Современные адгезивные системы: Технологии, Принципы и Классификация

Современные адгезивные системы: от классификации до особенностей применения

Современная стоматология немыслима без применения адгезивных технологий. Термин «адгезивная стоматология» достаточно прочно закрепился в стоматологическом мире и объединяет многие разделы как терапевтической, так и ортопедической стоматологии. Адгезия (от латинского «аdhesio» - прилипание, слипание) - это комплекс физических и химических механизмов, которые позволяют присоединить одну субстанцию к другой, в частности пломбировочный материал к твердым тканям зубов.
Задачей адгезивных систем является обеспечение плотного прочного контакта пломбировочных материалов с твердыми тканями зуба, что устраняет необходимость в создании дополнительных ретенционных пунктов и препятствует чрезмерному удалению твердых тканей при препарировании. Также адгезивы должны оказывать сопротивление полимеризационному стрессу, вызываемому полимеризационной усадкой композитов, и препятствовать проникновению микроорганизмов и красителей по границе пломба - зуб в направлении пульпы, то есть обеспечивать герметичность.

• Основные принципы адгезивной подготовки
• Травление
• Праймирование
• Бондинг
• Классификация адгезивных систем
• Адгезивные системы тотального травления
• Преимущества
• Сравнение
• Заключение

Современная концепция адгезивной стоматологии родилась более 60 лет назад, когда Buono-core впервые выявил, что применение ортофосфорной кислоты на эмали значительно улучшает прочностную связь и герметизирующую способность пломбировочных материалов благодаря созданию микрошероховатости.
Практически все первые адгезивные системы были основаны на BisGMA и были крайне гидрофобны, что делало невозможным их применение на дентине, содержащем порядка 12% воды в своем составе. Дополнительной сложностью адгезивной подготовки на дентине является достаточно гетерогенная структура дентина (по сравнению с эмалью) и наличие смазанного слоя на его поверхности после препарирования. Дальнейшее развитие адгезивного направления и внедрение в состав адгезивов более гидрофильных мономеров, таких как Нема, позволило применять их и на влажном дентине. Гидрофильность адгезивных систем крайне важна, особенно после внедрения техники тотального травления, когда после удаления смазанного слоя на поверхность дентина через дентинные канальцы выходит дентинная жидкость. С физической точки зрения, адгезивное соединение зависит от качества поверхности зубных тканей и смачивающей способности адгезивных систем. Если склейка будет проводиться на чрезмерно сухой поверхности дентина, то склеивание может не произойти.

Основные принципы адгезивной подготовки

Адгезивные системы подразделяются следующим образом:

• эмалевые адгезивы (бонд) - гидрофобные растворы, которые за счет микромеханической ретенции обеспечивают соединение композита с поверхностью эмали или праймера;
• дентинные адгезивы - гидрофильные растворы, которые за счет микро- и нано- ретенции обеспечивают соединение композита с дентином; дентино-эмалевые адгезивные системы - растворы, обладающие как гидрофильными, так и гидрофобными свойствами, обеспечивают адгезию к дентину и эмали.

С композитами химического отверждения применяются эмалевые адгезивы также химического отверждения, компоненты которых смешиваются непосредственно перед внесением на поверхность эмали. С фотополимерными композитами применяются дентино-эмалевые адгезивные системы, которые прошли несколько этапов «эволюции». Несмотря на их разную формулу, адгезивная подготовка включает три кардинальных шага, ведущих к прочному адгезивному соединению:

• травление;
• праймирование (внесение гидрофильных праймеров на влажную поверхность дентин;
• бондинг (внесение гидрофобного бонда на сухую эмаль и дентин, обработанный праймером).

