Συμβολή στη μελέτη της αντοχής στη διάτμηση του δεσμού μεταξύ εργαστηριακής σύνθετης ρητίνης επικάλυψης και πολυμερών ενισχυμένων με ίνες

Abstract

Nowadays, the demand of more aesthetic prosthetic restorations increases constantly. This fact leads to the investigation to develop new materials with improved aesthetic characteristics. Such composite materials are the Fiber-Reinforced Composites (FRCs). They have been introduced for a variety of dental restorative applications. In Fixed Prosthodontics, FRCs are suggested to be used as substructures to provide increased strength and rigidity beneath the newer hybrid particulate filler composite veneering materials (laboratory composites or ceramic optimized polymer-ceromer). According to several studies, FRC substrates have high strength, almost equal to metals. However, in their clinical use it is reported that the veneering composite to the FRC frame bonding, might be inferior. The aim of this study was to compare the shear bond strength of a veneering composite (Adoro) to differently treated FRC (Vectris) substrates (flat surface, fiber net, rods). The use of a silane agent was also estimated. They were fabricated 117 specimens equally divided in nine groups. The veneering composite (SR Adoro dentin) was bonded to substrates of rectangular shape (10x10x1 mm) through a translucent celluloid tube with inner diameter of 5 mm and 3 mm height. In control group the substrates were made of a base metal alloy (4all). The rest groups included FRC substrates. In group 1, the FRC-substructures were flat and made of unidirectional glass fibers and a silane agent was applied. In group 2, the FRC-substructures were also flat with unidirectional glass fibers but without silane agent. In group 3, the FRC substructures were flat made of a glass fiber net where a silane agent was applied. In group 4, the FRC substructures were flat made of a glass fiber net but without a silane agent. In group 5, the FRC substructures had retentive rods on their surface and they were made of unidirectional glass fibers and a silane agent was applied. In group 6, the FRC substructures had retentive rods, unidirectional glass fibers but no silane agent. In group 7 the FRC substructures had retentive rods and made of a glass fiber net and a silane agent was applied and in group 8 the FRC substructures had retentive rods, fiber net but no silane agent. All specimens were thermocycled for 5.000 cycles in 5 oC and 55 oC for 30 s respectively and shear strength testing was performed at a constant crosshead speed of 0.5 mm/min according to ISO 10477. In order to characterize the fracture mode, the fractured specimens were examined under an optical microscope and selected specimens were examined in a Scanning Electron Microscope. Statistical analysis was performed applying ANOVA (one-way and factorial 3-way) and the Mann-Whitney, Kruskall- Wallis and Chi-square tests. Post-hoc tests were applied where necessary. According to the results, the values of the control group were statistically significant higher than the groups with flat surface and unidirectional fibers. Rods seem to increase the shear bond strength significantly when the FRC substructure is made of unidirectional glass fibers. Silane agent applied on the FRC substructure does not seem to increase the bond strength significantly. Mainly, the fracture mode is cohesive. When the fracture appears mostly inside the FRC substructure, the lower values are presented. Retentive rods seem to increase the percentage of the fracture inside the veneering composite. In conclusion, the resin-metal bond does not differ significantly to the FRC specimens with fiber net or rods. The cohesive mode of fracture presents a good FRC-resin bond. The lower values of the shear bond strength are found when the fracture appears mostly inside the FRC substructure and the higher when the fracture appears mostly inside the veneering composite. Retentive rods seem to increase the FRC-resin shear bond strength and to improve the mode of fracture. Silane agent does not seem nether to increase the shear bond strength neither to influence the mode of fracture.

