RU2605814C1 - Method of processing of fine and hybrid composite filling materials - Google Patents

Method of processing of fine and hybrid composite filling materials Download PDF

Info

Publication number
RU2605814C1
RU2605814C1 RU2015125527/15A RU2015125527A RU2605814C1 RU 2605814 C1 RU2605814 C1 RU 2605814C1 RU 2015125527/15 A RU2015125527/15 A RU 2015125527/15A RU 2015125527 A RU2015125527 A RU 2015125527A RU 2605814 C1 RU2605814 C1 RU 2605814C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
materials
filling material
particles
fine
hybrid composite
Prior art date
Application number
RU2015125527/15A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Вадим Дмитриевич Гончаров
Алексей Александрович Новик
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью ООО "НОВЫЕ КЕРАМИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью ООО "НОВЫЕ КЕРАМИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью ООО "НОВЫЕ КЕРАМИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ"
Priority to RU2015125527/15A priority Critical patent/RU2605814C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2605814C1 publication Critical patent/RU2605814C1/en

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K6/00Preparations for dentistry

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Dental Preparations (AREA)

Abstract

FIELD: medicine.
SUBSTANCE: invention relates to medicine, namely to dentistry. Method of processing of fine and hybrid composite filling materials is disclosed, consisting in that filling material is subjected to ultrasound vibrations, intensity of which varies from 3 to 50 W/cm2. Exposure is preferably carried out for period of time from 15 to 30 minutes, immediately before installation filling material in tooth cavity or no more than 2 months before its application.
EFFECT: use of method enables to destroy formed agglomerates and make uniform distribution of ultrafine particles in volume of filling material, thus improving aesthetic and mechanical properties of fine-grained and hybrid composite filling materials.
4 cl, 8 dwg

Description

Заявляемое изобретение относится к стоматологии и может быть использовано для обработки мелкозернистых и гибридных композиционных пломбировочных материалов.The claimed invention relates to dentistry and can be used for the processing of fine-grained and hybrid composite filling materials.

Широко применяемые в современной стоматологии композиты с микронаполнителями содержат частицы размером от 0,007 мкм до 0,04 мкм. [Композитные материалы. [Электронный ресурс]. - Электрон, дан. - Режим доступа: http://www.medterapevt.ru/85.html]. Введение наноразмерных неагломерированных частиц приводит к улучшению эстетических свойств пломб, а также к снижению их полимеризационной усадки [Суворова И.В. Исследование композиционных стоматологических материалов методом рентгенофазового анализа // Ползуновский вестник. - 2008. -№3. - С. 242-244]. Однако этим материалам присущ целый ряд недостатков (например, образование трещин на граничных поверхностях осколкообразных предполимеризатов и матрицы при полимеризации и под воздействием жевательных нагрузок [Композитные материалы. [Электронный ресурс]. - Электрон, дан. - Режим доступа: http://www.medterapevt.ru/85.html]. Этим обуславливается все более широкое применение наногибридных (материалы, в которых примерно 85-90% по массе наполнителя составляют частицы размером порядка мкм и 10-15% частицы размером не более десятков нанометров) материалов. Композитные материалы с микронаполнителями и гибридные композиты содержат наполнители с размером частиц менее 20 нм, что позволяет называть их нанонаполненными композитами.The microfill composites widely used in modern dentistry contain particles ranging in size from 0.007 microns to 0.04 microns. [Composite materials. [Electronic resource]. - Electron, given. - Access mode: http://www.medterapevt.ru/85.html]. The introduction of nanosized non-agglomerated particles leads to an improvement in the aesthetic properties of fillings, as well as to a decrease in their polymerization shrinkage [Suvorova I.V. The study of composite dental materials by x-ray phase analysis // Polzunovsky bulletin. - 2008.-3. - S. 242-244]. However, a number of drawbacks are inherent in these materials (for example, the formation of cracks on the boundary surfaces of fragmentation prepolymerizates and matrices during polymerization and under the influence of chewing loads [Composite materials. [Electronic resource]. - Electron, data. - Access mode: http: // www. medterapevt.ru/85.html]. This is responsible for the increasing use of nanohybrid materials (materials in which about 85-90% by weight of the filler are particles of the order of microns and 10-15% of the particles of no more than tens of nanometers in size) materials. tnye microfill materials, and hybrid composites containing fillers with a particle size of less than 20 nm, enabling them to call nanonapolnennymi composites.

