Glas-jonomer cementi

Glas-jonomer cementi ili staklo-jonomerni cementi su materijali koji se koriste u stomatologiji. To su cementi koji sadrže bazno staklo i kiseli polimer i nastaju acido-baznom reakcijom ove dve komponente. (Mclean & Wilson 1994)

Istorijat

• 1966: Ispitivanje cementa nastalog mešanjem staklo silikatnog praha i vodene suspenzije različitih organskih kiselina.
• 1968,1969: A.D. Wilson, Kent & Lewis otkrili su da mogu napraviti hidrolitički stabilan cement korišćenjem nove staklene formule.
• 1968: Kent je ustanovio da osobine ovog cementa odredjuje odnos AlF₃/SiO₂ u staklu
• 1974: Mclean & Wilson su upotrebilii GJC za zalivanje fisura.
• 1977: Mclean & Wilson predlažu GJC za restauraciju erozija zuba (V klasa). Iste godine predlažu njihovu primenu u dečjoj stomatologiji.

Sastav GJC

U sastav GJC ulaze dve komponente, prah i tečnost. Prah sačinjavaju SiO₂, Al₂O₃, CaF₂, Na₂AlF₆, AlF₃, AlPO₄, a tečnu komponentu poliakrilna kiselina, itakonska kiselina, voda,tartarna kiselina.

Prah se dobija termičkim stapanjem čestica sirovina (kvarc, alumijum, kriolit, fluorid, aluminijum trifluorid, aluminijum fosfat, metalni fluoridi i fosfati) na temperaturi 1100 - 1300ºC u vremenu od 40 – 150 minuta, te njihovim hlađenjem i naknadnim mljevenjem.

Termički obrađena osnova se melje na veličinu čestica od ≤ 20 μm do ≥45 μm u zavisnosti od buduće namjeni GJC :

• za cementiranje – čestice veličine ≤ 20 μm.
• za zalivanje jamica i fisura – čestice veličine od 25 do 35 μm.
• za ispune s niskim mastikatornim stresom – čestice veličine ≈ 45 μm.
• za ispune s visokim mastikatornim stresom – čestice veličine ≥ 45 μm

Kod većine GJC tečnost čini 35 – 65% vodeni rastvor kopolimera poliakrilne kiseline. Kopolimeri sadrže uglavnom akrilnu, itakonsku, maleinsku kiselinu čija molekularna težina iznosi ≈ 56 000. Dodavanjem itakonske kiseline poboljšala se stabilnost i dugotrajnost rastvora poliakrilne kiseline. U svrhu poboljšanja određenih svojstava mogu biti dodate ostale kiseline kao što su: tartarna, salicilna, limunska, sirćetna, itd. Najčešći razlog dodavanja ostalih vrsta kiselina jeste dobiti brže stvrdnjavanje cementa. Naime, u početnim ispitivanjima bilo je potrebno čekati i do 20 minuta da dođe do potpunog stvrdnjavanja cementa. Od svih kiselina tartarna se pokazala kao najbolji izbor i danas se koristi kod većine GJC. Dodavanjem tartarne kiseline skratilo se vrijeme stvrdnjavanja ali ne i radno vrijeme

Poliakrilna kiselina može biti pripremljena u tri oblika:

• Tečni ili vodeni oblik (engl. hydrous) – u obliku vodenog rastvora.
• Isušeni oblik (engl. anhydrous) – poliakrilna kiselina je isušena određenim postupkom (smrzavanjem ili vakuumiranjem) i u obliku praha zajedno s itakonskom dodata preostalom prahu GJC, dok tečnost obično čine voda i tartarna kiselina.
• Kombinovani oblik (engl. semihydrous) – sadrži i tečni i isušeni oblik poliakrilne kiseline.

Reakcija vezivanja

Kiselinsko-bazna reakcija izmedju polikiseline (kisela komponenta) i kalcijum-alumino-silikatnog stakla (bazna komponenta) čini osnov procesa vezivanja GJC-a. Vezani cement ima strukturu kompleksnog kompozita koju čine matriks ( metal-poliakrilni gel) i punioci (jezgra stakla obložena silicijumovim hidro-gelom).

