SE433569B - Komposition for tandrestauration med forbettrad motstandskraft mot slipning - Google Patents

Description

7907354-0 2 glycidylmetakrylat, som betecknas som BIS-GMA, företrädesvis i kombination med en eller flera andra aktiva monomerer, som be- tecknas som reaktiva utdrygningsmedel, särskilt andra dimet- akrylater, t.ex. trietylenglycidylmetakrylat. Systemet inne- fattar även en katalysator eller inititator för polymerise- ringen, såsom exempelvis bensoylperoxid. För att medge att po- lymerisationen sker inom en rimlig tidsperiod ingår företrädes- vis även i blandningen en accelerator eller aktivator för poly- meriseringen, såsom exempelvis N,N-dimetyl-p-toluidin. En sär- skilt utmärkt kombination av katalysator och accelerator, som eliminerar den färgbildande aminen, är kumenhydroperoxid- acetyltiokarbamid, som beskrivs i den amerikanska patentskrif- ten 3 991 008. Andra beståndsdelar, såsom stabiliseringsmedel eller UV-absorptionsmedel, kan också ingå i förening med de polymeriserbara beståndsdelarna för att öka lagringstiden och i övrigt förhindra en försämring av egenskaperna hos den kom- binerade kompositionen för tandrestauration. En annan be- ståndsdel som vanligen användes i kombinerade kompositioner för tandrestauration är ett kopplings- eller fixeringsmedel för att öka adhesionen mellan de inerta oorganiska fyllnads- medelspartiklarna och bindemedelsgrundmassan. Etyleniskt omät- tade organosilanföreningar användes i allmänhet för detta än- damål. Dessutom kan dessa kombinerade kompositioner för tand- restauration innefatta en rad olika färgämnen eller pigment _ för att uppnå olika nyanser för att överensstämma med färgen på den tandstruktur med vilken det kombinerade restaurerings- materialet skall användas.

De sammansatta eller kombinerade restaureringsmaterialen till- handahålles i allmänhet för kommersiell användning som fler- förpackningssystem, mest typiskt ett system med tvâ förpack- ningar såsom beskrivs i den amerikanska patentskriften V 3 926 906. Vid dessa system tillhandahålles de reaktiva mono- mererna i allmänhet i form av en pasta, som är blandad med det finfördelade inerta oorganiska fyllnadsmedlet, varvid det reaktiva utdrygningsmedlet och/eller katalysatorn och/eller aktivatorn hålles åtskilda från varandra och/eller från poly- merisationsbeståndsdelarna eller det reaktiva utdrygningsmedlet. 7907554-0 De vanligast använda oorganiska fyllnadsmaterialen utgöres typiskt av kristallin kvarts eller amorf kiseldioxid, fastän andra material, såsom exempelvis kvartsglas, kristallin kisel- dioxid, glaskorn, bränd aluminiumoxid och liknande också finns beskrivna. Det har även föreslagits att utnyttja fyllnadsme- del som har en negativ värmeutvidgningskoefficient, såsom exempelvis beta-eukryptit, som är ett litiumaluminiumsilikat.

Användningen av fyllnadsmedel med låga negativa värneutvidg- ningskoefficienter är i hög grad önskvärd för att mera nog- grant anpassa den resulterande blandningen med tandstrukturen med avseende på värmeutvidgningen. Dessutom finns det åtskil- liga förslag till att utnyttja radioopaka glas som en kompo- nent i fyllnadsmedlet i sammansatta kompositioner för tand- restauration. Användningen av radioopaka tillsatsmedel möjlig- gör att den härdade blandningen kan skiljas från den omgivan- de tandstrukturen under röntgenstråleanalys som allmänt använ- des inom den dentala diagnostiken.

Medan många framsteg har gjorts med avseende på de mekaniska egenskaperna hos sammansatta kompositioner för tandrestaura- tion, synes det som om det inte har tagits tillräcklig hänsyn till de motståndskraftiga nötnings- eller slipningsegenska- perna hos de härdade dentalblandningarna och det finns fortfa- rande utrymme för förbättringar av denna särskilda egenskap.

