К вопросу о механизме световой полимеризации композитов

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В статье представлен обзор химических аспектов реакции световой полимеризации композитов в стоматологической практике. Данная реакция относится к реакциям свободной радикальной полимеризации, и ее активатором выступают фотоны. Композиты в стоматологии классифицируются на химически отверждаемые, светоотверждаемые, двойного механизма отверждения и теплового отверждения. Это зависит от происхождения энергии активации свободнорадикальной полимеризации метакрилатов. Стоматологические композиты с химической точки зрения обычно представляют собой смесь четырех главных компонентов: органическую полимерную матрицу, неорганический наполнитель, аппрет — соединение, связующее матрицу и наполнитель, а также систему «инициатор — ускоритель». Процесс радикальной полимеризации включает в себя четыре основные стадии. Первой стадией является активация, в случае светоотверждаемых стоматологических композитов — фотоактивация. При этом происходит возбуждение молекулы фотоинициатора, например, камфорохинона, который широко применяется при производстве стоматологических композитных материалов. Следует отметить, что если свободный радикал образован, то процесс полимеризации аналогичен для всех композитных материалов, основанных на метакрилатной органической матрице. Единственная разница заключается в том, как именно образуются свободные радикалы, и в скорости, с которой они образуются. Под воздействием квантов света атом углерода кетонной группы камфорохинона переходит в возбужденное состояние, что позволяет возбужденной молекуле фотоинициатора взаимодействовать с двумя молекулами метакрилатов по двойной связи. Двойная связь отдает один электрон возбужденной молекуле камфорохинона, а второй электрон действует в качестве свободного радикального агента. Другими словами, образуется макрорадикал — молекула мономера, которая способна присоединять к себе другие молекулы мономеров.

Об авторах

Галина Евгеньевна Бордина

Тверской государственный медицинский университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: gbordina@yandex.ru

