Siła połączenia materiału uszczelniającego ze szkliwem w

© Borgis - Nowa Stomatologia 4/2008, s. 135-140
Elżbieta Jodkowska, *Konrad Małkiewicz
Siła połączenia materiału uszczelniającego ze szkliwem w
zależności od metody opracowania powierzchni zęba
Shear boud strenght to dentin of fissure in relation to surface preparation method
Zakład Stomatologii Zachowawczej Instytutu Stomatologii Warszawskiego Uniwersytetu Medycznego
Kierownik Zakładu: prof. dr hab. Elżbieta Jodkowska
Polecane książki z księgarni medycznej BORGIS:
Endodoncja kliniczna
Choroby przyzębia
Zarys współczesnej ortodoncji
WSTĘP
W ciągu ostatnich 30 lat zaobserwowano zmniejszanie się intensywności choroby próchnicowej w uzębieniu
stałym w populacji dzieci i młodzieży (1) zamieszkującej kraje Europy Zachodniej i Skandynawii. Korzystny trend
poprawy stanu zdrowia jamy ustnej należy przypisać systematycznej ekspozycji tkanek twardych zęba na fluorki,
odpowiedniej diecie, wzrostowi statusu ekonomicznego społeczeństw zamieszkujących kraje rozwinięte oraz
lepszemu dostępowi do profilaktyki i leczenia stomatologicznego.
Analizując dane epidemiologiczne, w których intensywność choroby próchnicowej wyrażona jest wskaźnikiem
DMFT można zauważyć na przestrzeni lat spadek wartości wskaźnika, czyli poprawę „statystycznego” stanu
zdrowia jamy ustnej w badanych populacjach. Jednocześnie jednak niepokoi „rozwarstwienie” badanych grup na
część, w której występuje istotny spadek intensywności występowania zmian próchnicowych oraz część, w której
nie odnotowuje się korzystnego trendu ograniczenia zasięgu choroby. Na podstawie wspomnianego zjawiska
wyodrębniono w epidemiologii stanu zdrowia jamy ustnej pojęcie „grupy ryzyka” tj. populacji lub jej części
dotkniętej schorzeniem w wyższym stopniu niż reszta społeczeństwa lub odpowiadająca wspomnianej grupie
ryzyka subpopulacja. Zjawisko występowania grup ryzyka rozwoju choroby próchnicowej kazało podjąć
profilaktyczne działania skierowanych selektywnie do takich właśnie populacji i mających na celu zapobieganie
rozwojowi choroby w miejscu największego na nią narażenia. Do najpowszechniej stosowanych działań
profilaktycznych, mających na celu ograniczenie intensywności występowania próchnicy zębów wśród dzieci i
młodzieży należą różne formy profilaktyki fluorkowej oraz zabezpieczanie bruzd i zagłębień anatomicznych zębów
materiałami mającymi wypełnić miejsca sprzyjające retencji resztek pokarmowych. Działania takie są
podejmowane na szerszą skalę w ramach programów profilaktycznych, a ich skuteczność została potwierdzona
wieloma badaniami (2, 3, 4). Należy wspomnieć jednak, że analizy piśmiennictwa opisującego badania nad
skutecznością redukcji choroby próchnicowej poprzez stosowanie uszczelniaczy bruzd opisane przez Simonsen´a
(2) i Llodra (4), zwróciły uwagę na różną skuteczność wspomnianej metody profilaktycznej w zależności od
przyjętego trybu postępowania klinicznego i populacji objętej działaniami leczniczymi.
