Transcript Historia implantów stomatologicznych

Implanty stomatologiczne
Implanty zębowe są metalowymi słupkami lub
ramkami, które są umieszczane w kości szczęki
pod
dziąsłem
ustabilizowaniu
metodami
umożliwiają
chirurgicznymi.
one
Po
dentyście
umocowanie na nich sztucznych zębów.
http://www.dentaltour.eu/Dentists_Poland/dental_implants.html
http://www.stomatologia-wcislo.pl/pytania/czym_sa_implanty_zebowe_93.html
http://www.asdent-gruca.pl/images/implanty/implanty2.jpg
Biomaterials Science An Introduction to Materials in Medicine Academic Press San Diego London Boston New York Sydney Tokyo Toronto
Działanie implantów
Implanty zrastają się z kością szczęki, zapewniają one stabilną podporę dla
sztucznych zębów.
Protezy i mosty, podobnie jak pojedyncze korony montowane na implantach dają
poczucie większej naturalności, niż mosty lub protezy tradycyjne.
Zaletą implantów jest fakt, że nie ma konieczności przygotowywania ani
spiłowywania sąsiadujących zębów w celu utworzenia podpory dla nowego
sztucznego zęba (zębów).
Warunkiem założenia implantów jest posiadanie zdrowych dziąseł i odpowiedniej
tkanki kostnej, zapewniającej podstawę dla implantu. Należy także dbać o zdrowie
tych struktur po założeniu implantów.
Trwałość implantów
Trwałość implantów wynosi w zasadzie 10–20 lat, w zależności od położenia implantu i
przestrzegania przez pacjenta zasad higieny i regularnych wizyt u dentysty. Ze względu na
to, że zęby trzonowe przenoszą większe obciążenia i zużywają się szybciej, implanty te
zazwyczaj nie wytrzymują tak długo, jak zlokalizowane w przedniej części jamy ustnej.
http://www.stomatologia-wcislo.pl/pytania/czym_sa_implanty_zebowe_93.html
Rodzaje implantów stomatologicznych
Endosteal – śródkostne – implanty wchodzące w bezpośredni kontakt z tkanką
kostną. Są to implanty wszczepiane chirurgicznie do kości szczęki. Po wyzdrowieniu
otaczającej tkanki dziąseł konieczny jest drugi zabieg chirurgiczny w celu
umocowania słupka do oryginalnego implantu. Wreszcie do każdego słupka
mocowany jest osobny ząb, bądź też zęby są łączone w postaci mostów lub protez.
Transosteal – transkostne - implanty wymagające naruszenia kości i
stosowania mocującej śruby lub szpilki. Wymagane wiercenie kości przy
tej metodzie, często powoduje intensywne zapalenie pozabiegowe oraz
resorpcję kości, która może prowadzić do ruchomości wszczepu w
czasie, w którym on jest poddany silnym naprężeniom
Subperiosteal – podokostnowe – implanty wchodzące w kontakt z zewnętrznymi
warstwami kości. Składają się z ramki metalowej, która jest mocowana do kości
szczęki tuż pod tkanką dziąsła. Po wygojeniu dziąsła ramka jest umocowana do kości
szczęki. Słupki, które są mocowane do ramki, wystają przez dziąsło. Podobnie jak w
przypadku wszczepów śródkostnych, do słupków mocowane są sztuczne zęby.
http://www.netdds.net/ContentPages/ContentImages/Implants_types/Subperiosteal.jpg
http://dentalimplants.uchc.edu/images/about_implants/image_page21_transosteal.jpg
Biomaterials Science An Introduction to Materials in Medicine Academic Press San Diego London Boston New York Sydney Tokyo Toronto
http://www.slideshare.net/dr_mzs/longitudinal-studies-of-dental-implant-systems-1http://www.stomatologia-wcislo.pl/pytania/czym_sa_implanty_zebowe_93.html
Rodzaje implantów stomatologicznych
Historia implantów stomatologicznych
Historia
Zęby zwierząt – odpowiednio ukształtowane
XVII w. – pozyskiwanie zębów od innych osób lub ze zwłok (nie trzeba kształtować)
Kamienie szlachetne, złoto, kość słoniowa
Od XVIII-XIX w. badania systematyczne nad nowymi materiałami
Metale szlachetne: złoto, platyna, iryd, pallad – duży koszt
Stopy oraz zastosowanie metali reaktywnych: tantal, tytan, cyrkon pokryte inertną warstwą stopów na
bazie kobaltu lub żelaza
Współczesne materiały dentystyczne miały początek w końcu lat 40-tych ubiegłego wieku.
Mechanizm łączenia się elementów tytanowych z otaczającą kością odkryto przypadkowo, podczas
eksperymentów prowadzonych w Szwecji przez profesora Ingvara Branemarka i jego współpracowników w
latach pięćdziesiątych i sześćdziesiątych.