канд. биол. наук, доцент

Россия, г. Тверь

Надежда Петровна Лопина

Тверской государственный медицинский университет

Email: nadezhda_lopina@mail.ru

канд. хим. наук, профессор

Россия, г. Тверь

Глеб Сергеевич Паршин

Тверской государственный медицинский университет

Email: gleb180699@gmail.com

студент

Россия, г. Тверь

Алексей Алексеевич Андреев

Тверской государственный медицинский университет

Email: aandreev01@yandex.ru
Россия, г. Тверь

Илья Алексеевич Некрасов

Российский университет дружбы народов

Email: ilya.nekrasov.01@bk.ru

студент

Россия, г. Москва

Список литературы

  1. Лалатович А.М., Ваниев М.А., Сидоренко Н.В., и др. Фотополимеризующиеся композиции и источники света для стоматологической практики (обзор) // Известия Волгоградского государственного технического университета. 2021. № 12 (259). С. 7–22. doi: 10.35211/1990-5297-2021-12-259-7-22
  2. Riva Y.R., Rahman S.F. Dental composite resin: A review // AIP Conf Proc. 2019. Vol. 2193, N 1. P. 020011. doi: 10.1063/1.5139331
  3. Kim D.H., Sung A.Y. Photopolymerization and Characterization of Dental Resin Cement Containing Nano Material // J Nanosci Nanotechnol. 2018. Vol. 18, N 9. P. 6122–6126. doi: 10.1166/jnn.2018.15605
  4. Буркова А.А., Щербакова С.Б. Выбор стоматологической полимеризационной лампы для светоотверждаемого композиционного материала Filtek Ultimate // Бюллетень медицинских интернет-конференций. 2018. Т. 8, № 7. С. 260.
  5. Zhou X., Huang X., Li M., et al. Development and status of resin composite as dental restorative materials // J Appl Polym Sci. 2019. Vol. 136, N 44. P. 48180. doi: 10.1002/app.48180
  6. Байт Саид О.М., Разумова С.Н., Величко Э.В. К вопросу о композитных материалах // Российский стоматологический журнал. 2020. Т. 24, № 4. С. 278–282. doi: 10.17816/1728-2802-2020-24-4-278-282
  7. Lima A.F., Salvador M.V.O., Dressano D., et al. Increased rates of photopolymerisation by ternary type II photoinitiator systems in dental resins // J Mech Behav Biomed Mater. 2019. Vol. 98. P. 71–78. doi: 10.1016/j.jmbbm.2019.06.005
  8. Kim D.H., Lee M.J., Sung A.Y. Preparation and Characterization of Novel Dental Material with High Shear Bond Strength // J Nanosci Nanotechnol. 2018. Vol. 18, N 9. 6355–6359. doi: 10.1166/jnn.2018.15654
  9. Бобылева Ю.В., Петрова А.П., Коротков М.М. Оценка физико-технических характеристик фотополимеризующих устройств в стоматологии // Евразийское научное объединение. 2018. № 1–2 (35). С. 96–98.
  10. Koulaouzidou E.A., Roussou K., Sidiropoulos K., et al. Investigation of the chemical profile and cytotoxicity evaluation of organic components eluted from pit and fissure sealants // Food Chem Toxicol. 2018. Vol. 120. P. 536–543. doi: 10.1016/j.fct.2018.07.042
  11. Fugolin A.P.P., Pfeifer C.S. New Resins for Dental Composites // J Dent Res. 2017. Vol. 96, N 10. P. 1085–1091. doi: 10.1177/0022034517720658
  12. Topa M. Light cured dental composite resins [Internet]. Encyclopedia [дата обращения: 7.06.2022]. Режим доступа: https://encyclopedia.pub/item/revision/cc56ab086bd8c94dd72116f4b2e9eb6d.
  13. Le Gars M., Bras J., Salmi-Mani H., et al. Polymerization of glycidyl methacrylate from the surface of cellulose nanocrystals for the elaboration of PLA-based nanocomposites // Carbohydr Polym. 2020. Vol. 234. P. 115899. doi: 10.1016/j.carbpol.2020.115899
  14. Rueggeberg F.A., Giannini M., Arrais C.A.G., Price R.B.T. Light curing in dentistry and clinical implications: a literature review // Braz Oral Res. 2017. Vol. 31, suppl. 1. P. e61. doi: 10.1590/1807-3107BOR-2017.vol31.0061
  15. Palialol A.R., Martins C.P., Dressano D., et al. Improvement on properties of experimental resin cements containing an iodonium salt cured under challenging polymerization conditions // Dent Mater. 2021. Vol. 37, N 10. P. 1569–1575. doi: 10.1016/j.dental.2021.08.006
  16. Гущин А.А., Адамчик А.А. Способы улучшения физико-механических и химических свойств композитных пломбировочных материалов // Медико-фармацевтический журнал «Пульс». 2020. Т. 22, № 2. С. 36–41. doi: 10.26787/nydha-2686-6838-2020-22-2-36-41
  17. Favarão J., Oliveira D.C.R.S., Rocha M.G., et al. Solvent Degradation and Polymerization Shrinkage Reduction of Resin Composites Using Isobornyl Methacrylate // Braz Dent J. 2019. Vol. 30, N 3. P. 272–278. doi: 10.1590/0103-6440201802525
