Увеличение силы связи композитного материала под влиянием термовибрационного воздействия: нерандомизированное экспериментальное исследование

Введение. В связи с тем что в настоящее время актуальной остается проблема образования вторичного кариеса по причине неудовлетворительного качества композитных пломб в отдаленные сроки после пломбирования, такие как сколы и трещины пломбировочного материла, был разработан способ улучшения физико-механических и химических свойств существующих композитов. Новый способ включает термовибрационное воздействие на неполимеризованный композит непосредственно в сформированной полости зуба перед его полимеризацией.
Цель исследования — определить влияние термовибрационного воздействия на силу связи полимерной матрицы внутри композитных пломбировочных материалов среди композитов различного производителя.
Методы. В рамках данного исследования был применен синхронный термический анализ, который включает в себя дифференциально-сканирующую калориметрию и термогравиметрию, позволяющий зарегистрировать и получить данные термических эффектов физических и химических процессов в рамках температурной программы, а также определить изменения массы образца, связанные с образованием и выделением газообразных соединений, разложением и реакцией с атмосферой, термическую стабильность, кинетику реакций, химический состав полимерных компонентов, неорганического наполнителя, влажность и степень смягчения. Для данного исследования были подготовлены 90 образцов композитных материалов трех различных композитов весом 30 мг.
Результаты. Благодаря проведенному синхронному термическому анализу было определено статистически достоверное повышение силы связи внутри полимерной матрицы у композитов Estelite Sigma Quick фирмы Tokuyama Dental, Filtek Bulk Fill Posterior Restorative фирмы 3M Espe и «ДентЛайт» фирмы «ВладМиВа», подвергшихся термовибрационному воздействию, по сравнению с теми же композитами, полимеризованными по классической методике (р < 0,0001). Увеличение силы связи произошло на 17,00; 22,51 и 11,31% соответственно.
Заключение. В лабораторных условиях было исследовано и выявлено преимущество разработанного способа воздействия на композитные пломбировочные материалы с целью изменения их физико-химических свойств. Композитные пломбы, подвергшиеся предварительному термовибрационному воздействию перед полимеризацией, имели более высокую силу связи внутри полимерной цепочки по сравнению с теми же композитами, полимеризованными при обычных условиях.
В связи с тем что данный параметр напрямую влияет на такие физико-механические свойства материала, как твердость и прочность на изгиб, то предварительное термовибрационное воздействие улучшает качество композитных пломб.

1. Wright M.C. Bulk and Microscale Composition Analysis. In: Miller B.A., Shipley R.J., Parrington R.J., Dennies D.P. editors. Failure Analysis and Prevention. ASM International; 2021. 85–91. DOI: 10.31399/asm.hb.v11.a0006759

2. Севбитов А.В., Даньшина С.Д., Кузнецова М.Ю., Платонова В.В., Борисов В.В. Icon как метод выбора неинъекционного метода лечения начального кариеса у пациентов с фибродисплазией оссифицирующей прогрессирующей: клинический случай. Российский стоматологический журнал. 2019; 23(6): 280–283. DOI: 10.18821/1728-2802-2019-23-6-280-283

3. Шумилович Б.Р., Лещева Е.А., Харитонов Д.Ю., Морозов А.Н., Санеев А.В. Изменение микроструктуры эмалиидентинаподвлияниемротационногоинструмента при лечении кариеса (исследование in vitro). Российский стоматологический журнал. 2017; 21(2): 68–71. DOI: 10.18821/1728-28022017;21(2)68-71

4. Хабадзе З.С. Лабораторное обоснование эффективности предполимеризационного нагрева нанокомпозитного материала. Эндодонтия Today. 2020; 18(1): 15–20. DOI: 10.36377/1683-2981-2020-18-1-15-20

5. Адамчик А.А. Оценка полимеризации композита. Кубанский научный медицинский вестник. 2015; 1: 7–11. DOI: 10.25207/1608-6228-2015-1-7-11

6. Ebrahimi-Chaharom M.E., Safyari L., Safarvand H., Jafari-Navimipour E., Alizadeh-Oskoee P., Ajami A.A., Abed-Kahnamouei M., Bahari M. The effect of pre-heating on monomer elution from bulkfill resin composites. J. Clin. Exp. Dent. 2020; 12(9): e813–e820. DOI: 10.4317/jced.56989

7. Ebrahimi Chaharom M.E., Bahari M., Safyari L., Safarvand H., Shafaei H., Jafari Navimipour E., Alizadeh Oskoee P., Ajami A.A., Abed Kahnamouei M. Effect of preheating on the cytotoxicity of bulk-fill composite resins. J Dent Res Dent. Clin. Dent. Prospects. 2020; 14(1): 19–25. DOI: 10.34172/joddd.2020.003

8. Lopes L.C.P., Terada R.S.S., Tsuzuki F.M., Giannini M., Hirata R. Heating and preheating of dental restorative materials-a systematic review. Clin. Oral. Investig. 2020; 24(12): 4225–4235. DOI: 10.1007/s00784-020-03637-2

9. Urcuyo Alvarado M.S., Escobar García D.M., Pozos Guillén A.J., Flores Arriaga J.C., Romo Ramírez G.F., Ortiz Magdaleno M. Evaluation of the Bond Strength and Marginal Seal of Indirect Restorations of Composites Bonded with Preheating Resin. Eur. J. Dent. 2020; 14(4): 644–650. DOI: 10.1055/s-0040-1716630

