Vliv podmínek v ústní dutině na zubní materiály

Transkript

1 Vliv podmínek v ústní dutině na zubní materiály Pavel Bradna 1. lékařská fakulta, Univerzita Karlova, Praha, Česká republika Ústav klinické a experimentální stomatologie bradna@vus.cz 1

2 Několik slov úvodem. Problematika chování zubních materiálů v ústní dutině je velmi široká, neboť zahrnuje řadu materiálů lišících se jak svým složením, strukturou a vlastnostmi, tak klinickým použitím. V tomto semináři jsem se proto soustředil na hlavní kategorie materiálů, které jsou v ústní dutině nejčastěji používány. To znamená, že informace týkající se například sklo-ionomerních cementů lze aplikovat jak na výplňové, podložkové, tak na jejich fixační varianty. Obdobně i mechanismy degradace matrice kompozitních materiálů na bázi metakrylátů mohou být aplikovány na bazální, korunkové a ortodontické pryskyřice. Jiná situace je u kovových a keramických materiálů. Variabilita jejich typů umožňuje zaměřit se pouze na hlavní principy jejich chování a zajímavé mechanismy jejich degradace s tím, že detailní popis jejich vlastností a chování v ústní dutině bude probírán v rámci předmětů zaměřených specificky na tyto materiály. Pavel Bradna

3 Prostředí dutiny ústní Představuje složité, agresivní prostředí, v němž na rekonstrukční a protetické materiály působí: Slina, voda, enzymy, iontové prostředí, Bakteriální flora a produkty jejího metabolismu, Změny ph a teploty, Složky potravy, endogenní a exogenní chemické látky, Mechanická zatížení. 3

4 Slina Voda: 99 %, Ionty: Na +, K +, Ca +2, Mg +2, Cl -, F -, HCO 3- (upravuje ph-neutraliuje kyseliny v plaku), PO 4-3, ph: 6,5-6,9 (klidová hodnota); 7,0-7,5 (po stimulaci), Enzymy (alfa amyláza, lysozymy, lipáza ), proteiny (glykoproteiny - muciny.), Bakterie. 4

5 Plak Bakterie (streptokokus mutans, s. sobrinus, laktobacily.), extracelulární polysacharidy - vytváří matrix plaku, intracelulární polysacharidy umožňují kontinuální produkci kyselin v období nedostatku exogenního substrátu, Zbytky potravy, Produkty metabolismu bakterií zejména organické kyseliny (octová, mravenčí, propionová, máselná či mléčná), které snižují ph v plaku až na 4,5. 5

6 Potraviny a chemické látky Nápoje typu soft drinks, energetické nápoje, potraviny, cucavé bonbony, často s vysokým obsahem organických kyselin citronové, fosforečné (ph i pod 2,0) a vysokým obsahem jednoduchých cukrů, Chelatační kyseliny (citronová) z ovoce, Alkohol, cigarety, Látky obsažené v přípravcích ústní hygieny (abraziva a tenzidy zubních past), fluoridy, Látky s desinfekčními účinky chlorhexidin, Peroxidy a aditiva obsažené v bělicích gelech, Léky (roztoky acylpyrinu), multivitamínové přípravky. 6

7 Mechanická zatížení Žvýkací síly 100, ale i 400 N působící v tlaku, tahu, ohybu a smyku. Na hrbolcích a v bodech kontaktu vyvolávají silné tlakové zatížení v rozsahu 50, ale i více než 200 MPa, Zatížení při kousání cizích těles (dýmka, tužky, nehty ), Síly působící při čištění zubů. 7

8 Jejich společným působením dochází ke stárnutí zubních materiálů, a to: Chemickými změnami (korozí) (oxidace, hydrolýza, štěpení řetězců polymerních složek..), Rozpouštěním, sorpcí vody, změnami rozměrů, vzniku mikrofraktur, Mechanickým porušením (ztráta/úbytek hmoty, abraze a fraktura/lom materiálu). 8

9 Důsledky stárnutí zubních materiálů: Ztráta anatomického tvaru, abraze, fraktura rekonstrukce, selhání okrajového uzávěru, Zhoršení estetických vlastností, Pokles mechanické odolnosti, Uvolňování složek materiálů a jejich korozních produktů do organismu. 9

