Разработка и экспериментально-лабораторное обоснование метода ультразвуковой гомогенизации нанонаполненного композиционного стоматологического пломбировочного материала тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 14.01.14, кандидат наук Нарушак Надежда Сергеевна

• Нарушак Надежда Сергеевна
• кандидат наук
• 2021

Оглавление диссертации кандидат наук Нарушак Надежда Сергеевна

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ. СОВРЕМЕННЫЕ СТОМАТОЛОГИЧЕСКИЕ КОМПОЗИЦИОННЫЕ ПЛОМБИРОВОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ УЛУЧШЕНИЯ ИХ СВОЙСТВ

1.1. Эволюция пломбировочных материалов в стоматологии

1.2. Состав композиционных стоматологических пломбировочных материалов

1.2.1. Полимерная матрица

1.2.2. Неорганический наполнитель

1.2.3. Связующий агент и мелкие добавки

1.3. Внедрение нанотехнологий в стоматологическую практику

1.4. Феномен агломерации и пути ее устранения

1.5. Лабораторные способы оценки поверхности материалов

1.6. Заключение к обзору литературы

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Материалы исследования

2.1.1. Подготовка, обработка и систематизация образцов на разных этапах экспериментально-лабораторного исследования

2.2. Методы исследования

2.2.1. Изучение влияния ультразвуковой гомогенизации на физические свойства композиционных стоматологических пломбировочных материалов

2.2.2. Исследование качества поверхности композиционного стоматологического пломбировочного материала с помощью атомно-силовой микроскопии

2.3. Исследование влияния ультразвука на физические и эстетические свойства композиционных стоматологических пломбировочных материалов

2.3.1. Определение глубины полимеризации

2.3.2. Определение текучести

2.3.3. Исследование влияния ультразвука на адгезию S. mutans к поверхности композиционных стоматологических пломбировочных материалов

2.4. Методы статистической обработки результатов исследования

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-ЛАБОРАТОРНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ

3.1. Результаты экспериментально-лабораторного исследования структуры поверхности композиционного стоматологического пломбировочного материала, обработанного и необработанного ультразвуком, полученные с помощью атомно -силового микроскопа

3.1.1. Исследование структуры поверхности композиционного стоматологического пломбировочного материала

3.1.2. Исследование структуры поверхности композиционного стоматологического пломбировочного материала при разных режимах хранения

3.2. Результаты экспериментально-лабораторного исследования физических свойств композиционных стоматологических материалов, обработанных и необработанных ультразвуком, при хранении в разных режимах

3.3. Экспериментально-лабораторное исследование адгезии Streptococcus mutans к поверхности композиционного стоматологического пломбировочного материала, обработанного и необработанного ультразвуком

ГЛАВА 4. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

4.1. Обсуждение результатов экспериментально-лабораторного исследования

4.2. Обсуждение результатов ультразвукового воздействия на физические свойства композиционных стоматологических пломбировочных материалов

4.3. Обсуждение результатов ультразвукового воздействия на эстетические свойства композиционных стоматологических пломбировочных материалов

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ВЫВОДЫ

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ А

ВВЕДЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка и экспериментально-лабораторное обоснование метода ультразвуковой гомогенизации нанонаполненного композиционного стоматологического пломбировочного материала»

Актуальность темы диссертации

В современной стоматологии широко применяются нанонаполненные композиционные пломбировочные материалы, которые обладают значительными преимуществами перед другими композиционными материалами [27; 28; 29; 51].

Применение материалов, содержащих наночастицы, во всех областях науки и техники сталкивается с определёнными трудностями [61]. Из-за процесса агломерации, возникающего в наноразмерных объектах под действием сил Ван -дер-Ваальса, нанонаполненные композиты приобретают неоднородную структуру. Она содержит крупные агломераты с миллионами ультрадисперсных частиц, вследствие чего изменяются свойства композитов, что ухудшает качество будущих пломб. В практике при обработке поверхности пломб (за счёт разницы механических свойств агломератов и окружающих их полимерного материала) остаются неоднородности, в которых могут накапливаться бактерии [4; 5; 125]. Этим объясняется пародонтопатогенный эффект агломерации, что существенно ухудшает эстетику реставраций.

Полностью остановить процесс агломерации в нетвердых средах невозможно. Уже через некоторое время после разрушения агломератов нанонаполненные композиты вновь приобретают неоднородную структуру под действием сил Ван-дер-Ваальса. Скорость этого процесса пытаются замедлить разными способами, такими как: перемешивание, предварительное нагревание, силанизация, измельчение [95; 112].

Для решения задачи разрушения агломератов необходимо мощное, локализованное в размерах, сравнимых с размерами агломератов воздействие, которое реализуется в объёме пломбировочного материала. Создание такого воздействия традиционными методами перемешивания и нагревания невозможно.

Разрушить агломераты наночастиц возможно под действием ультразвуковых колебаний. Начиная с определённой интенсивности ультразвукового воздействия, в объёме материала можно получить кавитационные каверны, вблизи которых

создаётся градиент давления, способный разрушить агломераты и равномерно распределить наночастицы по всему объёму пломбировочного материала. В зависимости от свойств конкретных обрабатываемых материалов, ультразвуковое воздействие должно быть определённой интенсивности, а время воздействия -строго регламентировано.

Степень разработанности темы исследования

Существует несколько способов разрушения агломератов и способов предотвращения возникновения феномена агрегации частиц. Данные способы применяют не только фирмы производители при изготовлении материала, но и сами врачи, непосредственно перед самой реставрацией [58; 82; 89; 115]. Такие методы как силанизация, процесс размола, предварительное нагревание, не только имеют ограниченное воздействие, но и носят временный характер [47; 50; 72; 73; 79; 95; 107; 112; 115; 139].

В изученной нами литературе имеются немногочисленные исследования о методиках и способах предотвращения феномена агломерации частиц, однако отсутствуют данные о разрушении агломератов в нанокомпозиционных материалах, применяемых в стоматологии для реставраций, что делает данную тему важной для более детального изучения.

Цель исследования

Улучшение физических и эстетических свойств нанонаполненного композиционного стоматологического пломбировочного материала для повышения качества пломбирования зубов.

Задачи исследования:

1) Разработать метод ультразвукового воздействия на нанонаполненный композиционный стоматологический пломбировочный материал с целью предотвращения агломерации.

2) Провести лабораторное исследование нанонаполненного композиционного стоматологического пломбировочного материала до и после применения ультразвукового воздействия с помощью атомно-силового микроскопа.

3) Провести лабораторное исследование физических и эстетических свойств нанонаполненного композиционного стоматологического пломбировочного материала до и после применения ультразвукового воздействия.

4) Сравнить влияние ультразвукового воздействия на качество образцов из нанонаполненного композиционного стоматологического пломбировочного материала по результатам лабораторных исследований.

5) Сравнить влияние режимов хранения на образцы нанонаполненного композиционного стоматологического пломбировочного материала до и после ультразвукового воздействия.

6) Разработать практические рекомендации по использованию ультразвукового воздействия на нанонаполненный композиционный стоматологический пломбировочный материал в практике врача-стоматолога.

Научная новизна результатов исследования

Разработан метод ультразвуковой гомогенизации нанонаполненных композиционных стоматологических пломбировочных материалов с целью разрушения агломератов.

Впервые изучено в лабораторных условиях, методом фазового контраста атомно-силовой микроскопии (АСМ) влияние ультразвукового воздействия на нанонаполненные композиционные стоматологические пломбировочные материалы. Визуализировано наличие наночастиц наполнителя и их агломератов

на поверхности образцов из нанонаполненных композиционных стоматологических пломбировочных материалов с использованием АСМ.

Доказано, что обработка нанонаполненных композиционных стоматологических пломбировочных материалов с помощью мощного ультразвукового воздействия непосредственно перед пломбированием (реставрацией) разрушает агломераты ультрадисперсных частиц материалов.

Проведенное лабораторное исследование физических и эстетических свойств образцов из нанонаполненных композиционных стоматологических пломбировочных материалов, необработанных и обработанных ультразвуком, демонстрирует изменение текучести и глубины полимеризации, также однородность структуры этих материалов.

Показано, что ультразвуковая обработка нанонаполненных композиционных стоматологических пломбировочных материалов снижает степень адгезии Streptococcus mutans к поверхности образцов из этих материалов.

Исследование по хранению нанонаполненных композиционных стоматологических пломбировочных материалов, необработанных и обработанных ультразвуком, показало сохранение вновь приобретенных свойств материала в течение одного месяца.

Разработаны и предложены практические рекомендации по использованию ультразвуковой обработки нанонаполненных композиционных стоматологических пломбировочных материалов в практике врача-стоматолога.

Теоретическая и практическая значимость работы

На основании проведенного обзора литературы были определенны позитивные и негативные стороны существующих на сегодняшний день способов деагломерации [34; 45; 47; 51; 79; 95].

С помощью АСМ были обнаружены агломераты различного размера во всех образцах исследуемых материалов. Анализ образцов подтвердил, что воздействие

ультразвуком с помощью аппарата «DEUS» 1 (далее ультразвуковой аппарат) на неполимеризованный материал в течение 300 секунд способно разрушить агломераты, таким образом улучшая физические и эстетические свойства материала.

Изучение материалов, обработанных ультразвуком находившихся на хранении показало возобновление процесса агломерации. Получены данные о том, что структура материалов, обработанных ультразвуком стремится к исходному состоянию по истечении 1 месяца.

Установлено фактическое уменьшение адгезии колоний S. mutans на образцах материалов, обработанных ультразвуком, в следствие формирования более однородной поверхности. Это имеет огромное значение в практике врача стоматолога и положено в основу разработки практических рекомендаций для клинических специалистов.

Методология и методы исследования

В ходе написания диссертационной работы использована классическая методологическая база, основанная на последовательном применении методов научного познания. Диссертационная работа реализована в виде сравнительного рандомизированного открытого лабораторного исследования, с применением экспериментальных, аналитических и статистических методов.

На начальных этапах из наиболее востребованных врачами-стоматологами материалов изготовили образцы, которые составили контрольную группу. В дальнейшем неполимеризованные материалы подвергались ультразвуковому воздействию. Поверхность образцов из необработанного и обработанного ультразвуком (УЗ) композиционного стоматологического материала оценивали с помощью атомно-силового микроскопа, регистрировали изменения структур поверхности, тем самым определяли эффект от воздействия ультразвука. Подобрав

1 Выражаем особую благодарность д.т.н., проф. Гончарову В.Д., профессору кафедры теоретических основ электротехники, руководителю лаборатории «Импульсных электротехнологий» СПбТЭГУ «ЛЭТИ» за предоставленную возможность проводить экспериментально-лабораторные исследования для диссертационной работы.

оптимальные параметры для деагломерации, провели сравнительную оценку физических и эстетических свойств композиционных стоматологических материалов с помощью атомно-силового микроскопа, микрометра «ТЕХРИМ» (Россия) и определили степень адгезии S. mutans к поверхности образцов.

Диссертационная работа выполнена согласно основным методологическим правилам и принципам доказательной медицины. С помощью программ Prism 8.4 (©GraphPad Software, Inc., США) и XMind 2020 (©XMind Ltd., Гонконг) проводился статистический анализ и построение графиков. Данные результатов исследования систематизировали в электронных таблицах Microsoft® Office® Excel® 2016 (©Microsoft Corporation, США). Для интерпретации результатов АСМ-исследования пользовались программным продуктом «Gwyddion» (©Petr Klapetek, David Necas, Christopher Anderson, Чехия).

Разработаны практические рекомендации для специалистов с целью повышения качества проведения реставраций.

Положения, выносимые на защиту

1) Предложенный способ ультразвукового воздействия (ультразвуковая гомогенизация) позволяет разрушить агломераты в нанонаполненных композиционных стоматологических пломбировочных материалах и приводит к улучшению их физических и эстетических свойств.

2) Определение оптимальных параметров воздействия ультразвуком для групп нанонаполненных композиционных стоматологических реставрационных материалов (Filtek™ Ultimate и ДентЛайт): время воздействия 300 секунд, мощность 400 Вт, в импульсно-периодическом режиме, однократно и непосредственно перед проведением стоматологического пломбирования и/или реставрации.

3) Применение метода фазового контраста АСМ позволяет визуализировать наличие агломератов наночастиц на поверхности образцов из нанонаполненных композиционных стоматологических пломбировочных материалов.

4) Применение метода АСМ и программного обеспечения «Gwyddion» позволяет оценить неоднородность поверхности образцов из нанонаполненных композиционных стоматологических пломбировочных материалов.

5) Ультразвуковое воздействие на нанонаполненный композиционный стоматологический пломбировочный материал обеспечивает увеличение глубины полимеризации и изменение его текучести. При этом, хранение обработанного материала в течение 1 месяца не оказывает значительного влияния на приобретенные свойства и не ухудшает первоначальные характеристики материала.

Степень достоверности и апробация результатов

Достоверность полученных результатов исследования подтверждена достаточным количеством лабораторного материала (n = 800), объемом экспериментально-лабораторных исследований (n = 880) и проведенной статистической обработкой полученных данных.

Материалы диссертационного исследования представлены на конгрессах и научно-практических конференциях:

1) 76 ежегодной итоговой научно-практической конференции студентов и молодых ученых «Актуальные вопросы экспериментальной и клинической медицины-2016», апрель, Санкт-Петербург;

2) EuroPerio 9 Amsterdam, 20-23 июня 2018, Амстердам (Нидерланды);

3) Международной научно-практической конференции «Стоматология Северной столицы», 2019, Санкт-Петербург.

По материалам диссертационной работы опубликовано 10 печатных работ, в том числе 7 - в рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК, из них 1 - в издании международной реферативной базы данных Scopus.

Практические рекомендации внедрены в практику врачей-стоматологов терапевтического отделения Городского пародонтологического центра «ПАКС», стоматологического терапевтического отделения клиники НИИ Стоматологии и ЧЛХ ФГБОУ ВО ПСПбГМУ им. акад. И.П. Павлова Минздрава России (по адресу: 197022,

СПб, Петроградская наб., 44), а также в учебный процесс студентов стоматологического факультета и врачей стоматологов-терапевтов последипломного образования на кафедре стоматологии терапевтической и пародонтологии ФГБОУ ВО ПСПбГМУ им. акад. И.П. Павлова Министерства здравоохранения Российской Федерации.

