ترمیم های دندانی کامپوزیت نشان دهنده یک کلاس منحصر به فرد از بیومواد با محدودیت های شدید در زیست سازگاری، رفتار پخت، زیبایی و خواص نهایی مواد است. این مواد در حال حاضر توسط انقباض و تنش انقباضی ناشی از پلیمریزاسیون، چقرمگی محدود، وجود مونومر واکنش نداده که پس از پلیمریزاسیون باقی می‌ماند و چندین عامل دیگر محدود شده‌اند. خوشبختانه، این مواد در سال‌های اخیر با هدف بهبود عملکرد ترمیم با تغییر سیستم شروع، مونومرها و پرکننده‌ها و عوامل جفت‌کننده آنها و با توسعه استراتژی‌های پلیمریزاسیون جدید، کانون تحقیقات زیادی بوده‌اند. در اینجا، ویژگی های کلی واکنش پلیمریزاسیون و رویکردهای اخیری که برای بهبود عملکرد ترمیمی کامپوزیت اتخاذ شده است را مرور می کنیم.
مواد ترمیمی کامپوزیتی یکی از موفقیت‌های بی‌شمار تحقیقات بیومواد مدرن را نشان می‌دهند، زیرا هم از نظر ظاهر و هم عملکرد جایگزین بافت بیولوژیکی می‌شوند. حداقل نیمی از محل‌های ترمیم مستقیم خلفی اکنون به مواد کامپوزیتی متکی هستند.
متأسفانه، نیاز به این ترمیم ها با توجه به خواص مکانیکی، قرارگیری و نیاز به پخت درجا، فضای قابل توجهی را برای پیشرفت، به ویژه با توجه به خواص مکانیکی، انقباض پلیمریزاسیون و تنش ناشی از پلیمریزاسیون، عدم تطابق انبساط حرارتی، شکستگی، سایش و مقاومت در برابر سایش، نشت حاشیه ای است. در نهایت، این کاستی ها طول عمر ترمیم را کاهش می دهد و نیروی محرکه برای بهبود کامپوزیت های دندانی را نشان می دهد. ارزیابی های بالینی و مطالعات مبتنی بر آزمایشگاه متمرکز بر دوام کامپوزیت نیز همچنان این نیاز را برای مواد جدید برجسته می کند.
توسعه و اجرای مواد ترمیمی کامپوزیت دندان متکی بر درک جامع هر یک از اجزای کامپوزیت و در نظر گرفتن روش‌هایی برای تغییر هر جزء است. در اینجا، ما اجزای اساسی ترمیم های کامپوزیت و نقش آنها در ترمیم نهایی را مورد بحث قرار می دهیم. کامپوزیت ها از سه فاز مجزا تشکیل شده اند که هر کدام نقش خاص خود را در تعیین خواص مواد دارند: رزین قابل پلیمریزاسیون، پرکننده و رابط پرکننده-رزین. فاز رزین از مونومرهای قابل پلیمریزاسیون تشکیل شده است که پس از قرار گرفتن در معرض نور مرئی از مایع به پلیمری با پیوند عرضی تبدیل می‌شوند، که تشکیل مراکز فعال، معمولاً رادیکال‌هایی را که پلیمریزاسیون را القاء می‌کنند، کاتالیز می‌کند. پرکننده نقش های متعددی دارد، از جمله افزایش مدول، شفافیت رادیویی، تغییر رفتار انبساط حرارتی، و کاهش انقباض پلیمریزاسیون با کاهش کسر رزین. در نهایت، رابط پرکننده-رزین به عنوان یک پل با اتصال بخش‌های قابل پلیمریزاسیون به سطح ذرات عمل می‌کند. هر جزء نشان دهنده فرصتی برای بهبود در ترکیب کلی است و هدف تحقیقات اخیر است که در اینجا بررسی شده است. به طور خاص، این مقاله پس‌زمینه‌ای برای رفتار کلی مشاهده‌شده در فتوپلیمریزاسیون، از جمله منشأ تنش انقباض ناشی از پلیمریزاسیون، سیستم‌های شروع نوری مورد استفاده برای بهبود رفتار پخت ترمیم، تحقیقات اخیر در مورد این موضوعات و مونومرهای جدید که مورد بررسی قرار گرفته‌اند، توسعه روش‌های جدید ارائه می‌دهد.