1. Травление

Для обеспечения сцепления композита с эмалью необходимо применение гидрофобных бондов, которые, по сути, являются смесью низковязких мономеров и напоминают матрицу композита. Более низкая вязкость мономеров позволяет обеспечить проникновение эмалевого бонда в микропоры эмали. После полимеризации бонда отростки, которые заполнили микропоры в эмали, обеспечивают микро- механическую ретенцию адгезива с поверхностью эмали. Для создания микрошероховатости поверхности используется 34-37% раствор ортофосфорной кислоты в виде жидкостей, гелей или полугелей. В результате кислотного протравливания эмали с ее поверхности удаляется загрязнение и ее участки растворяются на глубину до 50 мкм. Процесс растворения эмали может протекать тремя путями:
• Вытравливается центр эмалевых призм, а межпризматическое пространство остается неповрежденным;
• Вытравливается межпризматическое пространство, а неповрежденным остается центр эмалевых призм;
• Процесс деминерализации протекает по смешанному типу (чаще всего).

Чаще всего ортофосфорная кислота применяется в виде травильных гелей, которые могут быть окрашены в синие, зеленые или красноватые оттенки, что позволяет контролировать чистоту поверхности после их смывания. Гелевидная консистенция кислоты позволяет контролируемо вносить ее на поверхность твердых тканей зуба.
Адгезия к дентину - более сложная проблема и имеет некоторые особенности. Помимо того, что дентин имеет более разнородную структуру по сравнению с эмалью, на его поверхности после препарирования остается смазанный слой, образованный частичками гидроксиапатита, частями коллагеновых волокон, микроорганизмами и компонентами ротовой жидкости. Смазанный слой условно делится на собственно смазанный слой (образуется на поверхности препарируемого дентина) и пробки смазанного слоя (закупоривают дентинные канальцы), толщина его составляет 5-15 мкм в зависимости от техники препарирования и используемого инструмента. Эта субстанция препятствует адгезии композитов к дентину и в дальнейшем может служить причиной образования рецидивного (вторичного) кариеса. Поэтому смазанный слой подлежит удалению с помощью ортофосфорной кислоты, которая растворяет собственно смазанный слой, его пробки в дентинных канальцах и деминерализует дентин на глубину 20-30 мкм.
В результате воздействия ортофосфорной кислоты он превращается в структуру, состоящую из переплетенных коллагеновых волокон, лишенных неорганической основы, что требует особенно бережного отношения к ней. Даже под действием сильной струи воздуха возможен коллапс коллагеновых волокон, то есть их дезориентация, что будет препятствовать проникновению праймера адгезивной системы в дентинные канальцы и образованию прочной гибридной зоны.
Травление дентина ортофосфорной кислотой не должно превышать 15 секунд.

2. Праймирование

Еще одной особенностью дентинной адгезии является постоянный ток ликвора от пульпы к поверхности дентина под давлением 25-30 мм рт. ст. После протравливания ток жидкости усиливается еще больше, и удалить ее в клинических условиях практически невозможно. Чрезмерное просушивание активирует одонтобласты, что приводит к еще большему выделению влаги. Поэтому основным требованием к дентино-эмалевым адгезивам является содержание в их составе гидрофильных веществ, которые способны смачивать поверхность дентина и проникать в дентинные канальцы, при этом вытесняя из них дентинную жидкость. Такими веществами являются праймеры. Молекула праймера биполярная, один конец ее гидрофильный, что обеспечивает его проникновение в дентинные канальцы, другой конец гидрофобный, что обеспечивает связь с гидрофобным адгезивом. Праймеры могут содержаться как в отдельных флаконах адгезивных систем, так и могут быть в одном флаконе с адгезивом.

3. Бондинг

Гидрофобный адгезив (бонд) наносится на финальной стадии адгезивной подготовки на сухую эмаль и дентин, пропитанный праймером, после чего адгезивная система полимеризуется, а затем послойно вносится композит. Основной задачей адгезивной подготовки является образование прочного гибридного слоя (деминерализованный дентин, пропитанный адгезивом и тяжи в дентинных канальцах) толщиной от 5 до 50 мкм. Необходимо отличать гибридный слой от адгезивного, который представляет собой пленку адгезива на поверхности дентина. Толщина адгезивного слоя зависит от растворителя, который входит в состав адгезивной системы.
Адгезивные системы никогда не проникают в полость зуба, так как препятствием для их проникновения являются отростки одонтобластов. Тяжи бондинговых систем заполняют не только дентинные трубочки, но и их боковые ответвления.