10 1. Koroze zubních materiálů Napadení rekonstrukčních materiálů v prostředí ústní dutiny chemicky nebo elektrochemicky, vedoucí ke zhoršení/degradaci jejich vlastností. 1. Rozpouštění povrchu materiálu, 2. Uvolňování konstitučních látek a produktů jejich rozkladu, 3. Úbytek materiálu, Koroze způsobuje: 4. Zhoršení mechanické odolnosti - urychlení abraze vznik trhlin, nárůst drsnosti, rozsáhlých fraktur

11 2. Mechanické porušení - Abraze Obrus okluzních ploch, ale i aproximálních meziálních a distálních ploch vlivem mikropohybů zubů v periodontiu. interakce 3 těles (three-body wear): povrch rekonstrukce - abrazivní částice (z potravy) - antagonista povrch rekonstrukce - abrazivní částice zubní pasty - vlákna zubního kartáčku Pohyb abrazivních částic (potrava, zubní pasty ) Směr působení žvýkacích sil Tvrdé abrazivní částice Abradované částice povrchu Pohyb abrazivních částic (potrava, zubní pasty ) 11

12 Abraze aproximálních ploch: Směr pohybů + Abrazivníčástice z potravy, zubních past. Kontaktní bod Kontaktní plocha 12

13 Atrice (otěr) abraze vzájemným působením 2 těles (two-body wear): povrch náhrady - antagonista Zřetelně ohraničená plocha, Příklad - atrice skloviny na okluzní ploše 13

14 Pevnostní vlastnosti Většinou křehké materiály velmi citlivé na přítomnost defektů: K porušení/prasknutí/lomu zubních materiálů dochází působením: Náhodných sil převyšujících pevnost materiálu, Dlouhodobým cyklickým působením menších sil za vzniku a rozvoje únavových trhlin (únava-fatigue). 14

15 Stárnutí kompozitních materiálů Heterogenní materiály složené z polymerní matrice a částicového plniva nebo vláknové výztuže. Hlavní složky částicových kompozitů: Matrice (matrix), Plnivo (fillers), Vazebná činidla (coupling agents). 15

16 Funkce jednotlivých částí: Matrice - přenáší mechanické zatížení na vyztužující částice, - chrání plnivo před poškozením vnějším prostředím. Plnivo - nese zatížení působící na kompozit. Vazebná činidla - zprostředkují přenos sil z matrice na plnivo, - usnadňují rozptýlení plniva 16 v monomerech.

17 Složení matrice: monomery (Bis-GMA, UDMA, EGDMA, TEGDMA, HDDMA, iniciátory, inhibitory. Fotoiniciátory: Nejčastěji kafrchinon, ale i PPD, acylfosfinoxidy Kafrchinon (CQ) Aminy (koiniciátory-zdroj volných radikálů) etyl-4-(n,n -dimetylamino)benzoát (EDMAB), N,N -dimetylaminoetylmetakrylát (DMAEMA). Inhibitory: 4-MF, BHT. 17

18 Plnivo: silanizací upravené Ba-Sr sklo, Zr syntetické sklo (Zr-silica), YbF 3, pyrogenní SiO 2 (silica) Vazebná činidla: silany γ-metakryl-oxypropyltrimetoxysilan (A 174) Upravený povrch Neupravený povrch 18

19 1. Koroze kompozitních materiálů Koroze kompozitních materiálů zahrnuje degradaci/rozklad částic plniva, porušení vazby plnivo-matrice a degradaci polymerní matrice kompozitu. Závisí na rychlosti difuze vody do struktury kompozitu, jež je funkcí složení (typ monomeru, obsahu plniva a stupně polymerace matrice kompozitu). 19

20 A. Degradace částic plniva Hydrolytická degradace/rozpad křemičité struktury částic plniva na povrchu, ale i uvnitř kompozitu. Její rychlost a rozsah závisí zejména na složení skla a jeho povrchové úpravě silany. Průnik vody do struktury částic způsobuje: - Uvolňování iontů (Na, Ba, Sr, Zr, Yb, Si, ale i stop Ti, Pb, Co ) obsažených ve skle, - Nárůst ph v okolí částic na cca 9,0-9,5, v jehož důsledku je dál urychlen rozklad křemičité struktury skla (autokatalytický mechanismus), 20