De tandmatchande sammansatta restaureringskompositionerna som beskrivits ovan användes nu i stor omfattning för inre re- staureringar och lagning av framtandsfrakturer. Deras använd- ning för restaureringar i de fall där estetiska hänsyn är viktiga har faktiskt växt till en nästan fullständig ersätt- ning för de tidigare använda amalgamerna. Sammansatta restau- rationsblandningar har emellertid vid kliniska studier visat sig vara olämpliga för restaureringar av ocklusionsytor på grund av dålig nötningsbeständighet som visar sig genom för- lust av anatomisk form. Studier av Leinfelder, m. fl.

J. Prosthet. Dent., ââ, 407-416 (l975); Williams, m. fl. Int. 7907354-0 Assoc. Dent. Red., Abst. nr 560, mars l972 och Phillips, m.fl. J. Prosthet. Dent., âg, 891-897 (1973) har visat, att de tidigare kända hartserna för dentala blandningar har otill- räcklig motståndskraft mot slipande nötning för att användas vid lagning av hål av klass I och II. På grund av det dåliga klhiska resultatet med sammansatta hartser jämfört med amal- gamer har American Dental Association för närvarande inte med- givit deras användning för ocklusala ytor. Det föreligger så- ledes ett stort behov att åstadkomma eller framställa ett harts för dentala blandningar med motståndskraft mot avslip- ning genom nötning som är lika med eller överlägsen den för amalgamer.

Det har i den amerikanska patentskriften 3 469 317 föreslagits att polyetylen, polymonoklortrifluoretylen eller polytetra- fluoretylen såväl som flera andra syntetiska polymerer i fin- fördelad form kan användas direkt som temporära eller perma- nenta tandfyllningar eller som en hålbeläggning för permanen- ta fyllningar och att dylika fyllningar uppvisar en hög mot- ståndskraft mot slipning och tryck som uppkommer under tugg- ning. Icke dess mindre, det har inte föreslagits att de fin- fördelade polyhalogenkolvätena, d.v.s. halogensubstituerade polyetylener, skulle kunna tïllsättas som endast en mindre mängd av den totala oorganiska finfördelade fyllnadsmedelskom- ponenten hos sammansatta kompositioner för tandrestaurering och ändå ge sådan stor förbättring i slipmotståndskraft.

Det är följaktligen ett ändamål med föreliggande uppfinning att åstadkomma en sammansatt eller kombinerad komposition för tandrestauration som bildas av en blandning av flytande poly- meriserbart hartsbindemedel som grundmassa och ett finfördelat fast inert oorganiskt fyllnadsmedel, som har förbättrad nöt- ningsmotståndskraft utan förlust av några andra väsentliga fysikaliska egenskaper, såsom tryckhållfasthet. Det är även ett ändamål med föreliggande uppfinning att åstadkomma en så- dan sammansatt komposition för tandrestauration som kan an- UI 7907354-0 vändas för restaureringar av ocklusala ytor. Dessa och andra ändamål med föreliggande uppfinning kommer att framgå närmare av följande detaljerade beskrivning.

Kompositionen enligt uppfinningen kännetecknas av att från om- kring 1 till 10 viktprocent av fyllnadsmedelspartiklarna omfat- tar ett tillsatsmedel, som väljes ur en grupp bestående av poly- fluorkolväteharts och polyfluorklorkolväteharts, vilka hartser är icke toxiska och är fasta vid rumstemperatur.

Det har nämligen visat sig, att sammansatta kompositioner för tandrestauration, som använder små procenthalter av polytetra- fluoretylen eller några andra icke toxiska polyfluorkolväte- hartser eller polyklorfluorkolvätehartser med liknande låg friktionskoefficient tillsammans med andra konventionella fyll- nadsmedel, förlänar den härdade blandningen en i stor utsträck- ning ökad nötnings- eller slipmotsändskraft utan minskning av andra önskvärda egenskaper på blandningen, såsom värmeut- vidgningskoefficient, genomskinlighet, värmeledningsförmåga och tryckhållfast.

De övriga komponenterna i de förbättrade kombinerade komposi- tionerna för tandrestaurering enligt föreliggande uppfinning, såsom polymeriserbar organisk bindemedelsgrundmassa, kataly- satorer, acceleratorer, kopplingsmedel, UV-absorptionsmedel, stabiliseringsmedel, pigment och liknande kan väljas bland vilka som helst av de typer som konventionellt användes i kom- binerade eller sammansatta kompositioner för tandrestauration.

Vilka som helst av de icke toxiska polyfluorkolvätehartserna eller polyfluorklorkolvätehartserna, som är fasta vid rumstem- peratur och som uppvisar den låga friktionskoefficient som kännetecknar denna klass av fluoriderade kolvätepolymerer i allmänhet och polytetrafluoretylen i synnerhet, kan användas vid föreliggande uppfinning. Exempel på polyfluorkolvätehart- ser innefattar polytetrafluoretylen, fluoriderad etylen- propylensampolymer (sampolymer av tetrafluoretylen och hexa- fluorpropylen), polyhexafluorpropylen, polyvinylidenfluorid (-CH2CF2p)n, etc. Exempel på polyfluorklorkolvätehartser inne- fattar exempelvis polyklortrifluoretylen, etc. Vilka som helst av de hartser, som erhålles genom polymerisering av monomerer av de lägre alkenerna, såsom etylen, propylen, buten och 4- 7907354-0 metylpenten-l, i vilka samtliga väteatomer ersättes med fluor- och/eller kloratomer, förutsatt att minst två tredjedelar av halogenerna är fluor, kan allmänt användas som det tillsats- medel vid föreliggande uppfinning som ger motståndskraft mot nötning. Fluoriderad grafit (CF)n kan också användas. Poly- tetrafluoretylen är det föredragna tillsatsmedlet.

Fyllnadsmedelstillsatsen i form av polyfluorkolväte- eller polyfluorklorvätehartset utgör från omkring l till 10%, före- trädesvis omkring l till %, mer föredraget omkring 1,5 till 3%, av totala mängden av fyllnadsmedel. I allmänhet utgör det totala fyllnadsmedlet, innefattande tillsatsen, från minst omkring 50 viktdelar och upp till omkring 90 viktdelar av det totala fyllnadsmedlet och bindemedlet och företrädesvis från omkring 65 viktdelar till omkring 85 viktdelar per 100 viktde- lar av det totala fyllnadsmedlet och bindemedlet och på mot- svarande sätt från 10 till 50 viktdelar, företrädesvis l5 till 35 viktdelar av det polymeriserbara bindemedlet per 100 viktdelar av fyllnadsmedlet och bindemedlet.

Vilket som helst av de konventionella fyllnadsmedlen kan ut- göra huvuddelen av den totala vikten av fyllnadsmedlet. Re- presentativa för sådana lämpliga fyllnadsmedelsmaterial inne- fattar exempelvis kiseldioxid, glaskorn, aluminiumoxid, kvarts- glas, bränd eller kristallin kvarts, litiumaluminiumsilikat, bariumglas och liknande.

Partikelstorlekarna hos fyllnadsmedelsmaterialen, innefattande det konventionella fyllnadsmedlet och polyhalogenkolvätetill- satsen, sträcker sig allmänt från submikron till omkring 125 mikron, varvid medelpartiklarna har en medeldiameter inom om- rådet från submikron till omkring 30 mikron och företrädesvis från omkring 2 till 5 mikron för det konventionella fyllnads- medlet och från submikron till omkring 30 mikron för poly- halogenkolvätetillsatsen, mest föredraget omkring 0,1 till 5 mikron. 7907354-0 Ett föredraget fyllnadsmedel innehåller omkring 95 till 99 viktdelar av den amorfa kiseldioxiden och omkring l till 5 viktdelar av polytetrafluoretylen per 100 viktdelar av fyllnadsmedelspartiklarna.

