plastik-ambalaj.com

Polimerik diş restorasyon kompoundlarının ışınlama ile kürlenmesi

Özet 

Bu çalışmada, polimerik diş restorasyon kompoundlarına 10, 20 ve 40 saniye olmak üzere farklı sürelerde LED (Laser Emitting Diode) ve QTH (Quartz Tungsten Halogen) olarak iki farklı ışın kaynağı ile uygulanan kürleme işleminin uygunluğu incelenmiştir. Oluşan kompozitlerin yapısındaki dönüşümler Kızıl ötesi Fourier Transform (FTIR) analizi ile incelenirken, olası renk değişimlerini incelemek amacıyla sarılık değeri ölçümleri yapılmıştır. Diş kompozitlerinin FTIR spektrumu analizinde dönüşüm değerlerinin kompound türüne, ışın kaynağına ve ışınla kürlenme sürelerine bağlı olarak % 52-99   aralığında değiştiği saptanmıştır. Sarılık indisi incelemesinde kürlenmemiş kompozit için sarılık indisi değeri 18,6 iken, kürlenmiş kompozitlerde kompound türüne ve kürlenme zamanına bağlı olarak 42-46 aralığında olduğu görülmüştür.

Anahtar Sözcükler: Polimerik diş dolgu kompoundları, ışın-polimerleşme, monomerlerin dönüşüm derecesi, ışınla kürleme

Giriş

Kompozit dolgular genel olarak taşıyıcı faz, dağılmış tanecik fazı ve arayüz fazı olmak üzere üç fazdan oluşur. Polimerik kompozit yapıdaki diş dolguları, taşıyıcı faz olarak görev yapan organik yapının, içerisinde dağılmış halde belirli oranlarda bulunan inorganik taneciklerin eklenmesi sonrasında polimerleşmesi ile oluşturulur. Kompound maddelerin sertleşmesi, uzun süre saklanması ve rengini koruması için gerekli maddeler organik matrise eklenir. Dağılmış tanecik fazı ise kompozite sertlik ve dayanıklılık sağlar.

Bu yapıda organik matris ile inorganik taneciklerin arasında bağ oluşumunu sağlamak üzere eklenen ve kompozitin üstün özellikler kazanmasını sağlayan silanlı ve diğer bağlayıcı maddeler üçüncü fazı oluşturur. 

Şekil 1’de verilen kürleme ışın kaynaklarından QTH görünür ışık verir. LED ışık kaynağının güç yoğunluğu genellikle daha yüksek olduğundan potansiyel olarak daha yüksek ısıl yayma ve kürleme derinliği sağlar. 

Kuramsal

Dönüşüm derecesi, polimerleşme sonrası büzülme ve gerilim oluşumuna neden olan ve diş restorasyon kompozitlerinin başarımını sınırlayan fiziksel, mekanik ve biyolojik olarak etkileyen önemli bir parametredir. Uygun bir dalga boyunda verilen ışın, foto-polimerleşmeyi başlatır ve çapraz bağlı polimerik matrisi üretir. Monomerin polimere dönüşüm derecesi örneklerin kızıl ötesi Fourier Transform (FTIR) spektrumu alınarak bulunabilir.  FTIR spektrumunda belirli dalga sayısında karşı gelen ışık geçirgenlik değerleri (T) yardımıyla kompozitin ışık soğurumu (A) hesaplanır (Denklem 1).

A=log Denklem 1

Işınla kürleme öncesi ve sonrası spektrumlarında kürlenmeyen yani tepkime sonrasına kalan C=C bağlarının yüzde oran (C=C)tsk, alifatik C=C grubunun 1638cm-1’de soğurum değerlerinin standart ya da referans olarak alınan aromatik C-C grubunun 1610cm-1’de verdiği tepe noktasındaki soğurum değerine oranı ile Denklem 2 de gösterildiği gibi bulunur.

(C=C)tsk= Denklem 2

Monomerin polimere dönüşüm oranı, %D, toplam %100 değerinden tepkimeye girmeyen C=C bağlarının kalan miktarının; yani (C=C)tsk değerinin çıkartılması ile Denklem 3 de gösterildiği şekilde bulunur.