Reakcija vezivanja odvija se u tri odvojene faze koje se međusobno preklapaju:

• Faza oslobađanja jona (ion-leaching phase)– u ovoj fazi vodonikovi joni iz kiseline djeluju na površinu čestica stakla i dolazi do otpuštanja jona, u najvećoj mjeri Ca++ i Al+++. Oni se prvo vežu s fluorom stvarajući nestabilni kalcijumov i aluminijum fluorid. Potom dolazi do njihovog razlaganja i početnog spajanja s lancima poliakrilne kiseline stvarajući stabilniji spoj, pri čemu se oslobađaju joni fluora.
• Hidrogel faza (hydrogel phase) – obično počinje 5-10 minuta nakon miješanja i u njoj počinje inicijalno vezivanje. U ovoj fazi dolazi do brzog otpuštanja kalcijumovih jona i njegovog spajanja s negativno nabijenim lancima poliakrilne kiseline što dovodi do početnog umrežavanja i rezultira stvaranjem početne gel faze. U ovoj fazi cement gubi površinski sjaj i postaje rigidniji te mora biti zaštićen od vlaženja i isušivanja.
• Faza stvaranja soli (polysalt gel phase) – u ovoj fazi dolazi do završnog stvrdnjavanja cementa. Joni aluminijuma koji se sporije otpuštaju vezuju se za lance poliakrilne kiseline čineći stabilniji spoj hidrogel matriksa oko čestica stakla.

Klasifikacija GJC

Klasifikacija po Mauntu

• Tip I: GJC namenjeni za cementiranje fiksnih protetskih nadoknada, inleja, elemenata ortodontskih aparata i punjenje kanala korena zuba.
• Tip II: GJC za ispune: cementi za estetske ispune i ojačani GJC za ispune.
• Tip III: GJC namenjeni za zaštitne podloge, zalivanje fisura i zbrinjavanje ogoljenih zuba u predelu vrata.

Svi tipovi GJC,osim ojačanih GJC za ispune, mogu biti konvencionalni i hibridni. Hibridni GJC, modifikovani smolama, imaju dve podgrupe:

• hibridni jonomeri,
• kompomeri, koji predstavljaju kombinaciju GJC-a i kompozitnih smola.

Klasifikacija prema načinu primjene (prema Albersu)

• GJC za cementiranje – polimerizuju se hemijskim putem i upotrebljavaju za cementiranje nadoknada (inlaya, onlaya, krunica i mostova).
• GJC za ispune – razlikuju se od GJC za cementiranje po većem procentu čestica praha, većem izboru boja, polimerizuju se hemijskim putem.
• Metalom ojačani GJC – GJC su dodati metali u svrhu poboljšanje fizičko-mehaničkih svojstava, stvrdnjavaju se hemijskim putem i neestetski su.
• Cermet GJC – termičkom obradom čestice metala su spojene s česticama praha GJC (za razliku od gore navedenih metalom ojačanih GJC, gdje je metalni prah dodat prahu GJC), polimerizuju se hemijskim putem i neestetski su.
• GJC lajneri – radiokontrastni premazi za dentin ispod kompozita i amalgama, imaju dvojaku polimerizaciju, tj i hemijsku i svjetlosnu.
• GJC podloge – koriste se za izradu podloga ispod ispuna, polimerizuju se hemijskim putem.
• GJC za zalivanje – koriste se za zalivanje fisura i jamica, polimerizuju se hemijskim putem.
• Smolom modifikovani GJC – obuhvataju svjetlosno i dvostruko polimerizujuće GJC. Mogu se koristiti kao definitivni ispuni ili kao podloga ispod kompozitnih ispuna.

Klasifikacija prema sastavu GJC (prema Hickel-u)

• Konvencionalni GJC;
• Visoko viskozni GJC;
• Metalima ojačani GJC;.
• Smolim modifikovani GJC;

Osobine GJC

GJC spadaju u biokompatibilne materijale. Nizak stepen iritacije Zubna pulpa objašnjava se , s jedne strane, brzim porastom pH do neutralnog,a sa druge, visoka molekulska težina ovog polimera onemogućava njenu difuziju kroz dentinske kanaliće. Pored ove,GJC poseduju i niz drugih dobrih osobina. Naime, hemijska veza njegovih COOH grupa sa kalcijumom iz tvrdih zubnih tkiva obezbeđuje adhezivnost, sposobni su da oslobađaju jone fluora u okolna tkiva i pljuvačku, i na kraju ne trpe značajnije dimenzionalne promene pri procesu vezivanja i stvrdnjavanja cementa,što smanjuje pojavu mikropukotina na spoju zub-ispun.

Pored dobrih,GJC ima i svoje nedostatke. Osnovni su nedovoljna mehanička otpornost i osetljivost na disbalans vode. Neophodno ih je zaštititi u prva 24 časa.

Klinička primena GJC

GJC u stomatologiji se koristi:

• Za cementiranje fiksnih nadoknada;
• Za podlaganje kaviteta i nadoknadu izgubljenog dentina u sklopu "sendvič tehnike";
• Kao definitivni ispuni;
• Kao privremeni ispuni.

