JP2005511527A - 歯科用複合修復材料 - Google Patents
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Abstract
Description
本質的に、重合性樹脂およびガラス質充填材の混合物を含む歯科用複合材は、この部類の最初の材料が導入された1970年代初期以来開発されてきた。たとえば、R.L.Bowen等、「A new series of X−ray−opaque reinforcing fillers for composite materials」、J. Dental Research、51巻(1)1972年を参照されたい。この時までは、充填物は銀/水銀アマルガム、酸浸出性ガラスとリン酸の混合物(「ケイ酸塩セメント」として知られている)、または空隙のある重合性樹脂に基づいたものであり、各々の部類の材料はいくつかの長所および短所を持つ。たとえば、アマルガムは一般に、安価で使用しやすく、その強度と高い耐磨耗性のために寿命が長いとみなされている。アマルガムの欠点は、水銀の毒性および充填物が黒色になることである。ケイ酸塩充填物は、ほぼ歯の色であり、虫歯の再発防止を助けるために歯の中にフッ化物を放出するものであった。しかし、これらは速く溶解する傾向があり、かつ脆弱なので、今日ではほとんど使用されていない。充填されていない樹脂は、靭性、簡便さ、および美観といった利点をもたらすが、依然として脆弱であり、その使用は低応力の領域に限定される。これらの充填されていない樹脂はまた、体積収縮が通常少なくとも5%と高い。このことは充填物と歯との間に隙間をもたらし、その後修復物の周りおよび下部に虫歯を再発させる。複合材の導入により、表面硬度、高い物理的強度、優れた美観、低い収縮、および高い耐磨耗性の改善がもたらされた。しかし、これらの複合材の磨耗速度は依然としてアマルガムの速度より速く、これらのおよそ2〜3体積パーセントの収縮は、依然として隙間の形成および虫歯の再発をもたらす。アマルガムの代わりに使用し得る、高強度、低収縮および高耐磨耗性を有する複合材を開発することが、歯科分野の多くの研究者の目的である。好ましくはさらに、この材料は歯科用注入器から押出し可能であるべきである。なぜなら、この手法は簡便であり歯科医にとって時間の節約になるのみならず、窩洞(cavity)内に気泡が封入されることの回避を助けるからである。
最初に、フラスコ中で、ウレタン樹脂44部、TCB樹脂34部、トリメタクリル酸トリメチロールプロパン20部、ショウノウキノン0.28部、ジメチルアミノ安息香酸エチルエステル0.59部、ブチル化ヒドロキシトルエン0.1部、ヒドロキノンモノメチルエーテル0.025部、および2−ヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン1.0部を混合し、50℃で透明な均質の混合物が得られるまで攪拌することにより樹脂混合物を作製した。
約2〜5mmの粒子径を持つガラスフリットを乾式ボールミルで製粉して、約1ミクロン〜1mmの範囲の粒子径および約50ミクロンの平均粒子径を有する粉末を得た。これを250ミクロンの孔径を持つメッシュを通してふるいにかけ、ふるい中に残留する粗い分画を廃棄した。通過したガラスを、100ミクロンの孔を有するメッシュを通してふるいにかけて、100〜250ミクロンの間の粒子範囲および約0.9のスパンを有する分画を得た。これを分画Aと呼ぶ。残留するガラスを85ミクロンの孔を持つメッシュを通してふるいにかけ、ふるい中に残留するガラスを廃棄した。通過したガラスを収集して、48ミクロンの孔径を持つメッシュを通してふるいにかけ、通過した分画を廃棄した。このようにして、48〜85ミクロンの粒子径範囲を有する分画が得られた。これを分画Bと呼ぶ。両分画AおよびBを別々に、酢酸で酸性化した水中に溶解したメタクリル酸3−(トリメトキシシリル)プロピル(ガラスの重量の1%)で、これらを室温でスラリー化することによってシラン化した。1時間後、ガラス分画をろ過して分け、85℃のオーブン内で18時間乾燥した。Malver Mastersizer S バージョン2.10を用いて分画Bの粒子径を測定したところ、89.5ミクロンのD(0.9)および14.2ミクロンのD(0.1)を有し、平均粒子径が約60ミクロンであることが示された。これは1.26のスパンに相当する。
UK221581
遊星混合機を用いて、実施例1からのペースト200グラムを、実施例2からのシラン化ガラス分画B 160グラムと50℃で混合した。15分間混合した後、このペーストは合着塊を生成した。これを切り分け、混合ポットに広げ、さらに15分間混合した。ペースト塊を再び切り分け、混合ポットに広げ、15分間混合したが、今回は最後の10分間に220ミリバールの真空を適用した。得られたペーストを冷却すると、合計86重量%の充填材を含んでいるにもかかわらず、実施例1からの元のペーストよりわずかに硬いだけであった。このペーストの特性を測定し、表1に示す。
UK221591