Классификация адгезивных систем

Адгезивные системы классифицируются по количеству шагов клинического применения, механизмам адгезии или по поколениям, в зависимости от времени появления на рынке (на сегодняшний день на рынке представлены адгезивы 4, 5, 6, 7 и 8 поколений).

• Трехшаговые адгезивные системы тотального травления (ІV поколения) - характеризуются последовательным нанесением травильного геля, праймера и бонда, которые содержатся в разных флаконах.

• Двухшаговые адгезивные системы тотального травления (V поколения) - отличаются от адгезивов IV поколения тем, что содержат в одном флаконе праймер и бонд, которые наносятся на поверхность твердых тканей после тотального протравливания.

• Двухшаговые самопротравливаюие адгезивные системы (VI поколения) - характеризуются отсутствием отдельного этапа тотального травления. Содержат в своем составе самопротравливающие праймеры (обычно две бутылочки - праймер А и праймер В), которые наносятся на поверхность твердых тканей и, как правило, смешиваются непосредственно перед внесением. Следующим этапом наносится гидрофобный бонд и проводится полимеризация адгезивной системы.

• Одношаговые самопротравливащие адгезивные системы (VII поколения) - также характеризуются отсутствием отдельного этапа тотального травления, они наиболее простые в своем применении. Содержат травильные агенты, праймеры и бонд в одном флаконе, поэтому иногда называются "однобутылочными".

• Универсальные адгезивные системы (VIII поколения) - могут применяться в технике тотального протравливания, самопротравливания или избирательной адгезии.

Адгезивные системы тотального травления

Адгезивные системы тотального травления применяются с использованием техники тотального травления с помощью 34-37% раствора ортофосфорной кислоты в виде жидкостей (редко), гелей (чаще всего) или полугелей. Задачей травления эмали является получение микрошероховатости для обеспечения проникновения гидрофобного бонда. На дентине ортофосфорная кислота удаляет собственно смазанный слой, пробки смазанного слоя и деминерализует дентин на глубину от 20-30 до 50 и даже, по данным некоторых авторов, до 150 мкм. Глубина деминерализации дентина и эмали зависит от степени минерализации твердых тканей и времени воздействия на них ортофосфорной кислоты. 

Тотальное травление - очень важный этап и требует строжайшего соблюдения последовательности и временных рамок каждого этапа:

1. Нанесение травильного геля только на эмаль на 20-30 секунд.
2. Нанесение травильного геля на дентин на 15, максимум на 20 секунд.
3. Смывание травильного геля струей воды в течение 30-40 секунд.
4. Высушивание слабой струей воздуха.

Для увеличения микрошероховатости эмали рекомендуется проводить так называемое активное травление, которое подразумевает втирание травильного геля в нее с помощью кисточки. Это особенно актуально, когда речь идет о высокоминерализованных твердых тканях, например при флюорозе или при реставрациях без препарирования твердых тканей.
Сгущение ортофосфорной кислоты до состояния геля проводится за счет добавления в ее состав частиц оксида кремния, которые могут оставаться на поверхности протравленного дентина после смывания и в дальнейшем препятствовать образованию качественного гибридного слоя. Поэтому смывание травильного дела должно проводиться длительно, не менее 30-40 секунд.
Высушивание поверхности твердых тканей должно осуществляться струей воздуха из пистолета. Использование ватных шариков или губок с этой целью приводит к нарушению нежной структуры коллагеновых волокон протравленного дентина и загрязнению поверхности микроволокнами, что также препятствует образованию гибридного слоя.
В качестве растворителей в адгезивных системах тотального травления чаще всего используются спирт или ацетон. Ярким представителем ацетонсодержащих адгезивных систем является Prime & Bond NT (Dentsply), которая успешно используется в реставрационной стоматологии 17 лет. Основной особенностью этой адгезивной системы является содержание в ее составе частиц нанонаполнителя размером 7 нм, что обеспечивает чрезвычайную прочность и силу адгезии к твердым тканям. Данный адгезив обеспечивает силу адгезии к дентину около 27 МПа, а к эмали более 32 МПа, что превышает силу связи естественной эмали с дентином.