Według niektórych autorów (5) profilaktyka fluorkowa przyczyniła się przede wszystkim do ograniczenia
występowania próchnicy na powierzchniach gładkich zębów. Mniejszą skuteczność tej metody stwierdzono
natomiast w stosunku do zagłębień anatomicznych występujących w formie bruzd na powierzchniach żujących
zębów przedtrzonowych stałych oraz trzonowych stałych i mlecznych. Wskazane miejsca sprzyjają zaleganiu
resztek pokarmowych i są gorzej oczyszczane zarówno przez ślinę czy ruchy miękkich struktur jamy ustnej, jak i
poprzez przeprowadzanie domowych czy profesjonalnych zabiegów higienicznych. Konieczność wyodrębnienia
postępowania profilaktycznego zarezerwowanego dla miejsc sprzyjających retencji pokarmów przyczyniła się do
szerokiego wdrożenia do postępowania klinicznego zabiegu uszczelniania bruzd świeżo wyrzniętych zębów
trzonowych mlecznych oraz zębów trzonowych i przedtrzonowych stałych. Idea wspomnianego zabiegu, zwanego
popularnie lakowaniem, polega na pozbawieniu powierzchni zębów miejsc zwiększonego zalegania płytki
bakteryjnej oraz pozbawienia bytującej na dnie szczelin anatomicznych drobnoustrojów substratów pokarmowych
niezbędnych do syntezy działających kariogennie metabolitów.
Uszczelniacze bruzd są półpłynnymi substancjami należącymi do różnych grup materiałowych, wśród których
najczęściej wymieniane są: materiały oparte na żywicach Bis-GMA wzmocnione lub nie cząstkami wypełniacza
oraz w niektórych przypadkach wzbogacone zawartością fluoru, cementy szkło-jonomerowe konwencjonalne lub
modyfikowane żywicą HEMA oraz cementy wzmocnione opiłkami srebra (tzw. cermety). W zależności od typu
materiału po aplikacji na powierzchnię zęba są utwardzane z wykorzystaniem światła lampy polimeryzacyjnej lub
na drodze reakcji chemicznej zachodzącej po zmieszaniu tworzących je past.
Wśród wielu czynników mających wpływ na długoterminową skuteczność profilaktycznego uszczelnienia zębów
szczególną uwagę należy zwrócić na szczelność zaaplikowanego materiału w odniesieniu do powierzchni
zabezpieczonego zęba. Istnienie szczeliny pomiędzy naniesionym materiałem a szkliwem nie tylko nie hamuje
inwazji bakterii w głąb bruzd zęba, ale dodatkowo utrudnia diagnostykę zmian próchnicowych rozwijających się
pod materiałem (5, 6). Na szczelne połączenie uszczelniacza z tkankami zęba wpływa nie tylko rodzaj materiału
ale także technika przygotowania szkliwa przed aplikacją materiału. Nie ulega wątpliwości, że istotne znaczenie
dla powodzenia zabiegu ma oczyszczenie powierzchni zęba z płytki bakteryjnej. W piśmiennictwie znajdujemy
również doniesienia o zwiększeniu stopnia retencji materiału uszczelniającego na skutek wytrawiania szkliwa
roztworem kwasu (cyt. za 1, 7) Zarówno rodzaj stosowanego kwasu, czas aplikacji oraz jego stężenie mają
znaczny wpływ na siłę wiązania materiałów uszczelniających z twardymi tkankami zęba. Wytrawiacze w postaci
żelu ograniczają niekontrolowane działanie demineralizacyjne na twarde tkanki zęba. W przeciwieństwie do
roztworów kwasów, stosowanych w postaci płynnej, forma żelu zapewnia stałą wilgotność powierzchni oraz
zapobiega blokowaniu powstających mikrokanalików szkliwa solami wapnia wytrącającymi się podczas procesu
trawienia. Udowodniono, że wydłużenie czasu wytrawiania twardych tkanek zęba może spowodować wzrost siły
wiązania materiałów opartych na żywicach ze szkliwem i zębiną. Badania Jodkowskiej (7) wykazały statystycznie
istotną różnicę w wytrzymałości połączenia uszczelniacza ze szkliwem badanego testem na ścinanie. Autorka
wykazała również różnice w sile połączenia materiału uszczelniającego ze szkliwem, w zależności od typu
stosowanej żywicy uszczelniającej. W badaniach Jodkowskiej stwierdzono, iż materiał uszczelniający Helioseal
aplikowany na szkliwo trawione kwasem ortofosforowym przez 60 s łączy się w bardziej trwały sposób z tkanką
niż uszczelniacz Concise Light Cure White Sealant aplikowany na szkliwo trawione tym samym kwasem przez 20,
30 lub 60 s (p=0,05).