Branemark był lekarzem, a nie stomatologiem i interesował się mikrokrążeniem krwi w kościach oraz
procesami gojenia się ran. Zjawiska te badał za pomocą mikroskopii witalnej (przyżyciowej), techniki
pozwalającej na preparowanie i obserwowanie pod mikroskopem cienkiej warstwy żywej tkanki. Aby
usprawnić swe badania, posługiwał się wszczepialnym, osadzonym w metalu urządzeniem optycznym,
umieszczanym chirurgicznie w kości. Zawsze, gdy narzędzia obserwacyjne wykonano z tytanu i
umieszczono w kości w sposób możliwie bez urazowy, kość bardzo silnie przywierała do powierzchni
tytanowej. Żywa kość zrastała się z powierzchnią metalową konstrukcji w takim stopniu, jaki do tej pory
uważano za niemożliwy. Branemark zrozumiał, jak ogromne znaczenie może mieć ten nowy mechanizm
zakotwiczenia nie tylko dla implantów dentystycznych, ale również ortopedycznych.
http://www.impl.pl/implanty/implanty2.html
Historia implantów stomatologicznych
Doniosłość badań Branemarka polegała na tym, że starano się w nich zrozumieć biologię i
wykorzystać naturalny proces gojenia się tkanki po wprowadzeniu do kości metalowego ciała
obcego. Spreparowane łoże implantu potraktowano jako ranę, w której do minimum należało
ograniczyć stopień uszkodzenia tkanek. Wzięto też pod uwagę szczególne właściwości tytanu,
zwłaszcza jego odporność na korozję oraz biokompatybilność (obojętność tkankową). Uważano,
że gdy spełnione zostaną wszelkie niezbędne warunki, żywa kość nie powinna "zauważyć", że
tytan jest ciałem obcym.
Aby kość trwale przyrosła do powierzchni tytanu, muszą być jednak spełnione pewne określone
warunki. Nie wystarczy, aby powierzchnia ta była czysta czy nawet sterylna. Musi ona być wolna
od wszelkich zanieczyszczeń oraz aktywna biologicznie. Gojąca się kość łączy się z tlenkami na
powierzchni implantu.
http://www.impl.pl/implanty/implanty2.html
Budowa implantów stomatologicznych
Implanty mają kształt mniej lub bardziej zbliżony do kształtu korzenia zębowego.
Implanty wyglądają jak pełne śruby z gwintem na powierzchni lub jak perforowane puste cylindry.
Większość implantów zrobionych jest z czystego tytanu, inne ze stopu tytanu, a powierzchnia ich
pokryta jest rozpyloną plazmą tytanową, lub hydroksyapatytem - porowatą substancją
ceramiczną, która ma stymulować wrastanie żywej tkanki kostnej.
Na przebieg procesu gojenia ma wpływ bioaktywna powierzchnia implantu oraz budowa
zapewniająca przenoszenie sił z konstrukcji protetycznej na powierzchnię implantu oraz dalej
na kość, która przyjmuje obciążenie.
Biomaterials Science An Introduction to Materials in Medicine Academic Press San Diego London Boston New York Sydney Tokyo Toronto
http://www.asdent.com.pl/files/856ac910d03b7e03b8227e9931a31d89.jpg
http://www.impl.pl/implanty/implanty1.html
Kształty implantów stomatologicznych
Na każdy wszczep działają nie tylko
pionowe siły żucia, ale również siły
poprzecznie wyważające
Analiza rozkładu sił na powierzchni
gwintu ma ogromne znaczenie przy
projektowaniu wszczepu
http://www.impl.pl/implanty/implanty4.html
http://www.impl.pl/implanty/implanty1.html
Kształty implantów stomatologicznych
Duża różnorodność kształtów implantów świadczy o tym, że wciąż nie ma zgodności co do tego,
jaki powinien być idealny kształt implantu.
Zgodnie z teorią, że implant powinien być obciążony siłami skierowanymi prostopadle do podłoża
(przez nacisk), przy jak najmniejszym działaniu sił poprzecznych (naprężenie styczne) opracowane
zostały implanty śrubowe.
W przypadku kształtów cylindrycznych uważa się, że implant zyskuje największą stabilność dzięki
wklinowaniu, czyli naprężeniu stycznemu, działającemu na powierzchnię przylegania implant/kość.
Te teorie można łączyć, dzięki czemu opracowano implanty śrubowe o kształcie cylindrycznym
Ten kształt implantów na dzień dzisiejszy wydaje się być najdoskonalszą formą i umożliwił też zabiegi
implantacji natychmiastowej po usunięciu zęba własnego.
http://www.impl.pl/implanty/implanty1.html
Materiał implantów stomatologicznych
1.
nie może być szkodliwy dla organizmu człowieka - rakotwórczy, toksyczny czy
radioaktywny, nie może też korodować.
2.
musi być zgodny biologicznie - tolerowany przez tkanki żywe - kość obrośnie wówczas
wszczep. Czysty tytan, stop tytan-glin-wanad i hydroksyapatyt to podstawowe materiały
stosowane do produkcji implantów.