Основные положения и результаты исследования доложены и обсуждены на заседании кафедры стоматологии терапевтической и пародонтологии ФГБОУ ВО «Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет им. акад. И.П. Павлова» Минздрава России (выписка из протокола №2 1 от 20 января 2021), на заседании проблемной комиссии №10 по стоматологии, оториноларингологии и смежным дисциплинам ФГБОУ ВО «Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет им. акад. И.П. Павлова» Минздрава России (выписка из протокола №156 от 01 февраля 2021 года).

Диссертация соответствует паспорту научной специальности 14.01.14 «Стоматология» (пункты 1 и 6).

Личный вклад автора в проведенное исследование

Автором определена цель и поставлены задачи исследования, собран материал и проведен анализ как отечественной, так и иностранной литературы по изучаемой проблеме. Автор принимал участие в разработке метода ультразвуковой гомогенизации нанонаполненного композиционного стоматологического пломбировочного материала с целью разрушения агломератов. Дал практические рекомендации по использованию этого метода в практике врача-стоматолога. Предложил методические подходы по исследованию проблемы агломерации, включая разработку этапов лабораторного исследования.

Автор разработал дизайн экспериментально-лабораторного исследования; изготовил образцы материалов; обработал и трактовал полученные результаты; провел статистический анализ данных; подготовил научный материал для публикаций; сформировал положения, выносимые на защиту; выступил на научно-

практических конференциях; написал и оформил рукопись диссертации и автореферата. Личный вклад автора составляет 91%.

Объем и структура диссертации

Диссертация изложена на 144 страницах, состоит из введения и четырех глав: «Обзор литературы», «Материалы и методы исследования», «Результаты экспериментально-лабораторного исследования», «Обсуждение результатов», а также выводов, заключения и практических рекомендаций, списка сокращений и условных обозначений, приложения. Список литературы представлен на страницах 126-143 и содержит 140 источников литературы: 78 - отечественных и 62 зарубежных авторов. Работа иллюстрирована 42 рисунками и содержит 17 таблиц (включая одну в ПРИЛОЖЕНИЕ А).

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ. СОВРЕМЕННЫЕ СТОМАТОЛОГИЧЕСКИЕ КОМПОЗИЦИОННЫЕ ПЛОМБИРОВ ОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

УЛУЧШЕНИЯ ИХ СВОЙСТВ

1.1. Эволюция пломбировочных материалов в стоматологии

Описание лечения зубов следует отнести к далекому прошлому (3500-3000 гг. до н.э.) [10; 44; 67; 71]. Одними из самых древних материалов, применяемых в стоматологии в течение 2500 лет, были металлы: золото, серебро, медь и свинец [24; 35; 52; 80; 88].

Развитие стоматологических технологий, безусловно, шло в ногу с развитием медицины и промышленности. С XVIII в. в качестве пломбировочных материалов для фиксации зубов используются цементы [32]. С 1789 года - применяли плавленый фарфор. В начале XX века для прямых эстетических реставраций стали использовать силикатные цементы. Последующий отказ от цементов вызван рядом отрицательных показателей (свойств), таких, как: слабая адгезия и высокий коэффициент теплового расширения, низкая цветовая стабильность, а также токсичность. В настоящее время их используют исключительно для молочных зубов, так как силикатные цементы выделяют фтор и предотвращают развитие кариеса [22; 43; 106].

Первая попытка использовать композиционные пластичные восстановительные материалы относится к пятидесятым годам XX века [10; 71]. А в 1958 г. в Германии был представлен первый композитный полимерный материал Р-Саётй [136]. В 1959 году Боуэн (Во^^еп) разработал и запатентовал смолу В1б^МА (диметакрилат диэтилового эфира бисфенола-А-полиэтиленгликоля -производный продукт метил-метакриловой кислоты и эпоксидной смолы), которая стала матрицей для совершенно нового пломбировочного материала [58; 74; 136]. Преимуществами композитных смол на основе Bis-GMA стали: более низкая полимеризационная усадка, стабильность, низкие экзотермические свойства, большая прочность на сжатие, меньшая токсичность для пульпы [136].

Дальнейшая разработка композиционных материалов проводилась по принципу оптимизации их состава с целью приобретения ими более совершенных рабочих характеристик [114].

1.2. Состав композиционных стоматологических пломбировочных материалов

Композитными называют материалы, состоящие из двух или более компонентов и из двух или более фаз [127]. В состав композиционных материалов входит: полимерная матрица (органическая фаза) и частицы наполнителя (дисперсная фаза), связующий агент, а также другие мелкие добавки (инициаторы полимеризации, стабилизаторы, пластификаторы, светозащитные вещества и окрашивающие пигменты) [21; 74; 84; 124; 129].

1.2.1. Полимерная матрица

Полимер - это большая молекула, построенная из меньших по размеру молекул-мономеров, соединенных воедино. Полимеризация - процесс, при котором мономеры соединяются вместе и преобразуются в полимер [84; 126].

Метакрилат МА-Я-МА, наиболее часто применяемый мономер. Входящие в его состав алифатичные цепи, уретанпреполимеры, ароматические кольца и полиэфиры непосредственно влияют на усадку, водопоглощение, степень полимеризации и вязкость [74; 84].

Большинство полимерных композитных матриц основаны на смоле Bis-GMA. Некоторые производители полимерных композитов используют уретан-6-диметакрилат (ЦОМА), который обладает меньшей вязкостью и большей прочностью связей мономеров в сравнении с Bis-GMA. В тоже время многие из них используют комбинацию обоих материалов [81; 129; 131].

Относительно недавно (с 2001 года) некоторые производители стали добавлять триэтиленгликоль-диметакрилат (ТЕОБМА), чтобы еще больше уменьшить вязкость материала. Другие - Ыб-ЕМА (диметакрилат диэтилового

эфира бисфенола-А-полиэтиленгликоля), чтобы улучшить практические свойства и уменьшить объемную усадку [129].

Высокая степень вязкости Bis-GMA и UDMA позволяет снизить скорость осаждения частиц наполнителя, что препятствует агломерации и позволяет повысить максимальное количество наполнителя в матрице [83; 123]. В то же время, если низкомолекулярные диметакрилаты имеют пастообразную консистенцию достаточную для манипуляций и большую глубину отверждения материала, то обратной стороной этого является увеличенная полимеризационная усадка [84; 87; 90; 98; 131; 137].

1.2.2. Неорганический наполнитель

От 30% до 70% по объему, или от 50% до 80% от массы композиционного материала составляют прозрачные минеральные наполнители, улучшая свойства материалов, обеспечивая светопропускание и светорассеивание, снижение полимеризационной усадки, адсорбции воды и коэффициента теплового расширения [21; 42; 58; 74; 81; 83; 123; 129; 131].

Если количество наполнителя в композите коррелирует с его прочностью, модулем упругости, износостойкостью и полимеризационной усадкой материала [90; 106; 109], то размер наполнителя, количество и форма влияют на качество окончательной обработки материала [48; 58; 111; 116; 140].

Плавленый и кристаллический кварц, силикат алюминия, двуокись кремния, силикат лития, иттербия фторид, барий, стронций, цирконий и цинковое стекло используются как неорганический наполнитель в качестве «мягкого и твердого стекла» [74; 81].

Наполнитель, входящий в состав композитов можно получать путем измельчения, например, кварца или стекла. При измельчении частицы из больших становятся мелкими [102; 113; 123; 130; 131; 134].

Наполнитель обеспечивает композиционному материалу следующие характеристики:

1) Прочность. Увеличенная загрузка наполнителя в целом увеличивает физические и механические характеристики, и как следствие, клиническую эффективность и долговечность [131].

2) Низкий коэффициент теплового расширения и сжатия. Повышение количества наполнителя при загрузке матрицы снижает общий коэффициент теплового расширения композиционного материала, так как стекло и керамика при изменении температуры расширяются и сокращаются меньше, чем полимеры. Таким образом, общий коэффициент расширения материала, уменьшаясь с загрузкой наполнителя, приближается к аналогичному показателю, характерному для тканей зуба [74; 81; 133].

3) Вязкость. Количество, диапазон размеров и форма частиц наполнителя заметно влияют на консистенцию композитной массы [74].

4) Низкая сорбция воды. Поглощенная вода размягчает композиционные материалы, основанные на смолах, и делает их склонными к абразивному износу и окрашиванию [130; 131]. Введение в материал наполнителя уменьшает сорбцию воды.

5) Рентгеноконтрастность. По своей природе смолы, входящие в состав стоматологических пломбировочных материалов, не являются радиолюминесцентными. По этой причине, такие дефекты как вторичный кариес, нарушение краевого прилегания, некачественные контакты, износ проксимальных поверхностей и другие не могут быть обнаружены рентгенологическим методом. Рентгеноконтрастность композитов достигается только благодаря наполнителю. Чаще всего для этой цели применяют определенные стеклянные наполнители, содержащие атомы тяжелых металлов - бария, стронция и цинка, и соединения тяжелых металлов, которые хорошо поглощают рентгеновские лучи [84; 121].

Распределение размеров частиц используется для максимальной загрузки материала (объемная доля наполнителя). Если размер частиц является однородным (независимо от того, насколько плотно утрамбованы частицы), то

среди них будут существовать пробелы. Теоретически, фракция наполнителя, плотноупакованных сферических частиц одного размера, составляет приблизительно до 74%. Однако, если меньшие частицы находятся между большими сферами, то пустое пространство может быть уменьшено. Масштабируя этот процесс, непрерывное постепенное внедрение более мелких частиц может дать максимальную загрузку наполнителем [84]. Преимущества использования мелких частиц: улучшают эстетику реставрации - полируемость [31; 58; 84; 105; 130].

1.2.3. Связующий агент и мелкие добавки

Поверхностно-активные вещества (силаны или связующий агент)

Это бифункциональные соединения, которые присоединяются к поверхностям наполнителя, к мономеру, и создают полноценное соединение органической матрицы и неорганического наполнителя. Это позволяет перенести напряжение с более высокого модуля (наполнителя) на полимерную матрицу [89]. Силаны повышают прочность и износостойкость материала, ингибируют выщелачивание, снижают водопоглощение [21; 81; 89].

Система активации (инициации)

Образование полимерных цепей или полимеризация композиционных материалов происходит с помощью компонентов матрицы, распадающихся посредством активации, и вступающих в двойные связи мономеров [30; 74]. Полимеризация не сопровождается выделением побочных продуктов и происходит путем соединения больших молекул смолы в трехмерную структуру, где при

помощи свободных радикалов ионов кислорода осуществляется связь за счет метакриловых групп (Рисунок 1).

а - свободнораднкальные реакционноспособные метакриловые группы б - образование химических связей между полимерными молекулами за счет метакриловых групп в - полимерные связи

Рисунок 1 - Схема полимеризационного процесса органической матрицы

композиционного материала

Полимеризация современных композиционных материалов осуществляется под воздействием синего спектра света с пиковой длиной волны около 470 нм, которая обычно поглощается фотоактиватором - камфорохиноном. Реакция ускоряется в присутствии органического амина -

диметиламиноэтилметакрилата ^МАЕМА). Камфорохинон является наиболее распространенным фотоактиватором, однако он придает небольшой желтый оттенок неотвержденной пломбировочной пасте [81; 130; 131].

Светоотверждаемые (светоактивируемые) композиты (фотополимеры) — важный и существенный успех стоматологии. В 1970-е годы активацию полимеров

проводили ультрафиолетовыми лучами и галогеновыми лампами - голубая часть спектра [81; 130; 131].

Дополнительные способы полимеризации композиционных материалов -тепловая реакция, химическая реакция, фотохимическая реакция [38]. В настоящее время используют активирующие лампы с высокоинтенсивным голубым светом длиной волны в диапазоне 400-500 нм [11]. При этом глубина полимеризации композиционных материалов, заявленная фирмами-производителями, составляет от 1 мм до 5 мм [13; 97; 98].

Ингибиторы (стабилизаторы)

Ингибиторы добавляются к системам смол для минимизации или предотвращения спонтанной/случайной полимеризации мономеров. В качестве стабилизаторов используют гидрохинонмономерэтилэфир и другие [74; 81]. Они обладают сильным потенциалом реактивности со свободными радикалами, тем самым увеличивая продолжительность хранения пломбировочных материалов [74; 131].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Нарушак Надежда Сергеевна, 2021 год

- - 1. «5

■ - 3 * ■■ 4. •к tf/

4- ■.:: Q '■ t - .7í^ 70

g S IE) li id it ЗО Зй ЫО! 44> 1) ¡4 I

i *tm i-rt

t

3- обработка 180 сек д - незначительное скопление более мелких агломерированных частиц

4 - обработка 300 сек

Рисунок 28 - Результаты АСМ-исследования по "Фазе" материала «Д» в зависимости от времени УЗ-воздействия

Детальное исследование «Фазы» пломбировочных материалов «Б» и «Д», позволяет судить о размере отдельных частиц на поверхности образцов из необработанных и обработанных ультразвуком материалов (Рисунок 27, Рисунок 28). Данные результаты для обработанных материалов получены при одинаковой мощности установки, но разном времени воздействия.

Хорошо видно, что отдельные частицы (черные точки на рисунках) объединённые в крупные агломераты (а), присутствуют в структуре материала «Б» (Рисунок 27-1) и материала «Д» (Рисунок 28-1) в значительном количестве. При этом их распределение по структуре неравномерно, есть области свободные от агломератов (б). Полученные результаты позволили выявить наноразмерные частицы, которые в большинстве случаев объединились в крупные агломераты (до 1 мкм).

После ультразвуковой обработки материалов в течение 60 секунд наблюдается более равномерное расположение агломерированных частиц (в) в структуре материала в большом количестве. При этом в материале «Д» (Рисунок 28-2) после воздействия ультразвуком присутствие частиц отмечается в большей степени по сравнению с материалом «Б» (Рисунок 27-2).

Рисунок 27-3 и Рисунок 28-3 наглядно демонстрируют изменения распределения частиц на поверхности пломб в обоих материалах после воздействия на них ультразвуком в течение 180 секунд. На микрофотографиях видно незначительное скопление (д) более мелких агломерированных частиц по «Фазе» в исследованных образцах материалов.

После воздействия ультразвуком в течение 300 секунд в материалах наблюдается разрушение агломератов наночастиц и значительное уменьшение их количества, более равномерное распределение наночастиц материалов (Рисунок 27-4, Рисунок 28-4). Областей, свободных от агломератов, стало значительно меньше. Появились ультрадисперсные частицы, неразличимые при разрешении 50x50 мкм. Теперь их можно визуализировать в нанометровом диапазоне.

Для обеспечения наглядности проведено более детальное исследование распределения ультрадисперсных частиц (Рисунок 29).

