Document Type : original article
Authors
1 Associate Professor of Operative Dentistry, Dental Research Center, School of Dentistry, Hamadan University of Medical Sciences, Hamadan, Iran
2 Professor of Operative Dentistry, Dental Research Center, School of Dentistry, Hamadan University of Medical Sciences, Hamadan, Iran
3 Dental Student, School of Dentistry, Hamadan University of Medical Sciences, Hamadan, Iran
4 Postgraduate Student, Dept of Operative Dentistry, School of Dentistry, Hamadan University of Medical Sciences, Hamadan, Iran
Abstract
Keywords
مقدمه
پیشرفت علم دندان پزشکی و ابداع روشهای نوین سبب شده است که تمایل مردم برای داشتن دندانهای سفید با استفاده از تکنیکهای نوین افزایش یابد. از این رو دندان پزشکان به دنبال روشهایی هستند که خواسته مردم را برآورده سازند و در عین حال آسیب کمتری به دندان وارد نمایند. یکی از این روشهای تامین زیبایی، سفید کردن دندان (Bleaching) است.(1) سیستمهای سفیدکننده در مطب تحت عنوان In-office bleaching systems (IB) بااستفاده ازعوامل اکسیدکننده قوی شامل کارباماید پراکسایدیاهیدروژن پراکساید 35-30% میباشد.(3و2)از مزایای IB این است که کاملاًتحت کنترل دندان پزشک بوده،اصول حفاظت ازنسج نرم به خوبی اجرا میشودو فراینددرزمان کوتاهتری نتیجه مطلوب خواهدداشت.(2)با این حال مطالعات نشان داده اند که این مواد میتوانند بر خصوصیات فیزیکی ترمیمهای کامپوزیتی اثرگذار باشند.(4)
امروزه از کامپوزیتها به دلیل تکنیک محافظه کارانه و زیبایی قابل قبول جهت ترمیم دندان،استفاده فراوانی میشود.با وجودی که با گذشت زمان بسیاری از خصوصیات فیزیکی و مکانیکی کامپوزیتها بهبود یافته است،ولی همچنان انقباض پلیمریزاسیون به عنوان مهمترین نقص کامپوزیتها مطرح است.(5) از آن جا که از بین بردن فاصله بین کامپوزیت و نسج دندان از طریق کاهش میزان انقباض پلیمریزاسیون،جهت بهبودخواص سیل کنندگی کامپوزیتها،دارای اهمیت زیادی میباشد، کامپوزیتهایباپایهسیلوراندرسال2007برایاولینبارمعرفی شدند. سیلورانبهدلیلانقباضپلیمریزاسیونکمو خاصیتآبگریزیاشبهعنوانجایگزینیبرایمتاکریلات درساختارماتریکسکامپوزیت،پیشنهاد شده است.(6)
پیشگوییودوامترمیمبهخواصفیزیکی، بیولوژیکیو مکانیکی موادترمیمیبستگیدارد و برای دستیابی به اهداف زیبایی لازم است که مواد ترمیمی رنگ دندان ثبات رنگ داخلی داشته و نسبت به تغییر رنگ خارجیمقاوم باشند.(7) زیاد شدن انرژی آزاد سطحی سبب افزایش تجمع بقایای غذایی، تشکیل بیوفیلم و ایجاد بیماریهای بافت پریودنتال میگردد.(9و8)همچنین میتواند سبب تجمع بیشتر پلاک شده و یک فاکتور قطعی در چسبندگی میکروارگانیسمها به سطوح میزبان از جمله سطوح دندانی باشد.(10) استعداد رنگپذیری کامپوزیتها با میزان جذب آب و هیدروفیل بودن ماتریکس رزینی آنها مرتبط است.(7) نشان داده شده است که مواد هیدروفیلیک، جذب آب و تغییر رنگ بیشتری دارند.(11)
Quirynen و همکاران(12) نشان دادند که انرژی سطحی بالا سبب تجمع بیشتر پلاک و همچنین اتصال باکتریهای خاص میشود. نتیجه تحقیق Mor و همکاران(8) نشان داد که اتصال باکتریها، در کامپوزیتهایی که دارای انرژی آزاد سطحی بالاتری هستند، بیشتر است.استفاده از کامپوزیتهای با پایه سیلوران و متاکریلات به طور گستردهای رو به افزایش است. از طرف دیگر بسیاری از افراد جهت زیباسازی دندانها از مواد سفیدکننده مختلف استفاده میکنند و استفاده از این مواد سفیدکننده ممکن است سبب تغییر در انرژی آزاد سطحی، در نتیجه تجمع پلاک و افزایش رنگپذیری ترمیمهای کامپوزیتی شود. بنابراین هدف ما در این مطالعه مقایسه انرژی آزاد سطحی کامپوزیتهای دندانی با پایه سیلوران و متاکریلات پس از سفیدکردن دندانها بود.