Den sammansatta kompositionen för tandrestauration enligt fö- religgande uppfinning innefattar därför, per l00 viktdelar, omkring 50 till 90 viktdelar, företrädesvis 65 till 85 vikt- delar av de finfördelade inerta oorganiska fyllnadsmedelspar- tiklarna (innefattande konventionellt kiselhaltigt fyllnads- medel plus polyhalogenkolvätetillsatsen), omkring 10 till 50 viktdelar, företrädesvis omkring 15 till 35 viktdelar av fly- tande polymeriserbart organiskt hartsbindemedel (innefattande polymeriserbara monomerer och andra reaktiva monomerer eller utdrygningsmedel), omkring 0,1 till 2 viktprocent katalysa- torer, baserat på vikten av bindemedlet, omkring 0,1 till 2 viktprocent acceleratorer, baserat på vikten av bindemedlet, och omkring 0 till 5 viktprocent, företrädesvis omkring l - 5 viktprocent av organosilan som kopplingsmedel, baserat på' vikten av bindemedlet.

Det polymeriserbara organiska hartsbindemedlet kan allmänt utgöras av vilket som helst akrylsyraharts, såsom exempelvis metylmetakrylat, metylakrylat, etylmetakrylat, etc., fastän dimetakrylater, såsom de som härledes ur alifatiska glykoler eller de som har strukturer som inom området är kända som vinylestrar, är mer lämpliga. De föredragna polymeriserbara monomererna är de som grundar sig på BIS-GMA och andra di-, tri- och tetra-metakrylater, såsom beskrivs i nämnda ameri- kanska patentskrift 3 066 ll2. Andra lämpliga polymeriserbara monomersystem, som kan användas vid föreliggande uppfinning, beskrivs exempelvis i de amerikanska patentskrifterna 3 179 623, 3 539 533, 3 730 947, 3 766 132, 3 774 305, 3 835 090, 3 839 065, 3 854 009, 3 860 556, 3 862 920, 3 882 600, 3 911 581, 3 923, 280 och 3 991 008. Vardera av dessa patentskrifter beskriver lämpliga polymeriserbara mono- 7907554-0 merer, reaktiva utdrygningsmedel, katalysatorer, accelerato- rer, och andra konventionellt använda hjälptillsatsmedel och tillsatser i sammansatta kompositioner för tandrestauration för sådana tillämpningar som dentalfyllningar, dentalcement och liknande. Det skall därför här hänvisas till innehållet i nämnda patentskrifter. Katalysatorn för polymeriseringen är exempelvis allmänt en peroxid, såsom bensoylperoxid, 2,4-diklorbensoylperoxid, 4-klorbensoylperoxid, etc. Lämpliga aktivatorer eller acceleratorer, som förorsakar sönderdelning av katalysatorn för att åstadkomma fria radikaler för att be- främja polymerisationsreaktionen, innefattar sådana föredragna föreningar som N,N-dialkylaniliner, och N,N-dialkyltoluidiner.

En särskilt lämplig klass av katalysatorer, grundat på deras större lagringsstabilitet, är hydroperoxider, som användes i förening med substituerade tiokarbamider som acceleratorer, såsom beskrivs i den amerikanska patentskriften 3 991 008.

Andra lämpliga aktivatorer innefattar exempelvis paraloluen- sulfinsyra, para-tolyldietanolamin och andra tertiära aminer.

Bindemedelssystemet kan även innefatta en rad olika välkända stabiliseringsmedel eller UV-absorptionsmedel för att öka lagringstiden för de icke-polymeriserade sammansatta harts- kompositionerna.