Рисунок 29 - Результаты АСМ-исследования по «Фазе» (разрешение 500x500 нм)

Так, согласно рисунку, на поверхности есть отдельные ультрадисперсные частицы размером порядка 10 нм (а). Более крупные агломераты из этих частиц составляют 15-20 нм (б) и сопоставимы с размерами частиц диоксида кремния (5-75 нм) и частиц циркония (4-11 нм) заявленными производителями композиционных стоматологических материалов.

На трехмерном пространственном изображении распределения профиля частиц в структуре поверхности показан перепад высот неоднородностей

поверхности необработанных и обработанных ультразвуком материалов «Б» и «Д» (Рисунок 30).

Рисунок 30 - Результаты АСМ-исследования по «Высоте» материалов, без УЗ и с

УЗ воздействием (300 сек)

Трехмерное пространственное изображение демонстрирует перепад высот у обоих материалов не превышающий 3 мкм (3000,0 нм) до обработки ультразвуком. У материала <^» перепад высот составляет 800 нм, а у материала «Д» - 2695,2 нм. Следует отметить, что у материала «Д» неровностей значительно больше.

После воздействия ультразвуком поверхность материала <^» стала более однородная и перепад высот составил 711,54 нм (на 10% меньше, чем до обработки). У материала «Д» поверхность так же стала более однородная, перепад высот при этом уменьшился до 1252,4 нм, в два раза меньше, чем до обработки.

В целях разработки метода ультразвуковой гомогенизации исследовано воздействие ультразвука на материал в трех временных экспозициях - 60 секунд, 180 секунд, и 300 секунд. Результаты, полученные с помощью АСМ, в дальнейшем были интерпретированы программным продуктом «Gwyddion» и оценены параметры Ra, Wa, Aa. Результаты интерпретации УЗ обработки в течение 60 секунд представлены ниже (Таблица 7).

Таблица 7 - Результаты АСМ-исследования материалов обработанных УЗ

Материал образцов «F» (n = 40) «Д» (n = 40)

Распределение по группам 1 группа (без УЗ -контрольная), x ± о 2 группа (с УЗ), x ± о 1 группа (без УЗ -контрольная), x ± о 2 группа (с УЗ), x ± о

Параметры оценки (нм) t = 60 Ra 23,6 ± 2 20,1 ± 1,2 25,3 ± 1,2 21,5 ± 0,4

Wa 911,6 ± 20,3 820,5 ± 27 1843,0 ± 8,2 1714,0 ± 36

Aa 987,2 ± 10,1 957,6 ± 8* 955,0 ± 6,6 945,5 ± 2

Примечание: р < 0,01; *р < 0,05

В результате воздействия ультразвуковым аппаратом в течение 60 секунд, размеры мелких частиц (параметр Ra) в материале <^» изменился незначительно -с 23,6 нм до 20,1 нм, а в материале «Д» - с 25,3 нм до 21,5 нм, различия статистически значимы (р < 0,01). Однако, к показателям, заявленным фирмами-производителями еще не приблизились.

Параметр Wa в материале <^» изменился с 911,6 нм до 820,5 нм; в материале «Д» - с 1843,0 нм до 1714,0 нм - различия статистически значимы (р < 0,01).

Параметр Аа в материале <^» изменился незначительно с 987,2 нм до 957,6 нм; в материале «Д» - с 955,0 нм до 945,5 нм - различия статистически значимы (р < 0,01, *р < 0,05).

Результаты интерпретации УЗ обработки в течение 180 секунд представлены ниже (Таблица 8).

Таблица 8 - Результаты АСМ-исследования материалов, обработанных УЗ

Материал образцов «Б» (п = 40) «Д» (п = 40)

Распределение по группам 1 группа (без УЗ -контрольная), XX ± о 2 группа (с УЗ), XX ± о 1 группа (без УЗ -контрольная), XX ± о 2 группа (с УЗ), XX ± о

Параметры оценки (нм) 1 = 180 Яа 23,6 ± 2,0 16,5 ± 1,1 25,3 ± 1,2 17,7 ± 2,4

911,6 ± 20,3 638,2 ± 23,9 1843,0 ± 8,2 1566,6±36,7

Аа 987,2 ± 10,1 928,0 ± 7,5* 955,0 ± 6,6 930,2 ± 3*

Примечание: р <0,01; *р <0,05

Параметр Ra в материале изменился с 23,6 нм до 16,5 нм, а в материале «Д» - с 25,3 нм до 17,7 нм (р < 0,01). У обоих материалов параметр Ra уменьшился в 1,4 раза при воздействии в течение 180 секунд (Таблица 8).

Параметр Wa в материале <^» изменился с 911,6 нм до 638,2 нм (уменьшился в 1,4 раза), а в материале «Д» - с 1843,0 нм до 1566,6 нм (уменьшился в 1,2 раза).

Параметр Аа в материале <^» изменился с 987,2 нм до 928,0 нм, а в материале «Д» - с 955,0 нм до 930,0 нм (р < 0,05). Аа уменьшился незначительно.

Результаты интерпретации УЗ обработки в течение 300 секунд представлены ниже (Таблица 9).

Таблица 9 - Результаты АСМ-исследования материалов, обработанных УЗ

Материал образцов «Б» (п = 40) «Д» (п = 40)

Распределение по группам 1 группа (без УЗ -контрольная), х ± о 2 группа (с УЗ), XX ± о 1 группа (без УЗ -контрольная), XX ± о 2 группа (с УЗ), XX ± о

Параметры оценки (нм) 1 = 300 Яа 23,6 ± 2 7,1 ± 1,2 25,3 ± 1,2 14,2 ± 0,4

911,6 ± 20,3 550,8 ± 28,9 1843,0 ± 8,2 723,2 ± 38,4

Аа 987,2 ± 10,1 812,2 ± 27 955,0 ± 6,6 882,4 ± 2,4

Примечание: р <0,0001

В результате воздействия на материал ультразвуком в течение 300 секунд, параметр Ra в материале изменился с 23,6 нм до 7,1 нм (уменьшился в 3,3 раза), в материале «Д» - с 25,3 нм до 14,2 нм (уменьшился в 1,8 раза). Результаты статистически значимы при р < 0,0001 (Таблица 9).

Параметр Wa в материале изменился с 911,6 нм до 550,8 нм (уменьшился в 1,7 раза), а в материале «Д» - с 1843,0 нм до 723,2 нм (уменьшился в 2,5 раза). Результаты статистически значимы при р <0,0001.

Практически не изменился параметр Аа: в материале уменьшился с 987,2 нм до 812,2 нм и в материале «Д» - с 955,0 нм до 882,4 нм соответственно (р < 0,0001).

Рисунок 31, приведенный далее, наглядно иллюстрирует изменения структуры поверхности композиционного материала в результате воздействия ультразвука в течение 300 секунд.

Рисунок 31 - Сравнение параметров необработанных и обработанных УЗ

материалов. ****р < 0,0001

Значения параметров Яа и Wa изменяются практически в два раза (р < 0,0001). Значения параметра Аа - расстояние между крупными частицами, изменяется несущественно, так как при рассматриваемых параметрах воздействия, ультразвук не влияет на крупные частицы.

3.1.2. Исследование структуры поверхности композиционного стоматологического пломбировочного материала при разных режимах хранения

Создание метода ультразвуковой гомогенизации диктует необходимость исследовать процессы агломерации в композиционных материалах при разных режимах хранения для дальнейших практических рекомендаций.

Обработанные УЗ (интенсивность УЗ - 166,6 Вт/см2) шприцы материалов «F» и «Д» хранили при разной температуре (t +3-5°С, t +22-24°С) 1 месяц и 2 месяца. Приготовленные образцы исследовались с помощью АСМ в полуконтактном режиме, сравнивались с образцами других групп: 1 группа -необработанные УЗ (контрольная); 2 группа - с УЗ без хранения. Результаты интерпретировались программой «Gwyddion» и оценивались параметры Ra, Wa, Aa. В нижеприведенных таблицах и рисунках представлены данные исследования.

Таблица 10 - Результаты АСМ-исследования материалов с УЗ и без УЗ при разных сроках хранения и 1= +3-5°С

Материал Параметр оценки (нм) t = 300 сек 1 группа (без УЗ -контрольная) (n = 40), X ± о 2 группа (с УЗ) (n = 40), XX ± о 3 группа (t +3-5°С, 1 месяц) (n = 40), XX ± о 5 группа (t +3-5°С, 2 месяца) (n = 40), XX ± о

«F» Ra 23,6 ± 2 7,1 ± 1,2 8,7 ± 1,3* 11,1 ± 1,2*

Wa 911,6 ± 2,3 550,8 ± 28,9 719,5 ± 21,4 843,7 ± 22,3

Aa 987,2 ± 10,7 812,2 ± 27 932,3 ± 2,4 966,9 ± 32,6

«Д» Ra 25,3 ± 1,2 14,2 ± 0,4 15,0 ± 0,2 21,9 ± 0,8

Wa 1843,0 ± 8,2 723,1 ± 38,4 969,7 ± 49,1 1820,0 ± 11,5

Aa 955,0 ± 6,6 882,4 ± 2,4 948,4 ± 10,3 948,4 ± 10,3

Примечание: p < 0,0001

Анализируя полученные данные (Таблица 10) видно, что в результате хранения материалов при температуре +3-5°С в течение 1 месяца параметр «средняя шероховатость» ^а) изменился в сравнении с группой 1 до 8,7 нм у материала <^», и до 15,0 нм у материала «Д». Результаты статистически значимы при р < 0,0001. В сравнении с группой 2 показатель увеличивается незначительно. По истечении 2 месяцев хранения у материала <^» параметр достигает отметки 11,1 нм, а у материала «Д» достигает отметки 21,9 нм. У обоих материалов параметр «средняя шероховатость» приближается к результатам контрольной группы, при этом изменение наиболее выражено у материала «Д». Результаты статистически значимы при р < 0,0001.

Значения параметра «средняя волнистость» (Wa) у материала «Б» и материала «Д» результате хранения при температуре +3-5°С в течение 1 месяца увеличилось в сравнении с группой 2 и достигло 719,5 нм у материала и 969,7 нм у материала «Д». По истечении 2 месяцев хранения: у материала значение параметра увеличилось до 843,7 нм; а у материала «Д» до 1820,0 нм соответственно, у обоих материалов значение параметра «средняя волнистость» приблизилось к значениям контрольной группы. Результаты статистически значимы при р < 0,0001.

Значения параметра «средняя длинна волны профиля» (Аа) в результате хранения материалов в течение 1 месяца при температуре +3-5°С увеличилось в сравнении с группой 2 до 932,3 нм у материала и 948,4 нм у материала «Д». По истечении 2 месяцев хранения при температуре 3-5°С значение параметра «Б» увеличилось до 966,9 нм, а у материала «Д» осталось неизменным - 948,4 нм, у обоих материалов значение параметра «средняя длинна волны профиля» приблизилось к значениям контрольной группы. Результаты статистически значимы при р < 0,0001.

На приведенных далее диаграммах для большей достоверности наглядно показан процесс агломерации в обработанных УЗ материалах в течение 300 секунд, в режиме хранения 1, 2 месяца; t +3-5°С (Рисунок 32).

Рисунок 32 - Сравнение параметров необработанных и обработанных ультразвуком материалов в зависимости от сроков хранения при t +3-5°С.

****р < 0.0001

Рисунок наглядно демонстрирует, что по истечении 1 месяца хранения в материалах появляется тенденция к повторной агломерации частиц. Непосредственно после ультразвуковой обработки параметры Яа, Wa, ^а снижаются значительно. Это свидетельствует о разрушении агломератов частиц. При хранении материалов значения увеличиваются, особенно после двух месяцев. При этом следует учитывать, что при хранении материалов до 1 месяца при t +3-5°С значения параметров Яа и Wa практически не изменяются, что свидетельствует о незначительном агломерировании.

По истечении 2 месяцев хранения характеристики материалов возвращаются к значениям контрольной группы (группа без обработки УЗ), особенно у материала «Д».

Числовые данные хранения при 1=+22-24°С представлены ниже (Таблица 11).

Таблица 11 - Результаты АСМ-исследования необработанных и обработанных УЗ материалов при разных сроках хранения и 1 +22-24°С

Материал Параметр оценки (нм) 1 группа (без УЗ -контрольная) (п = 40), X ± о 2 группа (с УЗ) (п = 40), XX ± о 4 группа (1 +22-24°С, 1 месяц) (п = 40), XX ± о 6 группа (1 +22-24°С, 2 месяца) (п = 40), XX ± о

«Б» Яа 23,6 ± 2 7,1 ± 1,2 17,9 ± 0,6 20,4 ± 0,4

911,6 ± 2,3 550,8 ± 28,9 856,8 ± 4 856,8 ± 4

Аа 987,2 ± 10,7 812,2 ± 27 972,9 ± 46,9 972,9 ± 29,0

«Д» Яа 25,3 ± 1,2 14,2 ± 0,4 18,8 ± 0,4 21,0 ± 0,1

1843,0 ± 8,2 723,1 ± 38,4 886,4 ± 58,7 886,4 ± 58,7

Аа 955,0 ± 6,6 882,4 ± 2,4 905,4 ± 4,7 905,4 ± 4,7

Примечание: р < 0,0001

По данным таблицы видно, что при температуре +22-24°С намного быстрее мелкие частицы стремятся образовать агломераты: в результате хранения в течение 1 месяца значения параметра Ra увеличились до: 17,9 нм - и 18,8 нм - «Д», а через 2 месяца: значения изменились до 20,4 нм - и 21,0 нм - «Д»,

приближаясь к контрольной группе (р < 0,0001).

Значения параметра Wa при увеличении температуры до +22-24°С также изменяются: крупные частицы намного быстрее стремятся образовать агломераты: по истечении 1 месяца хранения значения увеличились до 856,8 нм - и до 886,4 нм - «Д», а через 2 месяца: значения остались на прежнем уровне - 856,8 нм - «Б», и 886,4 нм - «Д» (р < 0,0001). В обоих материалах значения Wa приблизились к значениям контрольной группы.

Значения параметра Аа изменились по истечении 1 месяца хранения: до 972,9 нм - и 905,4 нм - «Д», а через 2 месяца: значения не изменяются - 972,9 нм -и 905,4 нм - «Д» (р < 0,0001).

На приведенных далее диаграммах для большей достоверности наглядно показан процесс агломерации в обработанных УЗ материалах = 300 секунд), в результате хранения 1, 2 месяца при t +22-24°С (Рисунок 33).

Рисунок 33 - Сравнение параметров необработанных и обработанных материалов в зависимости от сроков хранения при t +22-24°С. ****р < 0.0001

Таким образом, в материале <^» значение параметра Ra приближается к значению материалов контрольной группы лишь через два месяца при комнатной температуре (+22-24°С), а у материала «Д» - агломераты образуются быстрее -через месяц превышают значения группы с УЗ, через два месяца стремятся к значениям контрольной группы.

Значения параметров Wa у материала <^» быстро изменяется в сторону увеличения и приближается к значениям материалов контрольной группы (после

1 месяца хранения). У материала «Д» значения параметра изменяются незначительно.

Расстояние между частицами у обоих материалов стремится в сторону увеличения и достигает исходных значений по истечении одного месяца хранения.

3.2. Результаты экспериментально-лабораторного исследования физических свойств композиционных стоматологических материалов, обработанных и необработанных ультразвуком, при хранении в разных режимах

Определение глубины полимеризации и текучести обработанного УЗ композиционного стоматологического пломбировочного материала продиктовано необходимостью исследования его физических свойств.

Нами изучена глубина полимеризации и текучесть композиционного стоматологического пломбировочного материала до УЗ воздействия, непосредственно после обработки УЗ и при хранении в разных режимах.

Обработанные ультразвуковым аппаратом (время обработки 300 секунд, интенсивность УЗ - 166,6 Вт/см2) шприцы материалов <^» и «Д» хранились при разной температуре = +3-5°С, t = +22-24°С) 1 месяц и 2 месяца.

Таблица 12 демонстрирует изменения значений глубины полимеризации при разных сроках хранения и температуре +3-5°С.

Таблица 12 - Показатели глубины полимеризации необработанных и обработанных = 300 сек) ультразвуком материалов при хранении 1 и 2 месяца и 1 = +3-5°С

Значения параметра (мм). Материал 1 группа (без УЗ -контрольная) (п = 40), XX ± о 2 группа (с УЗ) (п = 40), XX ± о 3 группа (1 +3-5°С, 1 месяц) (п = 40), XX ± о 5 группа (1 +3-5°С, 2 месяца) (п = 40), XX ± о

«Б» (п = 80) 3,8 ± 0,09 6,1 ± 0,06 5,6 ± 0,04 4,0 ± 0,08

«Д» (п = 80) 5,3 ± 0,01 9,2 ± 0,05 8,1 ± 0,07 7,1 ± 0,11

Примечание: р < 0,0001

Значения глубины полимеризации у материала непосредственно после обработки аппаратом значительно повышаются с 3,8 мм до 6,1 мм (увеличение в 1,6 раза, или на 60,5% больше, чем у группы 1); у материала «Д» - с 5,3 мм до 9,2 мм (увеличение в 1,7 раза, или на 73,6%) соответственно.

В результате хранения материалов при температуре +3-5°С в течение 1 месяца: у материала <^» наблюдается снижение показателя до 5,6 мм, при этом он остается на 47% больше показателя 1 группы; у материала «Д» показатель снижается до 8,1 мм, но остается выше на 52,8% по сравнению с 1 группой.

По истечении 2 месяцев хранения значение глубины полимеризации у материала <^» - 4,0 мм, разница с 1 группой на 5,7% выше; а у материала «Д» -7,1 мм, выше на 34% при сравнении с 1 группой. Различия статистически значимы при р < 0,0001.

Таблица 13 демонстрирует изменения значений глубины полимеризации при разных сроках хранения и температуре +22-24°С.

Таблица 13 - Показатели глубины полимеризации необработанных и обработанных = 300 сек) ультразвуком материалов, хранение (1 и 2 месяца, t +22-24°С)

Значения параметра (мм). Материал 1 группа (без УЗ -контрольная) (П = 40), XX ± о 2 группа (с УЗ) (П = 40), XX ± о 4 группа ^ +22-24°С, 1 месяц) (П = 40), XX ± о 6 группа ^ +22-24°С, 2 месяца) (П = 40), XX ± о

'Т" (П = 80) 3,8 ± 0,09 6,1 ± 0,06 5,4 ± 0,02 4,6 ± 0,04

"Д" (П = 80) 5,3 ± 0,01 9,2 ± 0,05 7,3 ± 0,02 6,1 ± 0,05

Примечание: p < 0,0001

В результате хранения материалов при температуре +22-24°С в течение 1 месяца наблюдается снижение показателя до 5,4 мм - у материала <^», что на 42,1% больше значения материала контрольной группы; у материала «Д» - 7,3 мм, больше значения контрольной группы на 37,7%.

После 2 месяцев хранения значения глубины полимеризации: у материала <^» на 21.1% больше контрольной группы и составляет 4,6 мм; а у материала «Д» -6,1 мм, что превышает значение на 15,1% в сравнении с контрольной группой. Различия статистически значимы при р < 0,0001.

Для более наглядного сравнения результатов определения глубины полимеризации необработанных и обработанных ультразвуком композиционных стоматологических пломбировочных материалов, время воздействия 300 секунд, в результате хранения (1, 2 месяца: t +3-5°С, t +22-24°С) их значения представлены на диаграммах (Рисунок 34).

1-»+3-5°С 2-Г+22-24°С

Рисунок 34 - Значения глубины полимеризации необработанных и обработанных УЗ материалов при разной температуре и сроках хранения. ****р < 0.0001

Глубина полимеризации у обоих материалов в результате хранения даже при разных температурах остается выше, чем у материалов без обработки ультразвуком. При этом повышение температуры не оказывает существенного влияния на этот процесс. Эта особенность сильнее выражена у материала «Д».

Измерение текучести материалов проводили с помощью микрометра «ТЕХРИМ» (ГОСТ 6507-90 [37]). При этом текучесть материалов определялась по показателю коэффициента остаточной деформации 8 (ГОСТ 31574-2012 [36]).

Статистическая обработка измерений показателя коэффициента остаточной деформации необработанных и обработанных ультразвуком материалов при разных условиях хранения представлена в таблицах ниже. По показателю коэффициента остаточной деформации 8 оценивали текучесть материалов. Чем больше коэффициент 8, тем больше текучесть (Таблица 14).

Таблица 14 - Показатели коэффициента остаточной деформации и высот образцов материалов без УЗ и с УЗ при разных сроках хранения (1, 2 месяца; 1 +3-5°С)

Материал Показатель 1 группа (без УЗ -контрольная) (п = 40), XX ± о 2 группа (с УЗ) (п = 40), XX ± о 3 группа (1 +3-5°С, 1 месяц) (п = 40), XX ± о 5 группа (1 +3-5°С, 2 месяца) (п = 40), XX ± о

Ы (мм) 1,7 ± 0,05 1,9 ± 0,04 1,84 ± 0,02 1,77 ± 0,05

о ^ 00 И2 (мм) 1,39 ± 0,07 1,49 ± 0,03 1,45 ± 0,08 1,42 ± 0,05

£ ^ 8 0,049 ± 0,006 0,135 ± 0,005 0,115 ± 0,01 0,09 ± 0,005

Ы (мм) 1,73 ± 0,07 1,95 ± 0,07 1,89 ± 0,05 1,81 ± 0,03

о 00 И2 (мм) 1,43 ± 0,09 1,56 ± 0,01 1,52 ± 0,08 1,48 ± 0,02

5 1 8 0,102 ± 0,01 0,169 ± 0,009 0,136 ± 0,008 0,116 ± 0,006

Примечание: р < 0,0001

Значение коэффициента остаточной деформации материала <^» в результате воздействия ультразвуком - 0,135 в сравнении с материалом контрольной группы - 0,049, при этом 8 увеличивается в среднем в 2,8 раза или на 175,5%, что свидетельствует о значительном увеличении текучести. При хранении в течение

1 месяца при t +3-5°С - значение коэффициента 8 снизилось до 0,115, но при этом осталось больше на 134,7% при сравнении с 1 группой; хранение в течение

2 месяцев показывает снижение показателя 8 до 0,09, приближении к значениям 1 группы и свидетельствует о снижении текучести материала. Различия статистически значимы при р < 0,0001.

Значение коэффициента остаточной деформации 8 у материала «Д» в результате воздействия ультразвуком увеличивается до 0,169, в контрольной группе без УЗ 0,102. Текучесть увеличилась в среднем в 1,7 раза или на 65,7%.

Хранение в течение 1 месяца при t +3-5°С показывает снижение 8 до 0,136, но текучесть остается больше на 33,3%, чем у материалов 1 группы; при хранении в течение 2 месяцев при t +3-5°С показатель 8 снижается до 0,116, приближается к значению 1 группы и показывает снижение текучести материала. Различия статистически значимы при р < 0,0001.

Числовые данные хранения при 1 = +22-24°С представлены ниже (Таблица

15).

Таблица 15 - Показатели коэффициента остаточной деформации и высот образцов материалов без УЗ и с УЗ при разных сроках хранения (1, 2 месяца; t +22-24°С)

Материал Показатель 1 группа (без УЗ -контрольная) (п = 40), XX ± о 2 группа (с УЗ) (п = 40), XX ± о 4 группа (1 +22-24°С, 1 месяц) (п = 40), XX ± о 6 группа (1 +22-24°С, 2 месяца) (п = 40), XX ± о

Ы (мм) 1,7 ± 0,05 1,9 ± 0,04 1,86 ± 0,03 1,80 ± 0,05

о ^ 00 И2 (мм) 1,39 ± 0,07 1,49 ± 0,03 1,46 ± 0,08 1,43 ± 0,05

£ ^ 8 0,049 ± 0,006 0,135 ± 0,005 0,122 ± 0,01 0,105 ± 0,005

Ы (мм) 1,73 ± 0,07 1,95 ± 0,07 1,90 ± 0,05 1,83 ± 0,03

о 00 И2 (мм) 1,43 ± 0,09 1,56 ± 0,01 1,53 ± 0,08 1,49 ± 0,03

А 8 0,102 ± 0,01 0,169 ± 0,009 0,144 ± 0,008 0,126 ± 0,005

Примечание: р < 0,0001

Значение коэффициента остаточной деформации материала <^» при хранении в течение 1 месяца и 1 +22-24°С снижается до 0,122, при этом остается больше на 149% в сравнении с 1 группой; в течение 2 месяцев хранения значение 8 изменяется до 0,105, приблизившись к значению 8 1 группы. Эти значения свидетельствуют о снижении текучести материала <^» (р < 0.0001).

В материале «Д» при хранении в течение 1 месяца 1 +22-24°С значение коэффициента остаточной деформации 8 снизилось до 0,144, но осталось больше на 41,2% при сравнении со значением 8 1 группы; при хранении в течение 2 месяцев при t +22-24°С - 8 достигает 0,126, но остается больше на 23,5% в сравнении с

контрольной группой. Это также демонстрирует снижение текучести материала «Д» (р < 0,0001).

Для более наглядного сравнения результатов определения текучести необработанных и обработанных композиционных стоматологических пломбировочных материалов в течение 300 секунд, в результате хранения длительностью 1 и 2 месяца при t = +3-5°С, t = +22-24°С их значения представили на диаграммах (Рисунок 35).

Рисунок 35 - Значение коэффициента остаточной деформации необработаных и обработанных материалов в зависимости от сроков и температуры их хранения

Значения текучести у обоих материалов в результате хранения даже при разных температурах остается выше, чем у материалов без обработки ультразвуком. При этом повышение температуры не оказывает существенного влияния на этот процесс. Эта особенность сильнее выражена у материала «Б».

3.3. Экспериментально-лабораторное исследование адгезии Streptococcus mutans к поверхности композиционного стоматологического пломбировочного материала, обработанного и необработанного ультразвуком

В соответствии с целью исследования - улучшение эстетических свойств нанонаполненного композиционного стоматологического пломбировочного материала и поставленными задачами исследования - разработать практические рекомендации по использованию ультразвукового воздействия на нанонаполненный композиционный стоматологический пломбировочный материал в практике врача-стоматолога - нами изучена адгезия Streptococcus mutans на поверхности образцов из композиционного стоматологического пломбировочного материала, необработанных и обработанных УЗ и отполированных по выбранной методике.

Результаты выращивания биопленочных культур Streptococcus mutans на образцах из материалов «F» и «Д», необработанных и обработанных УЗ в течение 300 секунд наглядно демонстрирует Таблица 16.

Таблица 16 - Результаты статистического обсчета колоний Streptococcus mutans на поверхности образцов из композиционного материала

Значения параметра (КОЕ/мл) t = 300 с Материал 1 группа (без УЗ -контрольная), х ± о 2 группа (с УЗ), х ± о

«F» (n = 40) 205,0 ± 5,77 173,0 ± 6,32

«Д» (n = 40) 234,0 ± 9,06 209,0 ± 2,10

Примечание: p < 0.0001

Значения выращенных биопленочных культур S. mutans на образцах материалов «F» и «Д», необработанных и обработанных УЗ уменьшаются с 205 КОЕ/мл до 173 КОЕ/мл (в 1,2 раза или на 18,4%); у материала «Д» - с 234 КОЕ/мл до 209 КОЕ/мл (в 1,2 раза или на 11,9%).

На представленном ниже рисунке наглядно изображены значения измерений колоний биопленочных культур S. mutans на поверхности полированных образцов (Рисунок 36).

ш

Рисунок 36 - Значения измерений колоний Streptococcus mutans. ****p < 0.0001

Способ УЗ гомогенизации позволяет разбить агломераты в нанонаполненных композиционных материалах. Расстояние между частицами материала уменьшается, упорядочивается их расположение, что приводит к более однородной структуре композиционного стоматологического материала, а значит к лучшей его полируемости. Это и подтверждают результаты исследования. Определяется значительное снижение образования колоний микроорганизмов на образцах из композиционных стоматологических пломбировочных материалов после ультразвукового воздействия.

ГЛАВА 4. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ 4.1. Обсуждение результатов экспериментально-лабораторного исследования

Современная стоматология базируется на концепции развития композиционных материалов. Востребованность в материале, который отвечал бы всем требованиям клинического специалиста - пластичность, глубина полимеризации, полируемость, цвет будущих реставраций, за последние несколько лет значительно возросла, в связи с увеличением требований пациентов к эстетике.

В эстетической стоматологии активно используются нанонаполненные композиционные пломбировочные материалы, которые обладают значительными преимуществами перед другими композиционными материалами [28; 29; 30; 51]. А именно, качествами необходимыми для современного стоматологического материала: высокая прочность, цветостабильность, полируемость, высокая эстетичность. Они универсальны в применении (предназначены для пломбирования всех групп зубов и классов полостей, коррекции анатомической формы и цвета зубов), не стирают антагонисты, обладают низкой усадкой.

Нанокомпозиты в своем составе содержат модифицированную смолу, содержащую BiS-GMA, ЦОМА, TEGDMA и В^-ЕМА. Наполнителем композита является комбинация свободных наночастиц кремния размером до 20 нм, несвязанных частиц циркония размером от 4 до 11 нм, и силанизированных циркониево-кремниевых кластеров. Все эти компоненты дают более низкую полимеризационную усадку, большую прочность на сжатие, меньшую токсичность для пульпы.

При изучении доступных нам специализированных научных изданий, установлено, что материалы, содержащие в своей структуре наночастицы (частицы размером порядка 0,04 мкм и менее), имеют тенденцию к формированию агломератов из этих частиц. Если размер частиц крайне мал, то они имеют большую удельную поверхность, что приводит к значительному увеличению

вязкости и, как следствие, ограничивает загрузку наполнителем композиционного материала [50; 91; 130; 132].

Под действием сил Ван-дер-Ваальса нанонаполненные композиционные материалы становятся неоднородными, что в свою очередь влечет изменение их свойств и ухудшение качеств пломбировочного материала. За счет разницы механических свойств агломератов и окружающего полимерного материала при обработке поверхности пломб формируются неоднородности. Следует учитывать, что оценить пространственное распределение нанокомпонентов в конечном материале крайне сложно, ввиду того, что размеры частиц полимера и нанонаполнителя значительно отличаются (х102). Таким образом, при оценке структуры поверхности приходится оперировать с изменениями высоты, составляющими единицы микронов, а размерами частиц в нанометры.

Реализовать данную задачу позволяет использование метода АСМ. Использование атомно-силового микроскопа даёт возможность получить не только объёмную картину поверхности материала, но и определить наличие или отсутствие дискретных частиц, с различными размерами, плотностью и пр. [18; 19; 51].

Формирование неоднородностей поверхности приведет к образованию на этих неоднородностях биопленки, что может стать одной из причин заболеваний пародонта, твердых тканей зуба и слизистой оболочки. Степень адгезивной способности микрофлоры полости рта к поверхности стоматологического материала необходимо учитывать при его выборе. У клинического специалиста нет практических рекомендаций по использованию композиционных материалов у пациентов с различными заболеваниями полости рта. Продолжается активный поиск методов снижения адгезии патогенного микроорганизма S. mutans на поверхности стоматологического пломбировочного материала, это подтверждает актуальность данной проблемы [8].

Взаимодействие между представителями микроорганизмов полости рта и их адгезии к поверхности пломбировочных материалов исследовали R.G. Gibbons и соавторы. Установлена связь шероховатости поверхности композиционного

материала и скоростью образования биопленки, чем больше шероховатость, тем больше вероятность адгезии S. mutans на поверхности пломбы [101].

Обобщая сведения авторов и учитывая, что образование агломератов в нанонаполненных композиционных материалах не только ухудшает их физические и эстетические свойства, но и приводит к образованию биопленки на поверхности пломбы, и, как следствие, к развитию рецидивного кариеса. Воздействие на процесс агломерации может привести к изменению структуры композитов и улучшению их свойств.

Из проанализированных научных публикаций, посвящённых способам разрушения агломератов, такие методы как силанизация, процесс размола, предварительное нагревание, не только имеют ограниченное воздействие, но и носят временный характер [47; 50; 72; 73; 79; 95; 107; 112; 115; 139]. Данные способы применяют не только фирмы производители при изготовлении материала, но и сами врачи, непосредственно перед самой реставрацией [58; 82; 89; 115]. Производители, на этапе разработки и создания материала прибегают к возможным способам борьбы с эффектом агрегации и агломерации по средствам модифицирования в процессе создания частиц и силанов, покрывающих наполнитель. Однако, полностью остановить процесс агломерации в нетвердых средах невозможно.

Наличие этих проблем требует создание условий, при которых композиционные пломбировочные материалы смогут иметь однородную структуру непосредственно перед их применением. В практической медицине для гомогенизации материалов используются разного рода механические смесители, но в стоматологической практике этот метод не нашел широкого применения. Нагревание материалов приводит к улучшению их рабочих свойств, но данные об исчезновении агломератов, воздействии теплового фактора на пульпу зуба и прочностных характеристиках материалов в доступной нам литературе не были обнаружены.

Требованием времени является постоянное улучшение физических и эстетических параметров пломбировочных материалов. Производители постоянно

находятся в поиске идеальных характеристик материалов для восстановления твёрдых тканей зубов. Изменение физико-химических и механических свойств материалов путём воздействия на них различными физическими методами -термическим, химическим, электрическим и волновым, описано в единичных научных работах, имеющихся в открытом доступе.

По данным литературы воздействие электромагнитным полем на восстановительные пломбировочные материалы изменяет их структуру (Моисеева Н.С., Кунин А.А. и соавт.), улучшая физико-механические характеристики: прочность при диаметральном разрыве, прочность на изгиб и сжатие. При этом особое внимание авторы уделили механическим свойствам материалов, не рассматривая агрегационные эффекты, протекающие в нанонаполненных композитах [38].

В литературе практически отсутствуют сведения о влиянии ультразвука на физические свойства композиционных материалов. Имеются лишь единичные работы зарубежных авторов, которые описали методику предварительного ультразвукового воздействия на композиционные материалы, меняющую их реологические свойства. По их сведениям, ультразвуковое воздействие или «так называемая» активация материала повышает глубину эффективной полимеризации и степень конверсии, а также прочность на изгиб (по данным R. Yap, Dr. Jeffrey Y.), снижает полимеризационной стресс и количество пор, количество возникающих дефектов на границе пломба-зуб [140].

Имеется один патент на способ обработки мелкозернистых и гибридных материалов с помощью ультразвукового воздействия, интенсивность которого находится в диапазоне 3-50 Вт/см2 [51].

Современными исследователями получены результаты, доказывающие образование агломератов в нанонаполненных композиционных стоматологических материалах. Рассматривая перспективу применения ультразвукового воздействия, как метода разрушения образовавшихся агломератов, в работе мы поставили задачу заложить использование ультразвука в метод ультразвуковой гомогенизации и более глубже изучить эффекты воздействия ультразвуковых

колебаний на композиционный нанонаполненный стоматологический пломбировочный материал. Учитывая, что для разрушения агломератов необходимо мощное, локализованное воздействие, реализуемое в объеме пломбировочного материала, важно опытным путем подобрать интенсивность, мощность и время воздействия ультразвуком.

Таким образом, необходимым является поиск способов воздействия на нанонаполненный композиционный стоматологический пломбировочный материал ультразвуковыми колебаниями, с целью изменения его микроструктуры, и, как следствие, улучшения физических и эстетических свойств, а не создание нового материала, их и так большое количество.

На основании изучения литературных источников, имеющейся практической необходимости в использовании пломбировочных материалов, обладающих заданными свойствами, нами была поставлена задача рассмотреть возможность изменения исходной структуры материала путем воздействия на них ультразвуковым излучением.

В качестве исследуемых материалов были выбраны Filtek™ Ultimate (3M, США) и ДентЛайт (ВладМиВа, Россия). Выбор материала «F» в качестве исследуемого обоснован его большой популярностью у клинических специалистов разных стран мира, а также тем, что фирма-производитель позиционирует его как истинный нанокомпозит. Выбор материала «Д», произведенный фирмой ВладМиВа (Россия) обусловлен тем, что он известен стоматологам России и стран ближнего зарубежья, как микрогибридный нанокластерный материал светового отверждения.

Из материалов «F» и «Д» изготавливались образцы в количестве n = 800, в соответствии с ГОСТ 31574-2012 [36], ГОСТ Р 56924-2016 [63]. Полимеризация образцов проводилась с помощью светополимеризационной лампы Translux (Heraeus Kulzer) (длина волны 440-480 нм, мощность светового потока 1000-1500 мВт/см2).

Для осуществления ультразвукового воздействия на изучаемый материал был использован ультразвуковой аппарат с заданными параметрами: режим

импульсно-периодический (время воздействия - 1 сек, время паузы - 1 сек, мощность 400 Вт, интенсивность 166,6 Вт/см2). Полное время воздействия -300 секунд.

Исследование структуры поверхности нанокомпозиционного материала, имеющего агломераты из мелких частиц возможно с использованием АСМ, что дает возможность визуализировать поверхность пломбировочных материалов в трехмерном пространстве с разрешением до единиц нанометров.

Для изучения структуры поверхности образцов использовали СЗМ в режиме атомно-силового микроскопа СеГи (Россия), в полуконтактном режиме. Определяли параметры «Высота» и «Фаза». Преимуществом полуконтактного режима АСМ является возможность сканирования поверхности образцов без повреждений (не формируются дополнительные дефекты), хотя для оценки неоднородности поверхности и обобщения результатов сравнения поверхностей требуется большое количество образцов. Режим «Высота» позволил исследовать трехмерную картину распределения частиц на поверхности материалов и «Д». «Фаза» обладает повышенной чувствительностью к физическим свойствам отдельных частиц, составляющих материал.

Благодаря формированию АСМ трехмерных моделей исследуемых образцов мы провели качественную оценку результатов исследования. Математическая интерпретация полученных результатов произведена с помощью программного обеспечения «Gwyddion». Из ряда параметров, отображаемых данным программным продуктом, выбрали три, наиболее значимые. Это средняя шероховатость (Яа), средняя волнистость ^а), средняя длина волны профиля (Аа). Для объективной оценки неоднородностей поверхности образцов выбрано разрешение области сканирования 100х100, 50х50 и 25х25 мкм, но более точно определить параметры неровностей возможно при разрешении 50х50 мкм. Именно такая площадь разрешения была выбрана при проведении исследований.

Для формирования последующих практических рекомендаций и для реализации, поставленной нами задачи - разработки метода ультразвуковой гомогенизации с целью предотвращения агломерации, изучено ультразвуковое

воздействие на материалы <^» и «Д» в трех временных экспозициях 60 секунд, 180 секунд и 300 секунд. При этом рассмотрена возможность и длительность хранения материалов, предварительно обработанных ультразвуком.

В главе «Результаты экспериментально-лабораторного исследования» приведены полученные данные исследования структуры поверхности нанонаполненных композиционных материалов методом АСМ до и после воздействия ультразвуком, и при разных режимах хранения.

Проведя сравнительный анализ параметров Ra, Wa, ^а, выявили изменение размеров агломерированных частиц композиционных материалов, подвергавшихся воздействию ультразвука в разных временных экспозициях - 60 секунд, 180 секунд и 300 секунд (Рисунок 37).

Рисунок 37 - Сравнение параметров необработанных и обработанных материалов в зависимости от времени УЗ обработки. *р < 0.05. Значения параметров (нм)

Результаты измерений показывают, что экспозиция воздействия ультразвуком на композиционные материалы в 60 и 180 секунд не оказывает существенного влияния на агломераты.

Следует учесть, что, с увеличением времени экспозиции ультразвукового воздействия структура поверхности композиционного материала улучшается. В ходе проведения экспериментов оптимальным временем экспозиции было принято время воздействия - 300 секунд. В течение этого времени исследуемый материал приобретал необходимые свойства.

Мы констатировали наилучшие результаты при воздействии на материал ультразвуком в течение 300 секунд, что наглядно демонстрируют диаграммы, причем разница носит не случайный, а закономерный характер в обоих материалах. Отсутствие агломератов, более однородная структура, позволяют при дальнейшем использовании композиционных материалов снизить риски возникновения полостей, точек напряжения. Что, в свою очередь, улучшит прочностные характеристики пломбировочного материала, обработанного ультразвуком.

По данным рисунка (Рисунок 37), параметры «средняя шероховатость» (Яа), «средняя волнистость» (Wa) и «средняя длина волны профиля» (Аа) при разном времени воздействия ультразвуком соответствовали:

Яа: в материале без воздействия УЗ составляет 23,6 нм, 20,1 нм - при воздействии 60 сек, 16,5 нм - 180 сек, и 7,1 нм - при воздействии 300 сек, что свидетельствует об уменьшении размера мелких частиц в среднем в 3,3 раза; в материале «Д» составляет 25,3 нм без УЗ, 21,5 нм - при воздействии 60 сек, 17,7 нм - 180 сек, и, 14,2 нм - при воздействии 300 сек, что свидетельствует об уменьшении размера мелких частиц в среднем в 1,8 раза. Результаты статистически значимы при р < 0,0001.

Wa: в материале составляет 911,6 нм без воздействия УЗ, 820,5 нм - при воздействии 60 сек, 638,2 нм - 180 сек, и 550,8 нм - при воздействии 300 сек, что свидетельствует об уменьшении размера крупных частиц и агломератов в среднем в 1,7 раза; в материале «Д» составляет 1843,0 нм без УЗ, 1714,0 нм - при воздействии 60 сек, 1566,6 нм - 180 сек, и 723,2 нм - при воздействии 300 сек, что

свидетельствует об уменьшении размера крупных частиц в среднем в 2,5 раза, что превышает тот же показатель у материала «F». Скорее всего это связано с особенностями размера частиц его наполнителя, они более крупные. Результаты статистически значимы при р < 0,0001.

Xa: у материала «F» составляет 987,2 нм без воздействия УЗ, 957,6 нм - при воздействии 60 сек, 928,0 нм - 180 сек, и 812,2 нм - при воздействии 300 сек; у материала «Д» - 955,0 нм - без УЗ, 945,5 - при воздействии 60 сек, 930,2 - 180 сек, и 882,4 нм - при воздействии 300 сек. Параметр практически не изменился. Результаты статистически значимы при р < 0,0001.

Положительную динамику мы связываем с воздействием ультразвуковых колебаний на пломбировочный материал. Так, согласно полученным данным, значительно уменьшились размеры мелких частиц - у материала «F» в 3,3 раза, у материала «Д» - 1,8 раза, размеры крупных частиц так же значительно изменились (у материала «F» в 1,7 раза, у материала «Д» - 2,5 раза). Расстояние между частицами уменьшилось ввиду сепарации мелких частиц от крупных агломератов. Уменьшение в размерах мелких и крупных частиц (агломератов) дает основание полагать, что это повлечет за собой изменение физических и эстетических свойств композитов - глубина полимеризации, текучесть, полируемость.

Результаты исследования показывают, что при воздействии ультразвуком на композиционные материалы формируется устойчивая тенденция к разрушению агломерированных частиц. При этом временная экспозиция воздействия в 60 и 180 секунд не оказывает существенного влияния на агломераты. Экспозиция воздействия ультразвуком на композиционные материалы длительностью в 300 секунд влечет значительные изменения в структуре поверхности материалов.

С учетом изложенного, в качестве рабочей, выбрана экспозиция воздействия ультразвуком на материал равная 300 секунд (при интенсивности воздействия ультразвуковых колебаний 166,6 Вт/см2).

В представленных ниже диаграммах отражена оценка параметров Ra, Wa, Аа у материалов «Б» и «Д» обработанных и необработанных ультразвуком при разных режимах хранения в течение 1 и 2 месяцев при температуре +3-5°С (Рисунок 38).

Рисунок 38 - Сравнение параметров необработанных и обработанных УЗ материалов при разных сроках хранения, t+3-5°С. р < 0.0001. Значения

параметров (нм)

Обнаружено существенное изменение показателей результатов исследования с помощью АСМ при разных режимах хранения материалов, обработанных ультразвуком.

Яа: у материала «Б» - 23,6 нм в 1 группе. При хранении в течение 1 месяца при 1 +3-5°С - 8,7 нм, уменьшение в среднем в 2,7 раза; в течение 2 месяцев -

11,1 нм, уменьшение в среднем в 2 раза. У материала «Д» - 25,3 нм в 1 группе. При хранении в течение 1 месяца при t +3-5°С - 15,0 нм, уменьшение в среднем в 1,7 раза; в течение 2 месяцев - 21,9 нм, уменьшение в среднем в 1,6 раза. При этом в сравнении с группой 2 у обоих материалов этот показатель увеличивается незначительно. Результаты статистически значимы при р < 0,0001.

Wa: у материала <^» - 911,6 нм в 1 группе. В результате хранения в течение

1 месяца при t +3-5°С - 719,5 нм, уменьшение в среднем в 1,3 раза; в течение

2 месяца - 843,7 нм. У материала «Д» - 1843,0 нм в 1 группе. При хранении в течение 1 месяца при t +3-5°С - 969,7 нм, уменьшение в среднем в 1,9 раза; в течение 2 месяцев - 1820,0 нм. В сравнении с группой 2 увеличивается незначительно. Результаты статистически значимы при р < 0,0001.

Ха: у материала <^» - 987,2 нм в 1 группе. При хранении в течение 1 месяца при t +3-5°С - 932,3 нм; в течение 2 месяца - 966,9 нм. У материала «Д» - 955,0 нм в 1 группе. В результате хранения в течение 1 месяца при t +3-5°С - 948,4 нм и в течение 2 месяцев - 948,4 нм. Увеличивается в сравнении с группой 2. Результаты статистически значимы при р < 0,0001.

Рисунок наглядно демонстрирует, что по истечении 1 месяца хранения в материалах проявляется тенденция к повторной агломерации частиц. При этом следует учитывать, что при хранении материалов до 1 месяца при t +3-5°С значения параметров Яа и Wa практически не изменяются, что свидетельствует о незначительном агломерировании. А значения параметра Ха - расстояние между крупными частицами, изменяется несущественно, так как при рассматриваемых параметрах воздействия, ультразвук не влияет на крупные частицы.

В результате двухмесячного хранения значения параметров материалов увеличиваются и приближаются к значениям контрольной группы (группа без обработки УЗ).

Количественные показатели агломерации у обоих материалов примерно одинаковые. У материала «Д» значение показателя Wa (размер крупных частиц) стремится к значениям контрольной группы в течение двух месяцев (60 суток), в

то время как у материала <^» - эти показатели достигаются через 1 месяц (30 суток). Что объясняется большими размерами частиц наполнителя материала «Д».

Это позволяет использовать получивший модифицированные свойства композиционный пломбировочный стоматологический материал в течение 1 месяца после проведения ультразвуковой обработки.

Рисунок 39 наглядно демонстрирует значения параметров Ra, Wa, Ха у материалов <^» и «Д» обработанных и необработанных ультразвуком при разных режимах хранения в течение 1 и 2 месяцев при температуре +22-24°С.

Рисунок 39 - Сравнение параметров необработанных и обработанных материалов при разных сроках хранения, t+22-24°С. р < 0.0001. Значения параметров (нм)

Так, по данным диаграмм (Рисунок 39), параметры Ra, W а, Аа при испытании воздействием ультразвука в течение 300 секунд и в результате хранения при разных режимах в течение 1 и 2 месяцев при 1 +22-24°С соответствовали:

Яа: у материала «Б» - 23,6 нм в 1 группе. При хранении в течение 1 месяца при t +22-24°С - 17,9 нм, уменьшение в среднем в 1,3 раза; в течение 2 месяцев -20,4 нм, уменьшение в среднем в 1,2 раза. У материала «Д» - 25,3 нм в 1 группе. Хранение в течение 1 месяца при 1 +22-24°С - 18,8 нм, привело к уменьшению в среднем в 1,3 раза; а в течение 2 месяцев - 21,0 нм, к уменьшению в среднем в 1,2 раза. В сравнении с группой 2 значительное увеличение (почти в 3 раза) у материала «Б» и на 28% у материала «Д». Результаты статистически значимы при р < 0,0001.

Wa: у материала «Б» - 911,6 нм в 1 группе. В результате хранения в течение 1 месяца при 1 +22-24°С - 856,8 нм; в течение 2 месяцев - 856,8 нм. У материала «Д» - 1843,0 нм в 1 группе. При хранении в течение 1 месяца при 1 +22-24°С -886,4 нм, уменьшение в среднем в 2 раза; в течение 2 месяцев - 886,4 нм, значения не изменились.

Аа: у материала «Б» - 987,2 нм в 1 группе. В результате хранения в течение 1 месяца при 1 +22-24°С - 972,9 нм; в течение 2 месяцев - 972,9 нм. У материала «Д» - 955,0 нм в 1 группе. В результате хранения в течение 1 месяца при 1 +22-24°С - 905,4 нм; в течение 2 месяцев - 905,4 нм. Результаты статистически значимы при р < 0,0001.

Проведя анализ полученных данных следует, что после хранения в разных режимах в течение 1 и 2 месяцев при t +22-24°С в материалах, обработанных ультразвуком наблюдается образование агломератов. Обнаружено существенное изменение показателей. Так, в материале «Б» значение параметра Ra приближается к значению материалов контрольной группы. Через два месяца при комнатной температуре (+22-24°С) наблюдается увеличение показателя в 2,5 раза в сравнении с группой без хранения, а у материала «Д» - через месяц остаются близкими к значениям группы с УЗ (увеличивается в 1,2 раза), через два месяца приближаются к значениям контрольной группы. Что свидетельствует о нарастании процесса

агломерации в обоих материалах. При этом значения параметров Wa у материала «Б» быстро изменяется в сторону увеличения и приближается к значениям материалов контрольной группы (через 1 месяц). У материала «Д» значения параметра изменяется незначительно. Это, скорее, можно объяснить большими размерами частиц в материале «Д».

Расстояние между частицами у обоих материалов - параметр А а стремится в сторону увеличения, достигая исходных значений по истечении одного месяца хранения и далее остается неизменным. Это может быть объяснено тем, что в процессе разрушения агломератов высвобождаемые частицы заполняют собой свободные пространства более крупными частицами. Структура материала становится более однородной и неизменной. Таким образом, выяснено, что хранение при комнатной температуре (+22-24°С) приводит к более ускоренному образованию агломератов в структуре обоих материалов.

В заключении можно отметить, что оценка результатов исследования процессов агломерации в материалах, обработанных ультразвуком при разных режимах хранения показала устойчивую тенденцию к медленному и неуклонному образованию агломератов (после одного месяца хранения) при увеличении температуры и длительности их хранения. Что, в свою очередь, делает возможным рекомендовать способ ультразвуковой гомогенизации использовать непосредственно перед пломбированием.

Однако, при этом следует учитывать, что при хранении материалов до 1 месяца при t +3-5°С значения параметров Ra и Wa практически не изменяются, что свидетельствует о незначительном агломерировании. Это дает возможность использования материала, обработанного ультразвуком и получившего модифицированные свойства в течение 1 месяца после проведения ультразвуковой гомогенизации.

4.2. Обсуждение результатов ультразвукового воздействия на физические свойства композиционных стоматологических пломбировочных материалов

Глубина полимеризации, заявленная фирмами-производителями, составляет от 1 до 5 мм, в зависимости от размера и формы частиц наполнителя. Таким образом, уменьшение размеров частиц, либо отсутствие процессов агломерации в материале приведут к увеличению глубины полимеризации. Это необходимо в практической деятельности клинического специалиста.

Соглашаясь с группой авторов в вопросе о необходимости применения композитов, обладающих повышенной текучестью в связи с потребностью заполнения полостей малых и сложных форм, имеющих неровности [85; 111; 121], мы решили исследовать значения текучести после ультразвуковой обработки композиционных материалов.

С учетом того, что воздействие ультразвука на пломбировочные материалы позволило изменить его физические и эстетические свойства, был поставлен вопрос о возможности дальнейшего практического применения материалов в части, касающейся изменений глубины полимеризации и значений текучести.

Изучение этих характеристик (глубина полимеризации и текучесть) проводились в определенном объёме и в соответствии с ГОСТ 31574-2012 [36], ГОСТ Р 56924-2016 [63]. Инструментальное измерение проводилось с помощью микрометра «ТЕХРИМ», который может быть использован, как надлежащее средство измерения в соответствии с ГОСТ 6507-90 [37].

Значения глубины полимеризации необработанных и обработанных ультразвуком композиционных стоматологических материалов в течение 300

секунд, при разных режимах хранения в течение 1 и 2 месяцев при температурных режимах +3-5°С и +22-24°С представлены ниже (Рисунок 40).

Рисунок 40 - Значения глубины полимеризации материалов с и без УЗ в зависимости от температуры и сроков хранения. р < 0.0001. Значения параметров (мм)

По данным представленным в диаграммах выше изменение глубины полимеризации соответствовало:

1) Материал «Б» - непосредственно после обработки аппаратом значения значительно повышаются с 3,8 мм до 6,1 мм (увеличение в 1,6 раза, или на 60,5% больше). Хранение при 1 +3-5°С, в течение 1 месяца показывает снижение показателя до 5,6 нм, при этом он остается на 47% больше показателя 1 группы; в течение 2 месяцев - 4,0 мм, разница с 1 группой 5,7%.

При хранении в течение 1 месяца при 1 +22-24°С - наблюдается снижение до 5,4 мм, что на 42,1% больше значения материала контрольной группы; а в течение 2 месяцев - на 21.1% больше контрольной группы и составляет 4,6 мм.

2) Материал «Д» - непосредственно после обработки аппаратом значения значительно повышаются с 5,3 мм до 9,2 мм (увеличение в 1,7 раза, или на 73,6%

больше). Хранение при t+3-5°С в течение 1 месяца приводит к снижению показателя до 8,1 мм, но он остается выше на 52,8% в сравнении с 1 группой; а в течение 2 месяцев - 7,1 мм, что выше на 34% в сравнении с 1 группой.

При хранении в течение 1 месяца при t +22-24°С - показатель снижается до 7,3 мм, при этом он больше значения контрольной группы на 37,7%; а в течение 2 месяцев - до 6,1 мм, что превышает значение на 15,1% в сравнении с контрольной группой.

Глубина полимеризации у обоих материалов в результате хранения, даже при разных температурах, остается выше, чем у материалов без обработки ультразвуком. При этом повышение температуры не оказывает существенного влияния на этот процесс. Эта особенность сильнее выражена у материала «Д».

На рисунке представлены значения коэффициента остаточной деформации, по изменению которого можно судить о текучести композиционных стоматологических материалов, обработанных и необработанных ультразвуком, при разных режимах хранения в течение 1 и 2 месяцев при t +3-5°С и +22-24°С (Рисунок 41).

Рисунок 41 - Значения коэффициента остаточной деформации (8) у материалов с УЗ и без УЗ в зависимости от температуры их хранения. р < 0,0001

Рисунок 41 отражает данные значения коэффициента остаточной деформации 8 композиционных материалов при разных режимах хранения:

1) Материал «Б» - в результате воздействия ультразвуком - значения 8 составляет 0,135 в сравнении с материалом контрольной группы - 0,049, что свидетельствует об увеличении текучести в среднем в 2,8 раза или на 175,5%.

При хранении в течение 1 месяца при t +3-5°С - значение 8 снизилось до 0,115, но при этом осталось больше на 134,7% при сравнении с 1 группой; хранение в течение 2 месяцев показывает снижение показателя 8 до 0,09 и свидетельствует о приближении к значениям 1 группы. При хранении в течение месяца при t +22-24°С значения 8 снижается до 0,122, при этом остается больше на 149% в сравнении с 1 группой; в течение 2 месяцев значение снизилось до 0,105, приблизившись к 1 группе. Эти значения свидетельствуют о снижении текучести в результате хранения в материале

2) Материал «Д» - в результате воздействия ультразвуком значение 8 составляет 0,169, в контрольной группе без УЗ 0,102. Что свидетельствует об увеличении текучести в среднем в 1,7 раза или на 65,7%.

Хранение материала при 1 +3-5°С, в течение 1 месяца показывает снижение значения 8 0,136, но оно остается больше на 33,3%, чем значение 1 группы; а хранение в течение 2 месяцев при 1 +3-5°С - снижает показатель до 0,116 он приближается к значению 1 группы. При хранении в течение 1 месяца при I +22-24°С показатель 8 снизился до 0,144, но осталось больше на 41,2% при сравнении с 1 группой; при хранении в течение 2 месяцев при t +22-24°С - снизился до 0,126, но остается больше на 23,5% при сравнении с 1 группой. Эти данные показывают значительное увеличение текучести в материале непосредственно после обработки его УЗ и дальнейшее ее снижение в результате хранения. При этом температура хранения не оказывает существенного влияния на этот процесс.

Анализируя проведенные исследования физических свойств материалов, выявлено, что глубина полимеризации и текучесть композиционных материалов

значительно изменяются непосредственно после воздействия на них УЗ с заданными параметрами.

Глубина полимеризации увеличивается в обоих материалах (60,5% - <^» и 73,6% - «Д»), а текучесть увеличивается на 175,5% - <^» и 65,7% - «Д», соответственно. При этом, можно отметить увеличение показателей текучести у материала 'Т" в сравнении с материалом "Д".

По истечении заданного срока хранения (1 и 2 месяца) обработанных УЗ материалов, значения вышеуказанных свойств материалов сохраняются не в полном объеме, но и не возвращаются к исходным значениям. Это дает возможность использования модифицированных свойств композиционных стоматологических материалов сроком до 1 месяца после проведения ультразвуковой гомогенизации. Следует отметить, что материал «Д» после обработки ультразвуком демонстрирует более высокие значения глубины полимеризации в сравнении с материалом <^», при чем вне зависимости от температуры хранения. На практике это создает ему дополнительные преимущества в сравнении с импортными аналогами, в дополнение к более низкой стоимости и доступности.