مواد و روشها
ابتدا 48 نمونه رزین کامپوزیت از 4 نوع کامپوزیت P90، Z250، Z250 XT و Z350 XT، که ترکیب و کارخانه سازنده آنها در جدول 1 آمده است، به شکل دیسک تهیه شد. به این ترتیب که یک مولد حلقوی به قطر 8 و ضخامت 2 میلیمتر تهیه گردید. به منظور تهیه دیسکهای کامپوزیتی، مولد حلقوی روی یک اسلب شیشهای شفاف قرار گرفته و توسط کامپوزیت پر شد. سپس یک لامل روی مولد قرار داده شد تا اضافات کامپوزیت خارج شود. نمونهها توسط دستگاه لایت کیور LED (Bluephase, Ivoclar Vivadent, Austalia) با شدت mW/cm21200یک بار به مدت 20 ثانیه از ورای لامل و یک بار مستقیماً و بدون آن کیور شدند (شکل 1). نمونههای تهیه شده سپس توسط دیسکهای پرداخت آلومینیوم اکساید خشن، متوسط و نرم (Sof-Lex Pop On Orange series – 3M ESPE/St. Paul, MN, USA) پالیش شدند تا لایه غنی از رزین برداشته شده و سطح نمونهها صاف و پرداخت شود. به این منظور هر دیسک پرداخت به مدت 30 ثانیه به صورت دورانی و منقطع روی نمونهها حرکت داده شد تا از بیش از اندازه گرم شدن نمونهها که منجر به تغییر سطح نمونهها میشود جلوگیری شود. سپس نمونهها برای مدت 24 ساعت در آب مقطر قرار گرفتند.(13)
جدول 1:کامپوزیتهای مورد استفاده
ماده |
نوع |
کارخانه |
ترکیب |
Filtek Z250 |
Microhybrid methacrylate composite |
3M ESPE/St. Paul, MN, USA |
BISGMA, UDMA, BIS-EMA, 0.01- 3.5 silica/zirconium inorganic particles 60% (%volume) |
Filtek Z250xt |
Nanohybrid methacrylate composite |
3M ESPE/St. Paul, MN, USA |
BIS-GMA, UDMA, BIS-EMA, PEGDMA and TEGDMA, 82% w (68% v) silica/zirconia fillers of 3µ or less & Non-agglomerated/non-aggregated 20nm silica particles |
Filtek Z350xt |
Nanoparticle methacrylate composite |
3M ESPE/St. Paul, MN, USA |
21.5% matrix based on BIS—GMA, BIS-EMA, UDMA and TEGDMA; 78.5% (%w) silica nanoparticles (20nm) and zirconia/silica clusters (0.6-1.4 µm – primary particle 5-20 nm) |
Filtek P90 |
Silorane composite |
3M ESPE/St. Paul, MN, USA |
24% silorane based matrix, 76% (%w) quartz and ytterbium trifluoride filer (0.1-2µm) |
تصویر 1 : تصویری از مولد حلقوی و کامپوزیت مستقر شده در آن حین فرآیند نوردهی
پس از آماده سازی نمونهها، برای اندازهگیری انرژی آزاد سطحی، هر نمونه بر روی یک سطح کاملاً افقی بر روی دستگاه Angle Measuring System (G10 Kruss, Hamburg, Germany) قرار گرفت. دستگاه اندازهگیری انرژی سطحی از سه قسمت اصلی میزک افقی، سرنگ عمودی و دوربین متصل به رایانه تشکیل شده است. ابتدا قطره آب مقطر توسط دستگاه به صورت اتوماتیک و از فاصله 5 میلیمتری بر روی دیسک کامپوزیتی چکانده شد و به وسیله دوربینی که بر روی دستگاه تعبیه شده بود، با بزرگنمایی x4 عکسبرداری گردید و زاویه تماس مربوطه به کمک نرمافزار Adobe Acrobate Reader Pro 10 ثبت شد. پس از خشک نمودن دیسک کامپوزیتی با فشار ملایم هوا به مدت 10 ثانیه، زاویه تماس قطره گلیسرول به روش مشابه اندازهگیری شد. انرژی آزاد سطحی هر دیسک کامپوزیتی بر اساس زوایای تماس دو مایع مرجع آب مقطر و گلیسرول با استفاده از فرمولهای(14) زیر محاسبه گردید:
γL (1+cosФ) = 2 (γsd γLd)0.5 + 2 (γsp γLp)0.5
γs = γsp + γsd
در این فرمولها γL کشش سطحی مایع بکار رفته است که برای آب، dyne cm-172/8 و بـرای گلیسرول، dyne cm-164 میباشد. γLd نشانگر نیروی پـراکنـدگی لنــدن بین مایـع و سطح سوبستـرا است کـه بـرای آب dyne cm-121/8 و بــرای گلیسرول dyne cm-134 میباشد. γLp بیانگر نیروی پولار بین مایع و سطح سوبسترا است که برای آب، dyne cm-151 و برای گلیسرول dyne cm-130 میباشد.