Niektórzy autorzy nie podzielają powyższej opinii, co do dodatniej korelacji pomiędzy czasem aplikacji kwasu
na twarde tkanki zęba, a siłą ich połączenia z materiałami uszczelniającymi. W badaniach Kanellis i wsp. (8) nie
znaleziono istotnych różnic w retencji uszczelniaczy pomiędzy zębami, których bruzdy przygotowano techniką
trawienia kwasem niezależnie od długości aplikacji preparatu.
Inni autorzy (9-12) sugerują, iż na zwiększenie retencji uszczelniaczy na powierzchniach żujących zębów
bocznych istotny wpływ ma zabieg fissurotomii, czyli profilaktyczne poszerzenie ich bruzd za pomocą wierteł
szczelinowych.
Na retencję materiału uszczelniającego ma wpływ nie tylko jego adaptacja do ścian ubytku, ale także siła
wiązania z tkankami zęba. Do badania adaptacji materiału służą przede wszystkim testy penetracji barwnika oraz
analiza obrazów ubytek/materiał w obrazie mikroskopowym SEM. Adhezję materiałów do tkanek zęba ocenia się
zaś przede wszystkim poprzez pomiary sił wiązania uszczelniacza z tkankami zęba. Powszechnie stosowanymi
testami laboratoryjnymi są badania wytrzymałości próbek materiał/tkanka na ścinanie (ang. shear bond strenght)
i rozciąganie (ang. tensil bond strenght) (13,14). Pozwalają one ocenić wielkość siły potrzebnej do oderwania
materiału od tkanki twardej zęba, dając wyobrażenie o efektywności wiązania w warunkach klinicznych.
CEL
Celem pracy była ocena wytrzymałości na ścinanie połączenia uszczelniacza Helioseal F i przygotowanej
różnymi metodami powierzchnia szkliwa zębów trzonowych.
MATERAŁ I METODY
Do badań wykorzystano 20 częściowo zatrzymanych zębów trzecich trzonowych, wolnych od próchnicy,
usuniętych ze wskazań chirurgicznych osobom w wieku 19-27 lat. Usunięte zęby oczyszczano z tkanek miękkich i
do czasu rozpoczęcia badania przechowywano w roztworze soli fizjologicznej w temp 5°C. Z powierzchni żujących
usuniętych zębów wycinano wiertłem trepanacyjnym walce o średnicy 5 mm, pozostawiając na szczycie próbki
mającej kształt walca wolną powierzchnię szkliwa z zachowanymi bruzdami. Korzenie zębów przeznaczonych do
badania zatapiano w żywicy akrylowej szybkopolimeryzującej Form-Plast firmy Zhermapol, uzyskując podstawy
próbek w formie prostopadłościanu. 20 uzyskanych w ten sposób próbek podzielono losowo na 4 grupy: A, B, C, i
D, oznaczając osadzone w akrylu zęby numerami 1-5 dla każdej z wyłonionych grup.
Powierzchnie żujące szkliwa uzyskanych w ten sposób próbek materiałów oczyszczano następnie szczoteczką
osadzoną na kątnicy wolnoobrotowej pracującej ze sprayem wodnym i pastą pumeksową, a następnie płukano
strumieniem wody z dmuchawki unitu i osuszano.
Powierzchnię żującą próbek grupy A opracowano poddając bruzdy działaniu strumienia powietrza i tlenku glinu
z piaskarki abrazyjnej Air Flow Prep K1 (EMS), wytrawiano 38% roztworem kwasu ortofosforowego przez 20 s, a
następnie spłukiwano strumieniem wody i osuszono.
Bruzdy na powierzchni żującej próbek grupy B opracowano laserem Er:Yag „Agat” model CTL-1601 (Centrum
Techniki Laserowej), a następnie wytrawiano, spłukiwano strumieniem wody i osuszano.