Применение подобных материалов сталкивается с определенными трудностями. Хорошо известно, что наноразмерные объекты под действием сил Ван-Дер-Вальса стремятся к объединению (агломерации). Скорость этого процесса замедляют путем помещения наноразмерных частиц в поверхностно активные вещества (ПАВ) и уменьшением температуры среды (хранение в холодильнике). Однако полностью остановить процесс агломерации в нетвердых средах невозможно [Новик А.А. Исследование процесса ультразвукового диспергирования керамических материалов в жидких средах; дис. на соиск. уч. ст. к.т.н. - Санкт-Петербург, 2013. - 131 с.]. В результате через несколько месяцев после изготовления нанонаполненные композиты имеют неоднородную структуру с крупными (порядка несколько мкм) агломератами, которые содержат в себе миллионы ультрадисперсных частиц. Это объединение к тому же приводит к существенной неравномерности в распределении частиц по объему материала. В результате частицы наполнителя уже не могут в полной мере выполнить возложенные на них функции.The use of such materials faces certain difficulties. It is well known that nanoscale objects, under the action of van der Wals forces, tend to unite (agglomerate). The speed of this process is slowed down by placing nanosized particles in surfactants and a decrease in the temperature of the medium (storage in a refrigerator). However, it is impossible to completely stop the agglomeration process in non-solid media [A. Novik Investigation of the process of ultrasonic dispersion of ceramic materials in liquid media; dis. for a job. student Art. Ph.D. - St. Petersburg, 2013. - 131 p.]. As a result, a few months after manufacture, nanofilled composites have an inhomogeneous structure with large (of the order of a few microns) agglomerates that contain millions of ultrafine particles. This combination also leads to significant unevenness in the distribution of particles over the volume of the material. As a result, the filler particles can no longer fully fulfill the functions assigned to them.

Об этом заявляют и производители подобных материалов [Filtek. Technical product profile. [Электронный ресурс]. - Электрон. дан. - Режим доступа: http://multimedia.3m.com/mws/media/629066O/filtektm-supreme-ultra-universal restorative.pdf]. Подобная структура, с одной стороны, ухудшает объемные механические свойства будущих пломб, а с другой стороны, при врачебной обработке поверхности пломб, за счет разности механических свойств агломератов и окружающих их полимерных материалов, на поверхности этих пломб остаются неоднородности, в которых, в дальнейшем, смогут накапливаться болезнетворные бактерии и которые существенно сказываются на эстетических свойствах пломб.This is claimed by manufacturers of similar materials [Filtek. Technical product profile. [Electronic resource]. - The electron. Dan. - Access mode: http://multimedia.3m.com/mws/media/629066O/filtektm-supreme-ultra-universal restorative.pdf]. Such a structure, on the one hand, worsens the volumetric mechanical properties of future fillings, and on the other hand, during medical treatment of the surface of fillings, due to the difference in the mechanical properties of the agglomerates and the surrounding polymer materials, inhomogeneities remain on the surface of these fillings, in which, in the future, pathogenic bacteria can accumulate and which significantly affect the aesthetic properties of fillings.

Наличие этих проблем требует создания условий, при которых пломбировочные материалы будут иметь однородную структуру непосредственно перед их инсталляцией в зубную полость.The presence of these problems requires the creation of conditions under which the filling materials will have a uniform structure immediately before their installation in the dental cavity.

Для решения проблемы перемешивания неоднородных материалов обычно используют разного рода механические смесители. В частности, в работе [Dental composition, method of producing and use thereof. United States patent. №20130303655] гомогенизации пломбировочного материала достигают за счет применения смесителя специальной конструкции.To solve the problem of mixing heterogeneous materials, various kinds of mechanical mixers are usually used. In particular, in [Dental composition, method of producing and use thereof. United States patent. No. 2013303653655] homogenization of the filling material is achieved through the use of a special design mixer.

В случае нанонаполненных композитов в первую очередь надо разрушить образовавшиеся агломераты. То есть решить задачу принципиально отличную от той, которую решают смесители. Для решения задачи разрушения агломератов необходимо мощное, локализованное в размерах, сравнимых с размерами агломератов, воздействие, которое реализуется в объеме пломбировочного материала. Создание такого воздействия традиционными методами перемешивания невозможно. Поэтому эти методы не позволяют решить основную задачу изобретения - улучшение эстетических и механических свойств мелкозернистых и гибридных композиционных пломбировочных материалов.In the case of nanofilled composites, first of all, it is necessary to destroy the formed agglomerates. That is, to solve the problem fundamentally different from the one that the mixers solve. To solve the problem of agglomerate destruction, a powerful effect localized in sizes comparable with the sizes of agglomerates is needed, which is realized in the volume of filling material. Creating such an impact with traditional mixing methods is impossible. Therefore, these methods do not allow to solve the main task of the invention is to improve the aesthetic and mechanical properties of fine-grained and hybrid composite filling materials.

Техническим результатом изобретения должно быть улучшение однородности пломбировочного материала, а следовательно, и его эстетических и механических свойств.The technical result of the invention should be to improve the uniformity of the filling material, and hence its aesthetic and mechanical properties.