Οι απαιτήσεις για όλο και πιο αισθητικές αποκαταστάσεις διαρκώς αυξάνονται, γεγονός που οδηγεί την έρευνα στην ανάπτυξη νέων υλικών με καλύτερες αισθητικές επιδόσεις. Σαν τέτοια υλικά προτείνονται τα Ενισχυμένα με Ίνες Πολυμερή (Ε.Ι.Π.) (Fiber-Reinforced Composites - FRCs), τα οποία μεταξύ των άλλων οδοντιατρικών εφαρμογών τους, χρησιμοποιούνται και σαν σκελετοί ακίνητων προσθετικών εργασιών, αντικαθιστώντας τα προσθετικά κράματα. Σαν υλικά επικάλυψης των παραπάνω προσθετικών αποκαταστάσεων, χρησιμοποιούνται σήμερα σύγχρονα συστήματα συνθέτων ρητινών, οι εργαστηριακές σύνθετες ρητίνες (laboratory composites) ή κεραμοποιημένα πολυμερή (ceramic optimized polymer-ceromer), τα οποία εκτός από την αισθητική απόδοσή τους παρουσιάζουν και πολύ βελτιωμένες φυσικο-μηχανικές ιδιότητες. Παρόλο ότι τα ενισχυμένα με ίνες πολυμερή προσδίδουν εξαιρετικές μηχανικές ιδιότητες στο σκελετό των γεφυρών, σχεδόν ισότιμες με εκείνες των μετάλλων, ένα από τα βασικά προβλήματα τους είναι η αδυναμία ισχυρής και σταθερής σύνδεσης με τις εργαστηριακές σύνθετες ρητίνες επικάλυψης. Σκοπός της παρούσας εργασίας ήταν να διερευνήσει την αντοχή του δεσμού στη διάτμηση μεταξύ ενός πολυμερούς υλικού ενισχυμένου με ίνες υάλου (Vectris) και μιας θερμοφωτοπολυμεριζόμενης εργαστηριακής σύνθετης ρητίνης επικάλυψης στεφανών και γεφυρών (Adoro), μετά από διαφορετικές επεξεργασίες διαμόρφωσης της επιφάνειας του ενισχυμένου πολυμερούς (λεία επιφάνεια, πλέγμα, ραβδία). Επίσης ελέγχθηκε ο ρόλος ενός συγκολ-λητικού παράγοντα σιλανίου στην βελτίωση της αντοχής του δεσμού μεταξύ των προαναφερθέντων υλικών. Συνολικά κατασκευάστηκαν 117 δοκίμια διαστάσεων 10Χ10Χ1 mm όπου τοποθετήθηκε, μέσω διαφανούς κυλίνδρου κελλουλοϊτη εσωτερικής διαμέτρου 5mm και ύψους 3mm, εργαστηριακή ρητίνη επικάλυψης (SR Adoro dentin) σύμφωνα με τις οδηγίες των κατασκευαστών. Δέκα τρία από τα δοκίμια αυτά κατασκευάστηκαν από βασικό κράμα (4all) και χρησιμοποιήθηκαν σαν μάρτυρες. Τα υπόλοιπα κατασκευάσθηκαν από ενισχυμένα με ίνες πολυμερή και χωρίστηκαν σε οκτώ ομάδες με 13 δοκίμια η κάθε ομάδα. Στην ομάδα 1 ο Ε.Ι.Π.-σκελετός έφερε επίπεδη επιφάνεια με επιμήκεις ίνες μίας κατεύθυνσης και είχε υποστεί επίδραση παράγοντα σιλανίου, στην ομάδα 2 έφερε επίπεδη επιφάνεια με επιμήκεις ίνες μίας κατεύθυνσης, χωρίς την επίδραση σιλανίου. Η ομάδα 3 είχε Ε.Ι.Π.-σκελετό με επίπεδη επιφάνεια από πλέγμα ινών και είχε υποστεί επίδραση σιλανίου ενώ η ομάδα 4 είχε Ε.Ι.Π.