γs نشانگر انرژی سطحی سوبسترا میباشد که دارای دو مؤلفه قطبی و غیرقطبی است. مؤلفه قطبی γsp با استفاده از زاویه تماس آب با سطح کامپوزیت و مؤلفه غیرقطبی γsd با استفاده از زاویه تماس گلیسرول با سطح کامپوزیت به دست میآید. انرژی کل سطح کامپوزیت (γs) از مجموع دو مؤلفه قطبی و غیرقطبی بر حسب dyne cm-1 به دست آمد.(14)
نمونههای هر گروه در مطب با هیدروژن پراکساید 35 درصد (FGM,Joinville-sc,Brazil) whitenessHPmaxx در سه جلسه 45 دقیقهای به فاصله یک هفته از هم، سفید شدند. در پایان هر 15 دقیقه، ژل باقی مانده بر سطح کامپوزیت توسط اسپری آب و هوا شسته شد و ژل جدید اعمال گردید. بعد از پایان هر جلسه، ژل سفیدکننده مشابه قبل شستشو شد. طی فواصل جلسات سفید کردن، نمونهها در آب مقطر °C37 در انکوباتور نگهداری شدند. انرژی آزاد سطحی ثانویه، 2 هفته بعد از اتمام سفید کردن، مطابق روش ذکر شده جهت اندازهگیری انرژی آزاد سطحی اولیه، محاسبه شد.
دادههای به دست آمده توسط نرمافزار SPSS با ویرایش 16 و آزمونهای کولموگروف اسمیرنوف جهت بررسی توزیع نرمال دادهها، آنالیز واریانس یک طرفه و آزمونهای توکی و Paired t test در سطح معنیداری 05/0 مورد تجزیه و تحلیل آماری قرار گرفتند.
یافتهها
میانگین، انحراف معیار و اختلاف مقدار انرژی آزاد سطحی نمونهها، قبل و بعد از سفید کردن به طور جداگانه در جدول 2 آمده است.
برای تعیین توزیع نرمال دادههای به دست آمده از انرژی آزاد سطحی قبل و بعد از سفید کردن برای هر کامپوزیت از آزمون کولموگروف اسمیرنوف استفاده شد که مقادیر P-value قبل و بعد از سفیدکردن به ترتیب 83/0 و 99/0 بود. لذا از آزمونهای پارامتری استفاده گردید.
تغییرات ایجاد شده بین گروهها قبل و بعد از سفیدکردن، با آزمون آنالیز واریانس تفاوت معنیداری را نشان نداد (139/0P=) (جدول 2).
آزمون آنالیز واریانس نشان داد که قبل و نیز بعد از سفید کردن مقدار انرژی سطحی (001/0P<) در کامپوزیتهای مورد مطالعه با هم دارای اختلاف آماری معنیداری بودند (جدول 2).
آزمون Paired t-test جهت مقایسه اثر سفید کردن بر انرژی آزاد سطحی در هر کامپوزیت نشان داد که در تمامی کامپوزیتها به جز کامپوزیت Z250، قبل و بعد از سفیدکردن اختلاف معنیداری وجود داشت (05/0P<) (جدول 2). از طرفی بین سفید کردن و نوع کامپوزیت اثر متقابل مشاهده نشد (525/0P=).