Primjena GJC kao zalivača

Bitne osobine konvencionalnih SIC-a je prevencija nastanka karijesa, kao i sposobnost adhezije za zubne strukture što je omogućilo njihovu upotrebu i za zalivanje fisura. Danas se, kao materijali za zalivanje fisura, koriste konvencionalni cementi uz prethodno kondicioniranje gleđi i dentina. Iako neki autori predlažu enameloplastiku u cilju postizanja bolje retencije, danas se zna da je adhezija uz prethodno kondicioniranje, dovoljna za osiguravanje dugotrajnost ovih ispuna. Za kondicioniranje se najčešće koriste Cavity conditioner ili Dentin contitioner .

Prednosti GJC-a za zalivanje fisura u odnosu na kompozitne smole su sljedeće:

1. Ne zahtijeva idealno suvo radno polje;
2. Hemijska veza za gleđ;
3. Minimalna kontrakcija i dobra marginalna adaptacija;
4. Jednostavna tehnika rada;
5. Otpuštanje remineralizacijskih jona (kalcijum, fluor, stroncijum...).

Primjena GJC-a za podlaganje i nadoknadu izgubljenog dentina

Hibridni sloj na spoju cementa sa dentinom

Upotreba GJC-a za premazivanje i podlaganje kavitetazasniva se na njihovoj sposobnosti da se oni hemijski vežu za dentin i gleđ te dugotrajno otpuštaju fluoride. Time je minimizirana mogućnost nastanka sekundarnog karijesa, uz stimulaciju nastanka sekundarnog ili reparatornog dentina. Primijenjeni na ovaj način GJC-i pružaju i termičku zaštitu dentina odnosno pulpe. Mogu se koristiti i ispod amalgamskih i ispod kompozitnih ispuna. Ukoliko se cement koristi za nadoknadu većih količina izgubljenog dentina, a zatim se prekriva nekim od definitivnih restaurativnih materijala, primijenjena tehnika zove se „sandwich“ tehnika „Sandwich“ tehnika posebno je indikovana kod vrlo dubokih karoznih lezija s velikim gubitkom dentina ili nakon endodontskog tretmana zuba. Takođe se može primijeniti u kombinaciji s kompozitnom smolom u situacijama kada su cervikalne prepracije II i V klase duboko subgingivalno. Razlikuju se dvije tehnike rada koje nazivamo „otvoreni“ ili „zatvoreni“ „sandwich“ u zavisnosti da li je GJC u komunikaciji s okolnim strukturama (otvoreni) ili je u potpunosti prekriven kompozitnim materijalom (zatvoreni).

GJC na tržištu stomatoloških materijala

Glas- jonomer cementi u kapsulisanom obliku

GJC se mogu naći u dva oblika za upotrebu:

1. Tečnost+prah;
2. kapsulisani oblik

Na tržištu stomatoloških materijala mogu se naći sledeći preparati GJC:

1. GJC koji se stvrdnjavaju samo acidobaznom reakcijom:

• Fuji I, Fuji II, Fuji IX, Fuji GP
• Ketac fil, Ketac Cem, Ketac Molar
• Shofu I, Shofu II, Shofu Base, Shofu Liner
• Riva self cure

2. GJC što se stvrdnjavaju acidobaznom reakcijom i uz pomoć svjetla, koje tu reakciju može ubrzati:

• Fuji VII

3. Ojačani metalima i/ili cermet GJC:

• Ketac Silver, Miracle Mix, Chelon Silver

4. Smolom modifikovani GJC:

• Fuji Cem, Fuji Plus, Fuji Lining LC, Fuji II LC
• Photac fil, Photac Bond, Vitrabond, Vitremer
• XR Ionomer
• RelyX Luting
• Riva light cure

Literatura

1. Mount GJ. Clinical perfomance of glass-ionomers. 1998; 19: 573-9.
2. Crisp S, Wilson AD. Reactions in Glas Ionomer Cements: V. Effect of incorporating tartaric acid in the cement liquid. J Dent Res. 1976; 55(6): 1023- 31
3. Wilson AD, Kent BE, A new translucent cement for dentistry. The glass ionomer cement. Brit Dent J. 972; 132: 133-5.
4. Albers HF. Glas ionomers in: Tooth-Colored Restoratives: Principles and Techniques. BC Decker Inc. 9th edition; December 2001.
5. Millett DT, McCabe JF. Orthodontic bonding with glass ionomer cement - a review. Eur J Ortho. 1996; 18: 385-99.
6. http://www.slideshare.net/drabbasnaseem/glass-ionomer-cement-gic-science-of-dental-materials
7. Lin A, McIntyire NS, Davidson RD. Studies on the adhesion of glass-ionomer cements to dentin. J Dent Res. 1992 ; 71(11): 1836-41.
8. Powis DR, Follerås T, Merson SA, Wilson AD. Improved adhesion of a glass ionomer cement to dentin and enamel. J Dent Res. 1982; 61(12): 1416-22.
9. http://www.slideshare.net/jagadeeshkodithyala/glass-ionomer-cement-and-its-recent-advances?related=1