Hydroksyapatyt naturalny jako ścierniwo oczyszczające

Implantoprotetyka
2009, tom X, nr 4 (37)
TOMASZ Janicki, AGNIESZKA Sobczak, PIOTR Skomro
Hydroksyapatyt naturalny jako ścierniwo
oczyszczające zastosowane w technice airpolishingu
– badania in vitro
Natural hydroxyapatite as an abrasive material applied in airpolishing technique
– in vitro study
Streszczenie
Airpolishing to technika służąca do oczyszczania powierzchni zębów ze złogów nazębnych za pomocą ścierniwa. Celem
pracy była ocena powierzchni szkliwa i cementu korzeniowego w obrazach SEM po zastosowaniu hydroksyapatytu
naturalnego w technice airpolishingu.
Badania przeprowadzono na zębach usuniętych. W badaniu
zastosowano piaskarkę Prophy Mate (NSK). Obrazy powierzchni szkliwa i cementu po oczyszczeniu oceniane były
w mikroskopie elektronowym typ Jeol JSM 6100.
Po zastosowaniu hydroksyapatytu naturalnego w technice airpolishingu powierzchnia zarówno szkliwa, jak i cementu nie ulega uszkodzeniu. Powierzchnia cementu jest
dobrze oczyszczona z fragmentów włókien kolagenowych
więzadeł. Powierzchnie szkliwa i cementu po airpolishingu pokryte są warstwą pokrywową tzw. „filmem”. Można
przypuszczać, że wzbogacenie powierzchni zęba hydroksyapatytem naturalnym jest zjawiskiem korzystnym biorąc
pod uwagę wysokie wysycenie tego materiału w takie pierwiastki jak Ca i P, które naturalnie budują twarde tkanki
zęba. Hydroksyapatyt naturalny jako ścierniwo oczyszczające nie powoduje zapychania dyszy Prophy Mate, jednak
dochodzi do znacznego zapylenia pomieszczenia w trakcie
stosowania tego typu ścierniwa.
Naturalny hydroksyapatyt zastosowany do oczyszczania
powierzchni zęba z osadów, nalotów czy kamienia nazębnego mógłby stanowić dobry materiał remineralizacyjny,
który zastosowany pod ciśnieniem utrzymywał by się na
powierzchni zęba dość długo.
-
-
-
-
-
Summary
The airpolishing technique is one used to clean teeth surfaces from calculus deposit following abrasive material. The
aim of the study was to assess the surface of the enamel and
the root cementum using SEM following air abrasion with
natural hydroxyapatite. 4 teeth extracted were subjected
to air abrasion. There was Prophy Mate (NSK) sandblasting
device used in this study. After natural hydroxyapatite was
applied as abrasive material either the enamel’s surface nor
the cement’s surface was destroyed. The cement’s surface
was precisely cleaned from fragments of ligaments’ collagen
fibres. A tightly adherent „film” was observed on the enamel’s and cement’s surfaces in SEM images. It’s highly presumable that the tooth surface’s enrichment following natural
hydroxyapatite is beneficial regarding the high level of such
30
elements as Ca and P in this material and these elements
naturally built tooth’s hard tissue. The natural hydroxyapatite as the cleaning powder does not effect Prophy Mate
nozzle’s clogging but there is a notable place’s dustiness
while this material is applied.
Zakład Propedeutyki i Fizykodiagnostyki Pomorskiej Akademii Medycznej
Kierownik: prof. dr hab. n med. K. Opalko
Instytut Chemii i Technologii Nieorganicznej, Politechnika Krakowska
Kierownik: prof. dr hab. inż. Z. Kowalski
Słowa kluczowe
airpolishing, hydroksyapatyt naturalny
Key words
airpolishing,
natural hydroxyapatite
Airpolishing to technika służąca do oczyszczania powierzchni zębów ze złogów nazębnych za pomocą ścierniwa. Wywodzi się
z techniki abrazji powietrznej służącej do opracowania i żłobienia
twardych tkanek zęba. Technika airpolishingu i abrazja powietrzna popularnie określane są jako piaskowanie. Istotą obu technik
jest zastosowane ścierniwo. Najczęściej używanym ścierniwem
w technice airpolishingu jest dwuwęglan sodu oraz wodorotlenek
glinu. Stosowana była również w badaniach własnych mieszanina
wodorotlenku glinu z hydroksyapatytem syntetycznym [1, 2, 3].
Piaskowanie jest techniką szybszą i skuteczniejszą w oczyszczaniu
powierzchni zęba, niż metody konwencjonalne wykorzystujące
gumki, szczoteczki z pastą ścierna.Właściwe parametry piaskarek,
technika pracy oraz zastosowane ścierniwo są istotne, z uwagi na
możliwość uszkodzenia tkanek jamy ustnej [4, 5, 6].