Для получения указанного технического результата мелкозернистый или гибридный композиционный пломбировочный материал подвергается воздействию ультразвуковых колебаний (УЗ), интенсивность которых находится в диапазоне от 3 до 50 Вт/см2, при этом воздействие целесообразно проводить в течение промежутка времени от 15 с до 10 минут непосредственно перед инсталляцией пломбировочного материала в зубную полость. Под действием ультразвуковых колебаний, начиная с определенной их интенсивности, в объеме материала можно получить кавитационные каверны, в которых реализуются условия, необходимые для того, чтобы «разбить» агломераты наночастиц [Промтов М. А. Кавитация. [Электронный ресурс]. Электрон, дан. - Режим доступа: http://www.tstu.ru/structure/kafedra/doc/maxp/eito14.doc]. При этом в зависимости от свойств конкретных обрабатываемых материалов ультразвуковые колебания должны быть определенной интенсивности и время их воздействия на материал должно строго регламентироваться. При этом наноматериалы со временем стремятся к агломерации. И уже через 2 месяца после ультразвуковой обработки наночастицы образуют агломераты значительного объема, которые надо заново «разбивать».To obtain the technical result, a fine-grained or hybrid composite filling material is exposed to ultrasonic vibrations (US), the intensity of which is in the range from 3 to 50 W / cm 2 , and it is advisable to carry out the exposure for a period of time from 15 s to 10 minutes immediately before installation of filling material in the dental cavity. Under the influence of ultrasonic vibrations, starting from a certain intensity, cavitation cavities can be obtained in the bulk of the material under which the conditions necessary to “break up” agglomerates of nanoparticles are realized [Promtov M. A. Cavitation. [Electronic resource]. Electron - Access mode: http://www.tstu.ru/structure/kafedra/doc/maxp/eito14.doc]. In this case, depending on the properties of the particular processed materials, ultrasonic vibrations should be of a certain intensity and the time of their impact on the material should be strictly regulated. At the same time, nanomaterials tend to agglomerate over time. And already 2 months after ultrasonic treatment, the nanoparticles form agglomerates of a significant volume, which must be “broken up” again.

Ультразвуковая обработка определенной интенсивности позволяет: «разбить» большинство агломератов и равномерно распределить в объеме частицы наноматериалов, тем самым значительно улучшить однородность пломбировочного материала, а следовательно, решить основную задачу изобретения - улучшить эстетические и механические свойства мелкозернистых и гибридных композиционных пломбировочных материалов.Ultrasonic treatment of a certain intensity allows you to: “break” the majority of agglomerates and evenly distribute particles of nanomaterials in the volume, thereby significantly improving the uniformity of the filling material, and therefore, to solve the main objective of the invention is to improve the aesthetic and mechanical properties of fine-grained and hybrid composite filling materials.

Сущность заявляемого изобретения поясняется следующими графическими материалами:The essence of the invention is illustrated by the following graphic materials:

- на фиг. 1 изображено пространственное распределение («высота») профиля частиц, составляющих поверхность пломбировочного материала Charisma Opal при разрешении 15 на 15 мкм,- in FIG. 1 shows the spatial distribution ("height") of the profile of the particles that make up the surface of Charisma Opal filling material at a resolution of 15 by 15 microns,

- на фиг. 2 изображены результаты исследований поверхности пломб для образцов пломбировочных материалов Charisma Opal, Filtek Ultimate, ТЕ Econom,- in FIG. 2 shows the results of studies of the surface of seals for samples of filling materials Charisma Opal, Filtek Ultimate, TE Econom,

- на фиг. 3 изображены результаты АСМ-исследований по фазе пломбировочного материала Filtek Ultimate, перемешанного с помощью УЗ после 9 месяцев хранения в холодильнике при разрешении 5 на 5 мкм,- in FIG. 3 shows the results of AFM studies on the phase of the filling material Filtek Ultimate, mixed with ultrasound after 9 months of storage in the refrigerator at a resolution of 5 by 5 microns,

- на фиг. 4 изображены результаты АСМ-исследований профиля рельефа поверхности пломбировочного материала Filtek Ultimate,- in FIG. 4 shows the results of AFM studies of the surface profile of the filling material Filtek Ultimate,

- на фиг. 5 изображены результаты исследований по фазе пломбировочных материалов Charisma Opal, Filtek Ultimate,TE Econom, которые были проведены после ультразвукового перемешивания этих материалов в течение 15 с при интенсивности 40 Вт/см2,- in FIG. 5 shows the results of studies on the phase of filling materials Charisma Opal, Filtek Ultimate, TE Econom, which were carried out after ultrasonic mixing of these materials for 15 s at an intensity of 40 W / cm 2 ,

- на фиг. 6 изображены результаты исследований по фазе пломбировочного материала Filtek Ultimate, перемешанного с помощью УЗ, которые были проведены через 1 час после ультразвукового перемешивания этого материала в течение 5 мин при интенсивности 30 Вт/см2,- in FIG. 6 shows the results of studies on the phase of the filling material Filtek Ultimate, mixed using ultrasound, which were carried out 1 hour after ultrasonic mixing of this material for 5 min at an intensity of 30 W / cm 2