実施例3からのペースト(342グラム)に、実施例3に示した手順を用いて、実施例2の分画Bからのシラン化ガラス13グラムを加えた。このペーストは合計86.5%の充填材を含んでいた。特性を測定し、結果を表1に示す。
UK221592
実施例4からのペースト(293グラム)に、実施例3に示した手順を用いて、実施例2の分画Bからのシラン化ガラス12グラムを加えた。このペーストは合計87.0%の充填材を含んでいた。特性を測定し、結果を表1に示す。
UK221592
実施例5からのペースト(265グラム)に、実施例3に示した手順を用いて、実施例2の分画Bからのシラン化ガラス10グラムを混合した。このペーストは合計87.5%の充填材を含んでいた。特性を測定し、結果を表1に示す。
UK221593
実施例6からのペースト(235グラム)に、実施例3に示した手順を用いて、実施例2の分画Bからのシラン化ガラス10グラムを混合した。このペーストは合計88.0%の充填材を含んでいた。特性を測定し、結果を表1に示す。
UK221511
遊星混合機を用いて、実施例1からのペースト100グラムを、実施例2からのシラン化ガラス分画A 158.3グラムと、50℃で混合した。15分間混合した後、このペーストは合着塊を生成した。これを切り分け、混合ポットに広げ、さらに15分間混合した。ペースト塊を再び切り分け、混合ポットに広げ、15分間混合したが、今回は最後の10分間に220ミリバールの真空を適用した。このペーストは合計90%の充填材を含んでいたが、乾燥し過ぎて硬過ぎると判断された。したがって、実施例1からのペースト10グラムをさらに加え、上記に概略を述べた混合手順を反復した。得られたペーストは合計89.6重量%の充填材を含んでいた。このペーストの特性を測定し、それを表1に示す。
UK221541
実施例6からのペースト(233.7グラム)を、遊星混合機内で50℃に温めた。実施例2からのシラン化分画A(10.31グラム)を加え、実施例3で概略を述べた混合手順を実施した。このペーストは合計89%の充填材を含んでいた。ペーストの特性を測定し、それを表1に示す。
UK221542
実施例7からのペースト(199グラム)を、遊星混合機内で50℃に温めた。実施例2からのシラン化分画A(14.96グラム)を加え、実施例3で概略を述べた混合手順を実施した。このペーストは合計88.6%の充填材を含んでいた。ペーストの特性を測定し、それを表1に示す。
UK221671
40〜70ミクロンの範囲の粒子径および約0.5の粒子径スパンを有する球状ガラスビーズを、酢酸で酸性化した水中のメタクリル酸3−(トリメトキシシリル)プロピル(ガラスの重量の1%)溶液を用いて室温でスラリー化することによってシラン化した。1時間後、ガラス球をろ過して除き、85℃のオーブン内で36時間乾燥した。実施例3の手順に従って、実施例1からのペースト200グラムを、これらのシラン化した球222グラムと混合した。得られたペーストは、88%のきわめて高い合計固体充填材含量を含んでいるにもかかわらず、実施例3からのペーストよりわずかに硬く感じるだけであった。特性を測定し、結果を表1に示す。このペーストのショアA硬度の値は、出発ペーストの値より、2種のペーストの固体充填材含量が13%だけ異なっているにもかかわらず、3単位高いだけであることは注目に値する。
UK221681
実施例11からのペースト(382グラム)を、他のシラン化ガラス球(34.4グラム)と実施例3に記載のように混合した。結果は硬いペーストであったが、それにもかかわらずスパチュラで容易に扱え、臨床的に歯の表面に適応可能である。特性を測定し、結果を表1に示す。
UK221722
充填材分画Bを、実施例で使用した同重量の球状充填材と混合した。実施例3の方法を用いて、合計充填材88.5重量%を含んだペーストを作製した。特性を表1に示す。
25.2ミクロンの平均径、36.2ミクロンのD(v,0.9)、および16.8ミクロンのD(v,0.1)(スパン=0.8)を有する球状ガラスビーズを、実施例11の通りにシラン化した。これらの球を、実施例1の樹脂混合物(13.2部)、0.8ミクロンの平均粒子径を有するガラス粉末(36.8部)、および0.8ミクロンの平均段粒子径を有するフッ化ストロンチウム(2.7部)と遊星混合機内で均一なペーストが得られるまで混合した。特性を測定し、表に示す。
17.7ミクロンの平均径、29.6ミクロンのD(v,0.9)、および10.4ミクロンのD(v,0.1)(スパン=1.08)を有する球状ガラスビーズを、実施例11の通りにシラン化した。これらの球を、実施例1の樹脂混合物(13.6部)、および0.8ミクロンの平均粒子径を有するガラス粉末(37.95部)と遊星混合機内で均一なペーストが得られるまで混合した。特性を測定し、表に示す。
UK221631