Ацетон очень хорошо вытесняет воду из дентинных канальцев, обеспечивая проникновение адгезива в них, и сам очень быстро испаряется, оставляя на поверхности достаточно тонкую адгезивную пленку. Очень быстрое испарение адгезива может приводить к возникновению постоперационной чувствительности зубов, поэтому убирать излишки адгезивной системы необходимо с помощью очень слабой струи воздуха.
Как известно, современная концепция адгезивной подготовки подразумевает влажный бондинг, и пересушивание дентина с последующим коллапсированием коллагеновых волокон достаточно часто приводит к возникновению постоперационной чувствительности зубов. Данная адгезивная система крайне чувствительна к степени влажности дентина, а так как объективно определить степень влажности дентина практически невозможно, то стоматологам приходится полагаться на субъективное восприятие степени влажности дентина (How wet is wet? - насколько влажное влажно?), что может приводить к возникновению постоперационных осложнений.
Хочется подчеркнуть, что Prime & Bond NT является универсальной адгезивной системой, то есть обеспечивает адгезию не только к твердым тканям зуба, а еще к металлам и керамике. Но необходимо учитывать, что к металлам сила адгезии составляет всего 5 МПа, а к керамике 9 МПа. Применение активатора химической полимеризации адгезивных систем Self Cure Activator (Dentsply) для фиксации непрямых реставраций или стекловолоконных штифтов также несколько снижает силу сцепления с твердыми тканями, с эмалью прочность такого соединения составляет 26 МПа, а с дентином - около 15 МПа.
Проблемы, связанные с влажностью дентина, вынудили производителя к разработке новых адгезивных систем. Компанией Dentsply была создана адгезивная система XP Bond на основе терт-бутанола (производное спирта), которая позволила значительно сократить возникновение осложнений, связанных с пересушиванием дентина. Во-первых, спирт, который содержится в составе в качестве растворителя, менее чувствителен к степени влажности дентина, во вторых, достаточно хорошо вытесняет воду из дентинных канальцев, при этом сам испаряется не очень быстро, что также снижает вероятность возникновения гиперчувствительности. Таким образом, основным преимуществом XP Bond является достаточно сильная адгезия к оптимально увлажненному и пересушенному дентину - от 30 до 40 МПа при минимальной вероятности возникновения постоперационной чувствительности. Дополнительным преимуществом данного адгезива является низкая летучесть растворителя, что сокращает его потери из-за испарения в процессе использования.

 На сегодняшний день на смену XP Bond пришла адгезивная система Prime & Bond One Etch & Rinse.

Одним из условий качественной адгезии является смачиваемость поверхности, к которой будет проводиться адгезивное приклеивание. Степень смачиваемости обеспечивается двумя составляющими - растворителем адгезивной системы и шероховатостью поверхности. Чрезмерная шероховатость приводит к ухудшению такого физического явления, как смачиваемость, поэтому после завершения препарирования обязательно необходимо зашлифовать твердые ткани алмазным бором с мелкой зернистостью (боры с желтой маркировкой) и полировочными головками Enhance Multi (Dentsply). С целью улучшения дентинной адгезии относительно недавно был предложен «спиртовой протокол» адгезивной подготовки. Классическая техника влажного бондинга с использованием адгезивных систем тотального травления требует воды, которая изначально находится в интерфибриллярном пространстве коллагеновой сети, чтобы в дальнейшем быть вытесненной с помощью растворителя, содержащегося в этих адгезивах, и быть замененной смолой адгезивной системы. Замена воды в деминерализованном дентине происходит с помощью этанола.