- на фиг. 7 изображены результаты исследований по фазе пломбировочного материала Filtek Ultimate, перемешанного с помощью УЗ, после 2 месяцев хранения в холодильнике,- in FIG. 7 shows the results of studies on the phase of the filling material Filtek Ultimate, mixed with ultrasound, after 2 months of storage in the refrigerator,

- на фиг. 8 изображены результаты исследований по фазе пломбировочного материала Filtek Ultimate, перемешанного с помощью УЗ после 9 месяцев хранения в холодильнике.- in FIG. Figure 8 shows the results of studies on the phase of the filling material Filtek Ultimate, mixed with ultrasound after 9 months of storage in the refrigerator.

Результаты всех исследований были получены с помощью атомно-силового микроскопа (АСМ)The results of all studies were obtained using an atomic force microscope (AFM)

Техническая реализация данного способа была проверена экспериментально.The technical implementation of this method has been tested experimentally.

В качестве источника интенсивных ультразвуковых колебаний использовалась установка И100-6/1-1 [Лабораторная ультразвуковая установка. [Электронный ресурс]. - Электрон, дан. - Режим доступа: http://utinlab.ru/articles/laboratornaya-ultrazvukovaya-ustanovka-ultrazvukovoj-dispergator-ultrazvukovoj-emulgator].The I100-6 / 1-1 unit [Laboratory ultrasonic unit was used as a source of intense ultrasonic vibrations. [Electronic resource]. - Electron, given. - Access mode: http://utinlab.ru/articles/laboratornaya-ultrazvukovaya-ustanovka-ultrazvukovoj-dispergator-ultrazvukovoj-emulgator].

Исследованиям подвергались светоотверждаемые, рентгеноконтрастные мелкозернистые гибридные композиционные материалы:The studies were subjected to light-curing, radiopaque fine-grained hybrid composite materials:

1. Charisma opal. Heraeus Kulzer. Срок годности до 2016-02.1. Charisma opal. Heraeus Kulzer. Shelf life until 2016-02.

Состав: акриловый мономер BIS-GMA и 58 весовых процента наполнителей (барий алюминийфтористое стекло с размером частиц 0,02-2 мкм; высокодисперсный диоксид кремния с размером частиц 0,02-0,07 мкм).Composition: BIS-GMA acrylic monomer and 58 weight percent fillers (barium aluminum fluoride glass with a particle size of 0.02-2 microns; highly dispersed silicon dioxide with a particle size of 0.02-0.07 microns).

2. Te-Econom (Vivadent). Срок годности до 2016-07.2. Te-Econom (Vivadent). Shelf life until 2016-07.

Состав: смесь UDMA, Bis-GMA и TEGDMA. Общая доля неорганического наполнителя составляет 62% по объему или 82% по весу. 58 весовых процента наполнителей (барий алюминийфтористое стекло с размером частиц 0,04-3 мкм; высоко дисперсный диоксид кремния с размером частиц 0,02-0,07 мкм).Composition: a mixture of UDMA, Bis-GMA and TEGDMA. The total inorganic filler content is 62% by volume or 82% by weight. 58 weight percent fillers (barium aluminum fluoride glass with a particle size of 0.04-3 microns; highly dispersed silicon dioxide with a particle size of 0.02-0.07 microns).

3. Filtek ultimate. Срок годности до 2016-03.3. Filtek ultimate. Shelf life until 2016-03.

3М ESPE Filtek тм Ultimate Universal Restorative - это светоотверждаемый композит, содержит BiS-GMA, UDMA, TEGDMA и BIS-EMA смолы. Для уменьшения усадки часть смолы TEGDMA материала Filtek тм Supreme XT была заменена на PEGDMA.3M ESPE Filtek tm Ultimate Universal Restorative is a light curing composite containing BiS-GMA, UDMA, TEGDMA and BIS-EMA resins. To reduce shrinkage, part of the TEGDMA resin of the Filtek tm Supreme XT material was replaced by PEGDMA.

Наполнитель представляет собой комбинацию свободных наночастиц кремния размером 20 нм, несвязанных частиц циркония размером от 4 до 11 нм, и силанизированных циркониево-кремниевых кластеров (состоящих из частиц кремния размером 20 нм и частиц циркония размером 4-11 нм). В оттенках Dentin, Enamel и Body размер кластера составляет от 0,6 до 20 микрон. По весу наполнитель составляет 72,5% (55,6% по объему) для оттенков Transluscent и 78,5% по весу (63,3% по объему) для других оттенков.The filler is a combination of 20 nm free silicon nanoparticles, unbound zirconium particles from 4 to 11 nm, and silanized zirconium-silicon clusters (consisting of 20 nm silicon particles and 4-11 nm zirconium particles). In shades of Dentin, Enamel and Body, the cluster size is from 0.6 to 20 microns. By weight, the filler is 72.5% (55.6% by volume) for Transluscent shades and 78.5% by weight (63.3% by volume) for other shades.

