VẬT LIỆU DÁN NHA KHOA (Dental Adhesive Materials)
MỘT SỐ THUẬT NGỮ
Retention Lưu giữ
Connection Nối kết, kết nối
Attachment Khóa cài
Clasp Móc (hàm tháo lắp)
Luting cement Xi măng gắn
Macroscopic mechanism Cơ chế (lưu giữ) đại thể
Dental adhesion (sự) Dán nha khoa
Bond Dán; liên kết (hóa học); lưu (cơ học)
Bonding agent, ~ system Tác nhân dán, Hệ thống dán
Adhesive joint Liên kết dán
Adherend Vật (được) dán
Adhesive Chất dán
Macrotag, microtag Đuôi lớn, đuôi nhỏ
Etching Xoi mòn
Conditioning Xử lý bề mặt
Hydrophilic, hydrophobic Ái thủy, kỵ thủy
Hybrid layer Lớp lai (trong dán ngà)
Microleakage, nanoleakage Vi kẽ, siêu vi kẽ
Impregnation, penetration Sự thấm nhập, xâm/thâm nhập
1. NGUYÊN TẮC CỦA SỰ DÁN (principles of adhesion)
Liên kết dán (adhesive joints)
Dán (adhesion hay bonding) là quá trình tạo thành một liên kết dán:
− Chất được dán gọi là vật (được) dán, (thí dụ: mô răng)
− Vật liệu tạo nên giao diện gọi là chất dán (adhesive)
Nếu hai vật được dán với nhau, chất dán tạo thành hai giao diện, có vai trò như những
liên kết dán (Hình 1).
Trong nha khoa, hầu hết liên kết dán liên quan đến hai giao diện: dán composite,
amalgam, inlay, onlay, các phục hồi bằng porcelain, sứ thủy tinh…; một số là liên kết
dán một giao diện: sealant.
Dán và độ bền dán (adhesion vs bond strength)
Sức kháng bong dán của một liên kết dán phụ thuộc vào sự lan rộng của khiếm
khuyết trên giao diện. Độ bền của một hệ thống dán được đo bằng các test làm bong
dán.
Sự tạo thành giao diện dán
Sự tạo thành một giao diện dán đòi hỏi:
1
− Bề mặt các vật dán sạch,
− Chất dán làm ướt tốt bề mặt dán (có góc tiếp xúc nhỏ và lan rộng trên bề mặt),
− Tiếp hợp với bề mặt vật dán để tạo bề mặt thích hợp cho các vật liệu, không giam
bọt khí hoặc có dị vật,
− Giao diện có độ bền cơ, hóa, lý đủ để chống lại các lực chức năng làm bong dán,
− Chất dán được làm cứng tốt dưới những điều kiện đúng.
Trong môi trường miệng, làm sạch và giữ cho bề mặt của vật dán sạch (ở đây là bề mặt
răng) là việc khó. Bề mặt sạch có năng lượng bề mặt cao, vì vậy, có xu hướng dễ hấp thu
các chất từ không khí, nước bọt…
Việc sửa soạn bằng mũi khoan trên men và ngà tạo thành những mảnh vụn nhỏ, tạo thành
một lớp dày vài µm, dính trên bề mặt, gọi là lớp mùn (smear layer). Trong các quá trình
dán, chất dán cần loại bỏ hoặc xuyên qua lớp mùn. Cách thường áp dụng là hòa tan một
phần hoặc toàn bộ lớp mùn.
Chất dán cần làm ướt tốt khi đượ c đặt lên vật dán. Nghĩa là nó phải có góc tiếp xúc nhỏ
và dàn lên bề mặt vật dán. Ngà sạch có tính ái thủy (hydrophilic), dễ được làm ướt bằng
các chất dán cũng có tính ái thủy. Chất dán được hòa tan trong dung môi (solvent) để làm
giảm độ quánh và lan chảy tốt.
Nếu chất dán làm ướt tốt vật dán, một tiếp xúc mật thiết (intimately contact) tạo ra sự dán
vật lý, hóa học hoặc cơ học. Để có sự dán hóa học hiệu quả, khoảng cách giữa chất dán
2
và vật dán cần nhỏ hơn vài angstrom (Å) và các liên kết mới có mật độ cao được tạo
thành dọc theo giao diện. Do điều này hiếm khi đạt được, các vật liệu dán hiện nay hầu
hết là dán (lưu) cơ học (mechanical bonding). Lưu cơ học (lưu cơ học đại thể (gross
mechanical retention) và vi lưu cơ học (micro-mechanical retention)) liên quan đến sự
bám dính bằng khóa ngàm (interlocking) với bề mặt nhám. Bề mặt này được tạo do việc
sửa soạn lỗ trám, hoặc bằng cách xoi mòn (etching), thổi cát (sandblasting)…
Phương cách làm cứng chất dán hiện nay thường là bằng ánh sáng trông thấy (visible
light), ngoài ra, có các hệ thống lưỡng trùng hợp (dual-cured) hoặc tự trùng hợp (self-
cured). Nếu chất dán không cứng đủ mức, sự dán không thể đạt chất lượng.