Cel pracy
Celem pracy była ocena powierzchni szkliwa i cementu korzeniowego w obrazach SEM po zastosowaniu hydroksyapatytu
naturalnego w technice airpolishingu.
Materiał i metoda
Materiał badawczy stanowiły 4 zęby usunięte. Ścierniwem
oczyszczający stanowił wyłącznie hydroksyapatyt naturalny
uzyskany z odproteinowanych i odtłuszczonych kości wieprzowych (szlamu kostnego) wg technologii opracowanej przez
-
-
-
-
-
2009, tom X, nr 4 (37)
Implantoprotetyka
Ryc.1. Obraz SEM hydroksyapatytu naturalnego w powiększeniu 2000x.
Ryc. 4. Obraz SEM cementu zęba przed airpolishingiem w powiększeniu 100x.
Ryc. 2. Punktowe widmo EDS hydroksyapatytu naturalnego.
Ryc. 5. Obraz SEM szkliwa zęba po airpolishingu w powiększeniu 100x.
Ryc. 3. Obraz SEM szkliwa przed airpolishingiem w powiększeniu 100x.
Ryc. 6. Obraz SEM cementu zęba po airpolishingu w powiększeniu 100x.
Instytut Chemii i Technologii Nieorganicznej Politechniki
Krakowskiej. Materiał poddano procesowi dwuetapowej
kalcynacji w temperaturach 600°C i 850°C, odpowiednio dla pierwszego i drugiego etapu. Czas przetrzymywania materiału w maksymalnej temperaturze wynosił 2,5 h.
Proces kalcynacji przeprowadzono w piecu komorowym
w atmosferze powietrza. Do wszystkich badań użyto frakcji
sitowej poniżej 0,063 mm. Skład pierwiastkowy próbki hydroksyapatytu naturalnego oceniono metodą mikroanalizy
rentgenowskiej EDS. Zawartość fosforu określono metodą
dyferencyjno-fotometryczną przy użyciu spektrometru UVVIS Marcel Media po uprzedniej mineralizacji w mieszaninie
stężonych kwasów solnego i azotowego. Wapń oznaczono
metodą miareczkową wobec wskaźnika mieszanego – kal-
ceiny i tymoloftaleiny. Skład fazowy zbadano metodą rentgenograficzną za pomocą Dyfraktometru Philips X’Pert
(Philips).
W badaniu zastosowano piaskarkę Prophy Mate (NSK)
z dyszą pracującą zakrzywioną pod kątem 60°, o średnicy 0,8
mm. Końcówka Prophy Mate zakładana była na rękaw unitu,
na którym pracuje kątnica turbinowa, stosowano w ten sposób, w technice airpolishingu, parametry ciśnienia powietrza
(0,3-0,4 MPa) i wody (0,2-0,4 MPa) jakie mają zastosowanie
w pracy wiertarką turbinową. Powierzchnie zębów oczyszczano z odległości ok. 5 mm, ustawiając zakrzywioną dysze w kierunku do korony zęba, przy ustawieniu końcówki Prophy Mate
prostopadle do powierzchni zębów. Obrazy hydroksyapatytu
naturalnego, powierzchni szkliwa i cementu przed oczyszcze-
w w w. i m p l a n t o p r o t e t y k a . e u
31
Implantoprotetyka
niem i po oczyszczeniu oceniane były w SEM typu Jeol JSM
6100 w powiększeniu 2000 i 100 krotnym.
Wyniki badań
Ryc.1 przedstawia obraz cząsteczek hydroksyapatytu w SEM.
Kształt większości cząsteczek hydroksyapatytu zbliżony jest
do kuli, jednakże obserwuje się znaczny udział ziaren o wydłużonym cylindrycznym kształcie o zaokrąglonych krawędziach.
Wielkość cząsteczek hydroksyapatytu można oszacować na
1-5 µm. Badania wykazały, że hydroksyapatyt jest jedyną fazą
krystaliczną obserwowaną w produkcie kalcynacji [3, 7]. Ryc.
2 przedstawia punktowe widmo EDS hydroksyapatytu naturalnego. Widoczne są piki o dużej intensywności pochodzące
od Ca i P- głównych składników hydroksyapatytu. Niewielkie
piki w zakresie od 1-1,75 KeV pochodzą od pierwiastków
śladowych: Na, Mg i Al, które są obecne w tkance kostnej.
W zakresie niższych energii 0,25-0,5KeV znajdują się piki pochodzące od węgla i tlenu, składające się na grupy węglowe
obecne w naturalnej kości.
