باند با زیرکونیا(Bonding to Zirconia)
کاربرد سرامیک ها در دندانپزشکی زیبایی تحولی بس شگرف ایجاد نموده است ؛ که در این میان زیرکونیا به دلیل خصوصیات ساختاری منحصر بفرد خود جایگاه ویژه ای یافته است. امروزه زیرکونیا جایگزین کوپینگ های فلزی شده و در سیستم ها ی ایمپلنت هم جای خود را باز نموده است.
معرفی framework های زیرکونیا محدودیتهای طراحی و کاربرد ترمیمهای تمام سرامیک را از بین برده و با موفقیت و اعتبار بیشتری همراه نموده است. امروزه ترمیم های long span و پیچیده تمام سرامیک بعلت خصوصیات مکانیکی منحصر بفرد و عالی زیرکونیا امکان پذیر شده است ؛ از طرف دیگر، ثبات سطحی زیرکونیا منجر به ایجاد مشکلات دیگری گردیده است؛ زیرا ایجاد باند بادوام شیمیایی یا مکانیکی با آن عمل دشواری است. زیرکونیا بر خلاف سیستم های سرامیکی حاوی گلاس که دارای ساختار شیشه ای بوده و می توانند با اسید هیدروفلوریک اچ شده و با سایلن پیوند شیمیایی برقرار نمایند ، قادر به ایجاد باند میکرومکانیکال و شیمیایی نیست. استحکام باندهای گزارش شده به سرامیک های دندانی تنوع زیادی داشته و بررسی اهمیت کلینیکی آن ها را دشوار می کند. حداقل استحکام باند مورد نیاز به صورت کلینیکی ۱۰-۱۳ Mpa می باشد.
ساختار و خصوصیات فیزیکی و مکانیکی: زیرکونیا بعلت سازگاری نسجی در بسیاری از موارد دندانپزشکی و پزشکی کاربرد دارد. یکی از رایج ترین مواد کور تمام سرامیکی، زیرکونیا می باشد که استحکام خمشی آن ۱۰۰۰ مگاپاسکال است ؛ در حالی که پرسلن های فلدسپاتیک دارای استحکام خمشی ۳۰۰-۱۰۰ مگاپاسکال هستند. زیرکونیا و آلومینا سرامیک هایی با ساختار اکسید فلزی می باشند.
زیرکونیا دارای اشکال کریستالی متفاوتی است: ۱- مونوکلینیک ۲- تتراگونال ۳- مکعبی که در این میان اییتریوم تتراگونال زیرکونیا پلی کریستال (Y-TZP) دارای خصوصیات مناسبی نسبت به سایر اشکال کریستالی می باشد. شکل تتراگونال به تنهایی بی ثبات بوده و ممکن است به سایر اشکال با خصوصیات پایین تغییر شکل دهد ؛ به همین دلیل ۵% اییتریوم به اکسید زیرکونیوم افزوده می شود تا فرم با ثبات آن حاصل شود.
زیرکونیا ۳-۲ برابر آلومینا استحکام داشته ، سفتی (Stiffness) آن کم تر بوده و سطح صاف تری نسبت به آلومینا ایجاد می نماید و بدین ترتیب جایگزین آلومینا نیز گردیده است. زیرکونیا به رنگ سفید گچی بوده و فاقد هرگونه ساختاری جهت اچ و باند شدن می باشد.
استحکام شکست و fracture toughness بالای زیرکونیا از خصوصیات فیزیکی مناسب آن منشا می گیرد. عدم ثبات سرامیک های معمولی در طولانی مدت، مربوط به پیشرفت ترک ها و استرس کروژن ایجاد شده با آب موجود در بزاق می باشد که با ساختار گلاس واکنش می دهند و منجر به تجزیه ساختار گلاس می گردند. کورهای زیرکونیا فاقد گلاس بوده و ریزساختار پلی کریستالین دارند لذا ثبات طولانی مدت عالی نشان می دهند. ثبات شیمیایی زیرکونیا ، آن را بعنوان ماده ای مطلوب بویژه در محیط های مستعد کروژن مطرح می سازد. علاوه بر این زیرکونیا سطحی سخت و متراکم دارد که آن را برای مقاومت به سایش و آسیبهای تماسی، ایده آل می نماید و درمجموع زیرکونیا را بعنوان ماده انتخابی در مواردی که نیازهای فانکشنال بالایی وجود دارد معرفی می کند., LAVA(3M ESPE), Procera LLZirkon(NobleBiocare) Cercon(Dentsply) از جمله سیستم های با بیس زیرکونیا هستند.