W bruzdach na powierzchni żującej próbek grupy C wykonano zabieg ameloplastyki wykorzystując wiertło z
węglika spiekanego Fissurotomy Micro NTF (SS White Burs Inc.), a w przypadku próbek grupy D do
analogicznego zabiegu wykorzystano szczelinowe wiertło z nasypem diamentowym BA 274 (Edenta).
Powierzchnie żujące badanych zębów poddano wytrawieniu kwasem ortofosforowym a następnie płukaniu
strumieniem wody i osuszeniu.
Na wypreparowane w kształcie walca próbki zębów nakładano polieterowe matryce w kształcie pustych
cylindrów. Do matryc wprowadzano lak szczelinowy Helioseal F (Ivoclar Vivadent), który polimeryzowano przez 40
s w świetle lampy halogenowej Astralis 7 pracującej w trybie pulsacyjnym. Po usunięciu matryc uzyskiwano na
szczycie powierzchni żującej próbek badanych zębów walce o wysokości 5 mm. Miejsce połączenia materiału
uszczelniającego z powierzchnią szkliwa poddawano dodatkowej, 20-sekundowej polimeryzacji lampą halogenową
pracującą w trybie ciągłym.
Akrylowy koniec przygotowanej w ten sposób próbki umieszczano w imadle maszyny testującej INSTROM,
której głowica znajdowała się w centralnej części walca z materiału uszczelniającego. Przemieszczająca się
głowica powodowała odrywanie się materiału Helioseal F od powierzchni zęba. Wyniki badania stanowiły wartości
siły potrzebnej do oderwania materiału uszczelniającego od 1 mm kwadratowego powierzchni badanej próbki
wyrażone w N, które przeliczono następnie na MPa.
Analizę statystyczną uzyskanych wartości przeprowadzono wykorzystując pakiet oprogramowania Statistica
6.0. W procesie testowania hipotez przyjęto poziom istotności p=0,05. Do analizy średnich zastosowano
jednoczynnikową analizę wariancji testem Browna-Forsythe´a, a jako testu wielokrotnego użyto testu RIR
Tukey´a.
WYNIKI
W grupie zębów opracowanych z wykorzystaniem piaskarki abrazyjnej (grupa A) odnotowano średnią siłę
wiązania z materiałem uszczelniającym na poziomie 11,94 MPa przy minimalnej wartości 9,85 Mpa i maksymalnej
17,32 MPa. Odchylenie standardowe dla wartości uzyskanej w tej grupie przyjmowało wartość 3,12.
Dla zębów opracowanych laserem Er:Yag (grupa B) średnia siła potrzebna do oderwania laku szczelinowego z
1mm kwadratowego powierzchni próbki wynosiła 9,96 MPa (min. 4,88 MPa, max. 15,77 MPa), przy odchyleniu
standardowym wynoszącym 4,46.
W grupie zębów, których bruzdy opracowano z wykorzystaniem węglikowego wiertła do fissurotomii (grupa C)
średnia siła wiązania z materiałem Helioseal F wynosiła 6,182 MPa przy wartości minimalnej 2,12 MPa i
maksymalnej 9,49 MPa. Odchylenie standardowe przyjmowało w tym przypadku wartość 2,78.
Średnia siła wiązania powierzchni zębów z lakiem szczelinowym, w których wykonano zabieg fissurotomii,
stosując standardowe wiertło diamentowe (grupa D) wynosiła 10,97 MPa (min. 2,22, max. 16,95) przy
zanotowanym w grupie odchyleniu standardowym 7,26.
Średnie wartości siły połączenia materiału uszczelniającego ze szkliwem badanych zębów prezentowane są na
rycinie 1.
Ryc. 1. Średnia siła wiązania materiału uszczelniającego z powierzchnią szkliwa (MPa).
Analiza statystyczna uzyskanych wartości odchylenia standardowego nie potwierdziła hipotezy o istnieniu
istotnych różnic pomiędzy rozproszeniem wyników w poszczególnych grupach zębów w zależności od
zastosowanej techniki preparacji powierzchni próbek.