21 - Napětí v povrchové, hydratované vrstvě částic skla v důsledku náhrady atomů kovů malými ionty H + /H 3 O +, což dále urychluje rozpad plniva stress corrosion. K rozkladu struktury skleněného plniva může docházet i aplikací koncentrovaných kyselých fluoridačních gelů (Acidulated Phosphate Fluoride, APF gely), a to reakcí F - iontů s Si. 21

22 B. Porušení vazby plnivo-matrice Hydrolytická degradace: 1. Esterové vazby v molekule silanu (1), 2. Vazby Si-O-Si mezi povrchem skla a molekulami silanu (2). 22

23 23 Povrch částice skleněného plniva O-Si- O-Si- (1) (2) CH 2 =C(CH 3 )CO 2 (CH 2 ) 3 -Si O CH 2 =C(CH 3 )C0 2 (CH 2 ) 3 -Si O- O-

24 C. Degradace polymerní matrice Její rychlost a rozsah závisí především na stupni vytvrzení čím je větší, tím vyšší je tvrdost matrice a nižší rychlost difuze vody do její struktury. Důsledky difuze vody do polymerní matrice: Uvolňování nezreagovaných, tj. volných monomerů, složek iniciačního systému a dalších látek obsažených v jejich formulaci, Uvolňování produktů hydrolytického rozkladu monomerů a polymerů (rozklad esterové vazby) - alkoholů, metakrylové/akrylové/trimelitové kyseliny, bisfenolu A (z bis-gma, bis- 24 EMA) a dalších látek,

25 Změkčení/plastifikace polymerní matrice vodou - pokles pevnosti a mechanické odolnosti kompozitu, zvýšení náchylnosti k abrazi a frakturám, Degradace polymerní matrice může být iniciována i tepelným zatížením kompozitu při jeho broušení dokončování bez chlazení vodou. Lokální teplota často přesahující 200 o C vede nejenom ke štěpení polymerních řetězců, ale i uvolňování nízkomolekulárních rozkladných produktů (včetně např. formaldehydu). 25

26 Poznámky: Průnik vody a hydrolýza polymerních složek adheziv a kolagenních vláken dentinu je i nejčastější příčinou selhání adhezní vazby mezi kompozitními materiály a tvrdými zubními tkáněmi, V případě některých bazálních a ortodontických pryskyřic nebo tkáňových kondicionérů (neplněné metakryláty) se kromě monomerů a složek iniciačních systémů mohou uvolňovat i použitá změkčovadla, např. ftaláty. 26

27 2. Abraze kompozitních materiálů Abraze kompozitních materiálů a abraze skloviny antagonisty vede ke zhoršení estetických vlastností a zachycování pigmentů způsobujících změnu zabarvení kompozitních rekonstrukcí. Odolnost proti abrazi: 1. Zvyšuje se s tvrdostí povrchu kompozitu - stupněm naplnění, 2. Zvyšuje se zmenšováním částic plniva, 3. Zvyšuje se s tvrdostí matrice - se stupněm její polymerace/vytvrzení. 27

28 4. Rychle se snižuje se v důsledku koroze kompozitu. 3. Pevnost kompozitních materiálů Křehký materiál s nízkou odolností proti šíření lomu I přes dostatečnou pevnost v tlaku (cca 350 MPa), problém činí nižší pevnost v tahu a zejména v ohybu (cca 120 MPa). Kritickým faktorem je přítomnost defektů bublin, ostrých hran, rýh po broušení, které iniciují porušení/lom kompozitu již při zatíženích menších, než jeho deklarovaná pevnost. 28

29 Typické povrchové rýhy a mikrotrhliny (cracks), vznikající broušením povrchu kompozitu hrubými diamantovanými nástroji. Tyto defekty působí jako koncentrátory napětí a iniciují lomový proces. Povrch proto vždy zaleštit

30 Odolnost proti únavě Kontakt s antagonistou nebo tvrdými částicemi potravy, generuje lokální tahové a tlakové pole, které může iniciovat vznik trhlin. Cyklické zatěžování vede k růstu těchto trhlin a neočekávané fraktuře kompozitu při malém zatížení. Oblast tlakového zatížení Horizontální a vertikální trhlinky 30

31 Růst únavových trhlin 31

32 Stárnutí sklo-ionomerních Hlavní složky GIC: cementů (GIC) Prášek: částice fluoro-křemičitého skla s vysokým obsahem Ca (Sr, La-RTG), Al, P, F ionty, a často s přídavkem namleté, vysušené polykyseliny. Tekutina: roztok % poly(itakonové), akrylové, maleinové kyseliny a jejich kopolymerů, kyselina vinná, polykyseliny s naroubovanými metakrylátovými skupinami s dvojnými vazbami, složky iniciačního systému, HEMA a další monomery 32 u hybridních typů.