  18. Albuquerque P.P.A.C., Rodrigues E.C., Schneider L.F., et al. Effect of an acidic sodium salt on the polymerization behavior of self-adhesive resin cements formulated with different adhesive monomers // Dent Mater. 2018. Vol. 34, N 9. P. 1359–1366. doi: 10.1016/j.dental.2018.06.022
  19. Wang R., Li Y., Hass V., et al. Methacrylate-functionalized proanthocyanidins as novel polymerizable collagen cross-linkers — Part 2: Effects on polymerization, microhardness and leaching of adhesives // Dent Mater. 2021. Vol. 37, N 7. P. 1193–1201. doi: 10.1016/j.dental.2021.04.010
  20. Kruly P.C., Giannini M., Pascotto R.C., et al. Meta-analysis of the clinical behavior of posterior direct resin restorations: Low polymerization shrinkage resin in comparison to methacrylate composite resin // PLoS One. 2018. Vol. 13, N 2. P. e0191942. doi: 10.1371/journal.pone.0191942
  21. Inami C., Shimizu H., Suzuki S., et al. Study on the performance of methyl methacrylate polymerization: Comparison of partially oxidized tri-n-butylborane and benzoyl peroxide with aromatic tertiary amines // Dent Mater J. 2019. Vol. 38, N 3. P. 430–436. doi: 10.4012/dmj.2018-166
  22. He J., Garoushi S., Säilynoja E., et al. The effect of adding a new monomer “Phene” on the polymerization shrinkage reduction of a dental resin composite // Dent Mater. 2019. Vol. 35, N 4. P. 627–635. doi: 10.1016/j.dental.2019.02.006
  23. Yoshihara K., Nagaoka N., Benino Y., et al. Touch-Cure Polymerization at the Composite Cement-Dentin Interface // J Dent Res. 2021. Vol. 100, N 9. P. 935–942. doi: 10.1177/00220345211001020
  24. Fugolin A.P., de Paula A.B., Dobson A., et al. Alternative monomer for BisGMA-free resin composites formulations // Dent Mater. 2020. Vol. 36, N 7. P. 884–892. doi: 10.1016/j.dental.2020.04.009
  25. Fugolin A.P.P., Costa A.R., Correr-Sobrinho L., et al. Toughening and polymerization stress control in composites using thiourethane-treated fillers // Sci Rep. 2021. Vol. 11, N 1. P. 7638. doi: 10.1038/s41598-021-87151-9
  26. Fugolin A.P., Dobson A., Ferracane J.L., Pfeifer C.S. Effect of residual solvent on performance of acrylamide-containing dental materials // Dent Mater. 2019. Vol. 35, N 10. P. 1378–1387. doi: 10.1016/j.dental.2019.07.003
  27. Sprick E., Becht J.M., Graff B., et al. New hydrogen donors for amine-free photoinitiating systems in dental materials // Dent Mater. 2021. Vol. 37, N 3. P. 382–390. doi: 10.1016/j.dental.2020.12.013
  28. Amiri P., Talebi Z., Semnani D., et al. Improved performance of Bis-GMA dental composites reinforced with surface-modified PAN nanofibers // J Mater Sci Mater Med. 2021. Vol. 32, N 7. P. 82. doi: 10.1007/s10856-021-06557-z
  29. Salvador M.V., Fronza B.M., Pecorari V.G.A., et al. Physicochemical properties of dental resins formulated with amine-free photoinitiation systems // Dent Mater. 2021. Vol. 37, N 9. P. 1358–1365. doi: 10.1016/j.dental.2021.06.005
  30. Fugolin A.P., Dobson A., Mbiya W., et al. Use of (meth)acrylamides as alternative monomers in dental adhesive systems // Dent Mater. 2019. Vol. 35, N 5. P. 686–696. doi: 10.1016/j.dental.2019.02.012
  31. Sinha J., Dobson A., Bankhar O., et al. Vinyl sulfonamide based thermosetting composites via thiol-Michael polymerization // Dent Mater. 2020. Vol. 36, N 2. 249–256. doi: 10.1016/j.dental.2019.11.012

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рис. 1. Метакрилатные мономеры, входящие в состав стоматологических композитов [12]

Скачать (168KB)
3. Рис. 2. Возбуждение молекулы камфорохинона и дальнейшее образование двух метакрилатных монорадикалов

Скачать (101KB)
4. Рис. 3. Механизм бимолекулярной фотоинициирующей системы, содержащей камфорохинон и третичный амин

Скачать (91KB)
5. Рис. 4. Механизм реакции третичного амина с кислородом.

Скачать (78KB)
6. Рис. 5. Образование четырех радикальных центров, где CQ — камфорохинон, AH — протонированный амин, M — метакрилат

Скачать (59KB)
7. Рис. 6. Два механизма третьей завершающей стадии полимеризации: а) реакция диспропорционирования; б) реакция рекомбинации

Скачать (61KB)

© Бордина Г.Е., Лопина Н.П., Паршин Г.С., Андреев А.А., Некрасов И.А., 2022

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
 


Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах