Lampy polimeryzacyjne stosowane w stomatologii – rodzaje, zastosowanie i mechanizm polimeryzacji

Wprowadzenie materiałów złożonych do stomatologii, które zapoczątkował w latach sześćdziesiątych Bowen wynalezieniem żywic BIS-GMA było przełomem w odtwarzaniu tkanek zęba. Od tego czasu opracowano i wyprodukowano wiele materiałów, a firmy stale dążą do ciągłego doskonalenia swoich produktów.

Materiały złożone podobnie jak tkanka zęba, w której kryształy apatytu spajane są przez substancję organiczną, składają się z trzech faz:

1. Fazy organicznej (matryca) stanowi 20-30% objętości materiału, składa się z substancji polimerycznej, substancji regulujących proces polimeryzacji (np. inicjatory) i substancji warunkujących efekt estetyczny wypełnienia (np. barwniki).

2. Fazy nieorganicznej (wypełniacze) stanowi 52-88% objętości materiału, składa się z dwutlenku krzemu w postaci krystalicznego kwarcu lub szkła, soli glinkowo-krzemowo-sodowych, borowych lub litowych, tlenków metali ciężkich, strontu, tantalu lub minerałów syntetycznych.

3. Substancji wiążącej, która łączy powyższe fazy – rolę tę pełnią związki krzemowo-organiczne, winylowe i aminowe, np. silan, który łączy się chemicznie przez reakcję estrową z wypełniaczem i przez hydrofobową cząsteczkę zostaje wbudowany w splot polimeru podłoża organicznego. (3)

W zależności od rodzaju, wielkości i objętości cząsteczek wypełniacza, dzieli się materiały złożone na trzy grupy (klasyfikacja wg Lutza i Philipsa):

1. Materiały złożone tradycyjne (z makrowypełniaczem).

2. Materiały złożone z mikrowypełniaczem homogenne i niehomogenne.

3. Materiały złożone hybrydowe (3).

Polimeryzację, czyli wiązanie materiałów na bazie żywicy, osiągano pierwotnie za pomocą reakcji aminy (aktywatora) i nadtlenku (inicjatora) – były to tzw. materiały złożone chemoutwardzalne. (3)

Pierwszymi materiałami stomatologicznymi utwardzanymi za pomocą promieniowania były laki szczelinowe. Nieco później dołączyły do nich materiały kompozytowe przeznaczone do odbudowy twardych tkanek zęba. Materiały te były polimeryzowane urządzeniami emitującymi promieniowanie UV. Nie było to jednak rozwiązanie idealne, niosło za sobą bowiem wiele niedogodności, wśród których należy wymienić, między innymi:

1. szkodliwość dla obsługującego lampę lekarza oraz pacjenta, związaną z narażeniem na promieniowanie UV (głównie oczu i skóry),

2. niedostateczną głębokość polimeryzacji, sięgającą ok. 1,5 mm w głąb materiału,

3. konieczność nagrzewania lampy na ok. 6 min przed rozpoczęciem przez nią efektywnej pracy,

4. szybkie starzenie się żarówki wytwarzającej promienie UV (7).

Pierwszym urządzeniem dostarczającym promieniowania UV, zastosowanym w stomatologii, była zmodyfikowana lampa dermatologiczna Spectroline. (7, 13)

Ze względu na wiele wad lamp polimeryzacyjnych emitujących promieniowanie UV zaczęto poszukiwać nowych, bezpieczniejszych i wydajniejszych źródeł światła, mogących znaleźć zastosowanie do polimeryzacji materiałów do wypełnień. Epoka lamp emitujących ultrafiolet zakończyła się pod koniec lat siedemdziesiątych wraz z wprowadzeniem lamp halogenowych emitujących światło widzialne. Grupa urządzeń emitująca światło widzialne jest ciągle udoskonalana i stała się jednym z ważniejszych źródeł światła używanego do polimeryzacji materiałów stomatologicznych. Pierwsze aparaty emitujące światło widzialne stosowane do polimeryzacji materiałów kompozytowych, które pojawiły się na rynku, były urządzeniami typu „skrzynkowego”. Zarówno żarówka, układy chłodzenia i zasilania, jak i filtry były umieszczone w głównej części urządzenia. Światło z lampy polimeryzacyjnej było przesyłane do pola operacyjnego elastycznym światłowodem. Kruchość i ograniczona długość włókien transmitujących promieniowanie zmuszała do ustawiania lampy w bezpośrednim sąsiedztwie pacjenta, co wiązało się ze zmniejszeniem komfortu pracy lekarza (7).