33 1. Koroze GIC Rozpustnost a sorpce - velmi vysoká oproti kompozitním materiálům - důsledek síťování iontovou vazbou (klasické cementy), přítomnosti iontů (osmotický efekt) a přítomnosti vody v matrici cementu. Sorpce a rozpouštění GIC způsobuje: 1. Hydrolýzu částic skla cementu - uvolňování iontů Ca, Al, Si, Sr a dalších, zejména při nízkém ph (již okolo 4,5). Korozně nebezpečné jsou zejména komplexotvorné kyseliny, např. kyselina citronová. 33

34 2. Vymývání volných nezreagovaných monomerů, oligomerních kyselin, složek iniciačních systémů použitých při výrobě polykyselin a dalších přítomných látek. 3. U hybridních typů vymývání: - HEMA a dalších monomerů (síťovadla typu TEGDMA, EGDMA.), - složek fotoiniciačního systému: CQ, acylfosfonoxidy, difenyljodoniumchlorid, aminy, apod. V důsledku sorpce vody nárůst objemu až o 5 %. Utěsnění spáry, ale mírný vzrůst objemu; sorpce vody z dentin. tubulů někdy vnímána jako postoperační bolest. 34

35 2. Abraze a pevnost GIC V důsledku menší pevnosti a vysoké křehkosti výrazná abraze. Závisí významně na typu, složení a dodržení mísícího poměru. U ručně míchaných na přítomnosti vmíchaných vzduchových bublinek (defekty). Degradace GIC výrazně závisí na maturaci cementu vyšší v prvních dnech a týdnech po aplikaci. Proto je důležité chránit povrch GIC po zhotovení ochranným lakem

36 Stárnutí zubních amalgámů 1. Amalgámy s nízkým obsahem mědi Typické celkové složení slitiny: 65 % Ag, cca 25 % Sn, do 6 % Cu, do 2 % Zn. Sn zlepšuje mechanické vlastnosti, prodlužuje zpracovatelnost, Cu zlepšuje zpracovatelnost (pevnost a tvrdost Ag/Sn) slitiny a korozní odolnost amalgámu, Zn odstraňuje nečistoty při výrobě slitiny, zlepšuje plasticitu, ale zvyšuje expanzi amalgámu. Hlavní fáze slitiny: Ag 3 Sn(γ) + Cu 3 Sn majoritní minoritní 36

37 Tuhnutí nízkomědnatých amalgámů: Ag 3 Sn(γ) + Hg Reakce stříbra ze slitiny Ag 2 Hg 3 (γ 1 ) + Ag 3 Sn(γ) Částice slitiny Množství menší než k úplné amalgamaci Matrice amalgámu Nezreag. částice slitiny Reakce cínu ze slitiny Sn 8 Hg(γ 2 ) Tvoří až 10 % objemu amalgámu, měkká fáze, náchylná ke KOROZI 37

38 2. Amalgámy s vysokým obsahem mědi (non γ 2 ) Typické složení: % Ag, % Cu, % Sn a) Směsné blended/admix/dispersion Pilinové částice z nízkoměďnaté slitiny Ag 3 Sn Směs se sférickými částicemi eut. slitiny Ag 3 Cu 2 b) Sférické částice Ag/Sn/Cu (unicompositional) AgSnCu+Hg Ag 2 Hg 3 (γ 1 ) + Cu 6 Sn 5 (η 1 ) (částice slitiny Ag 3 Sn a Cu 3 Sn) Příklad: tuhnutí unicompositional typu: (velké množství malých částic fáze η 1 (odolných korozi) v matrici γ 1 ) 38