Porównanie średnich sił wiązania pomiędzy materiałem uszczelniającym,
a powierzchnią zęba w
poszczególnych grupach nie wykazało istotnego wpływu techniki opracowania bruzd szkliwa na siłę adhezji
materiału Helioseal p=0,05.
Wartości odchylenia standardowego dla wyników uzyskanych w poszczególnych grupach badawczych
przedstawiono na rycinie 2.
Ryc. 2. Wielkość odchylenia standardowego dla wartości sił połączenia materiału uszczelniającego z powierzchnią
szkliwa w poszczególnych grupach badanych zębów.
OMÓWIENIE WYNIKÓW I DYSKUSJA
Rezultaty obecnego badania pokazują, że najwyższą siłę adhezji materiału uszczelniającego do powierzchni
szkliwa badanych zębów uzyskano w przypadku opracowania powierzchni próbki z wykorzystaniem piaskarki
abrazyjnej. Średnia wartość siły potrzebnej dla rozerwania połączenia we wspomnianej grupie próbek była niemal
dwukrotnie wyższa (11,94 MPa) niż w przypadku próbek, których zagłębienia anatomiczne opracowano z
wykorzystaniem wiertła do fissurotomii (6,18 MPa). Niższe niż w przypadku opracowania powierzchni strumieniem
dwutlenku glinu wartości sił adhezji uzyskano również w przypadku zastosowania lasera i tradycyjnego wiertła
diamentowego do opracowania bruzd badanych zębów.
W dostępnym piśmiennictwie brak jest doniesień opisujących badania siły połączenia materiałów
uszczelniających w zależności od metod opracowania zagłębień anatomicznych zębów. Autorzy (15, 16, 17)
prowadzący badania nad adhezją materiałów uszczelniających aplikowali je na płaskie powierzchnie szkliwa. Taki
sposób postępowania niewątpliwie zapewnia większą jednorodność próbek lecz nie pozwala na opracowanie ich
powierzchni z wykorzystaniem wierteł, tak jak ma to miejsce podczas aplikowania uszczelniacza w warunkach
jamy ustnej.
Jednocześnie warto zauważyć, że wartości siły połączenia materiału uszczelniającego z powierzchnią badanych
zębów była zbliżona do wartości uzyskanych przez innych autorów. W badaniach Bosratto i wsp. (17) stosujących
technikę wytrawiania kwasem fosforowym uzyskano siłę wiązania na poziomie 12,49 MPa. Ci sami autorzy łącząc
technikę wytrawiania z wcześniejszym abrazyjnym opracowaniem powierzchni uzyskali siłę wiązania na poziomie
12,59 MPa.
Wyższe wartości sił połączenia uszczelniacza ze szkliwem usuniętych zębów uzyskał w swoich badaniach Salem
(16). Dla próbek przygotowanych poprzez wytrawianie kwasem ortofosforowym zanotował siłę połączenia na
poziomie 26,79 MPa, w przypadku stosowania techniki wytrawiania w połączeniu z abrazją 27,18 MPa, a po
opracowaniu powierzchni laserem i wytrawieniu aż 32,27 MPa.
Wymienieni autorzy stosowali inne niż w obecnym badaniu materiały uszczelniające oraz posługiwali się
podczas ich aplikacji żywicami łączącymi. Nie jest możliwe więc bezpośrednie porównanie wyników ich badań z
wynikami badań obecnych.
W obecnym badaniu najwyższą siłę adhezji uzyskano stosując metodę abrazji powietrznej do opracowania
powierzchni badanych zębów. W piśmiennictwie spotykamy doniesienia opisujące zmianę rzeźby powierzchni
szkliwa (18, 19) po opracowaniu wspomnianą metodą. Cząsteczki dwutlenku aluminium uderzające o
powierzchnię zęba powodują powstanie dodatkowych zagłębień, które mogą służyć jako miejsca retencji dla
uszczelniacza.