10. Xue J., Yang B.N. Effect of preheating on the properties of resin composite. Hua Xi Kou Qiang Yi Xue Za Zhi. 2019; 37(6): 571–576. DOI: 10.7518/hxkq.2019.06.001

11. Coelho N.F., Barbon F.J., Machado R.G., Boscato N., Moraes R.R. Response of composite resins to preheating and the resulting strengthening of luted feldspar ceramic. Dent. Mater. 2019; 35(10): 1430–1438. DOI: 10.1016/j.dental.2019.07.021

12. Khabadze Z., Kulikova A., Abdulkerimova S., Bakaev Y., Bakaev Y., Todua D., Mordanov O., Adzhieva A., Davreshyan G., Solimanov Sh., Nazhmudinov Sh. The substantiation of the pre-polymerization heating efficiency of the dental nanocomposite material. Pesqui Bras. Odontopediatria Clín. Integr. 2020; 20:e0030. DOI: 10.1590/pboci.2020.1399

13. Darabi F., Tayefeh-Davalloo R., Tavangar S.M., Naser-Alavi F., Boorboo-Shirazi M. The effect of composite resin preheating on marginal adaptation of class II restorations. J. Clin. Exp. Dent. 2020; 12(7): e682– e687. DOI: 10.4317/jced.56625

14. Tauböck T.T., Tarle Z., Marovic D., Attin T. Pre-heating of high-viscosity bulk-fill resin composites: effects on shrinkage force and monomer conversion. J. Dent. 2015; 43(11): 1358–1364. DOI: 10.1016/j.jdent.2015.07.014

15. Nilsen B.W., Mouhat M., Haukland T., Örtengren U.T., Mercer J.B. Heat Development in the Pulp Chamber During Curing Process of Resin-Based Composite Using Multi-Wave LED Light Curing Unit. Clin. Cosmet. Investig. Dent. 2020; 12: 271–280. DOI: 10.2147/CCIDE.S257450

16. Dionysopoulos D., Papadopoulos C., Koliniotou-Koumpia E. Effect of temperature, curing time, and filler composition on surface microhardness of composite resins. J. Conserv. Dent. 2015; 18(2): 114– 118. DOI: 10.4103/0972-0707.153071

17. Lempel E., Őri Z., Szalma J., Lovász B.V., Kiss A., Tóth Á., Kunsági-Máté S. Effect of exposure time and pre-heating on the conversion degree of conventional, bulk-fill, fiber reinforced and polyacid-modified resin composites. Dent. Mater. 2019; 35(2): 217–228. DOI: 10.1016/j.dental.2018.11.017

18. Abral H., Putra G.J., Asrofi M., Park J.W., Kim H.J. Effect of vibration duration of high ultrasound applied to bio-composite while gelatinized on its properties. Ultrason. Sonochem. 2018; 40(PtA): 697–702. DOI: 10.1016/j.ultsonch.2017.08.019

19. Kim H.J., Choi H.J., Kim K.Y., Kim K.M. Effect of Heat and Sonic Vibration on Penetration of a Flowable Resin Composite Used as a Pit and Fissure Sealant. J. Clin. Pediatr. Dent. 2020; 44(1): 41–46. DOI: 10.17796/1053-4625-44.1.7

20. Vyazovkin S. Isoconversional Kinetics of Polymers: The Decade Past. Macromol. Rapid. Commun. 2017; 38(3). DOI: 10.1002/marc.201600615

21. Thermogravimetric Analysis. In: Materials Characterization. ASM International; 2019. 312–318. DOI: 10.31399/asm.hb.v10.a0006673

22. Differential Scanning Calorimetry [1]. In: Materials Characterization. ASM International; 2019. P. 305–311. DOI: 10.31399/asm.hb.v10.a0006672

23. Münchow E.A., Zanchi C.H., Ogliari F.A., Silva M.G., de Oliveira I.R., Piva E. Replacing HEMA with alternative dimethacrylates in dental adhesive systems: evaluation of polymerization kinetics and physicochemical properties. J. Adhes. Dent. 2014; 16(3): 221–228. DOI: 10.3290/j.jad.a31811

24. Zhang A, Li Z. Analysis of the equivalent thermal conductivity of nanopaper/polymer composite materials. AIP Conference Proceedings. 2019; 2106(1): 020014. DOI: 10.1063/1.5109337

25. Yadav R., Kumar M. Dental restorative composite materials: A review. J. Oral. Biosci. 2019; 61(2): 78–83. DOI: 10.1016/j.job.2019.04.001

26. Rodrigues M.C., Rolim W.R., Viana M.M., Souza T.R., Gonçalves F., Tanaka C.J., Bueno-Silva B., Seabra A.B. Biogenic synthesis and antimicrobial activity of silica-coated silver nanoparticles for esthetic dental applications. J. Dent. 2020; 96: 103327. DOI: 10.1016/j.jdent.2020.103327

27. Safaei M., Taran M., Imani M.M. Preparation, structural characterization, thermal properties and antifungal activity of alginate-CuO bionanocomposite. Mater. Sci. Eng. C. Mater. Biol. Appl. 2019; 101: 323–329. DOI: 10.1016/j.msec.2019.03.108