39 1. Koroze amalgámů Fáze Ag 2 Hg 3 (γ 1 ) - stabilní, pokrývá se pasivační vrstvou SnO 2 z malého množství v ní rozpuštěného Sn. Stabilní v ústní dutině jsou i částice fází Ag 3 Sn(γ) a Cu 3 Sn. - U nízkoměďnatých amalgámů se povrch málo odolné fáze Sn 8 Hg(γ 2 ) pokrývá pasivační vrstvou SnO 2 ale: 1. tato vrstvička je narušována přítomnou Hg, 2. má nízkou pevnost a díky tomu se snadno z povrchu amalgámové výplně odstraní abrazí. 39

40 Rozpouštěním zrn Sn 8 Hg(γ 2 ) dispergovaných v matrici Ag 2 Hg 3 (γ 1 ) vzniká SnO 2, Sn chloridy, CuCl, CuSCN, AgSCN a další soli. Rovněž volná rtuť, která reaguje se zbytkovým Ag 3 Sn a zůstává součástí amalgámu. Z části se však může uvolňovat odpařováním. Částice amalgámu a Hg byly nalezeny i ve sklovině, dentinu i pulpě, nebo jako pigmentace "amalgam tattoo" (tetováž, tetování) měkkých tkání v okolí amalgámových výplní. - U vysokoměďnatých amalgámů má fáze Cu 6 Sn 5 (η 1 ) vyšší chemickou odolnost proti korozi, než fáze Sn 8 Hg(γ 2 ). Mezi korozními produkty se vyskytují především soli Cu. 40

41 Galvanická koroze V přítomnosti dvou odlišných kovů/slitin v ústní dutině nebo jejich přímým kontaktem vzniká galvanický článek. Amalgám obvykle anoda (méně ušlechtilý) rozpouští se a to i v přítomnosti nejenom ušlechtilých kovů (Au, Ag, Pd), ale i obecných kovů (Ni-Cr slitin). Galvanický článek vzniká: 1. Mezi stěnou amalgámové výplně v kontaktu se zubními tkáněmi a okluzním povrchem výplně a přispívá k rychlejší korozi amalgámů na rozhraní 41 kavita-výplň.

42 2. Při rozdílném složení elektrolytu v aproximálním prostoru se zbytky plaku, potravy atd. proti volným plochám výplně v kontaktu se slinou. 3. Při rozdílné koncentraci kyslíku - v místech s jeho menší koncentrací urychlení koroze. 42

43 Projevy koroze amalgámů: 1. Ztrátu lesku a ztmavnutí tarnishing povrchu amalgámu reakcí se sirníky v přítomnosti bakterií. 2. Rozpouštění zrn málo odolných fází na povrchu amalgámových výplní, čímž dochází k bodové/důlkové korozi ( dipping ). Jejím šířením do hloubky výplně štěrbinová koroze ( crevice ) v celém objemu amalgámu. Štěrbinová koroze se vyskytuje nejenom na okluzním povrchu, ale zejména na rozhraní zubních tkání a výplně. 43

44 Důlková a štěrbinová koroze elektrolyt Okraj štěrbiny/důlku katoda + Dno štěrbiny anoda + - Povrch amalgámové výplně s typickými důlky způsobenými korozí při: a) malém 35, b) větším zvětšení 250x.

45 3. Korozí se zvyšuje drsnost povrchu amalgámu (snazší zachycení bakterií, zbytků potravy), snižuje se tvrdost povrchu, odolnost proti abrazi a pevnost amalgámu. 4. Do sliny a okolních tvrdých a měkkých tkání se uvolňují korozní produkty amalgámu obsahující ionty (Hg, Ag, Sn, Cu, Zna další). Projevem vzniku galvanických článků je galvanismus generace elektrického proudu a urychlení rozpadu amalgámu v přítomnosti jiných kovů - negativně vnímán pacienty. 45

46 Abraze a pevnost zubních amalgámů 1. V průběhu tuhnutí se zvyšuje podíl fáze Ag 2 Hg 3 (γ 1 ) zvýšení tvrdosti, pevnosti a odolnosti proti abrazi(hodiny, dny), 2. Zvyšuje se křehkost amalgámu, 3. Zvyšuje se kríp (plastická deformace při dlouhodobém zatížení), v jehož důsledku může docházet k porušení okraje amalgámových výplní a zachycování plaku a zbytků potravy, 4. Galvanická koroze vede ke vzniku hlubokých trhlin s dopadem na pevnost amalgámu. 46