W dostępnym autorom piśmiennictwie spotkać można prace, których autorzy oceniali adhezję uszczelniaczy
stosowanych bezpośrednio na tkanki zęba lub na aplikowany wcześniej system łączący. W przypadku
bezpośredniej aplikacji materiału na wytrawione szkliwo jego połączenie z tkanką opiera się na zjawisku adhezji
mechanicznej. Utrata szczelności i wypadanie materiału z miejsca aplikacji prowadzą do rozwoju próchnicy
wtórnej. Zwiększanie szczelności połączenia pomiędzy tkankami zęba a materiałem następuje na drodze adhezji
chemicznej polegającej na wymianie jonowej zachodzącej na granicy faz: materiał-szkliwo. Wyniki badań różnych
autorów dotyczące wytrzymałości wiązania uszczelniacza ze szkliwem badanej testem na ścinanie po
zastosowaniu pośrednich systemów łączących są sprzeczne. Część z autorów obserwowała obniżenie (20, 21, 22),
zaś inni wzrost wytrzymałości połączenia (23, 24, 25) pomiędzy materiałem a tkankami zęba. Do wspomnianych
rozbieżności przyczyniają się niewątpliwie różnice w posługiwaniu się materiałami, ich stosowanie z niewłaściwie
dobranym systemem łączącym oraz różne metody testowania (rozrywanie, ścinanie). Stwierdzono np.
ograniczenie siły wiązania żywic z trawionym szkliwem po pokryciu jego powierzchni niektórymi primerami
fabrycznych systemów łączących (26). Hadavi (20) obserwował znaczne zmniejszenie wytrzymałości wiązań
materiału uszczelniającego ze szkliwem po zastosowaniu pośredniego systemu połączenia z zębiną z 10,62 do
7,36 MPa. Niektóre żywice (primery) natomiast znacząco zwiększają siłę łączenia laków szczelinowych z
trawionym szkliwem. W badaniach Choi (23) stosowano na wytrawione szkliwo pośrednie czynniki łączące z
zębiną. Autorzy obserwowali wzrost wytrzymałości wiązania mierzonej testem na ścinanie z 12,7 do 15,9. MPa. Z
kolei Thomps (22) badający 4 różne systemy łączące stosowane przed aplikacją uszczelniacza stwierdził średni
spadek siły połączenia materiału ze szkliwem do wartości 26,6 MPa w porównaniu z 30,4 MPa, gdy materiał
umieszczony był bezpośrednio na wytrawionym szkliwie. Wprawdzie trudno jest porównać wyniki prac, w których
stosowano wiele metod testowania, to jednak średnie wartości sił łączących materiał uszczelniający z twardymi
tkankami zęba są znane (20, 25, 27) i wynoszą około 10-20 MPa. W obecnym badaniu po opracowaniu szkliwa z
zastosowaniem piaskarki abrazyjnej uzyskano wartość siły połączenia mierzonej testem na ścinanie mieszczącą
się we wspomnianym zakresie i wynoszącą 11,4 MPa.
Metoda opracowania powierzchni zęba z wykorzystaniem techniki abrazji powietrznej w połączeniu z
wytrawianiem kwasem ortofosforowym wydaje się więc efektywną w kontekście uzyskania dobrego połączenia
laku szczelinowego z twardymi tkankami zęba.
WNIOSKI
Wyniki uzyskane w obecnym badaniu pozwalają na sformułowanie następujących wniosków:
1.Metoda przygotowania zębów bocznych przed zabiegiem uszczelniania w istotny sposób wpływa na adhezję
materiału do szkliwa. Najwyższą wytrzymałość połączenia badaną testem na ścinanie uzyskano po opracowaniu
bruzd zębów przed zabiegiem poszerzonego uszczelniania za pomocą piaskarki abrazyjnej i metoda ta pozwala na
uzyskanie dobrego połączenia tkanek zęba z materiałem uszczelniającym.
2.Porównanie powyższych metod opracowania powierzchni z opracowaniem bruzd zębów za pomocą urządzeń
rotacyjnych wymaga dalszych badań na większej liczbie próbek.