Клинический случаи

Pashely и др. установили, что спиртовой протокол может улучшать дентинную адгезию по сравнению с традиционным влажным бондингом, доказательством этому есть несколько исследований этой техники. Суть этой техники сводится к нанесению спирта с хлоргексидином на протравленную поверхность дентина после смывания травильного геля и высушивания поверхности дентина. Помимо вытеснения воды из дентинных канальцев, спирт уменьшает поверхностное натяжение, что улучшает пенетрацию праймера адгезива в дентин. Также спирт и хлоргексидин нейтрализуют металлпротеиназы, 6 содержащиеся в дентине и ускоряющие деградацию адгезивных систем. Эти позитивные свойства спирта и хлоргексидина и обусловлили применение данного протокола.
Проблемой данной техники является комплекс клинических процедур, состоящих из нескольких дополнительных шагов, что увеличивает вероятность возникновения ошибок, а также недостаточное количество клинических наблюдений. Применение чистого спирта на дентине приводит к фиксации коллагеновых волокон и, теоретически, может приводить к повреждению пульпы, особенно при глубоких полостях. По данным исследований Marco Ferrari и др., несколько клинических случаев in vivo подтвердили возникновение осложнений подобного рода. Поэтому данный протокол требует дальнейшего изучения. Компания Dentsply не рекомендует применение этого протокола при использовании своих адгезивных систем. По данным производителя, количества растворителя в адгезивах предостаточно для вытеснения влаги из дентинных канальцев, и дополнительное применение спирта не является целесообразным.
В то же время существуют исследования, которые доказывают значительное улучшение адгезии к внутрикорневому дентину при адгезивной фиксации стекловолоконных штифтов. Однако использование спирта не приводит к улучшению адгезии к стекловолокну.

Преимущества

Преимуществом адгезивных систем тотального травления является полное удаление смазанного слоя, что обеспечивает относительную стерильность дентина и образование прочного гибридного слоя. Тем не менее, данные адгезивы не лишены недостатков:

• Открытые дентинные канальцы после протравливания (вероятность инфицирования пульпы, особенно при работе без раббердама).
• Несоответствие между глубиной деминерализации дентина и глубиной проникновения тяжей адгезивной системы в него.
• Чувствительность систем к степени влажности дентина (могут приводить к возникновению гиперчувствительности и снижению прочности гибридного слоя).

Негативные свойства бондинговых систем тотального травления обусловлены в основном ошибками, которые возникают на этапах травления, смывания геля и высушивания поверхностей. Поэтому следующим этапом стало создание адгезивных систем, которые были бы лишены данных этапов: созданы адгезивы VI и VII поколений.
Адгезивные системы VI поколения являются самопротравливающими, двух- или трехшаговыми и на сегодняшний день используются крайне редко. Наиболее часто применяются одношаговые самопротравливащие адгезивные системы (VII поколения).

Основным преимуществом адгезивов являются:

• Уменьшение количества этапов адгезии, а соответственно, и ошибок.
• Одинаковая глубина деминерализации дентина и пенетрации в него тяжей адгезива.
• Отсутствие чувствительности к степени влажности дентина.
• Не возникает гиперчувствительность зубов.
• Возможность использования на незрелых зубах. Ускоренный режим полимеризации (10 секунд).
• Не имеет неприятного запаха.
• Не требует хранения в холодильнике (большинство адгезивов являются нестабильными системами, поэтому для увеличения срока годности рекомендуется хранить их в холодильнике).

Обеспечивает достаточно высокую силу адгезии как на дентине, так и на эмали.