47 Materiál 2 Srovnání vybraných mechanických Pevnost v tlaku [MPa] vlastností Pevnost v ohybu [MPa] Tvrdost 1 [MPa] Relativní abraze [%] Amalgám Kompozit GIC Sklovina Dentin <sklovina 1 Tvrdost Knoop (Knoop hardness number), 2 měřeno po 7 dnech. 47

48 Stárnutí protetických slitin Klasifikace dentálních slitin 1. Slitiny s vysokým obsahem ušlechtilých kovů ( high-noble alloys ), 2. Slitiny ušlechtilých kovů ( noble alloys ), 3. Slitiny zejména obecných kovů ( predominantly base metals ) 48

49 Slitiny s vysokým obsahem ušlechtilých kovů Ušlechtilé kovy 60 % Au 40 % Au-Ag-Pt Au-Cu-Ag-Pd-I Au-Cu-Ag-Pd-II Obsah Au obsah není specifikován Au-Cu-Ag-Pd-III Au-Ag-Pd-In Pd-Cu-Ga Ag-Pd Slitiny ušlechtilých kovů Ušlechtilé kovy 25 % 49

50 Slitiny zejména obecných kovů Ušlechtilé kovy 25 % Na bázi kobaltu kobaltové slitiny Co 60 % Cr 30 % Na bázi niklu niklové slitiny Ni 60 % Cr 20 % Příklady složení Co-Cr-Mo-Si-Mn Co-Cr-Mo-W-Si Co-Cr-Mo-Ti Cr a Mo zvyšují tvrdost Příklady složení Ni-Cr-Mo-Si Ni-Cu-Mo Pro obsah niklu toxičtější a alergizující vysoká teplota tání ( C) 50

51 1. Koroze protetických slitin Projevuje se obdobně jako u amalgámů zmatovatěním povrchu, bodovou a štěrbinovou korozí. Galvanický článek může vznikat i mezi nečistotami (zejména zbytky méně ušlechtilých kovů) v odlitku, či rozdílů v jeho složení na různých místech. Koroze za napětí (stress corrosion) Kombinací korozního prostředí a mechanického napětí může docházet k frakturam slitiny. Obzvláště při tváření za studena (ohýbání za normální teploty) vznikají ve struktuře takto namáhaných míst pnutí, která usnadňují anodickou oxidaci. 51

52 Faktory určující korozi slitin Hlavními faktory jsou - složení slitiny (obsah neušlechtilých kovů), způsob jejího zpracování (vnitřní struktura), povrchové vlastnosti slitiny (případná pasivace), přítomnosti dalších kovů. Korozní chování slitin závisí na postavení konstitučních kovů v elektrochemické řadě kovů Kovy jsou seřazeny podle jejich elektrodového potenciálu (vzhledem k vodíkové elektrodě). 52

53 Kovy stojící vlevo od H jsou označovány jako neušlechtilé a vpravo stojící jako ušlechtilé. Kov stojící vlevo redukuje (současně se oxiduje a rozpouští) kov stojící vpravo. Platí i opak; kov stojící napravo, je schopný kov vlevo od něho zoxidovat a sám se přitom redukovat. Množství uvolněných iontů nemusí vždy odpovídat koncentraci kovů ve slitině. Elektrochemická řada kovů (dle Beketova) Li K Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Sn Pb H Cu Ag Hg Pt Au <- neušlechtilé kovy ušlechtilé kovy ->

54 Elektrochemická řada kovů s hodnotami elektrodových potenciálů proti vodíkové elektrodě. Kov Ca Al Ti Zn Cr Fe Co Ni Sn H Cu Ag Hg Pt Au Elektrochemický potenciál [V] -2,9-1,7-1,6-0,8-0,7-0,4-0,3-0,3-0,1 0 +0,2 +0,8 +0,8 +1,2 +1,5 Kovy s vysokými zápornými hodnotami (stojící vlevo od H) jsou náchylné ke korozi, kovy vpravo jsou odolnější. Slitina H Typické elektrodové potenciály několika dentálních slitin v umělé slině Dle Craig s Restorative Dental Materials, 12th. Edition Amalgám Nízkoměďnatý Vysokoměďnatý Ni slitny Co slitiny Slitina Au-Cu-Ag Slitina Au-Pt-Pd-Ag Elektrochemický potenciál [V] 0-1,7 0,02 0,10 0,12-0,25 0,30 0,35 0,35-0,45