実施例2で使用したガラス粉末を取り、250ミクロンのふるいを通過させて粗い粒子を除去した。Malvern Mastersizer S 2.10を用いて粒子径を測定して、132.4ミクロンのD(0.9)および2.0ミクロンのD(0.1)を有し(3.3のスパンに相当する)、平均粒子径が約39.3ミクロンであることが分かった。これを実施例2に記載のようにシラン化した。シラン化ガラス粉末(100グラム)を、実施例3で前述した混合手順を用いて、実施例1からのペースト(200グラム)に加えた。得られたペーストは、合計83.1%の充填材を含んでおり、非常に硬いペーストであった。さらに、上記シラン化ガラス粉末10グラムを加え、混合手順を反復した。得られたペーストは、合計83.7%の充填材を含んでおり、乾燥してもろく、辛うじて合着していた。これ以上のガラスを加えて、なお結合力の強いペーストを得ることは不可能であった。特性を測定し、結果を表1に示す。このペーストは、非常に硬いので歯科用注入器から押し出すことはできなかった。
先端部内径が2mmの歯科用注入器(Hawe−Neos Dental社、CH−6934 Bioggio、スイス、商品番号436)に試験する材料を充填した。注入器および内容物を23℃に平衡にさせた後、注入器を万能材料試験器(Zwick)に取付け、分当たり28mmの定速度で、ピストンを注入器内に押し込むことにより材料を押し出した。ピストンにかかる力、すなわち押出力を書きとめた。各材料に対して少なくとも3測定値をとり、平均押出力を計算した。さらに注入器を手動で試験し、ペーストを注入器から押し出す能力を必要とした手の力から判定した。
ISO 9917 7.4節に記載のように、内径4mm高さ6mmの金型を使用して、試験片を調製した。測定するペーストを形に満たし、ポリエステル箔を被せ、過剰の材料を押し出すために金属プレートを押し付けた。次いで、この材料を、600〜700mW/cm2の出力を持つ歯科用硬化ランプ(Spectrum Lite、Dentsply社)を用いて各々の端から40秒間硬化させた。試験片付きの形を、形の先端で滑らかな表面レベルが得られまで炭化ケイ素紙(600グリット)で擦り、次いで硬化した試験片を形から取り出した。試験片を37℃の水中に24時間貯蔵してから、万能材料試験器(Zwick)で1mm/分のクロスヘッド速度で試験した。各試験片の応力ひずみ曲線を調べ、本質的には、初めの直線部分、次いで最終の破壊点につながる曲線部とからなることが判明した。曲線の直線部分は材料の弾性のある性質に対応するのに対して、曲線部分は塑性流動に対応する。応力ひずみ曲線が直線から最初にそれる点の力を降伏点とした。降伏点はMpa単位で表わされ、ニュートン単位の降伏力を試験片の横断面積で除して計算する。各材料に対して5個の試験片の平均値を計算した。
表1から、実施例1の従来のペーストは、わずか154MPaの降伏強度、63.7のビッカース硬度、2.6%の体積収縮、および92ニュートンの歯科用注入器からの押出力を有していることが分かる。したがって、このペーストは、歯科用注入器から容易に押し出されるが、許容できない程高い収縮、ならびに低い表面硬度および低い降伏強度を有し得る。
Claims (17)
- a)少なくとも1種の重合性単量体、
b)0.1〜5ミクロンの間の平均粒子径を有する第1固体充填材成分、
c)第1固体充填材成分の平均粒子径の少なくとも10倍を超える平均粒子径、および1.5未満の粒子径スパンを有する第2固体充填材成分
からなる口腔内または口腔外用歯科用修復材料。 - a)少なくとも1種の重合性単量体、
b)0.1〜5ミクロンの間の平均粒子径を有する第1固体充填材成分、
c)第1固体充填材成分の平均粒子径の少なくとも20倍を超える平均粒子径、および1.5未満の粒子径スパンを有する第2固体充填材成分
からなる口腔内または口腔外用歯科用修復材料。 - 第2充填材の粒子径スパンが1.3未満である請求項1に記載の材料。
- 第2充填材の粒子径スパンが1.3未満である請求項2に記載の材料。
- 第2充填材成分中の粒子の70パーセントが、その平均径の75〜125パーセントの範囲内にある請求項1に記載の材料。
- 第2充填材成分中の粒子の80パーセントが、その平均径の75〜125パーセントの範囲内にある請求項1に記載の材料。
- 前記重合性単量体を約5〜25重量パーセント含む請求項1に記載の材料。
- 前記重合性単量体を約10〜15重量パーセント含む請求項1に記載の材料。
- 硬化した材料のビッカース硬度が80を超え、降伏強度が少なくとも180MPaである請求項1に記載の材料。
- 硬化した材料のビッカース硬度が90を超え、降伏強度が少なくとも180MPaである請求項1に記載の材料。
- 固体充填材成分の少なくとも1つがフッ化物含有ガラスを含む請求項1に記載の材料。
- 固体充填材成分の1つの少なくとも一部が球状または実質的に球状の粒子を含む請求項1に記載の材料。
- 第1または第2固体充填材がフッ化物含有ガラスを含む請求項1に記載の材料。
- 固体充填材の少なくとも1つの分画がフッ化物含有ガラスを含む、球状または実質的に球状の粒子を含む請求項1に記載の材料。
- 約1〜100nmの平均粒子径を有する固体充填材を0〜5パーセントの間でさらに含む請求項1に記載の材料。
- 2mmの先端部直径を持つ歯科用注入器からの材料の押出力が300ニュートン未満である請求項1に記載の材料。
- 2mmの先端部直径を持つ歯科用注入器からの押出力が300ニュートン未満である請求項1に記載の材料。
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