Возможность исследования пространственного распределения наночастиц в объеме получившейся пломбы в случае пломбировочных материалов осложняется тем, что частицы полимера и микронаполнителей имеют практически одинаковые размеры. Частицы нанонаполнителей оказываются значительно (в сотни раз) меньше. В результате приходится искать на поверхности, изменение высоты которой составляет микроны, частицы размером в нанометры. Подобную задачу можно решить с помощью атомно-силовой микроскопии. Этот метод позволяет получать не только объемную картину исследуемой поверхности, но и позволяет «почувствовать» присутствие частиц, параметры которых (размер, плотность и т.д.) существенно различаются при одинаковой их внешней форме [Опыт исследования твердых тканей зуба с помощью атомно-силовой микроскопии (АСМ) А.В. Антонова, В.Д. Гончаров, А.Н. Кипчук, Е.А. Боброва. «Стоматология», №4. - 2014]. Поэтому в качестве основного инструмента для исследования был выбран именно этот метод.The possibility of studying the spatial distribution of nanoparticles in the volume of the resulting fillings in the case of filling materials is complicated by the fact that the polymer particles and microfillings are almost the same size. Particles of nanofillers are significantly (hundreds of times) smaller. As a result, one has to look at the surface, the change in height of which is microns, particles the size of nanometers. A similar problem can be solved using atomic force microscopy. This method allows you to get not only a three-dimensional picture of the surface under study, but also allows you to "feel" the presence of particles whose parameters (size, density, etc.) vary significantly with their identical external shape [Experience in the study of hard tooth tissues using atomic force microscopy (AFM) A.V. Antonova, V.D. Goncharov, A.N. Kipchuk, E.A. Bobrov. "Dentistry", No. 4. - 2014]. Therefore, this method was chosen as the main tool for research.

Для проведения исследований с помощью АСМ подготавливались образцы по следующей методике.For studies using AFM, samples were prepared using the following procedure.

Материал наносился на предметные стекла. Диаметр экспериментального образца составлял около 5 мм, толщина слоя материала 1,5-2 мм. Полимеризация проводилась непосредственно после нанесения с помощью полимеризационной лампы Translux компании Heraeus Kulzer в течение 40-60 секунд (до затвердевания «на глаз»). Финирование и полировка (алмазными борами, полировочными дисками с подачей воды) проводились через 20 минут после полимеризации. В результате - снимался материал на глубину 0,2-1 мм. Поверхность матералов обрабатывалась по одной технологии, одной рукой и инструментом.The material was applied to a glass slide. The diameter of the experimental sample was about 5 mm; the thickness of the material layer was 1.5–2 mm. The polymerization was carried out immediately after application by means of a Translux polymerization lamp from Heraeus Kulzer for 40-60 seconds (before hardening "by eye"). Finishing and polishing (diamond burs, polishing discs with water supply) were carried out 20 minutes after polymerization. As a result, the material was shot to a depth of 0.2-1 mm. The surface of the materials was processed using one technology, one hand and one tool.

Непосредственно перед проведением исследований образцы полимеризованных пломбировочных материалов:Immediately before conducting research, samples of polymerized filling materials:

1. высушивались в течение 10 мин при температуре 100°С;1. dried for 10 min at a temperature of 100 ° C;

2. продувались сжатым воздухом.2. purged with compressed air.

В ряде экспериментов образцы перед сушкой в течение 5 минут подвергались УЗ-воздействию в воде (интенсивность 20 Вт/см2, частота 20 кГц). При этом существенных изменений в рельефе поверхности не наблюдалось.In a number of experiments, the samples were subjected to ultrasonic treatment in water for 5 minutes before drying (intensity 20 W / cm 2 , frequency 20 kHz). In this case, no significant changes in the surface topography were observed.

Во время проведения АСМ-исследований измерялся целый ряд параметров образцов, главными из которых являются высота и фаза. «Высота» позволяет исследовать 3-мерную картину распределения частиц на поверхности материала. «Фаза» обладает повышенной чувствительностью к физическим свойствам отдельных частиц, составляющих материал.During the AFM studies, a number of sample parameters were measured, the main of which are height and phase. "Height" allows you to explore the 3-dimensional picture of the distribution of particles on the surface of the material. "Phase" has increased sensitivity to the physical properties of the individual particles that make up the material.

Все эксперименты проводились для перечисленных выше материалов. Для каждого из них были подготовлены:All experiments were carried out for the above materials. For each of them were prepared:

1) экспериментальные образцы материала, не прошедшего никакой обработки (3 шт.);1) experimental samples of material that has not undergone any processing (3 pcs.);

2) экспериментальные образцы материала, перемешенного в течение 2 мин механическим способом (3 шт.);2) experimental samples of material mixed for 2 min mechanically (3 pcs.);

3) экспериментальные образцы материала, перемешенного с использованием УЗ-колебаний (по 3 шт. для каждого режима).3) experimental samples of material mixed using ultrasonic vibrations (3 pcs. For each mode).