55 Nežádoucí účinky koroze slitin Rozpouštění a uvolňování iontů konstitučních kovů a jejich příměsí do organismu (alergizující účinek Ni, Cr, Pd ), ztráta lesku a barvy, nárůst drsnosti a snížení mechanické odolnosti. Riziko může představovat i uvolňování částic slitiny do organismu abrazí nebo vdechováním jejich částic při úpravách broušením v laboratoři, či ordinaci. 55

56 Stárnutí keramických materiálů Dvoufázová struktura skelná matrice a krystalická fáze (skelné keramické materiály, sklem infiltrované materiály), nebo polykrystalická struktura bez skelné fáze. Matrice živcové sklo (KAlSi 3 O 8 ) Krystalická fáze: Krystalická fáze Pevnost v ohybu [MPa] leucit KAlSi 2 O alumina Al 2 O lithiumdisilikát Li 2 Si 2 O spinel MgAl 2 O zirkon ZrO

57 Jedná se o velmi křehké materiály, jejichž stabilita v ústní dutině je ovlivňována: 1. Odolností proti degradaci ve vodě a kyselému prostředí, kdy se z jejich struktury mohou uvolňovat kovové ionty skelné i krystalické fáze a to zejména u materiálů s vyšším obsahem skelné fáze, 2. Přítomností defektů dutin, pórů a ostrých hran vznikajících při úpravách náhrady broušením a air-abrazí, a které působí jako koncentrátory napětí a iniciátory trhlin, 3. Odolností proti šíření trhlin. 57

58 4. U zirkoničité keramiky nízkoteplotním stárnutím (low temperature ageing). ZrO 2 velmi pevná keramika s vysokou pevností a odolností proti šíření trhlin. Komplikovaná krystalografická struktura: ZrO 2 monoklinický (m) do 1170 o C tetragonální (t) do 2370 o C kubický při vyšších teplotách Transformace tetragonální monoklinický (t-m) je spojena s nárůstem objemu o cca 4,5 % - stabilizuje růst trhlin. Ke stabilizaci t modifikace za normální teploty je přidáváno Y, Mg, Ca. 58

59 monoklinický tetragonální trhlina Transformace t-m generuje tlak uzavírající rostoucí trhlinu, snižuje napětí před čelem trhliny a zastavuje její růst. Problém: transformace t-m nastává i při mechanickém zatížení broušením, air-abrazí a samovolně i v přítomnosti vody (low temperature aging) vždy se zhoršením mechanické odolnosti této keramiky

60 1. Koroze keramických materiálů Obecně výborná odolnost proti působení chemických látek a kyselin. V případě APF gelů (Acidulated Phosphate Fluoride), a přípravků s vyšší koncentrací např. SnF 2 napadení skelné živcové matrice a uvolňování iontů z její struktury. Rozpouštění matrice vede ke zvýšení drsnosti povrchu a narušení povrchové struktury keramiky (zbarvování, akumulace plaku, nárůst abrazivity..). U běžných přípravků s obsahem do 2% NaF a 0,4% SnF 2 významné porušení povrchu živcové keramiky prokázáno nebylo. V přítomnosti kyselých nápojů dochází k vyluhování iontů Na, K, Mg, Y, Al, Ca, Li a dalších, byť v menších koncentracích, než u ostatních rekonstrukčních materiálů. 60

61 2. Abraze a pevnost keramických materiálů V důsledku křehkého chování skelné matrice je zejména živcová keramika náchylná k frakturám již při malém zatížení. Povrchové mikrofraktury vedou k vylamování skelných částí keramického materiálu zvyšují drsnost povrchu a jeho abrazivní vlastnosti. U některých typů proto výrazná abraze antagonisty. Schema křehkého porušení skelné matrice povrchovými mikrofrakturami Krystalická fáze Skelná matrice 61

62 Závěr Stárnutí zubních materiálů v ústní dutině vede vždy ke zhoršení jejich vlastností včetně biologických. Je proto nutné znát základní vlastnosti materiálů a dodržovat doporučené postupy při jejich aplikaci.