Niektóre firmy produkują implanty również z porcelany (zwykle są zbyt kruche), z tantalu (nie
jest tak twardy jak tytan), a także z tlenku aluminium (częściej się łamią). Modne były też
swego czasu implanty powlekane syntetycznie uzyskiwanym nieorganicznym składnikiem
kości. Po kilku latach okazało się jednak, że miejscami zanikał co powodowało utratę
przyczepu kostnego.
Tytan zajmuje dziewiąte miejsce pod względem obfitości występowania w przyrodzie. W
stanie naturalnym najczęściej spotykany jest jako dwutlenek tytanu - minerał miękki, ale
wytrzymały. Stop tytanu został utworzony po to, aby uzyskać tworzywo biozgodne o
zwiększonej wytrzymałości. Wyizolowany czysty tytan, zalecany do implantów
dentystycznych, ma następujący skład: 99,75% tytan, 0,05% żelazo, 0,1% tlen, 0,03% azot,
0,05% węgiel, a 0,012% wodór. Zarówno czysty tytan, jak i stop tytanu, wykazują bardzo
wysoką odporność na korozję.
http://www.impl.pl/implanty/implanty1.html
Pokrycia implantów stomatologicznych
Implant uzyskuje swoje podstawowe cechy, jak biokompatybilność dzięki składowi
materiału, z którego został zbudowany. Największe jednak znaczenie dla akceptacji
implantu przez tkankę i dla procesu osteointegracji ma skład jego warstwy
powierzchniowej.
Wpływ na przebieg procesu osteointegracji ma nie tylko właściwe przygotowanie
powierzchni implantu, ale istnienie na niej bioaktywnej warstwy tlenku tytanu, która
zależy od zastosowanych przez producenta metod wykonania wszczepu.
W części tytanowego implantu umieszczonej w kości zachodzą komórkowe i
tkankowe reakcje gojenia. Proces ten oparty jest na przebudowie tkanki kostnej, a jej
budowanie musi być szybsze od procesów resorpcji, wywołanych ciałem obcym.
Proces osteointegracji jest widoczny jedynie w obrazie mikroskopu elektronowego, jako
obecność młodej tkanki na tlenkowej powierzchni implantu.
http://www.impl.pl/implanty/implanty4.html
Pokrycia implantów stomatologicznych
Wśród obecnie stosowanych przez stomatologów można wymienić m.in.
implanty, których powierzchnia pokryta jest:
1. napyloną plazmą tytanową
2. fluorkiem tytanu
3. biomateriałami, zwiększającymi integrację tkanek i wiązanie komórek
kostnych.
Ważna jest również struktura powierzchni implantu – udowodniono, że
porowatość powierzchni, stwarza warunki do wzrostu kości na
powierzchni implantu i znacznie poprawia procesy osteointegracji.
http://www.impl.pl/implanty/implanty4.html
Pokrycia implantów stomatologicznych
Powierzchnie SLActive - proces piaskowania i wytrawiania kwasem , a
następnie kondycjonowania w atmosferze azotu oraz umieszczenie i
przechowywanie w izotonicznym roztworze soli aż do momentu użycia.
Powierzchnie TiUnite® składają się z tlenku tytanu o
dużym stopniu krystaliczności i zwiększonej zawartości
fosforanów, charakteryzujące się obecnością otwartych
porów o wielkości od kilku do kilkudziesięciu
mikrometrów
http://www.gzfa.de/aktuelles-wissen/magazin/detail/article/verbesserte-osseointegration-mit-tiuniteTM/?tx_ttnews%5BbackPid%5D=25&cHash=19cf36caa3
http://www.osseotech.com/images/1180889336tifuse.jpg
http://www.studiose.med.pl/index.php?action=implanty_slactive
http://www.impl.pl/implanty/implanty4.html
Pokrycia implantów stomatologicznych
Drugą najpopularniejszą aktywną warstwą na powierzchni
implantu hydroksyapatyt tj. porowatą substancją ceramiczną która
również stymuluje wzrost żywej tkanki kostnej.
Wytwarzanie
proces
piaskowania i wytrawiania
kwasem
CELLplus aktywnie wspiera biologiczne procesy prowadzące do nawarstwiania się kości wokół implantu.
Powierzchnia ta działa jak gąbka i wchłania z otoczenia zarówno krew jak i krążące w niej komórki
kostne. Ta ułatwiająca wchłanianie siła powierzchni prowadzi do intensyfikacji wczesnych stadiów
gojenia się kości na implancie nawet w słabej jakościowo tkance.
Już po 5 dniach wytwarza się trwałe wiązanie kość - implant.
http://www.impl.pl/implanty/implanty4.html
Kleje
Klej – substancja, która prowadzona między powierzchnie przylegające dwóch przedmiotów, wykonanych z
takich samych lub różnych materiałów, umożliwia trwałe ich połączenie.