مقایسه دوبه دوی انرژی سطحی در کامپوزیتهای مورد مطالعه به تفکیک قبل و بعد از سفید کردن توسط آزمون توکی در جدول 3 آمده است و نشان میدهد که کامپوزیتهای P90 با Z250 XT، Z250 XT با Z250 و Z250 XT با Z350 XT اختلاف معنیداری داشتند (05/0P<).
جدول 2 : میانگین، انحراف معیار، اختلاف مقدار انرژی آزاد سطحی (dyne Cm-1)
|
قبل از سفیدکردن انحراف معیار±میانگین |
بعد از سفیدکردن انحراف معیار±میانگین |
اختلاف انحراف معیار±میانگین |
نتیجه آزمون t زوجی |
P90 |
18/5±39/47 |
22/6±09/50 |
250/3±70/2 |
002/0 |
Z250 |
42/5±08/53 |
50/5±48/52 |
293/1±60/0 |
054/0 |
Z250XT |
60/4±71/59 |
62/4±38/61 |
18/2±67/1 |
004/0 |
Z350XT |
51/5±39/52 |
41/2±59/54 |
47/4±20/2 |
044/0 |
نتیجه آزمون آنالیز واریانس |
319/7=(4و3)F 001/0P< |
408/13=(4و3)F 001/0P< |
93/1=(4و3)F 139/0P= |
|
جدول 3 : مقادیر P-value به دست آمده از آزمون توکی جهت مقایسه دوبه دوی انرژی آزاد سطحی کامپوزیتهای مورد مطالعه قبل و بعد از سفید کردن
P-value بعد از سفید کردن |
P-value قبل از سفید کردن |
کامپوزیتها |
641/0 |
054/0 |
P90 با Z250 |
001/0< |
001/0< |
P90 با Z250XT |
145/0 |
052/0 |
P90 با Z350XT |
001/0< |
019/0 |
Z250XT با Z 250 |
736/0 |
99/0 |
Z250 با Z350XT |
011/0 |
019/0 |
Z250XT با Z350XT |
بحث
در دندان پزشکی انرژی آزاد سطحی یک فاکتور قطعی در چسبندگی میکروارگانیسمها به سطوح میزبان از جمله سطوح دندانی میباشد. نشان داده شده است که انرژی آزاد سطحی بالا سبب تجمع بیشتر پلاک میشود.(15) موادی که دارای انرژی آزاد سطحی بالاتری هستند، به طور قابل ملاحظهای باکتریهای Cariogenic را جذب میکنند، بنابراین میتوان انتظار داشت که در کامپوزیتهای با انرژی آزاد سطحی بالاتر، اتصال باکتری بیشتر باشد.(17و16)
همچنین انرژی سطحی بالاتر باعث مرطوب شوندگی بیشتر ماده میشود.(18) مواد هیدروفوبیک، زاویه تماس بزرگتری نسبت به مواد هیدروفیلیک دارند. اندازه زاویه تماس، به انرژی سطحی سوبسترا و کشش سطحی مایع به کار رفته بر روی آن بستگی دارد، در نتیجه مواد هیدروفوب نسبت به تغییر رنگ مقاومتر بوده و ثبات رنگ بیشتری دارند.(19)
انرژی آزاد سطحی بر پایه اندازهگیری زاویه تماس سوبسترا- مایع و به روشهای مختلف ارزیابی میشود. در این پژوهش، برای اندازهگیری انرژی آزاد سطحی کامپوزیتها، از روش اندازهگیری زاویه تماس دو مایع آب و گلیسرول با سطح دیسکهای کامپوزیتی استفاده شد. علت استفاده از دست کم دو مایع استاندارد برای اندازهگیری زاویه تماس و محاسبه انرژی آزاد سطحی، این است که انرژی آزاد سطحی دو مولفه دارد: یک مولفه غیرقطبی که مربوط به نیروی واندروالس و بیان کننده واکنشهای هیدروفوبیک بوده و یک مولفه قطبی که مربوط به واکنشهای هیدروفیلیک است.(20)
Turker و Biskin(21) نشان دادند که در خصوصیات سطحی مواد ترمیمی بعد از گذشت دو هفته از فرآیند سفید کردن دیگر تغییر معنیداری مشاهده نمیشود، از این رو در مطالعه حاضر انرژی آزاد سطحی ثانویه، 2 هفته بعد از اتمام سفید کردن اندازهگیری شد.
در این مطالعه، انرژی آزاد سطحی بعد از سفید کردن، در کامپوزیتهای P90، Z250 XT و Z350 XT به طور معنیداری افزایش یافت (05/0P<)، اما تغییرات در Z250 معنیدار نبود (054/0P=).
تغـییر در انـرژی آزاد سـطحی کامـپوزیتها پـس از
سفیدکردن، ممکن است به علت تفاوت در ترکیبات تشکیلدهنده کامپوزیتها از جمله، سایز فیلر، درصد فیلر و ترکیب ماتریکس رزینی باشد. حضور ذرات با انرژی سطحی بالا مثل UDMA و Bis-GMA باعث کاهش زاویه تماس کامپوزیتها میشود.(22) همچنین هیدروفوب بودن ماتریکس رزینی، هموژن بودن کامپوزیت و میزان اجزایی چون UDMA و Bis-GMA همگی میتوانند در تغییر انرژی آزاد سطحی کامپوزیتها موثر باشند. در این مطالعه انرژی آزاد سطحی در Z250 XT، Z350 XT افزایش داشت در حالی که در Z250 تغییری نداشت. علت احتمالی افزایش انرژی آزاد سطحی در Z250 XT و Z350 XT در مقایسه با Z250 را میتوان به حضور تفاوتهای ساختاری از جمله وجود مونومرهای TEGDMA در کامپوزیتهای Z250 XT و Z350 XT و فقدان آن در Z250 و نیز تفاوت در سایز ذرات فیلر، با توجه به میکروهیبرید بودن Z250 در مقایسه با کامپوزیتهای نانوفیلد تحت مطالعه نسبت داد.
هیدروژن پروکساید ظرفیت اکسیداسیون و احیای بالایی داشته و ایجاد رادیکال آزاد میکند. تصور میشود که این رادیکالها ماتریکس رزینی را تخریب میکنند و سبب از هم گسیختن اینترفیس ماتریکس/رزین میشوند در نتیجه میتوانند سبب افزایش جذب آب، جدا شدن فیلر و تغییر در خصوصیات سطحی کامپوزیتها شوند.(23)
نشان داده شده است که درجه پلیمریزاسیون کمتر، باعث میشود تا کامپوزیتها بیشتر دچار تخریب سطحی شوند.(24) Nemati Anaraki و همکاران(25) نشان دادند که میزان پلیمریزاسیون در کامپوزیت Z250 نسبت به P90 بیشتر است. بنابراین میتوان انتظار داشت که کامپوزیت Z250 به علت میزان پلیمریزاسیون بالاتر در مقایسه با P90، کمتر تحت تاثیر تغییرات سطحی ناشی از سفیدکردن، از جمله تغییر انرژی آزاد سطحی قرار گیرد. علت دیگر تفاوت در ساختار این دو کامپوزیت (P90 و Z250) است.
شاید بتوان گفت یکی از دلایل عدم تغییر در انرژی آزاد سطحی در Z250 در مقایسه با سایر کامپوزیتها (Z250 XT وZ350 XT و P90)، تفاوت در ساختار آنها باشد.
پروتینهای موجود در بزاق میتوانند انرژی آزاد سطحی را کاهش دهند.(26) هرچند معنیدار بودن آن ثابت نشده است. از طرف دیگر بیوفیلم بزاق در کنترل چسبندگی باکتریهای دهان موثر است.(27) از محدودیتهای مطالعه حاضر میتوان به عدم بررسی اثر بزاق اشاره کرد. همچنین با توجه به مقدار P-value کامپوزیت Z250 به نظر میرسد که افزایش تعداد نمونهها برای رسیدن به نتایج قطعیتر مفید باشد.
نتیجه گیری
بر اساس یافتههای این مطالعه سفید کردن دندانها با استفاده از هیدروژن پراکساید 35 درصد در سه جلسه 45 دقیقهای به فاصله یک هفته از هم، سبب افزایش معنیدار در انرژی آزاد سطحی کامپوزیتهای P90، Z250 XT و Z350 XT میشود، ولی تفاوت معنیداری در کامپوزیت Z250 ایجاد نمیکند.
تشکر و قدردانی
این تحقیق از پایان نامه دوره عمومی دندانپزشکی به شماره ثبت 870 استخراج گردیده است. از معاونت محترم پژوهشی و مرکز تحقیقات دندانپزشکی دانشگاه علوم پزشکی همدان که هزینههای آن را تامین نمودند، تقدیر و تشکر میشود.