а також в якості матеріалу для тимчасових пломб.

Ці цементи демонструють ряд позитивних качеств- вони:

• легко змішуються • володіють чітким (гострим), добре визначеним твердением • мають досить високу міцність на стиск, яка дозволяє витримувати навантаження, що виникають при конденсації амальгами • є дешевим продуктом.

Легкість в роботі або технологічність, а також їх прийнятні властивості при кріпленні незнімних зубних протезів, зробили цинк-фосфатні цементи дуже популярними матеріалами серед стоматологів-практиків протягом цілого століття.

Однак ці цементи мають також і такі недоліки:

• можуть надавати дратівливу дію на пульпу зуба через низький рівень рН
• Не мають антибактеріальну дію
• тендітні
• не володіють адгезійними властивостями
• щодо розчинні в середовищі порожнини рота.

Ці фактори можуть впливати на виникнення вторинного карієсу при фіксації литих конструкцій зубних протезів.

клінічне значення

Цинк-фосфатні цементи застосовувалися більше ста років і, незважаючи на їхні недоліки, ними будуть користуватися багато років і в майбутньому для цементування металевих і металокерамічних реставрацій.

Основи стоматологічного матеріалознавства
Річард ван нурт