سمان های رزینی یا معمولی (Conventional) :
با توجه به این موضوع که مهم ترین عامل در گیر رستوریشن های زیرکونیا ، تراش درست و اصولی می باشد ، اما آگاهی از نوع سمان نیز تاثیر بسزایی در دوام دراز مدت آن دارد. بیشتر کتب مرجع کاربرد سمان های رزینی و معمولی مانند گلاس آینومر را به گونه ای توصیه می کنند که گویی تفاوت چندانی بین آن ها وجود ندارد ؛ در حالی که مطالعات اخیر نشان داده اند که سمان های رزینی موثرتر و با دوام تر می باشند ؛ به عنوان مثال مطالعات متعدد نشان داده اند که گلاس آینومر موثر نبوده و قدرت باند کمی نشان می دهد. گلاس آینومر دارای قدرت باند کمی حدود ۴ مگاپاسکال بوده و مستعد جذب آب می باشد.
یک مطالعه نیز نشان داد که قدرت باند گلاس آینومر با زیرکونیا ، معادل باند زیرکونیا با سیستم های رزینی سلف ادهزیو می باشد.
سمان های رزینی معمولی (Conventional resin cement) یا سمان های رزینی سلف ادهزیو (adhesive resin cement):
مطالعات نشان داده است که سمان های رزینی سلف ادهزیو به دلیل خواص فیزیکی و مکانیکی پایین، دوام مناسب نداشته و می توانند در محیط های مرطوب هیدرولیز شوند ؛ در حالی که سمان های رزینی معمولی که به صورت جداگانه اچ و باند می شوند ، باند بیشتر و با ثبات تری دارند. یکی از دلایل ثبات باند زیرکونیا ، خصوصیات فیزیکی مناسب سمان رزینی می باشد. سمان های رزینی که دارای گروه های فانکشنال می باشند ، غالبا اسیدی و هیدروفیل بوده و حتی پس از پلیمریزاسیون می توانند آب جذب کنند.
میزان پلیمریزاسیون سمان رزینی یکی از مهم ترین فاکتورهای باند زیرکونیا به عاج می باشد ؛ از لحاظ تئوری ، سمانی هیدروفوب که در مدت ۵ تا ۱۲ دقیقه به صورت سلف کیور پلیمریزه شود ، بهترین حالت محسوب می شود اما برای کنترل زمان سفت شدن و برای افزایش میزان پلیمریزاسیون ، از سمان های رزینی دوال کیور استفاده می شود. سمان رزینی ایده آل محسوب می شود که در شرایط سلف کیور و لایت کیور به خوبی پلیمریزه شده ، تحت تاثیر Aging قرار نگیرد و در مدت زمان مناسب Set شود. در صورتی که سمان دوال کیوری ظرف مدت ۶ دقیقه به صورت سلف کیور و به طور کامل پلیمریزه شود ، این اجازه را می دهد که نواحی اینترپروگزیمال نخ کشیده شده و تمیز شوند ؛ در حالی که سمان هایی وجود دارند که به ۱۰ تا ۱۲ زمان نیاز دارند تا به بدون اختلال در باندینگ بتوانند تمیز شوند.
بنابراین انتخاب سمان رزینی و میزان گیر رستوریشن حائز اهمیت می باشد ؛ بدین ترتیب که خصوصیات سمان های سلف ادهزیو از لحاظ ویسکوزیتی ، ویژگی های سلف کیورینگ و هیدروفیلیسیتی با سمان های رزینی معمولی تفاوت داشته و در تراش هایی که گیر کافی و مناسب ندارند ، توصیه نمی شوند.