Интенсивность ультразвуковых колебаний определялась по методике, описанной в [Агранат Б. А. Ультразвуковая технология. - Москва, 1974. - 501 с.].The intensity of ultrasonic vibrations was determined according to the method described in [Agranat B. A. Ultrasonic technology. - Moscow, 1974. - 501 p.].

На всех этих образцах проводились исследования в трех, произвольным образом выбранных областях.All of these samples were tested in three randomly selected areas.

Ниже приведены результаты, типичные для проведенных исследований.Below are the results typical of the research.

На фиг. 1 приведено пространственное распределение («высота») профиля частиц, составляющих поверхность пломбировочного материала Charisma Opal при разрешении 15 на 15 мкм. Очевидно, что поверхность состоит из частиц, размеры которых составляют от ,2 до 1 мкм (1), которые собраны в агломераты размером 2-7 мкм (2). Очевидно также, что подобная картина не позволяет отделить частицы полимера и других наполнителей от высоко дисперсного диоксида кремния (заявленные производителем размеры частиц которого составляют 0,02-0,07 мкм).In FIG. Figure 1 shows the spatial distribution ("height") of the profile of particles that make up the surface of Charisma Opal filling material at a resolution of 15 by 15 microns. Obviously, the surface consists of particles with sizes ranging from 2 to 1 μm (1), which are collected in agglomerates of 2-7 μm in size (2). It is also obvious that a similar picture does not allow to separate the particles of the polymer and other fillers from highly dispersed silicon dioxide (the particle sizes declared by the manufacturer of which are 0.02-0.07 microns).

В связи со сложностью поиска частиц наноразмеров на «высоте» в дальнейшем особое внимание при представлении результатов экспериментов было уделено именно «фазе». В ходе исследований для перечисленных материалов были получены результаты, которые несущественно отличаются как друг от друга, так и от области к области. Типичные картины «фазы» для образцов исследованных материалов приведены на фиг. 2. Порядок следования этих образцов материалов на рисунке: а - Charisma Opal (разрешение 100 мкм) и б - Charisma Opal (разрешение 1 мкм), в - Filtek Ultimate (разрешение 100 мкм), г -ТЕ Econom (разрешение 100 мкм). Во всех исследованных образцах математическая обработка полученных результатов позволила выявить наноразмерные (с линейным размером порядка 10 нм) частицы, свойства материала которых существенно отличаются по составу от материала основы (1). В большинстве случаев эти частицы объединились в агломераты (2) размером до 5 мкм.Due to the difficulty of finding particles of nanosize at a "height" in the future, special attention was given to the "phase" when presenting the results of experiments. In the course of research for the listed materials, results were obtained that differ insignificantly from each other as well as from region to region. Typical “phase” patterns for samples of the materials studied are shown in FIG. 2. The sequence of these samples of materials in the figure: a - Charisma Opal (resolution 100 μm) and b - Charisma Opal (resolution 1 μm), c - Filtek Ultimate (resolution 100 μm), g - TE Econom (resolution 100 μm). In all the samples studied, the mathematical processing of the results made it possible to identify nanoscale (with a linear size of the order of 10 nm) particles whose material properties differ significantly in composition from the base material (1). In most cases, these particles are combined into agglomerates (2) up to 5 microns in size.

На фиг. 3 и 4 приведены результаты АСМ-исследований материала Filtek Ultimate, перемешанного с помощью УЗ после 9 месяцев хранения в холодильнике. Сравнение фазы исследуемого материала (фиг. 3) и профиля рельефа его поверхности (фиг. 4), выполненное по линии А-А, свидетельствует о том, что наблюдаемое изменение фазы не связано с резкими изменениями рельефа, а определяется изменением параметров частиц, расположенных на его поверхности.In FIG. Figures 3 and 4 show the results of AFM studies of Filtek Ultimate material mixed with ultrasound after 9 months of storage in a refrigerator. A comparison of the phase of the studied material (Fig. 3) and the profile of the relief of its surface (Fig. 4), taken along line AA, indicates that the observed change in phase is not associated with sharp changes in the relief, but is determined by a change in the parameters of particles its surface.

