HISTORIA MATERIAŁÓW KOMPOZYTOWYCH

Mimo nieustannego postępu w dziedzinie technologii związków syntetycznych nie udało się do dnia dzisiejszego wyprodukować materiału, który w pełni mógłby zastąpić twarde tkanki zęba.

Idealny materiał odtwórczy powinien między innymi posiadać następujące cechy:

·         trwale łączyć się z tkankami zęba zapewniając absolutną szczelność

·         połączenia powinien być obojętny dla środowiska jamy ustnej i miazgi zęba

·         nie wymywać się i nie nasiąkać płynami jamy ustnej

·         jego ścieralność winna być równa ścieralności twardych tkanek zęba

·         w trakcie wiązania (twardnienia) powinien być niewrażliwy na wilgoć, powinien być łatwy w użyciu, dostępny i tani

·         powinien dawać cień na zdjęciach rentgenowskich

Cementy krzemowe i krzemowo-fosforowe stosowane przed laty jako plastyczne materiały odtwórcze, zapewniały dobry efekt estetyczny, lecz były przeciwieństwem idealnego materiału do wypełnień. Wprowadzenie w 1944 r. żywic szybkopolimeryzujących na bazie akrylu jako plastycznych materiałów do wypełnień (np. Duracryl) wydało się postępem, ale w krótkim czasie okazało się, że materiały te nie sprawdziły się w praktyce klinicznej. Wykazywały duży skurcz polimeryzacyjny prowadzący do braku szczelności wypełnień, dużą toksyczność w stosunku do miazgi zęba i stosunkowo szybko traciły pierwotne zabarwienie. Zostały one wycofane z praktyki klinicznej.

W początkach lat 50-tych doskonalono żywice akrylowe dodając różne związki nieograniczone w celu poprawienia własności mechanicznych żywic, zwłaszcza zmniejszenia skurczu polimeryzacyjnego. Powstały pierwsze materiały kompozycyjne, które znalazły zastosowanie kliniczne np. P-Caduril. Odkrycie przez Buonocore w 1955 roku zjawiska wzrostu adhezji żywicy akrylowej do trawionego kwasem szkliwa zapoczątkowało erę stomatologii „adhezyjnej” i przyczyniło się do postępu w technologii materiałów odtwórczych.

Dalszym krokiem na drodze doskonalenia materiałów kompozytowych było na początku lat 60-tych w USA zsyntezowanie przez Bowena diakrylanów aromatycznych, a przede wszystkim żywicy Bisfenol A Glicydyl Metakrylatu - (Bis-GMA), produktu reakcji pomiędzy żywicą epoksydową, a metakrylanem oraz Bisfenol A Metaakrylan (Bis-EMA). Jednoczesne wprowadzenie związków sprzęgających, silanów, łączących fazę organiczną z nieorganiczną, zwiększyło wytrzymałość materiałów. Powstały w ten sposób materiały odtwórcze, o doskonałych na owe czasy własnościach:  – kompozyty z makrowypełniaczem o wielkości ziaren 0,2-70µm („macrofill – resin”).

W 1966 roku wprowadzono na rynek pierwsze kompozyty. Produkt ten pierwotnie sprzedawany był w postaci zestawu proszek-płyn lub pasta-pasta, czyli jako żywica utwardzana chemicznie. Na początku lat 70-tych wprowadzono materiały kompozytowe utwardzone światłem ultrafioletowym. Dzięki temu poprawiły się właściwości fizyczne materiałów, zaś czas pracy i utwardzania zostały dokładnie określone.

Kolejne zmiany w jakości i ilości wypełniacza wprowadzonego do żywicy pozwoliło na dalsze doskonalenie tych materiałów. Za sprawą firmy Ivoclar/Vivadent powstała grupa materiałów kompozytowych (odtwórczych) tzw. „ microfill – resin” (żywica MF). Charakterystyczną cechą tych, wprowadzonych w 1977 roku, materiałów jest zawartość bardzo małych cząsteczek wypełniacza (+-0,04 µm) SiO2 wprowadzonych do żywicy Bis- GMA lub żywicy uretanodwumetakrylanowej.

Komozyty „microfill” mają mniejszą ścieralność oraz lepszą gładkość powierzchni w stosunku do kompozytu o zawartości dużych wypełniaczy. Kompozyty „microfill” dzięki możliwości uzyskania bardzo gładkiej powierzchni stosuje się najczęściej w ubytkach zębów przednich, ale również bocznych. Jedną z wad tej grupy kompozytów jest większa absorpcja wody oraz większa rozszerzalność termiczna niż w grupie kompozytów o dużych cząsteczkach wypełniacza.

Koniec lat 70-tych to początek ery materiałów złożonych utwardzanych światłem lampy halogenowej. W 1977 r. rozpowszechniono kompozyty światło-utwardzalne jako materiały stosowane bez zastrzeżeń we wszystkich zębach jednak badania Philipsa i Leindfeldera zwróciły uwagę na szybkie "zużycie" kompozytów w odcinku bocznym uzębienia. Zatem dalsze poszukiwania składu materiałów kompozycyjnych koncentrowały się na opracowaniu materiałów o wyższej wytrzymałości mechanicznej, szczególnie odporności na zużycie. Doprowadziły one do powstania grupy materiałów o mieszanej wielkości wypełniacza, tzw. hybrydowych (hibryd composite).

Materiały te, wprowadzone na rynek w 1979 roku, zawierają wypełniacze o wielkości cząsteczek od kilkudziesiątych do kilku mikrometrów oraz bardzo małe cząsteczki o wielkości 0,04 µm. Kompozyty „hybrydowe” charakteryzują się dużą wytrzymałością mechaniczną: są twarde i odporne na ścieranie oraz dobrą strukturą powierzchni, dobrą szczelnością brzeżną i mniejszą absorpcją wody w porównaniu z kompozytami z mikrowypełniaczem i w takim kształcie są dziś nie zastąpionym materiałem odtwórczym.

W 1982 r. nastąpił rozwój techniki wypełniania  pośredniego ubytków tkanek twardych zębów poprzez systemy wkładów koronowych na bazie kompozytów. Obecnie możliwe jest wiązanie żywic kompozytowych ze szkliwem, zębiną i cementem, istniejącymi już wypełnieniami z żywic kompozytowych, porcelaną oraz metalem. Najnowsze technologie pozwoliły na produkcję materiałów złożonych o parametrach zbliżonych do amalgamatu. Dyskusja na temat wad amalgamatu i problemów z utylizacją jego odpadów oraz znaczący wzrost oczekiwań pacjentów odnośnie walorów kosmetycznych wypełnień przyczyniły się do rozpowszechnienia kompozytów jako materiałów spełniających wymagania funkcjonalno-estetyczne. Badania kliniczne nad materiałami światłoutwardzalnymi trwają nadal i koncentruję się nad opracowaniem tak żywic o minimalnym skurczu polimeryzacyjnym jak i lepszych jakościowo wypełniaczy.