Urządzenia obecnie stosowane do polimeryzacji materiałów możemy podzielić na następujące grupy:

1. lampy halogenowe,

2. lampy ksenonowe (plazmowe),

3. lampy półprzewodnikowe (LED),

4. lasery argonowe.

Każda z wymienionych grup urządzeń różni się od innych wieloma cechami, między innymi: źródłem światła, skutecznością polimeryzacji, ilością wydzielanej energii cieplnej. (3, 7)

Zgodnie z teorią dualizmu korpuskularnofalowego światło ma dwoisty charakter, tzn., że w pewnych warunkach zachowuje się jak fala, a w innych jak cząstka, czyli foton.

Foton jest elementarnym kwantem światła, skończoną porcją energii, którą oddaje w momencie zderzenia z inną cząstką. Na tym zjawisku opiera się inicjacja procesu polimeryzacji. Prędkość fotonu jest wielkością stałą, równą prędkości światła, a energia fotonu uzależniona jest od jego prędkości i od częstotliwości promieniowania. Aby więc przekazać materiałowi złożonemu odpowiednią ilość energii, światło musi mieć określoną długość fal (częstotliwości). Efektywność polimeryzacji przy różnej częstotliwości światła nie jest jednakowa. Największy procent spolimeryzowanych cząsteczek monomeru powstaje przy długości światła w zakresie 450-490 nm, osiągając maksimum przy długości 468 nm.

Badania nad udoskonalaniem materiałów złożonych generują rozwój urządzeń emitujących światło – lamp polimeryzacyjnych, należących w tej chwili do podstawowego wyposażenia gabinetu stomatologicznego. Produkowane lampy do utwardzania różnią się wieloma cechami, takimi jak: źródło światła, skuteczność polimeryzacji materiału złożonego, ilość wydzielanej energii cieplnej, jakość i rodzaj elementów optycznych oraz obecność układu stabilizującego napięcie (7). Cechy te wpływają na długość fali i intensywność światła emitowanego przez lampy polimeryzacyjne. To natomiast ma decydujące znaczenie dla skuteczności procesu polimeryzacji, a tym samym dla właściwości wypełnień, stąd stałe poszukiwania najlepszych źródeł światła (2, 3, 6, 7, 8).

Najbardziej rozpowszechnionymi obecnie urządzeniami do utwardzania wypełnień są lampy halogenowe i diodowe. Lampy halogenowe stosuje się do polimeryzacji materiałów złożonych od ponad dwudziestu lat. Produkuje się je jako: lampy „pistoletowe” i zestawy „skrzynkowe” z elastycznym światłowodem (obecnie rzadko używane). Mają one wbudowane filtry, które zatrzymują szkodliwe, krótkie fale z zakresu nadfioletu oraz fale wytwarzające ciepło, z zakresu podczerwieni (3, 7, 10). Długość fal promieniowania świetlnego emitowanego przez lampy halogenowe wynosi od ok. 360 nm. do ok. 560 nm, a szczyt jego natężenia przypada na zakres 400-500 nm. (7, 10). Moc obecnie produkowanych lamp halogenowych wynosi 700-800 mW/cm², chociaż są i takie, których moc przekracza 1500 mW/cm², np. Virtuoso Phase II (Denmat) – 1600 mW/cm² czy Swiss Master (EMS) – 3000 mW/cm². W tego rodzaju urządzeniach zastosowano żarówki o zwiększonej mocy (250 i 340 W) i zmodyfikowane światłowody (10). Najprostsze lampy do utwardzania dają możliwość wyboru tylko czasu ekspozycji, który sygnalizują sygnałem dźwiękowym, przy stałej mocy promieniowania. Najpopularniejsze aparaty to Helilux (Vivadent), Optilux (Demetron), Visilux (3M), Degulux (Degussa), Translux (Kulzer) oraz Helilux DLX (Vivadent) z wb

To jest tylko fragment artykułu. Aby przeczytać całość, przejdź do Czytelni medycznej.