Ryc. 3 przedstawia powierzchnię szkliwa zęba przed airpolishingiem. Szkliwo jest gładkie z widocznymi rysami na
jego powierzchni. Ryc. 4 to obraz powierzchni cementu. Na
powierzchni widoczne są resztki fragmentów włókien kolagenowych więzadeł zęba. Po zastosowaniu hydroksyapatytu
naturalnego w technice airpolishingu powierzchnia zarówno
szkliwa, jak i cementu nie ulega uszkodzeniu. Powierzchnia
cementu jest dobrze oczyszczona z fragmentów włókien kolagenowych więzadeł zęba. Dodatkowo powierzchnia szkliwa i cementu po airpolishingu pokryte są rozdrobnionymi
cząsteczkami ścierniwa, które tworzą warstwę pokrywową.
Warstwa pokrywowa na powierzchni cementu korzenia
ma charakter bardziej jednolity i delikatny, natomiast na
powierzchni szkliwa występują liczne przerwy w napyleniu
warstwy (Ryc. 5, 6).
2009, tom X, nr 4 (37)
Piśmiennictwo
1. Janicki T.: Obraz powierzchni cementu korzeniowego w skaningowym mikroskopie elektronowym po zastosowaniu abrazji
powietrznej (MSP) z użyciem wodorotlenku glinu z hydroksyapatytem. Praca doktorska, PAM, Szczecin 2008.
2. Pękacki P.: Abrazja powietrzna. Mag. Stomat., 2002, 1, 52-53.
3. Sobczak A., Kowalski Z.: Materiały hydroksyapatytowe stosowane w implantologii. Czasopismo Techniczne Ch. Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej, 1-Ch/2007.
4. Edel A.: Piaskarki w praktyce stomatologicznej. Stomat.
Współ.- Suplement 1997, 2, 17-19.
5. Wędrychowicz-Welman A.: Zasada działania i możliwości
zastosowania urządzeń czyszczących sprężonym powietrzem.
Poznańska Stomat., 1992, 99-102.
6. Jadczyk B.: Natężenie bólu podczas opracowania ubytków
próchnicowych zębów stałych metodą abrazji powietrznej
w subiektywnej ocenie pacjentów. Praca doktorska. PAM
Szczecin 2004.
7. Sobczak A., Kowalski Z.: Metody mokre otrzymywania hydroksyapatytu. Czasopismo Techniczne Ch. Wydawnictwo
Politechniki Krakowskiej.
8. Boyd A.: Airpolishing effects on enamel, dentine, cement and
bone. Br. Dent. J., 1984, 156, 287-291.
9. Edel A. : Airpolishing w stomatologii. Stomat. Współ., 1996, 2,
130-137.
10.Janicki T., Opalko K.: Airpolishing z dodatkiem hydroksyapatytu metodą w leczeniu nadwrażliwości cementu korzeniowego.
As Stomatologii, 2008, 5, 10-12.
-
-
-
-
-
Podsumowanie wyników badań
Dotychczas zalecanym ścierniwem w technice airpolishingu jest wodorowęglan sodu [8, 9, 10]. Opracowany przez
Instytut Chemii i Technologii Nieorganicznej Politechniki
Krakowskiej hydroksyapatyt naturalny, jako materiał ścierny
w airpolishingu, wykorzystano po raz pierwszy. Hydroksyapatyt naturalny jako ścierniwo oczyszczające nie powoduje zapychania dyszy o średnicy 0,8 mm końcówki pracującej Prophy Mate, jednak dochodzi do znacznego zapylenia
pomieszczenia w trakcie stosowania tego typu ścierniwa.
Wymaga to dopasowania średnicy, jak i kształtu dyszy urządzenia. Jak pokazały badania zastosowanie tego materiału
w technice airpolishing, przy użyciu parametrów ciśnienia
powietrza i wody takich jak dla pracy turbiną, nie powoduje
uszkodzenia zarówno szkliwa, jak i cementu korzeniowego.
Powierzchnia szkliwa i cementu pokryta zostaje warstwą
pokrywową, którą my nazwaliśmy „filmem”, ze względu na
brak możliwości usunięcia go powietrzem i wodą z dmuchawki unitu stomatologicznego. Przyjmując, że wzbogacenie
powierzchni zęba hydroksyapatytem naturalnym jest zjawiskiem korzystnym to obecność „filmu” będzie potwierdzać
ten fakt. Wysokie wysycenie powierzchownych warstw szkliwa i cementu w takie pierwiastki, jak Ca i P, po zabiegu airpolishingu, naturalnie remineralizują tkanki zęba.
32
Adres do korespondencji:
Zakład Propedeutyki i Fizykodiagnostyki Stomatologicznej
70-111 Szczecin, al. Powstańców Wlkp. 72