STOMATOLOGICKÉ MATERIÁLY

1. STOMATOLOGICKÉ MATERIÁLY Lékařská chemie a biochemie1. ročník - zimní semestr © Ústav lékařské biochemie a laboratorní diagnostiky, 1. lékařská fakulta, Univerzita Karlova v Praze a Všeobecná fakultní nemocnice v Praze, 2005 - 2014

2. Nejčastější technika pro odlévání kovových zubních náhrad (inlaye, korunky, můstky) TECHNIKA LITÍ DO ZTRACENÉHO VOSKU příprava zubu/ů na nasazení náhrady (broušení – konvergentní stěny, bez ostrých hran!) zhotovení otisku preparovaného zubu zhotovení sádrového odlitku, který je přesnou replikou zubního oblouku, ze kterého můžou být vyříznuty jednotlivé části (členy) zhotovení voskového modelu představujícího ztracenou část zubu (laboratoř) zafixování voskového modelu (viz obrázek) zalití voskového modelu do formové hmoty odstraněním vosku z formové hmoty vypálením v peci získáme formu do formy nalijeme pod tlakem roztavený kov (přetlak nebo podtlak – centrifugy) formu rozbijeme, odlitek očistíme, odřízneme přebytečný kov, odlitek obrousíme a naleštíme – konec laboratorní fáze hotovou zubní náhradu nacementujeme na připravený (obroušený) zub/y – ordinace Forma po vypálení vosku Stomatologické materiály 2013/2014

3. KOVY A DENTÁLNÍ SLITINY • Čisté kovy se u nás ve stomatologické praxi používají poměrně málo. Někdy se používá čisté zlato, které je poměrně měkké, ke zhotovování velmi kvalitních, ale také velmi drahých inlejí. • Pro zhotovování protéz, ať fixních nebo snímacích, potřebujeme materiál o vyšší pevnosti, který má odpovídající tvrdost, tuhost a houževnatost, ale také tvárnost. Zanedbatelná rovněž není ani jeho odolnost proti opotřebení a korozi. Oproti tomu dobrá tepelná a elektrická vodivost představuje u zubních náhrad spíše nevýhodu. Důležitá je i barva materiálu. Všem těmto požadavkům vyhovují nejlépe speciálně připravované stomatologické slitiny. • Mimo výše uvedené vlastnosti je nutné u stomatologických slitin sledovat i jejich vztah k živým tkáním, tedy jejich biologické vlastnosti – cytotoxicitu (stanovuje se v tkáňových kulturách fibroblastů). Testuje se i přímý kontakt, zda dochází k vyluhování (eluci) složek slitiny, a také zda při kontaktu s živými tkáněmi nedochází ke změně vzhledu použitého materiálu. Stomatologické materiály 2013/2014

4. Krystalografické a mechanické vlastnosti dentálních slitin a) krystalografické vlastnosti Krystalograficky, pomocí mikroskopu na lomu nebo výbrusu sledujeme mřížkové parametry, typy krystalových mřížek a zejména poruchy krystalové mřížky. Ty mohou být bodové, čárové a plošné a jejich přítomnost umožňuje plastickou deformaci kovu. Množství a zastoupení těchto poruch ovlivňuje mechanické vlastnosti kovů a zejména jejich slitin. b) mechanické vlastnosti Mechanické vlastnosti se studují pomocí tahové zkoušky , při které se sleduje: mez elasticity (přechodná deformace – materiál se vrátí do původního tvaru) mez kluzu (trvalá deformace – materiál se již do původního tvaru nevrátí) mez pevnosti (hranice, při níž dochází k přetržení materiálu) Tvrdost materiálu se měří zatlačením diamantu do studovaného materiálu (tvdrost dle Vickerse). Příliš tvrdé materiály bývají dosti křehké a může u nich při nárazu či vyšším tlaku docházet k zlomení či odštípnutí. Z těchto důvodů nejsou vhodné pro použití ve stomatologii. Stomatologické materiály 2013/2014