%D=%100-(C=C)tsk  Denklem 3

Diş kompoundlarının kürlenme öncesi ve sonrası arasındaki renk farklılıklarını saptamak üzere sarılık indisi ölçümü yapılır. Renk değerleri L* (beyazlık, parlaklık/siyahlık), a* (kırmızılık/yeşillik) ve b* (sarılık/mavilik) olarak ifade edilmektedir.  Kürlenmemiş diş kompozitlerinin ölçümü referans olarak alındığında kürlenme sonrası örneğin L*, a*, b* değerlerinin referans değerler ile farkı, ∆L*, ∆a* ve ∆b* ile verilir. Işınla kürleme işlemi sırasındaki renkteki bozunumları (berraklığın, saydamlığın yok olması) ve beyazlık derecesini göstermek üzere sarılık ve beyazlık indisleri (sırasıyla YI ve WI değerleri) kullanılır.

Toplam renk değişim farkı (ΔE) ışınlama sürecinde renk değişimini tanımlamaktadır Denklem 4 ve kullanılarak hesaplanır.             

Denklem 4

Deneysel çalışmalar

Bu çalışmada kullanılan ticari diş kompoundları Tablo 1’de verilmiştir. 

G, T ve S olarak kodlanan diş restorasyon kompoundlarına 10, 20 ve 40 saniye süreyle LED ve QTH ışın kaynakları ile kürleme uygulanmıştır. LED 1000 mW/cm2, QTH ise 400 mW/cm2 ışın yoğunluğu sağlamıştır. Işınlama sonucu polimerik diş kompozitlerinin kürlenme dönüşüm dereceleri Perkin Elmer Specrum BX model Fourier Transform Spektroskopisi ile incelenmiştir.

Filmlerin renk, sarılık ve beyazlık değerleri HunterLab LabScan XE (Reston, VA, USA) model kolorimetre ile ölçülmüştür. 

Tablo 1. Çalışmada kullanılan ticari polimerik diş restorasyon kompound malzemeleri

Sonuçlar ve tartışma

Hazırlanan kompozitlerin Şekil 2’de verilen FTIR spektrumlarından Denklem 3’e göre hesaplanan dönüşüm derecesinin kimi türlerde, Tablo 2’de gösterildiği gibi %90-99 değerlerine ulaştığı bulunmuştur. Diş kompozitlerinin dönüşüm değerlerinin kompound türüne, ışın kaynağına ve kürlenme sürelerine bağlı olarak % 52-99 aralığında değiştiği saptanmıştır. Işınlanmamış, ham diş kompoundlarının dönüşüm derecelerine bakıldığında genel olarak %90 ve üzeri değerlerde olduğu görülmüş ve bunun nedeni olarak ham kompoundların FTIR analizi yapılana kadar açık havayla etkileşmesi sonucunda hava oksijeniyle hızlıca polimerleşmesi olabileceği düşünülmüştür.

Dönüşüm dereceleri kompound türlerine göre değişim göstermekte, kürlenme süresi ile genel eğilim olarak artmaktadır. Farklı süre ile ışınlanan örneklerin her iki ışın kaynağı ile kürlenmesinde dönüşüm derecesinin yaklaşık aynı kaldığı, sonuç olarak kullanılan tabaka kalınlığı ve örnek büyüklüğü için 10 saniye kürlemenin yeterli olduğu anlaşılmıştır.

Şekil 3, diş kompozitlerinin LED ve QTH ışın kaynaklarıyla kürlenmeleri sonrasındaki L*, a*, b* değerlerini, Şekil 4, ise sarılık (YI) ve beyazlık (WI) değerlerini göstermektedir. Kompozitlerin sarılık indisi incelemesinde ışınlama öncesi kompozit için sarılık indisi değeri 18,6 iken, kürlenmiş kompozitlerde 42-46 aralığında olduğu görülmüştür. 

Şekil 5, G ve S olarak kodlanan diş kompozitlerinin ham halleri referans olarak alındığında ışınlama ile renk değişimini göstermektedir. Buna göre, G1 örneği 10 - 20 saniye ışınlama ile renk değişimi gösterirken,  20 ile 40 saniye ışınlamada önemli bir değişim gözlenmemiştir. G2 örneği değişik ışınlama sürelerinde değişik değerler göstermiştir. S1 ve S2 örnekleri ise renk değişiminde kararlı bir davranış göstermemiştir. S1 örneği renk değişimi artan kürleme süresi ile birlikte azalmıştır.  Öte yandan, S2 örneğinin renk değişimi, kürleme süresi ile artış göstermiştir. 