2. ĐẶC ĐIỂM CỦA MEN VÀ NGÀ LIÊN QUAN ĐẾN DÁN
Đặc điểm về cấu trúc
Thành phần (Bảng 1)
Thành phần của men răng và ngà răng
Men răng Ngà răng
Thành phần Wt% Vol% Wt% Vol%
Nước 3 11 10 21
Protein không collagen, lipid, ion 1 2 2 5
Collagen - - 18 27
Hydroxyapatite 95 87 70 47
Bảng 1: Thành phần của men răng và ngà răng
Nguồn: LeGeros RZ: Calcium phosphate in oral biology and medicine, (dẫn theo
“Craig’s Restorative Dental Materials, Mosby, 12nd edit., 2006)
3. VẬT LIỆU DÁN ĐỂ TRÁM COMPOSITE
Thành phần
3.1.Chất xoi mòn (etchant)
Cơ sở của các hệ thống dán nha khoa hiện nay dựa trên vi lưu cơ học, do đuôi nhựa
tạo thành trong men, ngà được xoi mòn. Việc xoi mòn bề mặt men răng được
Buonocore thực hiện lần đầu năm 1955 bằng axit phosphoric 85%. Từ đó đến nay,
nhiều axit đã được sử dụng để xoi mòn:
− Axit hữu cơ: maleic, tartaric, citric, EDTA, monomer có tính axit,
− Axit vô cơ: phosphoric, hydrochloric, nitric, hydrofluoric,
− Axit polymer: polyacrylic.
Hiện nay, thường dùng nhất là dung dịch hoặc gel axit phosphoric (37%, 35% hoặc
10%)
Các axit dùng xoi mòn còn gọi là chất xử lý bề mặt (conditioner).
3.2. Chất lót (primer)
Chất lót là những monomer ái thủy trong dung môi. Chất lót có tính axit chứa các
nhóm axit carboxylic được dùng trong các vật liệu dán tự xoi mòn.
Các dung môi thường dùng là acetone, ethanol hoặc nước. Trong nhiều loại primer,
dung môi có thể chiếm đến 90%, vì vậy, các primer khác nhau về mức bay hơi và đặc
điểm sự thâm nhập.
Trong một số vật liệu dán “thế hệ 4 và 5”, không dùng dung môi cho chất lót.
3
3.3. Chất dán
Chất dán nói chung là kỵ thủy, là những oligomer dimethacrylate, tương tự các
monomer nhựa khung của composite, thường được hòa tan trong các monomer có
phân tử lượng thấp hơn.
Hiện nay, đa số hệ thống dán kết hợp chất lót và chất dán trong một lọ.
3.4. Chất khơi mào (initiator) và chất gia tốc (accelerator)
Hầu hết các tác nhân dán là quang trùng hợp, có chứa yếu tố hoạt hóa (activator) như
camphorquinone và một amin hữu cơ. Các loại tác nhân dán lưỡng trùng hợp có chứa
chất xúc tác (catalyst) để thúc đẩy sự trùng hợp.
3.5. Các thành phần khác
Hạt độn (filler)
Đa số chất dán không có hạt độn, tuy vậy, một số sản phẩm có chứa từ 0,5 đến 40%
hạt độn theo thể tích. Các hạt độn thường có kích thước nhỏ (micro hoặc nano) hoặc
hạt thủy tinh siêu nhỏ (sub-micron glass).
Một số chất: glutaraldehyde có thể có trong một số tác nhân dán để chống ê; fluoride,
chất kháng khuẩn cũng được dùng nhưng chưa có tác dụng rõ rệt.
4. TÍNH CHẤT
Đặc điểm thử nghiệm trong labô:
Độ bền dán (bond strength)
Hầu hết các vật liệu dán lên men và ngà bề mặt hiện nay có độ bền dán từ 15 đến 35
MPa. Ngà ở các lớp sâu thường có độ bền dán thấp hơn.
Độ bền mỏi (fatigue strength)
Mỗi năm, giao diện dán phải trải qua khoảng 1 triệu chu kỳ nhiệt và cơ. Sau khoảng
10 năm, sẽ trở nên quá mức, giao diện dán bị yếu, bị bong dán (debonding), hở.
Trong đánh giá in vitro, thất bại do mỏi có thể xuất hiện chỉ sau 1000 chu kỳ lực. Cho
đến nay, chưa có bằng chứng về thành công lâu dài của tác nhân dán.