-σκελετό με επίπεδη επιφάνεια από πλέγμα ινών, χωρίς την επίδραση σιλανίου. Οι ομάδες 5 και 6 έφεραν Ε.Ι.Π.-σκελετό με επιφάνεια με ραβδία από ίνες μίας κατεύθυνσης. Τα δοκίμια της ομάδας 5 είχαν υποστεί την επίδραση σιλανίου, ενώ τα δοκίμια της ομάδας 6 όχι. Τέλος, οι ομάδες 7 και 8 είχαν Ε.Ι.Π.-σκελετό με επιφάνεια που φέρει ραβδία, ο οποίος περιείχε πλέγμα ινών. Η ομάδα 7 είχε υποστεί την επίδραση σιλανίου, ενώ η ομάδα 8 όχι. Όλα τα δοκίμια, σύμφωνα με τη σχετική προδιαγραφή ISO 10477, αφού υπέστησαν υδροθερμική ανακύκλωση για 5000 κύκλους σε δεξαμενές θερμοκρασίας 5 oC και 55 oC αντίστοιχα με παραμονή 30 s σε κάθε μία, ελέγχθηκε η αντοχή τους στη διάτμηση σε ειδική συσκευή μηχανικών δοκιμασιών με εφαρμογή σταθερού φορτίου με ταχύτητα φόρτισης 0.5 mm/min. Τέλος, με τη βοήθεια οπτικού μικροσκοπίου και ηλεκτρονικού μικροσκοπίου σάρωσης χαρακτηρίστηκε ο τύπος θραύσης των δοκιμίων. Για τη στατιστική ανάλυση των αποτελεσμάτων πραγματοποιήθηκε Ανάλυση Διακύμανσης με ένα παράγοντα και Παραγοντική Ανάλυση Διακύμανσης με τρεις παράγοντες, όπως επίσης και οι στατιστικοί έλεγχοι Mann-Whitney, Kruskall-Wallis και Chi-square. Ακόμη, εφαρμόστηκαν post-hoc έλεγχοι, όπου ήταν απαραίτητο. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα, ο δεσμός στα δοκίμια με επίπεδη επιφάνεια και ίνες μίας κατεύθυνσης εμφανίζει μικρότερη αντοχή στη διάτμηση σε σύγκριση με τους μάρτυρες. Τα ραβδία αυξάνουν την αντοχή στη διάτμηση κυρίως στην περίπτωση που ο Ε.Ι.Π.-σκελετός φέρει ίνες μίας κατεύθυνσης. Το σιλάνιο δεν επιδρά στην αντοχή του δεσμού. Η θραύση που κυριαρχεί στα Ε.Ι.Π. δοκίμια είναι συνεκτικού τύπου. Όταν συμβαίνει σε μεγαλύτερο ποσοστό στη μάζα του Ε.Ι.Π.-σκελετού συνοδεύεται με τις χαμηλότερες τιμές αντοχής. Η ύπαρξη των ραβδίων φαίνεται να αυξάνει το ποσοστό θραύσης στη μάζα της ρητίνης. Συμπερασματικά θα μπορούσε να ειπωθεί ότι ο δεσμός ρητίνης-μετάλλου δεν διαφέρει στατιστικά σημαντικά με τα Ε.Ι.Π. δοκίμια που φέρουν πλέγμα ή ραβδία. Ο συνεκτικός τύπος θραύσης φανερώνει καλό δεσμό μεταξύ της ρητίνης και του Ε.Ι.Π. Οι χαμηλότερες τιμές αντοχής στη διάτμηση παρουσιά-στηκαν στα δοκίμια όπου η θραύση έγινε μέσα στη μάζα του Ε.Ι.Π. υποστρώματος και οι υψηλότερες όταν η θραύση έγινε στη μάζα της ρητίνης. Τα συγκρατητικά ραβδία φαίνεται να αυξάνουν την τιμή της αντοχής του δεσμού και να διαφοροποιούν τον τύπο θραύσης του δεσμού ρητίνης–Ε.Ι.Π., ενώ η χρήση σιλανίου δεν φαίνεται να επηρεάζει ούτε την αντοχή του δεσμού, αλλά ούτε και τον τύπο της θραύσης.