این مقاله قصد دارد به روش‌هایی برای کاهش انقباض پلیمریزاسیون و دستیابی به بهبود در زیست سازگاری و مقاومت در برابر سایش برسی کند. در اینجا، تمرکز بر ارائه پس‌زمینه کلی فتوپلیمریزاسیون و بررسی پیشرفت‌های پنج سال گذشته است. تحقیقات گسترده ای که در این زمان کوتاه انجام شده است گواهی بر دشواری مربوط به بازگرداندن موفقیت آمیز عملکرد و ظاهر دندان است و فضای مداوم برای پیشرفت را نشان می دهد. ما این بررسی را بر تحقیقات اخیر با هدف بهبود یک یا چند ویژگی مواد ترمیمی دندان متمرکز می‌کنیم. با توجه به تمرکز بر تحقیقات اخیر، تنها تعداد بسیار کمی از این پیشرفت ها قبلاً در برنامه های بالینی گنجانده شده اند.
فتوپلیمریزاسیون مونومرهای چند منظوره
به طور کلی، واکنش پخت در مواد ترمیمی کامپوزیت شامل فتوپلیمریزاسیون مونومرهای دی متاکریلات با شروع نور مرئی برای تشکیل یک پلیمر با شبکه بسیار متقابل است. این واکنش فوتوپلیمریزاسیون شامل سه مرحله است – شروع، انتشار و خاتمه – و پیچیدگی‌هایی در سینتیک پلیمریزاسیون، تکامل شبکه و توسعه خواص مواد ایجاد می‌شود.
با توجه به سینتیک پلیمریزاسیون، هر دو واکنش انتشار و خاتمه با انتشار کنترل می شوند. حتی در تبدیل کم و همکاران، واکنش خاتمه، یعنی به هم پیوستن دو رادیکال که برای پایان دادن به یکدیگر واکنش نشان می دهند، توسط شبکه کنترل می شود و کند می شود. متعاقباً، غلظت رادیکال افزایش می‌یابد و نرخ پلیمریزاسیون مشاهده‌شده نیز افزایش می‌یابد، پدیده‌ای که به آن «شتاب خودکار» می‌گویند. این فرآیند برای کامپوزیت های دندانی مهم است، زیرا منجر به پخت سریع در مقیاس های زمانی قابل قبول بالینی می شود. برخلاف خاتمه، واکنش انتشار شامل واکنش یک رادیکال پلیمری و یک نیمه متاکریلات نسبتا متحرک است. ماهیت این واکنش به گونه‌ای است که تا زمانی که تبدیل‌های به میزان قابل توجهی بالاتر نباشد، تحت کنترل انتشار قرار نمی‌گیرد، که عموماً با شیشه‌یی شدن پلیمر مرتبط است، فرآیندی که به آن «انجماد شیشه‌ای» می‌گویند. همانطور که پلیمر منجمد می شود، واکنش انتشار کند می شود و پلیمریزاسیون متوقف می شود، یعنی کاهش سرعت رخ می دهد. این فرآیند به ویژه در کامپوزیت های دندانی مهم است، جایی که کاهش سرعت خودکار منجر به متاکریلات های باقی مانده و واکنش نداده می شود که در ترمیم کامپوزیت باقی می مانند.
برای نشان دادن این نکات، رفتار جنبشی پلیمریزاسیون فرمول‌های مختلف مونومر متاکریلات را ارائه می‌کنیم . مخلوط های مختلف دی متاکریلات دی متاکریلات، و تری اتیلن گلیکول دی متاکریلات، و مونو متاکریلات (ایزوبورنیل متاکریلات، و تتراهیدروفورفوریل متاکریلات، با پلیمری شدن پلات و زمان پلیمری شدن ترکیب می شوند. اثرات تحرک را می توان به آسانی با افزایش مشاهده کرد، که در آن یک رقیق کننده واکنشی است که ویسکوزیته، دمای انتقال شیشه و سفتی شبکه را کاهش می دهد و حداکثر تبدیلی را که به دست می آید و سرعت حاصل از آن تبدیل را افزایش می دهد. افزودن ، یک مونو متاکریلات سنتی، سرعت را به طور قابل توجهی کاهش می دهد، زیرا وجود آن چگالی اتصال عرضی را کاهش می دهد، که پایان را تسهیل می کند و نرخ پلیمریزاسیون را کاهش می دهد. در مقابل، افزودن یک مونو متاکریلات جدید (به بخش بعدی در مورد مونومتاکریلات های فوق سریع مراجعه کنید) که مشخص شده است پلیمریزاسیون را تسریع می کند، سرعت پلیمریزاسیون را تسریع می کند و تبدیل نهایی حاصل را افزایش می دهد. اگرچه این سیستم‌ها با شدت تابش مرتبط بالینی پلیمریزه نشدند، سینتیک نسبی و تبدیل سیستم‌های مختلف را می‌توان با دقت بیشتری اندازه‌گیری و با این شدت مقایسه کرد.