Сравнение

Самопротравливающие адгезивы также не лишены недостатков, основными из которых является более низкая сила адгезии к эмали (особенно непрепарируемой) и склерозированному дентину. В остальных случаях самопротравливающие адгезивы образуют достаточно прочный гибридный слой с силой адгезии около 32 МПа и в сравнении с адгезивами тотального травления не образуют каких-либо пустот или дефицита инфильтрации деминерализованного коллагена.
Большое количество адгезивных систем в арсенале врача-стоматолога обусловливает некоторую сложность в их выборе. Универсальные адгезивные системы (VIII поколения) решили эту проблему. Адгезивная система Prime & Bond One Select может применяться во всех техниках травления: тотального травления, самопротравливания или в технике избирательного (селективного) протравливания. Выбор способа адгезивной подготовки твердых тканей определяет врач в зависимости от клинической ситуации или его личностных предпочтений. Однако существуют рекомендации по выбору техники адгезивной подготовки. Технику тотального травления рекомендуют применять в ситуациях, когда дефект в основном локализуется в пределах эмали, будущая реставрация не имеет выраженной механической ретенции и будет подвержена экстремальным нагрузкам - реставрации класса IV по Блэку, а также изменению формы или положения зубов в зубном ряду. Сила сцепления с эмалью в данной технике составляет порядка 35 МПа, а к дентину - около 45 МПа.
При пломбировании пришеечных полостей предпочтение следует отдать технике самопротравливания, так как близость расположения придесенной стенки к десне и применение травильного геля может вызвать кровотечение, что препятствует формированию качественного адгезивного соединения. Сила адгезии к дентину и эмали при применении этой техники составляет около 35 МПа. Особенность работы в данной технике - втирание адгезива в твердые ткани в течение 15- 20 секунд. Необходимо помнить, что применение ретракционных нитей, содержащих сульфат железа, крайне не рекомендуется, так как железо нарушает процесс адгезии, что приводит к микро- подтеканиям, краевому прокрашиванию и/или к неудаче в реставрации.
Технику селективного травления рекомендуется применять в тех клинических ситуациях, когда имеется выраженная механическая ретенция пломбы, но в то же время есть риск возникновения постоперационной чувствительности - полости классов I и II по Блэку. При применении данной техники необходимо протравить только эмаль в течение 15 секунд, промыть водой, высушить, нанести адгезив и втирать в твердые ткани не менее 15-20 секунд. Техника восстановления проиллюстрирована клиническими примерами, приведенными выше. Данная техника, как и техника самопротравливания, обеспечивает достаточно высокую адгезию как на чрезмерно «сухом», так и на чрезмерно «влажном» дентине, в отличие от адгезивов тотального травления, которые применяются по технологии «влажного бондинга». Также необходимо учитывать, что самопротравливающие и универсальные адгезивные системы не могут применяться для адгезивной фиксации непрямых реставраций и стекловолоконных штифтов, они не совместимы с активатором химической полимеризации и композитами химического и двойного отверждения.
Для улучшения адгезии композитов существуют рекомендации по обработке твердых тканей зубов порошком оксида алюминия с размером частиц 27 или 50 мкм. Такая обработка создает определенную микрошероховатость твердых тканей, что увеличивает удельную поверхность эмали для качественного соединения с адгезивами. Многие исследования подтверждают лучшую адгезию к поверхности, обработанной порошком с размером частиц 27 мкм.Однако к этому виду обработки твердых тканей следует относиться предельно осторожно по нескольким причинам. Во-первых, на выходе из носика пескоструйного аппарата частицы песка получают огромную кинетическую энергию, что приводит к неселективному препарированию твердых тканей (препарируют без разделения здоровые и деминерализованные ткани и поэтому снимают одинаковый объем тканей в месте воздействия). Во-вторых, на поверхности дентина образуется достаточно толстый смазанный слой с застрявшими в нем частицами оксида алюминия, что также будет нарушать стандартный протокол тотального травления. И, в-третьих, объем снимаемых тканей и толщина смазанного слоя очень сильно варьируют в зависимости от времени воздействия на поверхность, диаметра сопла пескоструйного аппарата и давления, подаваемого на пескоструйный аппарат.

Клинический случаи

Заключение

Применение адгезивов в стоматологической практике значительно расширило возможности врачей-стоматологов как в прямой, так и в непрямой реставрации зубов. Однако адгезивная подготовка - достаточно кропотливая манипуляция, которая требует строжайшего соблюдения всех этапов и рекомендаций производителей адгезивных систем и композитных материалов.