Таким образом, положительную динамику значений глубины полимеризации, мы связываем с воздействием ультразвуковых колебаний на нанонаполненный композиционный материал, которые оказывают разрушающее воздействие на агломераты. Кроме того, ультразвук приводит к увеличению текучести материала. В связи с этим, нанонаполненный композиционный материал, обработанный УЗ, сочетает в себе свойства текучего композита и пакуемого одновременно, что делает его удобным в заполнении полостей сложных форм, несомненно, обладающий высокой гибкостью и низкой полимеризационной усадкой. Увеличение глубины полимеризации позволяет формировать слои максимальной толщины, что значительно сокращает рабочее время клинического специалиста.

С учетом полученных результатов, изученные параметры и условия воздействия УЗ на композиционные пломбировочные материалы могут быть рекомендованы в практике врача стоматолога терапевтического профиля.

4.3. Обсуждение результатов ультразвукового воздействия на эстетические свойства композиционных стоматологических пломбировочных материалов

Состав композиционных материалов, в структуре которых приоритетную роль играют наночастицы, направлен на то, чтобы максимально обеспечить эстетику реставраций путем повышения качества полируемости и блеска, соответствующих натуральным тканям зуба. Именно наночастицы отвечают за шероховатость поверхности пломбы из нанонаполненного композиционного стоматологического пломбировочного материала. Равномерное их распределение в структуре материала приведет к улучшению эстетических свойств стоматологической реставрации [109; 111].

С учетом того, что в ходе проведения экспериментов и изучения результатов были получены данные о том, что рассматриваемый метод воздействия на материалы приводит к структурным изменениям в нем (в том числе снижает шероховатость поверхности), был поставлен вопрос об изучении адгезии штаммов S. mutans на полученных образцах материалов, необработанных и обработанных ультразвуком.

В современной практике оценка качества реставрации осуществляется различными доступными способами - визуальным и инструментальным, а также с использованием оптических приборов. Однако, эти способы не дают возможность объективно оценить качество реставраций.

С учетом изложенного, предложен метод оценки, основанный на сравнении количественных показателей образования S. mutans на композиционном стоматологическом материале, обработанном и необработанном ультразвуком после финишной его обработки.

На представленном ниже рисунке наглядно изображены значения измерений колоний биопленочных культур Streptococcus mutans на поверхности полированных образцов (Рисунок 42).

Рисунок 42 - Значения измерений колоний Streptococcus mutans. p < 0.0001.

Значения измерений (КОЕ/мл)

По данным диаграммы, значения измерений, выращенных биопленочных культур Streptococcus mutans на образцах материалов «F» и «Д», обработанных и необработанных ультразвуком с помощью ультразвукового аппарата соответствовали:

1) Материал «F» - 205 КОЕ/мл в 1 группе, 173 КОЕ/мл во 2 группе, что свидетельствует об уменьшении адгезии колоний Streptococcus mutans в среднем в 1,2 раза, что составляет 18,4%;

2) Материал «Д» - 234 КОЕ/мл в 1 группе, 209 КОЕ/мл во 2 группе, что свидетельствует об уменьшении адгезии колоний Streptococcus mutans в среднем в 1,2 раза, что составляет 11,9%;

Полученные результаты подтверждают, что ультразвуковое воздействие позволяет разрушить агломераты в нанонаполненных композиционных стоматологических материалах «F» и «Д». Из-за уменьшения размера агломератов, распределение частиц становится более равномерным и происходит их упорядочивание, что приводит к более однородной структуре внутри материалов

и, как следствие, к лучшей полируемости, что ведет к снижению рецидивирующего кариеса, заболеваний пародонта.

Результаты проведенных исследований подтверждают на практике ранее сделанные предположения и позволяют рекомендовать метод выращивания биопленочных культур для оценки качества полируемости пломб из нанонаполненных композиционных стоматологических материалов.

Применение ультразвукового воздействия на пломбировочный материал позволяет разрушить агломераты наночастиц и улучшить физические свойства пломб и реставраций, а значит снизить возможность возникновения биопленки на соответствующих поверхностях и обеспечить дополнительную профилактику кариеса, заболеваний пародонта и слизистой оболочки полости рта.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Развитие прикладного использования композиционных материалов в полной мере отражено в современной стоматологии. Возрастающий запрос пациентов к эстетике проведённой реставрации формирует требование клинических специалистов на использование материалов, обеспечивающих необходимый результат и отвечающих требованиям по пластичности, глубине полимеризации, полируемости, цвету будущих реставраций.

Важную роль в составе композиционного материала играет наполнитель, который и придает ему следующие характеристики: прочность, низкий коэффициент теплового расширения и сжатия, вязкость, низкую сорбцию воды, рентгенконтрастность. Следует отметить вид и величину применяемых частиц наполнителя. Размеры частиц наполнителя могут варьироваться в пределах от 5 нм - в нанонаполненных композитах, до 100 мкм в макронаполненных материалах.

Улучшенная эстетика реставрации, полируемость, блеск, светопреломляемость, минимизация полимеризационной усадки и усадочное напряжение относятся к неоспоримым преимущества использования мелких частиц в составе композиционного материала.

В настоящее время в различных областях науки и жизни человека, в том числе медицине, находят широкое применение нанотехнологии. Касательно стоматологической практики, использование нанотехнологий присутствует в материаловедении.

Обладая значительными преимуществами перед другими композиционными материалами, нанонаполненные композиционные стоматологические пломбировочные материалы активно применяются в эстетической стоматологии.

Чрезмерно мелкие частицы нанонаполнителя позволяют увеличить общий уровень наполнителя (теоретически, до 90-95% по весу), что, в свою очередь, влечёт уменьшение количества смолы, уменьшает усадку, улучшая физические свойства нанокомпозиционного материла.

Следует учитывать, что неорганические наполнители - частицы размером около 0,04 мкм и менее, неизбежно подвергаются агрегационному феномену. Когда размеры частиц чрезмерно малы, они имеют большую удельную площадь поверхности, что приводит к увеличению вязкости и ограничивает загрузку наполнителем композиционного стоматологического материала.

Высокая удельная площадь поверхности применяемых наночастиц приводит к их агломерации. В результате снижается их эффективность и изменяются свойства. Чем ниже степень агломерации, тем выше эффективность наночастиц.

Под действием сил Ван-дер-Ваальса наноразмерные объекты стремятся к объединению - агломерации, с образованием крупных кластеров. Кластеры могут содержать в себе миллионы наночастиц, вследствие чего, изменяются их свойства, что ухудшает качество пломбировочного стоматологического материала.

В настоящее время остановить процесс формирования агломератов в нетвёрдых средах не представляется возможным. Спустя некоторое время после разрушения агломератов нанонаполненные композиты вновь приобретают неоднородную структуру под действием сил Ван-дер-Ваальса. Указанные процессы можно лишь замедлить путём перемешивания, предварительного нагревания, силанизации и измельчения.

Решить задачу разрушения сформированных агломератов в материале можно путём мощного, локализованного в размерах, сравнимых с размерами агломератов воздействия, реализуемого непосредственно в объёме пломбировочного материала. Создание такого воздействия традиционными методами -перемешивания и нагревания невозможно.

В результате нашего исследования было установлено, что разрушение агломератов наночастиц в материале возможно под действием ультразвуковых колебаний. Именно в нашем исследовании показано, что при достижении определённой интенсивности ультразвукового воздействия, в объёме материала образуются кавитационные каверны, вблизи которых создаётся градиент давления, способный разрушить агломераты, создавая условия для более равномерного распределения наночастиц по всему объёму пломбировочного материала.

В целях трёхмерной визуализации структуры исследуемой поверхности пломбировочных материалов с разрешением до единиц нанометров, возможно использование АСМ.

Ультразвуковое воздействие на нанонаполненный композиционный стоматологический пломбировочный материал, позволяет временно разрушать агломераты ультрадисперсных частиц, входящих в материал.

Данные тезисы положены в основу цели исследования, а именно - улучшение физических и эстетических свойств нанонаполненного композиционного стоматологического пломбировочного материала для повышения качества пломбирования зубов.

Именно в представленной нами работе использовалась АСМ для изучения влияния ультразвуковых колебаний на структуру нанонаполненного композиционного пломбировочного стоматологического материала, чему и посвящено исследование.

Во исполнение указанной цели работы осуществлено решение следующих задач: для разработки метода ультразвуковой гомогенизации отобраны два нанокомпозиционных стоматологических материала Filtek™ Ultimate (3M, США) и ДентЛайт (ВладМиВа, Россия); для предотвращения агломерации использован метод ультразвукового воздействия на нанонаполненный композиционный стоматологический пломбировочный материал; с помощью атомно-силового микроскопа проведены лабораторные исследования нанонаполненного композиционного стоматологического пломбировочного материала до и после применения ультразвукового воздействия; для исследования физических и эстетических свойств нанонаполненного композиционного стоматологического пломбировочного материала определена глубина полимеризации и текучесть материалов до и после применения ультразвукового воздействия; по результатам лабораторных исследований проведён сравнительный анализ влияния ультразвукового воздействия на качество образцов из нанонаполненного композиционного стоматологического пломбировочного материала непосредственно обработанных ультразвуком и при разных режимах

последующего хранения; изучена возможная адгезия колоний Streptococcus mutans на поверхности образцов из композиционных стоматологических пломбировочных материалов обработанных ультразвуком и без воздействия; разработаны практические рекомендации для врачей-стоматологов.

Ультразвуковое воздействие на изучаемый материал осуществлялось при помощи ультразвукового аппарата с заданными параметрами (режимами) - режим импульсно-периодический (время воздействия - 1 сек, время паузы - 1 сек, мощность 400 Вт, интенсивность 166,6 Вт/см2). В целях подготовки и формулирования последующих практических рекомендаций, а также практической разработки метода ультразвуковой гомогенизации, проведено изучение ультразвукового воздействия на материалы «F» и «Д» в трех временных экспозициях - 60 секунд, 180 секунд и 300 секунд. Также рассмотрена принципиальная возможность и длительность хранения композиционных стоматологических пломбировочных материалов, предварительно обработанных ультразвуком.

Для изучения поверхностной структуры рассматриваемых образцов использован СЗМ в режиме атомно-силового микроскопа Certus (Россия), в полуконтактном режиме. Оценивались параметры «Высота» и «Фаза». Это дало возможность визуализировать наличие агломератов наночастиц на поверхности образцов из нанонаполненных композиционных стоматологических пломбировочных материалов и оценить неоднородность их поверхности исследовав трехмерную картину распределения очень малых (размером в нанометры) частиц, размер и плотность которых существенно отличаются при одинаковой их внешней форме. Именно этому методу отдано предпочтение в исследовании.

Математическая интерпретация полученных результатов произведена с помощью программного продукта «Gwyddion». Были выбраны наиболее значимые и информативные параметры, отображаемые данной компьютерной программой. Это «средняя шероховатость» (Ra), «средняя волнистость» (Wa), «средняя длина волны профиля» (Xa). Разрешение области сканирования 50х50 мкм было выбрано

для наиболее объективной оценки неоднородностей поверхности образцов. Это позволило более точно определять параметры неровностей.

С учётом проведённого анализа данных, полученных при помощи АСМ, можно утверждать, что ввиду сепарации мелких частиц от крупных агломератов, расстояние между отдельными частицами уменьшилось, что свидетельствует о разрушении агломератов. При этом воздействие ультразвуком на композиционные материалы формирует устойчивую тенденцию к разрушению агломератов частиц. Следует учитывать, что временная экспозиция воздействия в 60 и 180 секунд не оказала сколь существенного влияния на агломераты. Длительность воздействия ультразвука в 300 секунд на композиционные материалы обеспечила значительные изменения в структуре поверхности материалов.

Необходимо отметить, что тенденция к повторному формированию агломератов в ранее обработанных ультразвуком образцах, наблюдалась после их хранения (через 2 месяца), при увеличении температуры и длительности хранения. При этом изменение температуры не оказывает значительного влияния на процесс формирования агломератов в композиционном материале. Но следует учитывать, что хранение при комнатной температуре (+22-24°С) приводит к более ускоренному образованию агломератов в структуре обоих материалов. Таким образом, воздействие ультразвука на пломбировочные материалы даёт возможность на значительное время изменить их физические и эстетические свойства.

Изучение глубины полимеризации и текучести композиционного материала показывает, что данные параметры могут значительно изменяться непосредственно после воздействия на материал УЗ с заданными параметрами (экспозиция воздействия 300 секунд, интенсивность воздействия ультразвуковых колебаний 166,6 Вт/см2).

Так, глубина полимеризации увеличивается в обоих материалах (60,5% - «Б» и 73,6% - «Д»), а текучесть увеличивается на 175,5% - «Б» и 65,7% - «Д», соответственно.

Сравнительный анализ исходного состояния материалов «F» и «Д» с их состоянием после обработки ультразвуком показал следующее. При практически идентичных параметрах глубины полимеризации и текучести до обработки ультразвуком, после обработки материал «Д» демонстрирует более высокие значения рассматриваемых параметров в сравнении с материалом «F». При этом у обоих материалов улучшились физические свойства: они приобрели свойства пакуемых и текучих одновременно. Следует отметить, что «отклик» на ультразвуковое воздействие материала «Д» по сравнению с материалом «F» более выраженный. На практике это дает ему дополнительные преимущества в сравнении с импортными аналогами, в дополнение к более низкой стоимости и доступности.

По истечении заданного срока хранения (1 и 2 месяца) обработанных УЗ материалов значения вышеуказанных свойств материалов не сохраняются, а значит не являются актуальными для клинического применения. Однако при сроках хранения до 1 месяца при температуре (t = +3 -24°С) приобретенные под воздействием ультразвука свойства материалов практически не ухудшаются, а значит могут быть использованы в текущей практической деятельности клинического специалиста.

Из-за разрушения агломератов, распределение частиц в материале становится более равномерным, что приводит к формированию более однородной структуры внутри самого материала и, как следствие, к лучшей полируемости и блеску, к улучшению эстетических свойств стоматологической реставрации.