Det föredrages även att införliva kopplingsmedel för att öka adhesionen mellan det polymeriserbara hartsbindemedlet och fyllnadsmedlet. Exempel på lämpliga kopplingsmedel innefattar exempelvis vinyltriklorsilan, tris(2-metoxietoxi)-silan, tris-(acetoxi)-vinylsilan, l-N-(vinylbensylaminoetyl)-amino- propyltrimetoxisilan, 3,3-metakryloxipropyltrimetoxisilan, etc. Fyllnadsmedelspartiklarna behandlas i allmänhet med silan- kopplingsmedlet före sammanblandningen av fyllnadsmedlet och den flytande polymeriserbara grundmassan eller kan kopplings- medlet tillsättas till det polymeriserbara hartsbindemedlet före tillsättningen av det oorganiska partikelformiga fyll- nadsmedlet. 7907354-0 Den kombinerade kompositionen för tandrestaurering kan exempelvis beredas genom att blanda vardera av beståndsde- larna på vilket som helst sätt, fastän ett föredraget för- packningssystem beskrivs exempelvis i den amerikanska pa- tentskriften 3 926 906. Enligt det så kallade tvåförpacknings- system som beskrivs i denna patentskrift innehåller vardera förpackningen de opolymeriserade monomererna och eventuella reaktiva utdrygningsmedel och oorganiskt fyllnadsmedel och tillsats, företrädesvis i den proportion som finns i den fär- diga produkten. Ena förpackningen innehåller initiatorn eller katalysatorn och den andra förpackningen innehåller reduktions- medlet eller acceleratorn. Genom att kombinera grovt lika por- tioner från de två förpackningarna reagerar katalysatorn och acceleratorn i vardera förpackningen med varandra för att alstra fria radikaler, varigenom polymerisering åstadkommes av det polymeriserbara hartssystemet.

Den sammansatta hartskompositionen kan även blandas före härdningen med pigment eller färgämnen i mängder som erfordras för att mera noggrant i det härdade sammansatta materialet närma sig den naturliga färgen på den tandemalj, med vilken det sammansatta materialet användes. Exempel på lämpliga pig- ment eller färgämnen innefattar exempelvis järnoxidsvart, kadmiumgul, kadmiumorange, fluoriserande zinkoxider, titan- dioxid, etc.

Följande icke begränsande, belysande exempel kommer att ytter- ligare åskådliggöra utövandet av föreliggande uppfinning.

Exempel 1 Blandningar för tandrestaurering bereddes genom att först blanda (a) 25 viktprocent av ett organiskt bindemedel innehål- lande 1:1-viktblandning av bisfenol-A-glycidylmetakrylatpro- dukt och (BIS-GMA)-hexametylendimetakrylat-blandning innehål- lande 5 viktprocent, baserad på de totala monomererna, av ett 7907354-0 10 silankopplingsmedel, 3-metakryloxipropyltrimetoxisilan, och l viktprocent, baserat på de totala monomererna, av acetyl- tiokarbamid som reduktionsmedel; och (b) 75 viktprocent fyll- nadsmedel. I Prov nr l var fyllnadsmedlet 100% IMSIL A-l0 (amorf kiseldioxid som har en medelpartikelstorlek av omkring .2 mikron), och i Prov nr 2 bestod fyllnadsmedlet av 98 vikt- procent av kiseldioxiden och 2 viktprocent av TefloR pulver med en submikron medelpartikelstorlek. De resulterande pas- torna behandlades med kumenhydroperoxid i en mängd av omkring 2 viktprocent baserat på de totala monomererna och härdades i koppar eller formar. Det sammansatta hartset härdades under omkring 3 minuter vid rumstemperatur. De härdade blandningarna undersöktes med avseende på deras nötnings- eller slipegen- skaper pâ en glidande nötningsmaskin, varvid jämförelse gjor- des med ett kommersiellt amalgam.