Tính chất sinh học
Các monomer thường là những chất kích thích da. 2-hydroxyethylmethacrylate
(HEMA) được coi là một monomer không tương hợp sinh học. Vật liệu dán có thể
gây phản ứng tại chỗ hoặc toàn thân.
Sự thoái hóa của dán nha khoa
Sự có mặt của nước làm xuất hiện quá trình thoái hóa thủy phân (hydrolytical
degradation) các giao diện dán nha khoa. Các monomer (như HEMA…) bắt đầu có
biểu hiện bị thủy phân chỉ sau 24g do hấp thu nước; phần trăm chuyển đổi của các
monomer, oligomer trong chất lót và chất dán (Bis-GMA, HEMA…) giảm thấp khi
có nước. Đối với dán ngà, sự tách rửa nhựa do thủy phân làm yếu lớp lai và làm bộc
lộ các sợi collagen.
Có thể kể một số yếu tố góp phần làm thoái hóa vật liệu dán và giao diện dán:
4
− Bản chất kỵ thủy của nhiều monomer,
− Lượng nước cần thiết để ion hóa các monomer axit trong các hệ thống tự xoi
mòn (self-etch),
− Kỹ thuật dán ướt (wet-bonding),
− Dịch ngà trong các đường nối làm ướt ống ngà…
5. DÁN LÊN MÔ RĂNG
5.1. DÁN COMPOSITE LÊN MEN RĂNG
Dán lên men răng áp dụng nguyên tắc vi lưu cơ học sau khi xoi mòn bằng axit. Axit
lấy đi lớp mùn và xoi mòn bề mặt men bằng cách hòa tan các tinh thể hydroxyapatite
tạo thành một bề mặt lồi lõm. Chất dán lỏng xâm nhập vào bề mặt lồi lõm và được
trùng hợp.
Chất dán khi xâm nhập vào bề mặt lồi lõm của men và được trùng hợp, tạo thành
những đuôi lớn và đuôi nhỏ. Đuôi lớn là do xoi mòn vào trụ men; đuôi nhỏ là xoi
mòn tinh thể hydroxyapatite ở bề mặt. Trong cơ chế dán vi lưu, các đuôi nhỏ nhiều
hơn và có tác dụng quyết định cho sự dán.
Thời gian xoi mòn thường là 15 giây bằng axit phosphoric 37%.
Răng sữa có lớp men không trụ, thời gian xoi mòn cần lâu hơn, khoảng 120 giây.
Các răng bị nhiễm fluor hoặc vừa được xử lý bằng fluor cũng cần thời gian xoi mòn
lâu hơn.
Axit xoi mòn cần được rửa sạch bằng nước phun trong 10 – 15 giây, thổi khô.
Đặt chất lót (hoặc chất lót + chất dán) lên bề mặt, trùng hợp.
5.2. DÁN COMPOSITE LÊN NGÀ RĂNG
Dán ngà liên quan đến ba quá trình: xoi mòn/xử lý bề mặt, lót, dán.
Ngà răng có nhiều thành phần hữu cơ và nước, ái thủy. Để giải quyết, người ta dùng
các chất lót ái thủy để làm ướt và tạo các đuôi nhỏ.
Sau khi xoi mòn (thành phần hydroxyapatite trong mùn ngà và ngà bề mặt được lấy
đi), ngà chứa khoảng 50% là khoang rỗng do các ống ngà, 20% nước. Việc dán lên
ngà cần được thực hiện trên bề mặt ngà vừa đủ ẩm. Nếu bị thổi khô, khung collagen
bị sập, các monomer của chất lót không xâm nhập được, đưa đến thất bại. Trong
trường hợp đó, cần làm ướt lại bằng bông thấm nước. Tuy vậy, cũng không thể dán
lên một bề mặt ngà ướt.
Việc xoi mòn (xử lý) ngà nhằm lấy đi thành phần hydroxyapatite trong mùn ngà và
ngà bề mặt. Nếu việc xoi mòn quá mức, nhựa của chất lót không thâm nhập đến vùng
đã xoi mòn, tạo thành siêu vi kẽ. Điều này được phát hiện trong la bô.
Chất lót (hoặc chất lót và chất dán) thấm nhập vào ngà răng đã xoi mòn hoặc xử lý
đưa đến việc thành lập lớp lai. Lớp này quyết định thành công của dán ngà vì tạo nên
nhiều đuôi nhỏ (do xâm nhập nhựa vào khung collagen và bề mặt ngà); sự xâm nhập
của nhựa vào ống ngà tạo thành các đuôi lớn. Lớp lai cũng tạo nên một lớp khá mềm
dẻo, có tác dụng đối với hấp thu lực.
5