5. Krystalografické a mechanické vlastnosti dentálních slitin Zlato a slitiny na bázi zlata: Ryzí zlato se pro svou měkkost a kujnost používá jen výjimenčně (inleje, galvanoformy) Zlato je nejstálejší kov, neoxiduje, nemění se v ústní dutině. Slitiny: nejčastěji se používají kombinace - Au, Cu, (Ag) - Au, Pt, Cu, Zn - Au, Pd, Cu Normy pro stomatologické slitiny zlata: ISO 1562 (1999) pro složení (též EN a ČSN) • minimálně 65% Au • minimálně 75% Au + platinových kovů (Pt, Pd, Ir, Rh, Ru) • nebezpečné prvky – Ni – méně než 0,1% - Be, Cd – méně než 0,02% • klasifikace: • typ 1 – nízká pevnost • typ 2 – střední pevnost • typ 3 – vysoká pevnost • typ 4 – velmi vysoká (mimořádná) pevnost Přídavek Cu k Au zvyšuje tvrdost materiálu. Nejvyšší tvrdost má kombinace Au, Ag, Cu, Pt. S přibývajícím zastoupením Cu ale klesá odolnost proti korozi, tzn. dochází ke zvýšenému uvolňování iontů Cu. Ostatní přísady (Sn, Fe, Zn, Ir) zlepšují tavicí vlastnosti slitiny. Vzhledem k nízké korozní odolnosti je snaha Cu ze slitin co nejvíce vyloučit. Nevýhodou zlata a jeho slitin je vysoká cena (i u Pt-kovů), a proto se vyrábějí i slitiny s nižším obsahem Au nebo slitiny na bázi obecných kovů.. Stomatologické materiály 2013/2014

6. Slitiny s nižším obsahem zlata a platinových kovů Norma ISO 8891 (1988) • obsah Au a Pt-kovů 25 – 75% Příklady složení: • Ag, Au, Pd, Zn, Cu, In • Ag, Pd, Cu • Ag, Pd, Zn, In Firemní názvy – Aurosa, Aurix, Argentpal, Koldan Krystalografické a mechanické vlastnosti dentálních slitin Slitiny na bázi obecných kovů a) slitiny na bázi kobaltu Norma ISO 6871-1 Příklady složení: • Co, Cr, Mo, Si, Mn • Co, Cr, Mo, W, Si výrazně tvrdé!!! (přídavek Cr a Mo zvyšuje tvrdost) • Co, Cr, Mo, Ti b) slitiny na bázi niklu Norma ISO 6871-2 Příklady složení: (hlavním prvkem – Ni) • Ni, Cr, Mo, Si (Cr – min. 20%, Mo – min. 4%) • Celkový obsah Ni + Cr + Mo – min 85% Slitiny jsou méně tvrdé, pro obsah niklu toxičtější (alergické reakce), mají vysokou teplotu tání (1400 – 1600°C), obtížně se odlévají. Stomatologické materiály 2013/2014

7. c) jiné slitiny Např. Al-bronzy, nemají normu ISO!!! Příklady složení: • Ag, Sn • Cu, Al, Ni, Mn, Fe Hliníkové bronzy: Mají pěknou barvu, ale velmi nízkou korozní odolnost – velké množství uvolněných iontů má za následek kovovou chuť v ústech a alergické reakce. Řada pacientů je proto velmi špatně snáší!!! Slitiny pro kovokeramické náhrady Krystalografické a mechanické vlastnosti dentálních slitin Slitiny pro kovokeramické náhrady Norma ISO 9693 (1999) Tyto slitiny musí mít teplotu tání nad 1000 °C, protože vypalování keramického materiálu se děje při 900 °C. Je nutné též sladění tepelné roztažnosti kovové a keramické složky, aby při vypalování nedošlo k jejich oddělení. Materiály u nás užívané: • Safibond (Au, Ag, Pt, Cu) • na bázi obecných kovů – Oralium ceramic, Viron Stomatologické materiály 2013/2014