Den glidande nötningstestmaskinen medger mätning av djupet av nötningsspåret med tiden som förorsakas av ett stift av emalj från människa, vilket stift pressas mot en roterande skiva av det material som undersökes. Trycket på stiftet och rota- tionshastigheten är ekvivalent med den påfrestning och påkän- ning som förekommer vid tuggning hos människa. Apparaten finns fullständigt beskriven i en doktorsavhandling från 1977 med rubriken "Wear and Degradation of Polymers and Polymeric Composite Materials", som avhandlats vid University of Connec- ticut av Paresh J. Sheth och som finns tillgänglig genom det- ta universitet. Denna maskin har visat sig klassificera ma- terialet med avseende på nötning i samma ordning som påvisas genom kliniska studier. Kommersiella blandningar för tand- restauration visade sig vara påtagligt underlägsna amalgamer vid avslipning genom nötning mot human emalj enligt de resul- tat som erhölls med denna glidnötningstestmaskin.

Nötningsvärdena sammanställdes och jämfördes med en kommer- siell amalgam (Velvaloy) i nedanstående tabell.

Tabell I Försöksblandningarnas nötning.

Tid för att nå ett djup av 7907354-0 Nötningsdjup Prov 50 mikron (tim) efter 50 tim. (mikron) Amalgam 90 17,5 l. IMSIL A-lO 43 60 2. IMSIL A-lo + 150 (uppskfi: s Teflo X Tiden för att nå ett djup av 50 mikron uppskattades endast i denna tabell, eftersom nötningsundersökningen för denna blandning innehållande Teflo avslutades vid 120 timmar, när nötningsdjupet endast var omkring 38 mikron.

Det framgår följaktligen av ovanstående tabell, att tillsatsen av Teflon pulvret till en kiselhaltig fyllnadsmedelshaltig komposition, som nöter mycket snabbare än konventionell amalgam, resulterar i en fyllnadsmedelshaltig komposition som har större nötning- eller slipmotståndskraft än amalgam.

Claims (5)

1. 7907354-0 W P a t e n t k r a v l. Kombinerad komposition för tandrestauration som upp- visar förbättrad motståndskraft mot slipning och som omfattar från omkring 50 viktdelar till omkring 90 viktdelar av finför~ delade oorganiska fyllnadsmedelspartiklar och omkring 50 vikt~ delar till 10 viktdelar av flytande polymeriserbart organiskt hartsbindemedel, k ä n n e t e c k n a d av att från omkring l till 10 viktprocent av fyllnadsmedelspartiklarna omfattar ett tillsatsmedel, som väljes ur en grupp bestående av poly- fluorkolväteharts och polyfluorklorkolväteharts, vilka hartser är icke toxiska och är fasta vid rumstemperatur.

2. Kombinerad komposition enligt krav l, k ä n n e - t e c k n a d av att den innefattar från 65 till 85 viktde- lar finfördelat oorganiskt fyllnadsmedel och 35 till 15 vikt- delar av det flytande polymeriserbara organiska hartsbinde- medlet.

3. Kombinerad komposition enligt krav l, k ä n n e - t e c k n a d av att nämnda tillsatsmedel är polytetrafluor- etylen.

4. Kombinerad komposition enligt krav l, k ä n n e - t e c k n a d av att tillsatsmedlet omfattar från omkring 1 till 5 viktprocent av fyllnadsmedelspartiklarna.

5. Kombinerad komposition enligt krav l, k ä n n e - t e c k n a d av att nämnda fyllnadsmedel omfattar 95 till 99 viktprocent amorf kiseldioxid och l till 5 viktprocent polytetrafluoretylen. 7907354-0 S a m m a n d r a q En kombinerad komposition för tandrestauration som omfattar från omkring 50 viktdelar till omkring 90 viktdelar av fin- fördelade oorganiska fyllnadsmedelspartiklar och omkring 50 viktdelar till 10 viktdelar av flytande polymeriserbart or- ganiskt hartsbindemedel. Enligt uppfinningen omfattar från omkring 1 till 10 viktprocent av fyllnadsmedelspartiklarna ett tillsatsmedel, som väljes ur en grupp bestående av poly- fluorkolväteharts och polyfluorklorkolväteharts.