Оценить качество реставрации на практике возможно несколькими доступными способами - визуальным, инструментальным, а также с применением оптических устройств. Однако, объективно оценить качество реставраций, эти способы не позволяют. В работе использовали количественный метод оценки полируемости, основанный на сравнении показателей образования S. mutans на поверхности композиционного стоматологического пломбировочного материала, модифицированного ультразвуком, после финишной обработки образца. В результате анализа полученных данных, связанных с выращенными культурами Streptococcus mutans на образцах материала «F» и «Д» (обработанных и

необработанных ультразвуком) установлено фактическое уменьшение адгезии колоний Streptococcus mutans в среднем в 1,2 раза на образцах, обработанных ультразвуком с заданными параметрами.

Следует отметить, что модифицированный ультразвуком материал «Д», обладая улучшенными параметрами текучести и пакуемости, может являться более экономичным при проведении реставрационных работ. Что при начальной более низкой его стоимости и доступности предпочтительно по сравнению с импортными аналогами.

Полученные результаты исследования дают основания утверждать, что метод ультразвукового воздействия эффективен при гомогенизации нанонаполненных композиционных материалов, актуален и базируется на принципах доказательной медицины. При воздействии ультразвука, в значительной степени улучшаются физические и эстетические свойства нанонаполненных композиционных пломбировочных стоматологических материалов. Доказано, что ультразвуковая гомогенизация является профилактической составляющей стоматологических заболеваний, таких как рецидивирующий кариес, заболевания пародонта и слизистой оболочки полости рта.

ВЫВОДЫ

1. Разработанный метод ультразвуковой гомогенизации нанонаполненного композиционного стоматологического пломбировочного материала с использованием ультразвука (режим «импульсно-периодический», интенсивность 166,6 Вт/см2, мощность 400 Вт, время воздействия 300 секунд), позволяет разрушать и предотвращать образование агломератов наночастиц на временной период (1 месяц).

2. Исследования, проведенные методом АСМ, образцов нанонаполненного композиционного стоматологического пломбировочного материала до ультразвуковой гомогенизации установили наличие большого скопления агломератов в структуре материала. После ультразвукового воздействия наблюдается однородность структуры материала при равномерном распределении наночастиц, что свидетельствует о разрушении агломератов на поверхности образцов.

3. В рамках исследования физических и эстетических свойств нанонаполненного композиционного стоматологического пломбировочного материала до и после применения ультразвукового воздействия доказаны изменения глубины полимеризации (на 60,5% - Filtek™ Ultimate и 73,6% -ДентЛайт) и текучести (увеличивается на 175,5% - Filtek™ Ultimate и 65,7% -ДентЛайт). Достигнутая однородность структуры обеспечивает снижение шероховатости, улучшение полируемости и увеличение гладкости поверхности образцов.

4. При сравнении результатов лабораторных исследований влияния ультразвукового воздействия на образцы из нанонаполненного композиционного стоматологического пломбировочного материала установлено изменение критериев: «средняя шероховатость» в материале Filtek™ Ultimate уменьшился в 3,3 раза, а в материале ДентЛайт - в 1,8 раза; «средняя волнистость» в материале Filtek™ Ultimate уменьшился в 1,7 раза, а в материале ДентЛайт - уменьшился в

2,5 раза и практически не изменился параметр «средняя длина волны профиля» (расстояние между крупными частицами).

5. Сравнение режимов хранения установило, что приобретённые под воздействием ультразвука свойства сохраняются в течение 1 месяца.

6. Разработанный и представленный в практических рекомендациях алгоритм воздействия ультразвуком на нанонаполненный композиционный стоматологический пломбировочный материал возможно использовать для повышения качества пломбирования и реставрации зубов.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. В целях повышения качества реставраций и пломбирования зубов рекомендуется применять метод ультразвуковой гомогенизации для нанонаполненных стоматологических пломбировочных материалов ультразвуковым аппаратом с использованными в работе параметрами воздействия - интенсивностью 166,6 Вт/см2, мощностью 400 Вт, в режиме - «импульсно-периодический», с временем воздействия 5 минут.

2. Метод ультразвуковой гомогенизации для получения модифицированного нанонаполненного стоматологического материала рекомендовано проводить однократно, непосредственно перед пломбированием и/или реставрацией зубов.

3. Полученные данные исследований глубины полимеризации и текучести обработанного ультразвуком нанонаполненного композиционного стоматологического пломбировочного материала, в дальнейшем позволят врачу-стоматологу получить возможность нового подхода к лечению патологии твердых тканей зуба без применения текучих материалов для заполнения полостей малых размеров и сложных форм. Рекомендовано использовать модифицированный композиционный стоматологический материал для пломбирования всех групп зубов и классов полостей.

4. Модифицированный ультразвуковым воздействием нанонаполненный композиционный стоматологический пломбировочный материал может применяться в полном соответствии с инструкциями (рекомендациями) производителя материала, без дополнительной специальной подготовки.

5. Учитывая доказанную сохранность приобретенных свойств, рекомендовано хранить модифицированный нанонаполненный композиционный стоматологический пломбировочный материал, подвергшийся ультразвуковой гомогенизации, в течение 1 месяца при температуре от +3°С до +24°С.

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

«Д» - ДентЛайт

АСМ - атомно-силовая микроскопия

Вт - Ватт

Вт/см2 - количество ватт воздействующих на один квадратный сантиметр,

единица измерения плотности потока

КОЕ/мл - количество колониеобразующих единиц в одном миллилитре

мкм - микрометр (единица измерения)

нм - нанометр

НТ - нанотехнология

сек - секунда

СЗМ - сканирующий зондовый микроскоп

УЗ - ультразвук

«F» - Filtek™ Ultimate

°С - градусы Цельсия

ATES - аллитриэтоксисилан

d1 - диаметр образца до приложения нагрузки

d2 - диаметр образца после нагрузки

8 - коэффициент остаточной деформации

h1 - высота исходного образца

h2 - высота образца после нагрузки

MPTS - метилкрилоксипропилтриметоксисилан

n - количество

OTMS - октилтриметоксисилан

p - P-значение, вероятность получить для данной вероятностной

модели распределения значений случайной величины

Ra - средняя шероховатость

t - время, если значение дано в секундах, или

температура, если значение дано в градусах Цельсия

ТЕОБМА - триэтиленгликоль-диметакрилат

иОМЛ - уретан-6-диметакрилат

^^а - средняя волнистость

XX - среднее значение

Аа - средняя длина волны профиля

о - стандартное отклонение

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Агранат, Б.А. Основы физики и техники ультразвука: учеб. пособие для вузов / Б.А. Агранат, М.Н. Дубровин, H.H. Хавский, Г.И. Эскин - М.: Высшая школа, 1987. - 352 с.

2. Адамчик, А.А. Оценка полимеризации композита // Кубанский научный медицинский вестник. - 2015. - №1. - С. 7-11. - ISSN 1608-6228.

3. Алексеев, В.Н. Офтальмология: учебник для ВУЗов / В.Н. Алексеев, Ю.С. Астахов, Е.А. Егоров, Т.В. Ставицкая ; под ред. проф. Е.А. Егорова. - ГэотарМедиа, 2010. - 242 с. - ISBN 978-5-9704-1477-4.

4. Алямовский, В.В. Анализ клинико-технологических условий использования светоотверждаемых композиционных пломбировочных материалов // Институт стоматологии. - 2000. - №3. - С. 52-53. - ISSN: 2073-6460.

5. Алямовский, В.В. Особенности формирования зубной бляшки в зависимости от класса реставрационного материала / В.В. Алямовский, А.С. Афанасьева, Р.С. Мусаева, Л.Ю. Орехова, И.Т. Решетнева // Пародонтология. - 2012. - Т.17. - №2. - С.9-15. - ISSN 1683-3759.

6. Антонова, И.Н. Исследование ультраструктурного состояния твердых тканей зуба при экспериментальном моделировании ортодонтического лечения несъемной аппаратурой / И.Н. Антонова, В.Д. Гончаров, Е.А. Боброва // Стоматология. - 2017. - Т. 96. - №3. - С. 5-10. - ISSN 0039-1735.

7. Антонова, И.Н. Опыт исследования твердых тканей зуба с помощью атомно-силовой микроскопии / И.Н. Антонова, В.Д. Гончаров, А.В. Кипчук, Е.А. Боброва // Стоматология. - 2014. - Т. 93. - №4. - С. 11-14. - ISSN: 0039-1735.

8. Афанасьева, А.С. Влияние состава органической матрицы и наполненности композиционных пломбировочных материалов на адгезивную активность микрофлоры полости рта : специальность 14.01.14 «Стоматология» диссертация на соискание ученой степени кандидата медицинских наук / Алена Сергеевна Афанасьева ; Красноярский государственный медицинский университет

им. проф. В.Ф. Войно-Ясенецкого. - Красноярск, 2010. - 115 с. - Библиогр.: с. 90-114. - Текст : непосредственный.

9. Афанасьева, А.С. Колонизация протезных и пломбировочных материалов микрофлорой полости рта // Сибирское медицинское обозрение. - 2007. - №4. -С. 50-54. - ISSN: 1819-949.

10. Берлин, А.А. Развитие науки о композиционных материалах // Композитный мир. - 2006. - №1. - С. 33-34.

11. Биофизические методы исследования в гигиене труда: учебн. пособ. / А.Г. Сетко, С.П. Тришина, Е.Б. Бейлина. Е.Н. Денисов ; под. ред. А.Г. Сетко. -Оренбург, 2013. - 176 с. - ISBN 978-5-91924-046-4.

12. В чем отличие нанокластерной технологии, и почему это приводит к лучшей сохранности блеска в будущем. - Текст : электронный // DENTAL MAGAZINE. - URL: https://dentalmagazine.ru/posts/v-chem-otlichie-nanoklasternoj-texnologii-i-pochemu-eto-privodit-k-luchshej-soxrannosti-bleska-v-budushhem.html (дата обращения: 13.10.2015)

13. Ван Нурт, Р. Полимерные композиты и модифицированные поликислотами полимерные композиты. - Текст : электронный // Основы стоматологического материаловедения. - URL: https://stom.arut.ru/pluginfile.php/229/mod_resource/content/1/Polimernie-kompozity-Richard-van-Nurt-2002.pdf (дата обращения: 22.10.2015)

14. ВЛАДМИВА. Композитные материалы. Каталог. - Текст : электронный // ВЛАДМИВА. - 32 с. - URL: https://vladmiva.ru/uploads/editor/File/2019/Catalog_Composit2019.pdf (дата обращения: 13.10.2015)

15. Волобуева, Я.И. Современные способы контроля шероховатости поверхности / Я.И. Волобуева, А.Н. Шитиков // Качество в производственных и социально-экономических системах. Сборник научных трудов 4-й Международной научно-технической конференции. - 2016. - С. 106-109. - ISBN 978-5-9908273-5-6.

16. Гажва, С.И. Методы обезболивания в стоматологии при сердечнососудистых заболеваниях: монография / С.И. Гажва, В.В. Пичугин, В.В. Соколов. -Н.Новгород: Издательство НГМА, 2008. - 124 с. - ISBN 978-5-9783-0034-5.

17. Гольдберг, М.А. Композиционные материалы на основе системы диоксид циркония / М.А. Гольдберг, Т.О. Оболкина, В.В. Смирнов, С.В. Смирнов, О.С. Антонова, Д.Д. Титов, Ю.Б. Тютькова, С.М. Баринов // Сборник материалов Четвертый междисциплинарный научный форум с международным участием «Новые материалы и перспективные технологии». - М: ООО «Буки Веди». - 2018. - Т. 2. - С. 63-64. - ISBN: 978-5-4465-2057-2.

18. Гончаров, В.Д. Атомно-силовое микроскопическое исследование поверхности эмали резцов / В.Д. Гончаров, Л.Ю. Орехова, А.А. Лукавенко, А.В. Лукавенко, Н.С. Нарушак, А.И. Ерисковская // Пародонтология. - 2018. -№3 (88). - С. 52-57. - ISSN 1683-3759.

19. Гончаров, В.Д. Использование сканирующей микроскопии для исследования структуры гибридных композиционных стоматологических пломбировочных материалов / В.Д. Гончаров, Л.Ю. Орехов, К.С. Сорокин, Н.С. Нарушак. // Пародонтология. - 2015. - Т. 20. - №3 (76). - С. 18-22. - ISSN: 16833759.

20. Гужов, В.И. Методы измерения 3D-профиля объектов. Контактные, триангуляционные системы и методы структурированного освещения: учеб. пособие / В.И. Гужов. - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2015. - 82 с. - ISBN: 978-57782-2727-9.

21. Дубова, М.А. Расширение возможностей эстетической реставрации зубов. Нанокомпозиты / М.А. Дубова, А.В. Салова, Ж.П. Хиора. - СПб., 2005. -144 с. - ISBN 5-288-03679-9.

22. Еренков, О.Ю. Инновационные технологии полимерных композиционных материалов / О.Ю. Еренков, С.А. Ковальчук. - Хабаровск: Издательствово Тихоокеанского государственного университета, 2016. - 187 с. -ISBN 978-5-7389-2060-8.

23. Захаров, В.Н. Синтез и свойства нанокремния, стабилизированного лигандами : специальность 02.00.01 «Неорганическая химия»: диссертация на социскание ученой степени кандидата химических наук / Валерий Николаевич Захаров ; Московский государственный университет им. Л.В. Ломоносова. - М.,

2015. - 181 с. - Библиогр.: с. 161-180. - Текст: непосредственный.

24. Зимин, И.В. Из истории зубоврачевания, или кто лечил зубы российским монархам / И.В. Зимин, Л.Ю. Орехова, Р.С. Мусаева. - М.: Центрполиграф, 2013. -6 с. - ISBN 978-5-227-04383-2, ISBN 978-5-227-05884-3.

25. Зиновьев, Г.И. Клинико-эстетическая характеристика биологической зоны в переднем отделе верхней челюсти при непрямых ортопедических реставрациях : специальность 14.01.14 «Стоматология» : диссертация на соискание ученой степени кандидата медицинских наук / Глеб Игоревич Зиновьев ; Омская государственная медицинская академия. - Омск, 2013. - 136 с. - Библиогр.: с. 122-131. - Текст: непосредственный.

26. Иванов, А.Н. Дифракционный метод измерения пространственного положения объекта, использующий освещение сферической волной / А.Н. Иванов, В.Е. Киреенков, К.В. Нижегородова // Современные наукоемкие технологии. -

2016. - № 1. - С. 21-24. - ISSN: 1812-7320.

27. Князева, М.А. Ошибки при работе с фотополимеризующими устройствами в стоматологии // Вестник Витебского государственного медицинского университета. - 2012. - №11 (2). - С. 6-15. - ISSN 1607-9906.