VẬT LIỆU DÁN NHA KHOA (Dental Adhesive Materials)

Lưu giữ Nối kết, kết nối Khóa cài Móc (hàm tháo lắp) Xi măng gắn Cơ chế (lưu giữ) đại thể (sự) Dán nha khoa Dán; liên kết (hóa học); lưu (cơ học) Tác nhân dán, Hệ thống dán Liên kết dán Vật (được) dán Chất dán Đuôi lớn, đuôi nhỏ Xoi mòn Xử lý bề mặt Ái thủy, kỵ thủy Lớp lai (trong dán ngà) Vi kẽ, siêu vi kẽ Sự thấm nhập, xâm/thâm nhập

MỘT SỐ THUẬT NGỮ Retention Connection Attachment Clasp Luting cement Macroscopic mechanism Dental adhesion Bond Bonding agent, ~ system Adhesive joint Adherend Adhesive Macrotag, microtag Etching Conditioning Hydrophilic, hydrophobic Hybrid layer Microleakage, nanoleakage Impregnation, penetration 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 Wt% Vol%

Wt% Vol% 11 2 - 87 10 2 18 70 21 5 27 47 3 1 - 95

Thành phần Nước Protein không collagen, lipid, ion Collagen Hydroxyapatite 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

Dung môi hòa tan chất lót (hoặc chất lót và chất dán), tạo điều kiện cho chất lót (hoặc chất lót và chất dán) làm ướt và thấm nhập vào ngà. Dung môi cần được lấy đi (bằng cách thổi hơi) khi hình thành lớp lai và có thể phải đặt chất lót thành nhiều lớp. Như trên đã mô tả, dung môi có thể là acetone, ethanol hoặc nước. Ba loại dung môi này có khả năng bay hơi khác nhau và đòi hỏi bề mặt ngà được sửa soạn khác nhau. Đặt chất dán sau khi lớp lót đã được đặt. Đa số hệ thống dán hiện dùng có chất dán và chất lót chung trong một. Sau đó, làm trùng hợp. Cần chú ý là chất dán sau khi chiếu đèn không tạo thành một lớp trùng hợp cứng chắc vì bị ức chế do khí trời. Nó tiếp tục được trùng hợp cùng với composite trám. 5.3. DÁN AMALGAM Vật liệu dán amalgam được đặt trước khi nhồi, vì amalgam không cho phép ánh sáng xuyên thấu, vật liệu dán hóa trùng hợp được sử dụng và cứng cùng với amalgam. Lớp vật liệu dán cần dày hơn so với dán men hoặc ngà (khoảng 20 – 50 µm), trong vật liệu dán thường có các hạt nhựa methylmethacrylate (MMA). 5.4. DÁN CERAMIC Việc dán ceramic được thực hiện đối với các ceramic có pha thủy tinh, nghĩa là các porcelain và sứ thủy tinh. Qui trình dán ceramic gồm sửa soạn bề mặt dán cho răng và cho sứ. Đối với răng, các bước tương tự để trám composite (xoi mòn, đặt chất lót và chất dán). Đối với sứ, việc xoi mòn được thực hiện bằng gel axit fluohydric 5 – 9%, sau đó, đặt silane, là những phân tử lưỡng chức năng, một đầu kết hợp với nhóm hydroxyl trong pha thủy tinh của sứ, đầu kia đồng trùng hợp với monomer trong chất dán và xi măng resin dùng để dán. Các hệ thống dán ceramic điển hình thường là quang trùng hợp (theo cấu trúc của hệ thống dán ba bước kết hợp với xi măng resin – gồm hai thành phần). Tuy vậy cũng có các hệ thống lưỡng trùng hợp và hóa trùng hợp. TÓM TẮT CÁC HỆ THỐNG DÁN MEN-NGÀ Hiện có bốn loại hệ thống dán thuộc hai nhóm được sử dụng: 1- Các hệ thống dán có xoi mòn và rửa (“etch-and-rinse” adhesives) 1.1. Các hệ thống dán ba bước (Three-step etch-and-rinse adhesives): Etching – Priming - Bonding 1.2. Các hệ thống dán hai bước “một lọ”(“One-botle” etch-and-rinse

adhesives): Etching – [Priming+Bonding]

2- Các hệ thống dán tự xoi mòn (không rửa) (“Self-etching” adhesives) 2.1. Các hệ thống tự xoi mòn hai bước (Self-etch materials): [Primer + Etching (acidic monomer)] – Bonding 2.2. All-in-one adhesives: [Etching + Priming + Bonding]

6

Theo nhiều nghiên cứu và ý kiến của các nhà lâm sàng, các hệ thống ba bước cho đến nay vẫn được coi là “chuẩn vàng”; các hệ thống xoi mòn và rửa “một lọ” đang được sử dụng phổ biến nhất nhưng có thể gây đau sau trám nhiều hơn so với loại trên; các hệ thống không rửa có độ bền dán trên men thấp hơn và dễ gây đau sau trám.

7