مونومرهای فسفات یا سایلن؟
بر خلاف سرامیک های معمولی که دارای ساختار
باند شونده با سایلن هستند ، زیرکونیا نه تنها با سایلن
واکنشی ندارد ؛ بلکه در کاهش باند آن ها نیز تاثیرگذار است.
مونومرهای فسفاته و کربوکسیلات می توانند با اکسیدهای فلزی زیرکونیوم وارد
واکنش شوند ؛ که در این میان مونومرهای فسفاته مانند MDP باند قوی تری ایجاد
می نمایند. به علاوه کاربرد رزین های حاوی مونومرهای فسفاته پس از
ترموسایکلینگ با دوام تر بوده و کاهش باند کم تری نشان می دهند ؛ در
حالی که سایر سمان های باند شونده با زیرکونیا قدرت باندشان کاهش
می یابد.
مونومرهای MDP:
مونومرهای MDP بعنوان عامل شیمیایی دیگری برای افزایش خصوصیات باندینگ این سرامیک ها معرفی شده اند؛ زیرا گروه فسفات استر فانکشنال MDP بطور مستقیم با اکسیدهای فلزی ترکیب می شود. انتظار می رود که ترکیب ایر ابریژن با آلومینا و MDP ، باندینگ باثباتی بین سطح سرامیک YPSZ و رزین ادهزیو ایجاد نماید. عدم ثبات باندینگ MDP بخصوص بعد از aging گزارش شده است در حالی که استحکام باند بالاتری از silica coating در شرایط خشک فراهم می گردد.
یکی از پرمصرف ترین رزین سمان های مورد استفاده در دندانپزشکی، Panavia F 2.0 می باشد. این سمان از یک مونومر بای فانکشنال ۱۰- متاکریلوکسی دسیل دی هیدروژن فسفات (MPD) تشکیل یافته است. یک مطالعه اخیرا نشان داد که کاربرد اصلاح شده ای از پاناویا سبب بهبود ادهیژن با این سمان به زیرکونیا شد؛ اما بطور عملی وقتی تنها از دستورالعمل کارخانه سازنده پیروی شد (که هیچ گونه روش آماده سازی را پیشنهاد نمی کرد)، هیچ چسبندگی بدست نیامد.
تاثیر سندبلاست روی افزایش میزان باند با زیرکونیا:
یکی از روش های متداول جهت افزایش خشونت سطحی و گیر میکرومکانیکال سندبلاست است. سندبلاستینگ استحکام مکانیکی زیرکونیا را در کوتاه مدت افزایش می دهد، اما فاز مونوکلینیک را هم زمان افزایش می دهد. Aging نیز یکی از عواملی است که فاز مونوکلینیک را افزایش می دهد. با توجه به افزایش استرس های سطحی و فاز مونوکلینیک (کاهش فاز تتراگونال) به واسطه سندبلاستینگ یا زبر کردن آن ، استفاده از این روش برای پایداری دراز مدت باند زیرکونیا توصیه نمی شود.
به هر حال، درمان های مکانیکی روی زیرکونیا باید با احتیاط انجام شوند؛ زیرا نشان داده شده که درمان های حرارتی، سندبلاست و grinding می توانند روی خصوصیات مکانیکی موثر باشند. در مطالعه ای که توسط Sundh و Sjogrenانجام گردید ، نشان داده شد که اثر مقاومت به شکست زیرکونیا در کنار سایر عوامل، به مدت زمانی که نمونه ها در معرض سندبلاست بوده اند، بستگی داشته است. علت احتمالی این است که درمان سندبلاست و یا grinding می تواند استرس های فشاری و یا تبدیل فازها را روی سطح تحریک کند که این کاراستحکام را از یک سو افزایش می دهد و هم زمان می تواند flaw ها و نقایص دیگری ایجاد نماید که استحکام را کاهش می دهد.