8. Norma ISO 1559 základní složky – Ag, Sn, Cu + Hg • klasické amalgamy – Cu do 6% • vysokoměďnaté amalgamy – Cu nad 6% • Ag – min 40 %; Sn – max 32 %; Cu – max 30 %;Ir – max 5 %; Pt, Pd – max 1 %; Zn – max 2 %;Hg – max 3 % AMALGÁMY Druhy amalgamových prášků: • pilinové – vznikají třískovým obráběním základní slitiny, lépe kondenzovatelné • sférické – drobné kuličky, vznikají rozprášením (atomizací) taveniny v plynu tlakem - jsou pevnější, ale nedají se kondenzovat • směsné – vznikají smísením předchozích prášků tak, aby získaly optimální vlastnosti Dozrávání amalgamu trvá déle než 24 hodin, definitivní stav je dosažen až za několik měsíců. Amalgam se nespojuje s dentinem, proto musí být preparované kavity vždy s retencí!!! Amalgam nesmí obsahovat volnou rtuť! Pevnost na tlak za 1 hodinu min 150 MPa, za 24 hodin min 300 MPa. Dentální amalgamy se používají ve stomatologické praxi již déle než 150 let. Dodnes se používají na více než ¾ ošetření kazů zadních zubů hlavně proto, že se s nimi snadno manipuluje, jsou relativně levné a velmi trvanlivé.Pouze v evropských severních zemích je jejich užití omezeno – nesmějí se používat u dětí a těhotných žen. Stomatologické materiály 2013/2014

9. Tradiční amalgamy Jejich složení se v podstatě neměnilo od konce 19.století (Black 1985) až do 60.let 20. století. Obsahovaly: • přibližně 70 % Ag; 26 % Sn; méně než 3 % Cu v práškové fázi. AMALGÁMY Vysokoměďnaté amalgamy Byly zavedeny v roce 1963, obsahují: • 40 – 60% Ag • 15 – 30% Sn • 10 – 30% Cu v práškové fázi. Jsou mechanicky odolnější než klasické. Amalgamace (tvorba amalgamu) Těžko se popisuje bez chemického hlediska. Začíná smísením prášku a tekuté fáze (Hg) přibližně v poměru 1:1,1 (w/w) a po důkladném promísení (amalgamátor do 10 s) následuje plastická fáze, kdy je možné amalgam vtlačit do kavity zubu. Tato fáze trvá podle druhu amalgamu asi 5-10 minut. Tvrdnutí amalgamu trvá poměrně dlouho, teprve za 1-2 hodiny je možné mechanické zatěžování, optimální je až po 24 hodinách. Bezrtuťové amalgamy V poslední době jsou vyvíjeny amalgamy, kde je rtuť nahrazena směsí galia (okolo 65 %), india (19 %) a cínu (16 %), která je tekutá za pokojové teploty. Zatím ale tyto amalgamy mají nižší mechanickou odolnost a více korodují. Toxicita rtuti může být snížena přidáním selenu nebo india do práškové fáze. Stomatologické materiály 2013/2014

10. ANORGANICKÉ STOMATOLOGICKÉ MATERIÁLY ZUBNÍ SÁDRY Materiál pro zubní sádry se vyrábí dehydratací velmi čistého sádrovce (CaSO4.2H2O). Je to hemihydrát CaSO4.½ H2O. Nejkvalitnější hemihydrát vzniká při dehydrataci v autoklávech ve vodní páře při teplotě 123 °C (kamenná, „mramorová“ sádra – velmi pevná po rehydrataci). Tuhne po opětovném smísení s H2O. Používá se při výrobě modelů, se kterými pracují zubní laboranti při zhotovování zubních náhrad (můstky, korunky, protézy). ZUBNÍ PORCELÁNY Jsou v podstatě oxid křemičitý smíchaný s látkami usnadňujícími jeho tavení ve vypalovací peci. Dalšími přísadami jsou zpravidla oxidy různých kovů, které jim dodávají potřebnou opacitu a barvu. V současnosti se zubní porcelán nejčastěji nanáší na kovovou korunku ze speciálního vysokotavitelného kovu (tj. kovu, který se taví při vyšší teplotě než porcelán). Celokeramické korunky je sice také možné vyrobit, jsou však dražší a méně pevné – štípou se a praskají. Stomatologické materiály 2013/2014