Результаты ультразвукового перемешивания в течение 15 с при интенсивности 40 Вт/см2 приведены на фиг.5. Порядок следования изображений: Charisma Opal (A), Filtek Ultimate (Б), ТЕ Econom (В). Во всех исследованных случаях удалось частично «разбить» агломераты. Особенно это видно на результатах, полученных для материала Charisma Opal. Для материалов Filtek Ultimate, ТЕ Econom времени обработки оказалось недостаточно для того, чтобы полностью избавиться от агломератов. То есть для каждого из исследованных материалов режимы работы УЗ-установки (интенсивность и время обработки) необходимо подбирать экспериментально.The results of ultrasonic mixing for 15 s at an intensity of 40 W / cm 2 are shown in figure 5. The sequence of images: Charisma Opal (A), Filtek Ultimate (B), TE Econom (C). In all investigated cases, it was possible to partially “break down” the agglomerates. This is especially evident in the results obtained for Charisma Opal. For Filtek Ultimate, TE Econom materials, the processing time was not enough to completely get rid of agglomerates. That is, for each of the materials studied, the operating modes of the ultrasonic installation (intensity and processing time) must be selected experimentally.

При увеличении интенсивности выше значения 50 Вт/см2 в несколько раз увеличивалось время полимеризации пломбировочных материалов. Это значение интенсивности можно считать максимальным.With an increase in intensity above a value of 50 W / cm 2 , the polymerization time of filling materials increased several times. This value of intensity can be considered maximum.

При уменьшении интенсивности ниже значения 3 Вт/см3 ни для одного из исследованных материалов агломераты полностью разбить не удается, даже если время обработки увеличивается до 1 часа.When the intensity decreases below 3 W / cm 3, agglomerates cannot be completely broken for any of the investigated materials, even if the processing time increases to 1 hour.

Наши эксперименты показали, что время обработки материала может изменяться в диапазоне от 5 с до 30 минут в зависимости от свойств материала и интенсивности ультразвукового воздействия.Our experiments showed that the processing time of the material can vary in the range from 5 s to 30 minutes, depending on the properties of the material and the intensity of ultrasonic exposure.

Результаты исследования пломбировочного материала Filtek ultimate, который подвергся ультразвуковому перемешиванию в течение 5 мин при интенсивности 30 Вт/см2, приведены на фиг. 6. В этом режиме картина распределения наночастиц оказалась подобной для всех исследованных материалов. На фиг. 6 видно отсутствие агломератов наночастиц, а сами частицы практически равномерно распределены по объему пломбировочного материала. В экспериментах специально убиралась часть материала, с которой контактировал УЗ-волновод. Подобность АСМ-изображений, полученных в экспериментах при снятии материала на разную глубину, позволяет утверждать о равномерности распределения частиц по его объему.The results of the study of the filling material Filtek ultimate, which was subjected to ultrasonic mixing for 5 min at an intensity of 30 W / cm 2 are shown in FIG. 6. In this mode, the distribution pattern of nanoparticles turned out to be similar for all the materials studied. In FIG. Figure 6 shows the absence of agglomerates of nanoparticles, and the particles themselves are almost evenly distributed over the volume of the filling material. In experiments, a part of the material with which the ultrasonic waveguide was in contact was specially removed. The similarity of AFM images obtained in experiments when taking material to different depths allows us to state the uniform distribution of particles over its volume.

АСМ-исследование предварительно перемешенного с помощью УЗ пломбировочного материала, который хранился 2 месяца в холодильнике, показало, что даже при относительно низкой температуре наночастицы этого материала со временем образуют агломераты. Об этом свидетельствуют результаты, приведенные на фиг. 7. Через 9 месяцев хранения в холодильнике в объеме пломбировочного материала образуются уже достаточно крупные агломераты нанокомпозитов (фиг. 8).An AFM study of a pre-mixed ultrasound filling material that was stored for 2 months in a refrigerator showed that even at relatively low temperatures, the nanoparticles of this material form agglomerates over time. This is evidenced by the results shown in FIG. 7. After 9 months of storage in the refrigerator, quite large agglomerates of nanocomposites are already formed in the volume of filling material (Fig. 8).

Результаты проведенных исследований свидетельствуют о том, что с помощью ультразвукового воздействия определенной интенсивности можно «разбить» агломераты наночастиц в мелкозернистых и гибридных композиционных пломбировочных материалах. Оптимальную интенсивность, которая находится в пределах от 3 до 50 Вт/см2, и время воздействия для каждого пломбировочного материала необходимо подбирать экспериментально. При этом уже через два месяца хранения пломбировочного материала в холодильнике наночастицы его наполнителя начинают агломерировать, а через 9 месяцев - образуют крупные (до 10 мкм) агломераты.The results of the studies indicate that with the help of ultrasonic exposure of a certain intensity it is possible to "break" the agglomerates of nanoparticles in fine-grained and hybrid composite filling materials. The optimal intensity, which is in the range from 3 to 50 W / cm 2 , and the exposure time for each filling material must be selected experimentally. Moreover, after two months of storage of the filling material in the refrigerator, the nanoparticles of its filler begin to agglomerate, and after 9 months they form large (up to 10 microns) agglomerates.