پوشش سیلیکا(Silicoating):
پوشاندن سطح داخلی زیرکونیا با سیلیکا می تواند کمک موثری در افزایش باند نماید ؛ بدین منظور از روش های گوناگونی مانند
Tribochemical coating و Pyrochemical coating می توان استفاده نمود.
روش Tribochemical silica coating معمولاً در لابراتوارهای دندانی با استفاده از ذرات آلومینیوم اکساید با سایز ذره ای ۱۱۰ µm و پوشش داده شده با سیلیکا انجام می شود. فشار جریان هوا منجر به مدفون شدن ذرات آلومینیوم اکساید پوشانده با سیلیکا در سطح سرامیک می شود و سطح مدیفیه شده با سیلیکا از نظر شیمیایی را نسبت به رزین واکنش پذیرتر می کند. ایر ابریژن لابراتواری یا chair side با ذرات آلومینیم پوشش یافته با سیلیکای ۱۱۰ و ۳۰ میکرونی (tribochemical silica coating) آماده سازی سطحی را برای سرامیک های مقاوم به اسید فراهم می نماید. پس از این عمل ، سطح سیلیکا یک لایه سایلن زده می شود.
جایگزین Airborne particle abrasion لابراتواری، کابرد ذرات sand با استفاده از ابزارهای ایر ابریژن در مطب می باشد. این روند، سطح مورد عمل و انرژی سطحی برای ادهیژن سمان های رزینی را افزایش می دهد و گیر مایکرومکانیکال را بیشتر می کند. همچنین کشش سطحی کاهش یافته و ترشوندگی مطلوبی برای سایلن یا واسطه های ادهزیو فراهم می گردد.
گزارش شده است که نسخه chairside تکنولوژی silicoater (silicoater MD, Heraeus-Kuzler) که توسط ابزار قابل حمل (silane-Pen یا PyrosilPen) و استفاده از رویکرد آماده سازی flame می تواند چسبندگی قابل قبولی ایجاد نماید. در این سیستم flame دارای منطقه واکنشی است که درآن تترا اتوکسی سایلن به قطعاتی از سیلیکون ارگانیک تجزیه می شود (SiOx-C). این قطعات سطح سوبسترا را با لایه مرزی ادهزیو از طریق نیروهای واندروالس پوشش می دهند. این لایه بسیار باریک ( تقریباً ۰٫۱ µm) خصوصیات شبه گلاس داشته و می تواند با سایلن MPS سایلنیزه شود. مانند متال پرایمرها، این روش در ابتدا برای آماده سازی فلزات ایجاد شد اما اخیراً برای سرامیک ها نیز اندیکاسیون دارد.
استفاده از metal primer :
برای افزایش باندینگ اخیراً پیشنهاد شده که استفاده از metal primer بعد از ایر ابریژن بعنوان افزاینده چسبندگی عمل می کند. اغلب متال پرایمرها بصورت مایع بوده و شامل منومری در ساختار خود برای پلیمریزه شدن می باشند. متال پرایمرها علاوه بر ترمیم پروتزهای ثابت متال سرامیک شکسته، برای conditioning و تقویت سرامیکهای زیرکونیا نیز اندیکاسیون دارند. نتایج با این مواد همواره مطلوب نیست ؛ زیرا آن ها استحکام باند بالایی در شرایط خشک ایجاد می نمایند اما گزارشات ضد و نقیصی در مورد ثبات هیدرولیتیک آن ها وجود دارد.
کاربرد پرایمرهای ویژه:
پرایمرهایی که نیازهای ویژه اکسیدهای غیرسیلیکونی (زیرکونیا و آلومینا) وفلزات را برآورده می کنند و برای ترمیم هایی که شکل گیردار و مقاوم به مخاطره افتاده است مفید هستند. عوامل اتصال زیرکونیا ، باند ملایمی با گروه های هیدروکسیل روی سطح زیرکونیا ایجاد می کنند. گزارش ها حاکی از آن است که استحکام باند برشی قبل از ترموسایکلینگ بهبود می یابد اما کاهش قابل توجهی بعد از چرخه های حرارتی مشاهده می گردد که به تمرکز سایلن بستگی دارد.
بعنوان رویکردی جدید برای افزایش استحکام باند زیرکونیا به رزین، اچ انتخابی اینفیلتره (SIE) مواد با پایه زیرکونیا برای ایجاد سطح گیرداری که رزین ادهزیو بتواند در آن اینفیلتره شده و قفل شود معرفی گردیده است. در مطالعه ای ، ۵ نوع پرایمر مهندسی شده زیرکونیا در ترکیب با SIE در تلاشی برای بهبود باند استفاده شدند. نتایج این مطالعه نشان داد که در توانایی باندینگ بین این پرایمرها علی رغم این که روی سطح یکسانی از زیرکونیا بکار رفتند، تفاوت معناداری وجود دارد. چنین نتیجه گیری شد که پرایمرهای مختلف می توانند بطور متفاوتی با سطوح اچ شده زیرکونیا واکنش دهند. این مسئله احتمالاً بعلت تفاوت های شیمیایی بین عوامل فعال مورد آزمایش بوده است. اغلب پرایمرهای تجاری محتوی منومرهای فسفاته یا فسفونات می باشند که به زیرکونیا باند می شوند ؛ اما بر اساس فرمولاسیون و سطح اسیدی ( که برای سازگاری با حالات سلف-کیور و دوال کیور سمانهای رزینی اهمیت دارد) متفاوت هستند. مونومرهای فسفاته باند کووالانت با سطح زیرکونیا تشکیل می دهند و دارای انتهاهای رزینی قابل کوپلیمریزاسیون با سمان های رزینی می باشند.
نمونه هایی از پرایمر ها به اختصار معرفی می گردد:
۱- Clearfil Ceramic Primer(Kurrary) : این پرایمر حاوی MDP، سایلن و اتانول می باشد.
روش کاربرد آن بدین ترتیب است که با براش یک لایه زده شده و سپس به آرامی پوار گرفته می شود تا حلال تبخیر شده و واکنش انجام پذیرد.
۲- Metal/Zirconia primer(Ivoclar Vivadent) : این پرایمر حاوی فسفونیک اسید آکریلات ، بنزوئیل پراکساید ، T – بوتیل الکل و متیل ایزو بوتیل کتون می باشد.
روش کاربرد آن بدین ترتیب است که یک از آن زده شده و ۱۸۰ ثانیه می ماند تا به طور کامل با سطح واکنش دهد. این پرایمر برای ایجاد باند شیمیایی با فلزات ، زیرکونیا و آلومینا ارائه شده است.
۳- AZ-Primer(Shofu) : این پرایمر حاوی فسفونیک اسید مونومر و استون می باشد. روش کاربرد آن بدین ترتیب است که یک لایه یکنواخت از آن زده شده و ۱۰ ثانیه در سطح می ماند تا به طور کامل واکنش دهد.
۴- Z primer Plus(Bisco) : Z-primer plus فرمولی اختصاصی، محتوی هردو مونومر فانکشنال فسفات و کربوکسیلات می باشد. اتصال سینرژیک این مونومرهای آزمایش شده منجر به باند قوی تر همراه با بهبود دوام (durability) در مقایسه با سایر پرایمرهای تجاری می باشد. این پرایمر حاوی فسفات مونومر ، کربوکسیلیک اسید مونومر و اتانول می باشد.
روش کاربرد آن نیز بدین ترتیب است که یک لایه زده شده و پوآر ملایمی گرفته می شود تا حلال آن تبخیر شود.بر اساس ادعای کارختنه سازنده Z-Primer Plus تنها پرایمر تجاری است که نیاز به نگهداری در یخچال ندارد.
تحقیقات داخلی Bisco Dental Products نشان داده است که Z-Primer Plus نه تنها استحکام باند بالایی به زیرکونیا با درمان های سطحی مختلف (نظیر سندبلاست یا پالیش)، ایجاد می کند بلکه با سمان های دوال کیور یا لایت کیور سازگار می باشد.
Z-Primer Plus برای سرامیک های فلدسپاتیک ، پرسلن های Pressable عادی و پرسلن های Pressableاز نوع لیتیوم دی سیلیکات قابل استفاده نمی باشد.
جمع بندی:
سندبلاست کوتاه و با دقت همراه با کاربرد پرایمرهای ویژه می تواند سطح زیرکونیا را آماده نماید. نکته بسیار مهم این است که سطح عاج بدون هرگونه اچینگی باید با دنتین باندینگ آغشته گردد. مطالعات نشان داده اند که باقی گذاشتن اسمیر لایر روی سطح عاج باند بهتر و موثر تری در این سیستم ها ایجاد می نماید. کاربرد رزینی با خصوصیات هیدروفوبیک و دوال کیور توصیه می گردد.
تکیه بر باند شیمیایی به تنهایی، سبب باند ضعیف بین زیرکونیا و سمان رزینی می شود که مسئول هیدرولیز سریع تحت شرایط مرطوب می باشد. بنابراین فراهم کردن سطح گیردار زیرکونیا از نظر مکانیکی پیش نیازی حیاتی برای باندینگ مستحکم است.
ایجاد باند مستحکم با زیرکونیا تنها بخشی از مشکلات موجود است. جنبه حیاتی تر آن، حفظ این باند تحت شرایط خستگی و در حضور بزاق و تغییرات حرارتی در مدت زمان قابل قبول از نظر کلینیکی می باشد. مطالعات متعددی تاثیر accelerated artificial aging را با استفاده از نگهداری در آب، ترمو سایکلینگ یا خستگی مورد تحقیق قرار داده و کاهش استحکام باند زیرکونیا-رزین مشاهده گردیده است.
در شرایط کلینیکی خستگی فاکتور غالب در ایجاد شکست است و کاهش باند قابل انتظار منجر به تخریب مارجینال و دباند شدن رستوریشن زیرکونیایی باند شده با رزین خواهد شد.آنالیز نمونه های شکسته، نمایانگر شکست اینترفاسیال است که نشان می دهد اینترفیس زیرکونیا-رزین ضعیف ترین اتصال در ساختار می باشد. این یافته می تواند به دو فاکتور مهم مربوط باشد:
فاکتور اول تاثیر هیدرولیتیک آب روی اتصالات ادهزیو است. عوامل فعال در پرایمرهای آزمایشی زیرکونیا silane coupling agent می باشد. آنها با متامورفوزیس ساختاری شان مشخص می شوند که مونومرهای پرایمری فعال نشده در ابتدا بسیار هیدروفوبیک هستند اما در طی دوره فعالسازی (هیدرولیز) به مونومرهای هیدروفیلیک از نوع سیلانول تغییر شکل می دهند که واکنش های الیگومریزاسیون را آغاز می کنند که توسط واکنش پلیمریزاسیون هم با زیرکونیا و هم با رزین سمنت دنبال می شود.
عامل دوم پدیده محدود سازی توسط آب است که می تواند منجر به ضخیم شدن لایه سمان و درنتیجه تخریب باند ایجاد شده باشد. آب نسبتاً گرم در سمانهای رزین کامپوزیت جذب شده و درمان حرارتی همچنین منجر به مقداری post-polymerization سمان های حاوی MDP می شود.
بنابراین در مجموع چنین به نظر می رسد که دوام دراز مدت باند با زیرکونیا چالش فرا روی دندانپزشکی زیبایی است که مستلزم مطالعات و تحقیقات بیشتر می باشد. به علاوه ثبات طولانی مدت باند رزین- زیرکونیا مستقیماً با شیمی مواد مورد استفاده شامل پرایمرها ارتباط دارد. تحقیقات بیشتری برای ایجاد ترکیبات هیدروفوب تر که بتوانند در برابر تاثیر زیان آور هیدرولیز مقاومت کنند مورد نیاز است.
دکتر کسری طبری- متخصص ترمیمی و زیبایی
دکتر سوده جباری- رزیدنت ترمیمی و زیبایی