11. ANORGANICKÉ STOMATOLOGICKÉ MATERIÁLY ZUBNÍ CEMENTY Používají se jako tepelně a elektricky izolační a podkladový materiál, tmel, či konzervační prostředek. Dodávají se ve formě prášku a kapaliny, které po smíchání během několika minut tuhnou. Zinkoxidfosfátový cement Princip tuhnutí: ZnO + 2 H3PO4 + H2O → Zn(H2PO4)2 . 2 H2O 2 ZnO + Zn(H2PO4)2 . 2 H2O → Zn3(PO4)2 . 4 H2O↓ Zinkoxidfosfátový cement bez H3PO4 3 Ca(H2PO4)2→Ca3(PO4)2 + 4 H3PO4 3 ZnO + 2 H3PO4→Zn3(PO4)2 + 3 H2O Zn3(PO4)2 + 4 H2O →Zn3(PO4)2 . 4 H2O↓ (krystalizace) Zinkoxideugenolový cement ZnO + H2O→Zn(OH)2 + Zn(OH)2 → + 2 H2O + plnidla a akcelerátory Stomatologické materiály 2013/2014

12. ORGANICKÉ STOMATOLOGICKÉ MATERIÁLY ORGANICKÉ LÁTKY VÝZNAMNÉ VE STOMATOLOGII Glykoly Dvojsytné alkoholy (ethandiol, propandiol a další) mohou být základem polyglykoletherů, které jsou hlavní součástí nejnovějších pružných otiskovacích hmot. Kyselina akrylová Tříuhlíkatá organická kyselina s jednou nenasycenou vazbou – může polymerizovat za vzniku polykarboxylové kyseliny („kyselina polyakrylová“), která je nezbytnou součástí moderních skloionomerních cementů. Může také nahradit kyselinu fosforečnou v zinkoxidovém cementu, který se pak nazývá karboxylátový cement. Skloionomerní cementy jsou v podstatě silikátové cementy, ve kterých je kyselina fosforečná nahrazena polykarboxylátovou (polyakrylovou) kyselinou. V obou případech je tuhnutí způsobeno acidobazickou reakcí. Stomatologické materiály 2013/2014

13. ORGANICKÉ LÁTKY VÝZNAMNÉ VE STOMATOLOGII Azacyklopropan (azaridin, ethylenimin) Tvoří koncové reaktivní skupiny u polyglykoletherových otiskovacích hmot. Jejich reakcí dojde k zesítění a tuhnutí. Jako katalyzátor slouží estery sulfonové kyseliny (např. methyl-p-toluensulfonát) Oxacyklopropan (oxiran, ethylenoxid) Pokud je navázán na delší řetězec, mluvíme o epoxidu. Tyto cyklické struktury se ve slabě alkalickém prostředí alifatických aminů otevírají a prostorově zesíťují (epoxidové pryskyřice). Kyselina metakrylová a od ní odvozený ester methylmetakrylát Methylmetakrylát snadno polymeruje. Obě látky jsou základem „umělých pryskyřic“ používaných na výrobu zejména snímacích stomatologických protéz. Eugenol Hlavní složka hřebíčkového oleje (80%). Má silné desinfekční účinky. Užívá se jako součást otiskovacích hmot a zubních cementů (zinkoxideugenolový cement). Stomatologické materiály 2013/2014

14. ORGANICKÉ LÁTKY VÝZNAMNÉ VE STOMATOLOGII Silikony (polysiloxany) Patří mezi elastomerové otiskovací hmoty. Jejich základní složkou je polymer (polydimethylsiloxandiol – vzorec nahoře) s reaktivními koncovými –OH skupinami, které reagují s estery kyseliny křemičité (katalyticky působí organické sloučeniny kovů) za vzniku polykondenzačních silikonů. Silikony mohou vznikat i jiným způsobem, např. jako polyadiční (vinylové) silikony, jejichž vznik je katalyzován vzácnými kovy (Pt, Pd). Polyadiční silikony patří k nejpřesnějším otiskovacím hmotám. Stomatologické materiály 2013/2014

15. kaučuk cis- isomer • pružná látka • gutaperča • trans- isomer • pevná látka • Základní stavební látkou pro synthesu isoprenoidů v živých organismech jeisopentenyldifosfát • Je základní stavební látkou i pro synthesu řady dalších biologicky významných látek, jako jsou např. terpeny a steroidy (hormony, léčiva, toxiny). ORGANICKÉ LÁTKY VÝZNAMNÉ VE STOMATOLOGII Isoprenoidy Formálně vznikají polymerací isoprenu Patří mezi ně velké množství přírodních i synthetických látek. Jejich synthesa je zpravidla dosti složitá, nejedná se o prostou polymeraci známou z organické chemie. Z přírodních látek sem patří: Stomatologické materiály 2013/2014