Renk değerleri incelendiğinde kürlenme süresinin önemli bir fark getirmemesi, kürlenmesi tamamlanan örnekte bozunmaların sürmediğini düşündürmektedir. Işın kaynakları karşılaştırıldığında ise, QTH’nin genel olarak daha az renklenme verdiği anlaşılmıştır

Yorumlar

Diş kompoundlarının kürlenmesi kompozitlerin kullanım süresi ve kalitesi açısından önem taşımaktadır. Kürleme olayı kompoundların dönüşüm derecesini dolayısı ile kompozitlerin fiziksel, mekanik ve biyolojik özelliklerini etkileyen önemli bir parametredir.  

Farklı ışın kaynakları arasında kürlenme derecesi açısından anlamlı bir fark gözlenmemiştir. Dönüşüm derecesinin kompoundun türüne göre değişmekte olduğu, kürlenme süresinin ve ışın kaynağı türünün anlamlı bir etkisi olmadığı anlaşılmaktadır. Işın kürlemesi ile daha yüksek dönüşüm dereceleri elde etmek amaçlanırken, bunun bağ yapmış ara yüzeylerde gerilim oluşumuna neden olan polimerleşme büzülmesini arttırabileceği ve hatta bağın kopmasına neden olabileceği gibi bazı sorunlar ortaya çıkardığı düşünülmektedir.

Diş kompozitlerinin kürlenme başarımının incelemelerinde bir yol olarak FTIR ve renk analizleri önerilen bu çalışma yaygın olarak diş restorasyonunda kullanılan kompozitlerin özelliklerinin belirlenmesi açısından önem taşımaktadır. 

Bilgilendirme ve teşekkür: 

Bu çalışma Ege Üniversitesi Mühendislik Fakültesi tarafından düzenlenen II. Ulusal Ege Kompozit Malzemeler Sempozyumu KompEge 2013’de sözlü olarak sunulmuş ve kongre sayfasında  (http://www.kompege.ege.edu.tr/files/kompege2013_bildiriler_kitabi.pdf) yayınlanmıştır. 

Diş kompoundlarının sağlanmasında ve kürlenmesinde emeği geçen Prof. Dr. Şebnem Türkün’e ve sarılık indeksi ölçümündeki katkılarından dolayı Ar. Gör. Seher Dereli Perinçek’e teşekkür ederiz.

Kaynaklar

1.Ferracane, J. L.;‘‘Resin Composite-State of art’’, Dental materials 27 (2011) 29-38

2.Obici, A. C., Coelho, M. A., Frollini, E., Correr-Sobrinho, L., Fernando de Goes, M., Elias, G., Henriques, P.;‘‘Monomer Conversion at different dental composite depths using six light-curing methods’’, Polymer Testing, 25 (2006) 282-288 

3.Cramer, N.B., Stansbury, J.W., and Bowman, C.N.; “Recent Advances and Developments in Composite Dental Restorative Materials”, J. Dent. Res. 90 (2011) 402-416. 

4.Mendes, L. C., Tedesco, A. D., Miranda, M. S., Benzia, M. R., Chagasa, B. S.; ‘‘Determination of Degree of Conversion as a Function of Depth of a Photo-initiated Dental Restoration Composite-II application to commercial SureFilTM’’ Polymer Testing, 24 (2005) 942–946 

5.Leprince, J.G., Leveque, P., Nysten, B., Gallez, B., Devaux, J., Leloup, G.,;‘‘New insight into the “depth of cure” of dimethacrylate-based dental composites’’, Dental Materials 28(2012) 512-520 

Sevgi Ulutan, Tuğçe Uysalman, Ceren Bahar Şengiz, Göksenin Kurt Çömlekçi

EGE Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi Kimya Mühendisliği Bölümü, Bornova, İZMİR 35100

sevgi.ulutan@gmail.com, goksenin.kurt@ege.edu.tr