Połączenie to charakteryzuje się tym, że do jego zniszczenia wymagane jest wykonanie pewnej pracy.
Kleje są zaliczane do materiałów czynnych powierzchniowo, których cechą charakterystyczną jest duża
adhezja.
Podstawowym składnikiem klejów jest syntetyczny lub naturalny polimer w postaci koloidalnej zawiesiny w
określonym rozpuszczalniku lub tworzący taką zawiesinę po wymieszaniu z utwardzaczem, plastyfikatorem,
substancjami modyfikującymi i innymi.
W skład klejów mogą również wchodzić dodatki nieorganiczne.
Zwykle kleje stosuje się w postaci cienkiej warstwy. Gruba warstwa może zawierać elementy obniżające
wytrzymałość materiału (pęcherze, zanieczyszczenia).
W przypadku stosowania kleju jako biomateriału wymagana jest wytrzymałość na procesy degradacyjne
(biodegradację).
Biomaterials Science An Introduction to Materials in Medicine Academic Press San Diego London Boston New York Sydney Tokyo Toronto
http://pl.wikipedia.org/wiki/Klej
Kleje - zastosowania
Tymczasowe łączenie tkanej miękkich – zewnętrzne (mocowanie urządzeń, pojemników), wewnętrzne
(zamykanie ran, uszczelnienie).
Trwałe łączenie tkanek twardych (kości) z implantami, wypełnieniami.
Wymagania dla klejów stosowanych w organizmie:
1. Łatwy do operowania
2. Mocno oddziałujący z tkanką z wytworzeniem silnego wiązania
3. Biokompatybilny
Biomaterials Science An Introduction to Materials in Medicine Academic Press San Diego London Boston New York Sydney Tokyo Toronto
Kleje - historia
Krew, białko kurze
1787 – „klej skórny” – robotnicy używali do klejenia ran –klej produkowany przez gotowanie skór z alkaliami
– podobny składem do żelatyny, zawiera kolagen
1972 – cyjanoakrylany (etylu, butylu, oktylu) – polimeryzują szybko w obecności wilgoci obecnej we krwi,
inicjuję zjawisko hemostazy i są foliotwórcze
Monomery z grupami cyjanoakrylowymi i izocyjanianowymi
Materiały pochodzenia naturalnego: zastosowanie żelatyny, fibryny
1950 – wynalezienie układów akrylowych polimeryzujących w temperaturze pokojowej (stomatologia i
ortopedia)
Biomaterials Science An Introduction to Materials in Medicine Academic Press San Diego London Boston New York Sydney Tokyo Toronto
Kleje - wymagania
1.
2.
3.
Duża zwilżalność powierzchni
Mała lepkość
Możliwość usunięcia pęcherzy powietrza i zanieczyszczeń
Mechanizmy działania klejów:
1. Mechaniczne unieruchomienie
2. Adsorpcja (oraz chemiczne wiązanie)
3. Unieruchomienie dyfuzyjne
4. Oddziaływania elektronowe
Biomaterials Science An Introduction to Materials in Medicine Academic Press San Diego London Boston New York Sydney Tokyo Toronto
1. Mechaniczne unieruchomienie
ten mechanizm klejenia polega na penetracji substancji
wiążącej do wnętrza nieregularności lub porów obecnych na powierzchni klejonego materiału.
Dotyczy głównie wypełnień stomatologicznych i unieruchamiania elementów sztucznych stawów za
pomocą cementów akrylowych.
Nawet pozornie gładkie powierzchnie
posiadają zagłębienia i są chropowate
gdy obejrzy się je pod mikroskopem.
Mocne unieruchomienie może mieć
miejsce gdy klej jest zdolny do
penetrowania tych zagłębień.
Biomaterials Science An Introduction to Materials in Medicine Academic Press San Diego London Boston New York Sydney Tokyo Toronto
http://en.wikipedia.org/wiki/Wikipedia:Picture_of_the_day/January_2007
1. Mechaniczne unieruchomienie
Czasami nieregularności powierzchni mogą być wynikiem działania „primerów”
(modyfikatorów chemicznych np. kwasów mineralnych).
Biomaterials Science An Introduction to Materials in Medicine Academic Press San Diego London Boston New York Sydney Tokyo Toronto
2. Adsorpcja (i chemisorpcja)
Mechanizm adsorpcji postuluje, że połączenie tworzy się dzięki silnym oddziaływaniom pomiędzy
klejonymi powierzchniami na zasadzie oddziaływań międzycząsteczkowych.
Należą do nich: oddziaływania van der Waalsa, wiązania wodorowe, oddziaływania typu donorakceptor (np. kwas zasada),
Chemisorpcja oddziaływania na zasadzie silniejszych wiązań chemicznych (jonowe, kowalencyjne,
metaliczne)
Wiele badań wykazało, że obecność wyłącznie oddziaływań van der Waalsa lub wodorowych może
być wystarczająca do wytworzenia stałego połączenia.
W przypadku systemów biologicznych wytworzenie wiązań chemicznych pomiędzy powierzchniami
wydaje się mieć kluczowe znaczenie.
Biomaterials Science An Introduction to Materials in Medicine Academic Press San Diego London Boston New York Sydney Tokyo Toronto
3. Mechanizm dyfuzyjny
Mechanizm dyfuzyjny polega na wzajemnym przenikaniu się łańcuchów polimerowych i zewnętrznej
powierzchni klejonego materiału. Może to następować w przypadku łańcuchów polimerowych o dużej
ruchliwości. Mechanizm ten ograniczony jest do pewnych specyficznych przypadków.
4. Oddziaływania elektronowe
Mechanizm ten postuluje transfer elektronów pomiędzy klejem, a powierzchnią co prowadzi do
oddziaływań elektrostatycznych.
W typowych zastosowaniach znaczenie mają wyłącznie mechanizmy mechanicznego
unieruchamiania i adhezji. Zwykle oba występują równocześnie, ale jeden dominuje.
Biomaterials Science An Introduction to Materials in Medicine Academic Press San Diego London Boston New York Sydney Tokyo Toronto
Kleje do tkanek miękkich
Kleje o działaniu tymczasowym, są usuwane lub degradują gdy stopień gojenia rany jest
wystarczająco zaawansowany.
1. Muszą być zdolne do pokrywania (rozprowadzania) powierzchni mokrych
2. Muszą działać odpowiednio szybko
3. Muszą wykazywać adhezję do mokrej powierzchni i adhezja musi być trwała w czasie
4. Musza powodować hemostazę
5. Powinny przyspieszać proces gojenia.
6. Powinny być biokompatybilne
7. Powinny działać bakteriobójczo
Obecnie stosowane są głównie dwa typy klejów: estry cyjanoakrylanowe i kleje fibrynowe.
Inne systemy np. układ żelatyna-rezorcynol-formaldehyd, czy polipeptydy pochodzące z
organizmów morskich (małże) nie mają komercyjnych zastosowań.
Biomaterials Science An Introduction to Materials in Medicine Academic Press San Diego London Boston New York Sydney Tokyo Toronto
Kleje cyjanoakrylanowe
Przezroczyste ciecze polimeryzujące gwałtownie wg mechanizmu anionowego w obecności
słabych zasad, takich jak woda, czy aminy.
Cyjanoakrylan metylu używany był w przeszłości, lecz obecnie stosowane są akrylany z dłuższymi
podstawnikami (butyl, oktyl), ze względu podatność na hydrolizę. Ester metylowy może
hydrolizować z utworzeniem formaldehydu, co może prowadzić do stanów zapalnych.
Estry z dłuższymi podstawnikami alifatycznymi są mniej podatne na hydrolizę.
Kleje tego typu szybko inicjują hemostazę. Ich wadą jest dość duża kruchość. Mogą również być
trudne do aplikacji na ranach o dużej powierzchni.
Stosowane w ranach powierzchniowych (opatrunki ) i w sytuacjach ratujących życie.
Biomaterials Science An Introduction to Materials in Medicine Academic Press San Diego London Boston New York Sydney Tokyo Toronto
http://www.globalspec.com/RefArticleImages/A7A603E6215226E468E5032419F9B9BD_13_13_42.gif
Kleje fibrynowe
Kleje te powodują sztuczne tworzenie zakrzepów.
Pierwsze dostępne komercyjnie kleje tego typu składały się z dwóch roztworów:
Po ich zmieszaniu następowały procesy identyczne do procesów zachodzących w końcowych
stadiach formowania zakrzepów. Fibrynogen w kleju jest znacznie bardziej stężony niż w ludzkiej
plazmie.
Fibrynogen pozyskuje się z plazmy wybranych dawców. Materiał jest poddawany sterylizacji i
sprawdzany na obecność wirusów HIV i zapalenia wątroby.
Aby uniknąć przypadkowego zakażenia można stosować kleje autologiczne, pochodzące z krwi
pacjenta.
Biomaterials Science An Introduction to Materials in Medicine Academic Press San Diego London Boston New York Sydney Tokyo Toronto
Kleje fibrynowe
Zalety:
1.
Hemostatyczne – powodują rozpoczęcie procesów krzepnięcia krwi.
2.
Przywierają do tkanki łącznej
3.
Przyspieszają proces gojenia
4.
Są biozgodne i biodegradowalne
Siła wiązania nie jest tak duża jak w przypadku klejów cyjanoaktylanowych, ale wystarczająca do
wielu zastosowań chirurgicznych.
Możliwe komplikacje mogą dotyczyć wytwarzania przeciwciał i inhibitorów trombiny
Kleje tego typu mogą zawierać wypełniacze w postaci fragmentów kości, fosforanu wapnia i
dodatki, np. antybiotyk.
Biomaterials Science An Introduction to Materials in Medicine Academic Press San Diego London Boston New York Sydney Tokyo Toronto
Kleje żelatynowe
Wynalezione w latach 60-tych ubiegłego wieku, jak mniej toksyczny odpowiednik klejów
cyjanoakrylanowych.
Materiał powstaje przez ogrzewanie mieszaniny 3 części żelatyny z jedną częścią rezorcynolu.
Po dodaniu formaliny sieciowanie następuje po ok. pół minuty.
Problemy z toksycznością ograniczają zastosowania
Kleje biologiczne - bioadhesives
Małże i ukwiały
Pewne gatunki ukwiałów i małży potrafią wydzielać ciekłe białka (posiadające
ugrupowania kwasowe) oraz enzymy powodujące ich usieciowanie. Ze
względu na działanie w środowisku wodnym budzą duże zainteresowanie
badaczy.
Mechanizm działania tych klejów polega na oddziaływaniach adhezyjnych i
oddziaływaniach jonowych.
http://en.wikipedia.org/wiki/File:Mytilus_with_byssus.jpg
Biomaterials Science An Introduction to Materials in Medicine Academic Press San Diego London Boston New York Sydney Tokyo Toronto
http://www.marinebio.net/marinescience/03ecology/flimg/03107buk7362.jpg
Kleje do tkanek twardych
Kleje o długotrwałym działaniu, stosowane do mocowania implantów oraz do wypełnień zębowych.
Cementy akrylowe
Składnik A : proszek
polimerowy o odpowiednim
rozkładzie wielkości ziaren
zawierający zdyspergowany
inicjator oraz wypełniacz
nieorganiczny (np. Siarczan
baru)
Składnik B : monomer
metakrylanowy zawierający
przyspieszacz polimeryzacji
Po zmieszaniu obu
składników powstała pasta
powinna być płynna, łatwa
do aplikacji
Biomaterials Science An Introduction to Materials in Medicine Academic Press San Diego London Boston New York Sydney Tokyo Toronto
Kleje do tkanek twardych
Wypełnienia zębowe – środowisko jamy ustnej bardzo
zróżnicowane, naprężenia mechaniczne, obecność
bakterii.
Mogą być stosowane tylko materiały zapewniające
szczelne połączenie pomiędzy zębiną, a wypełnieniem.
Biomaterials Science An Introduction to Materials in Medicine Academic Press San Diego London Boston New York Sydney Tokyo Toronto
Bis-GMA
Tradycyjne kompozyty dentystyczne produkowane są głównie w oparciu o 2,2-bis(4-(2hydroksy-3-metakryloksypropoksy)fenylo)propan
(Bis-GMA).
Wykazują
one
dobre
właściwości fizyczne, akceptowalną odpornością na działanie wody oraz składników żywności
i napojów. Posiadają jednak pewne minusy utrudniające założenie wypełnienia takie jak: duża
lepkość, absorpcja wody, skurcz polimeryzacyjny, mała konwersja grup metakrylowych, a
także możliwość niedotwardzenia powierzchni ze względu na inhibicję tlenową.
Monomery wielometakrylowe
O
Mniejszy skurcz polimeryzacyjny – ze względu na
polimeryczny charakter cząsteczek
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
Brak inhibicji tlenowej – cząsteczki wielofunkcyjne
sieciują znacznie szybciej niż cząsteczki monomeryczne.
Siec polimerowa powstaje szybciej i zapobiega inhibicji
tlenu do wnętrza materiału
O
O
O
O
O
O
O
O
O
Niektóre grupy funkcyjne (np. uretanowe) mogą
powodować samoorganizację grup metakrylowych przez
co zwiększają prędkość ich polimeryzacji
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
R
O
O
H 3C
O
O
R
O
R
O
O
O
O
O
O
NH
R
O
O
O
R
5c, R = O(CO)C(CH3)=CH2
6c, R = O(CO)CH3
7c, R = OCH2Ph
Cementy szkło-jonomerowe
Konwencjonalne szkło-jonomery zostały wprowadzone do użytku w roku 1972. W ich skład
wchodzi wodny roztwór kwasów polimerowych np. poli(kwasu akrylowego) oraz pył szklany (ze
szkła fluoro-wapniowo glinokrzemianowego).
CaF2 35%
SiO2
31%
Al2O3 20%
AlPO4 10%
NaF2
4%
AlF3
3%
Wszystkie składniki są topione w
temperaturze 1000 – 1300 oC, następnie
oziębiane i proszkowane i poddawane
działaniu silnych kwasów tak, aby stały
się reaktywne.
PŁYN
– 40 %wodny roztwór poli (kwasu
akrylowego)
– Kwas maleinowy, itakonowy, winowy
n
O
OH
HO
HO
OH
O O
HO
OH
O O
PROSZEK
– szkło
– proszek poli (kwasu akrylowego)
OH
HO
OH
O O
Wiązanie cementu polega na reakcji zobojętniania typu kwas – zasada,
w wyniku której tworzą się sole – poliakrylany wapnia i glinu
www.doktoreks.webpark.pl/dodatki/.../4-CemGlasGlasModZyw.pdf
Cementy szkło-jonomerowe
1.
Reakcja kwasowo-zasadowa pyłu szklanego z polikwasem. W wyniku reakcji z powierzchni
szkła uwalniane są jony wapnia, glinu i fluoru.
2.
Struktura usieciowanego szkło-jonomeru. Jony wapnia i glinu tworzą węzły sieciowania
pomiędzy łańcuchami polimerowymi. Sieć polimerowa sztywno otacza częściowo
rozpuszczone cząstki szkła. Jony fluoru nie są związane z siecią polimerową.
www.doktoreks.webpark.pl/dodatki/.../4-CemGlasGlasModZyw.pdf
http://www.cda.org/library/cda_member/pubs/journal/jour0603/ionomers.html
Cementy szkło-jonomerowe
Zalety
WADY
• Dobra adhezja do szkliwa, zębiny i metali
• słaba polerowalność
• Najbardziej szczelne ze wszystkich
• kruchość
materiałów
• wrażliwe na wodę i wysuszenie w ciągu
• Uwalnianie fluoru do otaczających
pierwszych 24 h
tkanek– efekt przeciwpróchnicowy i
likwidacja nadwrażliwości szkliwa i zębiny
• Neutralizacja kwasów
• Biokompatybilność
• Wytrzymałość na zgniatanie do 220 MPa
• Estetyczne – z czasem stają się bardziej
transparentne, po 6 miesiącach
upodabniają się do tkanek zęba
www.doktoreks.webpark.pl/dodatki/.../4-CemGlasGlasModZyw.pdf
Cementy szkło-jonomerowe modyfikowane żywicą
hybrydy o podwójnym systemie sieciowania
SKŁAD
• PROSZEK
• zdejonizowane szkło pokryte silanowym
czynnikiem wiążącym i inicjator polimeryzacji
metakrylanów
• PŁYN
– poli ( kwas akrylowy )
– roztwór metakrylanu 2-hydroksyetylu (HEMA) w
wodzie
• lub
– poli ( kwas akrylowy )
– mieszanina wody, metakrylanu 2-hydroksyetylu
(HEMA) i innych żywic metakrylowych np. bis-GMA
WIĄZANIE
• Dwie reakcje przebiegające niezależnie:
• 1) reakcja kwas – zasada, w wyniku której tworzy
się sól – poliakrylan wapnia i glinu
• 2) reakcja polimeryzacji, wyniku której tworzy się
matryca poliHEMA lub poliHEMA- bis-GMA
Wzajemnie przenikające się sieci polimerowe
IPN – interpenetrating polymer networks
www.doktoreks.webpark.pl/dodatki/.../4-CemGlasGlasModZyw.pdf
http://www.nature.com/nmat/journal/v5/n6/images/nmat1655-f5.jpg
Cementy szkło-jonomerowe modyfikowane żywicą
hybrydy o podwójnym systemie sieciowania
Wypełnienia tego typu wymagają typowych operacji
fotopolimeryzacji
Pierwotne utwardzenie materiału wynika z polimeryzacji
metakrylanu,
ze względu na zmniejszoną ilość wody w tym materiale
reakcja kwas – zasada przebiega wolniej niż w
oryginalnych glasjonomerach.
Zalety
• adhezja do szkliwa i zębiny (słabsza niż w
konwencjonalnych GI)
• uwalnianie fluoru ( mniejsze niż w konwencjonalnych
GI )
• neutralizacja kwasów (słabsza niż w
konwencjonalnych
GI)
• długi czas pracy - w przypadku światło-utwardzalnych
dentysta decyduje o momencie wiązania
• odporne na wczesny kontakt z wodą
• nie wymagają pokrycia lakierem
• estetyczne
WADY
• skurcz polimeryzacyjny
• absorbują duże ilości wody ze względu na
hydrofilową naturę HEMA
• nie są biokompatybilne – monomer HEMA jest
związkiem toksycznym i alergenem
• odporność na zgniatanie 50 – 140 MPa
www.doktoreks.webpark.pl/dodatki/.../4-CemGlasGlasModZyw.pdf
Zastosowania okulistyczne
Soczewki kontaktowe – elementy optyczne o dużej przezroczystości dla światła widzialnego służące
do korekcji wad wzroku. Poprawne używanie soczewek kontaktowych może zapewnić większą
swobodę niż noszenie okularów.
Mogą zawierać pigmenty, barwniki, absorbenty UV.
Wymagania:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Dobre właściwości optyczne
Stabilność chemiczna
Niska cena
Dobra przepuszczalność dla tlenu
Dobra zwilżalność
Odporność na odkładanie się na powierzchni białek i innych substancji z płynu łzowego
http://mediweb.pl/diseases/wyswietl_vad.php?id=999
Biomaterials Science An Introduction to Materials in Medicine Academic Press San Diego London Boston New York Sydney Tokyo Toronto
Miękkie soczewki kontaktowe
Soczewki miękkie wykonane są z hydrożeli charakteryzujących się wodochłonnością, giętkością i
przepuszczalnością tlenu. W zależności od typu soczewki mogą zawierać od 36% do 70 % wody, mają
różną grubość i geometrię. W stanie suchym materiał ten ma własności twardego szkła organicznego, po
uwodnieniu natomiast staje się miękki i elastyczny dzięki czemu soczewki te są dobrze tolerowane przez
oko i są gazoprzepuszczalne, co jest niezbędne dla utrzymania właściwości i prawidłowej funkcji
rogówki, która aby zachować swą przezroczystość potrzebuje stałego dowozu tlenu z powietrza.
Soczewki miękkie lepiej i mocniej przylegają do rogówki niż soczewki twarde. Ponieważ nie wymagają
indywidualnego dopasowania krzywizny, są dużo tańsze niż soczewki twarde.
Ze względu na dużą zawartość wody i właściwości polimerów, miękkie soczewki kontaktowe, łatwo
ulegają "zabrudzeniu" przez osady pochodzące z filmu łzowego, które mogą zmienić fizyczne i
chemiczne właściwości jej powierzchni powodując obniżenie jej gazoprzepuszczalności i doprowadzając
tym samym do zmniejszenia tolerancji oka na jej obecność.
Biomaterials Science An Introduction to Materials in Medicine Academic Press San Diego London Boston New York Sydney Tokyo Toronto
http://mediweb.pl/diseases/wyswietl_vad.php?id=999
Miękkie soczewki kontaktowe
Otrzymuje się je z lekko usieciowanych polimerów i kopolimerów hydrofilowych. Oryginalnie
stosowanym materiałem był poli(metakrylan 2-hydroksyetylu) PHEMA
O
O
O
O
OH
O
N
O
winylopirolidon
HEMA
O
EGDM
diwinylobenzen
http://www.sauflon.co.uk/images/r_images/main_im_clw.jpg
Biomaterials Science An Introduction to Materials in Medicine Academic Press San Diego London Boston New York Sydney Tokyo Toronto
Elastyczne soczewki fluoropolimerowe
Składniki:
Funkcjonalizowany perfluorowany polieter – zwiększa przepuszczalność tlenu
Winylopirolidon – zwiększa zwilżalność
Metakrylan metylu – nadaje sztywność
O
O CF 2 CF 2 O
N
n
O
O
O
O
Biomaterials Science An Introduction to Materials in Medicine Academic Press San Diego London Boston New York Sydney Tokyo Toronto
Sztywne soczewki kontaktowe
Soczewki twarde stosuje się:
- w ciężkich schorzeniach okulistycznych
- w astygmatyzmie
- w stożku rogówki
- przy dużych wadach wzroku
- u osób, które cierpią na zespół suchego oka i z tego
powodu nie mogą używać miękkich soczewek
kontaktowych
soczewki twarde wykonane są na indywidualne
zamówienie pacjenta, są mniejsze od soczewek
miękkich i mogą się przemieszczać po powierzchni
rogówki
przepuszczalność dla tlenu jest bardzo wysoka, średnio 2-3 razy większa niż miękkie soczewki kontaktowe
mają one bardzo dobre właściwości optyczne korygujące wady sferyczne oraz cylindryczne
dzięki specjalnej asferycznej tylnej powierzchni, która jest odwzorowaniem rogówki ludzkiej, soczewki te po
okresie adaptacji zapewniają duży komfort noszenia
możliwa jest szybka produkcja różnych parametrów, zapewniając idealne dopasowanie dla każdego typu oka
brak skłonności do wiązania osadów białkowych z łez sprawia, że pielęgnacja soczewek jest bardzo prosta a
podrażnienia oka zdarzają się bardzo rzadko
http://www.shroffeyecentre.com/images/con2.jpg
http://www.uic.edu/com/eye/LearningAboutVision/EyeFacts/Images/ContactLensB.jpg
Sztywne soczewki kontaktowe - materiały
Tradycyjne twarde soczewki – poli(metakrylan metylu)
- biozgodność
- doskonałe właściwości optyczne
- nieprzepuszczalne dla tlenu
Soczewki przepuszczalne dla tlenu –
A. Monomery akrylowe z podstawnikami alkilowymi
posiadającymi podstawniki siloksanowe
B. Monomer o charakterze hydrofilowym (kwas akrylowy)
w celu zrównoważenia hydrofobowego charakteru
siloksanów
C. Środek sieciujący
Biomaterials Science An Introduction to Materials in Medicine Academic Press San Diego London Boston New York Sydney Tokyo Toronto
Implanty rogówki i wewnątrzgałkowe
Przezroczyste elementy, wszczepiane w celu korekcji krzywizny rogówki
Implanty po usunięciu zaćmy
http://www.cataract-surgeon.com.au/uploads/images/Images/iol.gif
http://www.ohiovalleyeye.com/images/hmpg_cataractiols.jpg