16. MAKROMOLEKULÁRNÍ LÁTKY VE STOMATOLOGICKÉ PRAXI Slouží hlavně ke zhotovování náhrad, snímání otisků, přípravě modelů a dalším účelům. Musí být lehké, pevné, tvarově stálé a dobře opracovatelné. Dle vžitých zvyklostí se dělí na skupiny: - elastomery - umělé pryskyřice Elastomery Sem se řadí hmoty na bázi přirozených makromolekulárních látek z rostlin – již zmíněný kaučuk a gutaperča, dále agar a algináty Agar Připravuje se rozvařením červených mořských řas. Jeho základní složkou jeagarosa, polysacharid, který se v surové nebo čištěné formě používá v potravinářství, mikrobiologii (živné půdy pro bakterie). Vytváří koloidní roztok, který při změně teploty může měnit konzistenci (sol gel). Dříve se často používal jako otiskovací hmota ve stomatologii, dnes spíše jako dublovací hmota ve stomatologické protetice (protetické laboratoře). Stomatologické materiály 2013/2014

17. n = 180 – 930 r. m. h.(Mr)=32 000-200 000 kys. mannuronová (sodná sůl) MAKROMOLEKULÁRNÍ LÁTKY VE STOMATOLOGICKÉ PRAXI Jak naznačuje název, zdrojem pro jejich výrobu jsou řasy (Algae). Jedná se o soli kyseliny algové, polymeru uronové kyseliny odvozené od sacharidu mannosy (mannuronová kyselina). Rozpustné ve vodě jsou pouze sodné a draselné soli, sama kyselina a její ostatní soli jsou ve vodě nerozpustné. Používají se v potravinách jako zahušťovadlo, ve stomatologii do otiskovacích hmot.Tuhnutí je ireversibilní pochod vyvolaný přidáním CaSO4 s následným vznikem nerozpustného alginátu sodno- nebo draselnovápenatého. Nevýhodou je nutnost dalšího rychlého zpracování, protože ztrátou vody se otisk během několika minut deformuje, je objemově nestálý. Stomatologické materiály 2013/2014

18. Kompoziční otiskovací hmoty Na bázi přírodních látek – plastických hmot (kopály, šelak, mastix, kalafuna, sandrak), což jsou různé druhy přírodních pryskyřic, elastických hmot a změkčovadel (kaučuk, gutaperča, parafin, olejová a stearová kyselina, styrol a ozokerit – „skalní vosk“, látka podobná vlastnostmi parafinu, nalézaná v přírodě). Jako plnidlo snižující lepivost se používá mastek, dnes již spíše historie (Stentsova a Kerrova hmota) nebo speciální využití. MAKROMOLEKULÁRNÍ LÁTKY VE STOMATOLOGICKÉ PRAXI Termoplastické kompoziční otiskovací hmoty bez plnidel Patří na rozdíl od předešlých (Stentsova, Kerrova) mezi důležité novodobé otiskovací hmoty, zvláště pro otiskování bezzubých čelistí. Díky nízkému bodu měknutí stačí k uvedení do plsatického stavu teplota v ústech. Za tohoto stavu se pak snadno v ústech tvarují. Ochlazením studenou vodou již v ústech tuhnou, ale je nutné s nimi opatrně zacházet, protože neztuhnou úplně a snadno se mechanicky deformují. Polysulfidové hmoty U nás nejsou příliš rozšířené, i když představují nejstarší skupinu elastomerů (známé už od 1954!). Jde o dvousložkovou hmotu. Jedna složka obsahuje polysulfid, druhá složka je akcelerátor obsahující PbO2 nebo MnO2, který vyvolává polykondenzaci prodloužením a zesíťováním řetězců. Nevýhodou je pach provázející většinu sirných sloučenin a neestetické šedohnědé zbarvení. Výhodou je pomalejší tuhnutí a tím i delší manipulační doba umožňující provádění složitějších otiskovacích technik. Stomatologické materiály 2013/2014