Claims (4)

1. Способ обработки мелкозернистых и гибридных композиционных пломбировочных материалов, заключающийся в том, что пломбировочный материал подвергают воздействию ультразвуковых колебаний, интенсивность которых находится в диапазоне от 3 до 50 Вт/см2.1. The method of processing fine-grained and hybrid composite filling materials, which consists in the fact that the filling material is subjected to ultrasonic vibrations, the intensity of which is in the range from 3 to 50 W / cm 2 . 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на пломбировочный материал воздействуют ультразвуковыми колебаниями в течение промежутка времени от 15 с до 30 мин.2. The method according to p. 1, characterized in that the filling material is affected by ultrasonic vibrations for a period of time from 15 s to 30 minutes 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на пломбировочный материал воздействуют ультразвуковыми колебаниями непосредственно перед инсталляцией в зубную полость.3. The method according to p. 1, characterized in that the filling material is affected by ultrasonic vibrations immediately before installation in the tooth cavity. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на пломбировочный материал воздействуют ультразвуковыми колебаниями не более чем за 2 месяца до его применения. 4. The method according to p. 1, characterized in that the filling material is affected by ultrasonic vibrations no more than 2 months before its use.
RU2015125527/15A 2015-06-26 2015-06-26 Method of processing of fine and hybrid composite filling materials RU2605814C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015125527/15A RU2605814C1 (en) 2015-06-26 2015-06-26 Method of processing of fine and hybrid composite filling materials

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015125527/15A RU2605814C1 (en) 2015-06-26 2015-06-26 Method of processing of fine and hybrid composite filling materials

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2605814C1 true RU2605814C1 (en) 2016-12-27

Family

ID=57793686

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015125527/15A RU2605814C1 (en) 2015-06-26 2015-06-26 Method of processing of fine and hybrid composite filling materials

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2605814C1 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2526921A2 (en) * 2011-05-27 2012-11-28 Kerr Corporation Dental restorative material
RU2500695C1 (en) * 2012-06-13 2013-12-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) Method of preparing nanosuspension for producing polymer nanocomposite

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2526921A2 (en) * 2011-05-27 2012-11-28 Kerr Corporation Dental restorative material
RU2500695C1 (en) * 2012-06-13 2013-12-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) Method of preparing nanosuspension for producing polymer nanocomposite

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Jandt et al. Nanotechnology in dentistry: Present and future perspectives on dental nanomaterials
Aydınoğlu et al. Effects of silane-modified fillers on properties of dental composite resin
Schulz et al. Radiopaque dental adhesives: dispersion of flame-made Ta2O5/SiO2 nanoparticles in methacrylic matrices
Alzarrug et al. The use of different alumina fillers for improvement of the mechanical properties of hybrid PMMA composites
Sun et al. Improving performance of dental resins by adding titanium dioxide nanoparticles
Aati et al. Development of 3D printed resin reinforced with modified ZrO2 nanoparticles for long-term provisional dental restorations
Mitra et al. An application of nanotechnology in advanced dental materials
Utneja et al. Evaluation of remineralization potential and mechanical properties of pit and fissure sealants fortified with nano-hydroxyapatite and nano-amorphous calcium phosphate fillers: An: in vitro: study
Condon et al. Reduction of composite contraction stress through non-bonded microfiller particles
Ihab et al. Evaluation the effect of modified nano-fillers addition on some properties of heat cured acrylic denture base material
Dafar et al. Reinforcement of flowable dental composites with titanium dioxide nanotubes
Yang et al. The properties of dental resin composites reinforced with silica colloidal nanoparticle clusters: Effects of heat treatment and filler composition
Feng et al. Formation of gaps at the filler–resin interface induced by polymerization contraction stress: Gaps at the interface
Ihab et al. Assessment of zirconium oxide nano-fillers incorporation and silanation on impact, tensile strength and color alteration of heat polymerized acrylic resin
Furtos et al. Nano forsterite biocomposites for medical applications: Mechanical properties and bioactivity
Haugen et al. Nano-CT as tool for characterization of dental resin composites
JP6093213B2 (en) Inorganic agglomerated particles, organic-inorganic composite filler, and production method thereof
Gad et al. Effect of SiO2 nanoparticles addition on the flexural strength of repaired acrylic denture base
Gad et al. Translucency of nanoparticle-reinforced PMMA denture base material: An in-vitro comparative study
US20120172485A1 (en) Dental compositions with titanium dioxide nanoparticles
Timpe et al. Nanoporous silica nanoparticles with spherical and anisotropic shape as fillers in dental composite materials
Zhao et al. Design and efficient fabrication of micro-sized clusters of hydroxyapatite nanorods for dental resin composites
Yang et al. Controllable preparation of monodisperse silica nanoparticles using internal circulation rotating packed bed for dental restorative composite resin
Zhang et al. Application of electrophoretic deposition to occlude dentinal tubules in vitro
Ranjbar et al. Novel CaO/polylactic acid nanoscaffold as dental resin nanocomposites and the investigation of physicochemical properties

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170627