Experimental Evaluation of Wettability of Condensational Silicon’s Used with Various Surfactants

Document Type : original article

Authors

1 Associate Professor of Prosthodontics, School of Dentistry, Mashhad University of Medical Sciences, Mashhad, Iran

2 Assistant Professor of Prosthodontics, Dental Research Center, School of Dentistry, Mashhad University of Medical Sciences, Mashhad, Iran.

3 Dentist

4 Associate Professor of Pharmacology, Mashhad University of Medical Sciences, Mashhad, Iran

Abstract

Introduction: One of the problems in fixed prosthetics is the hydrophobicity and large contact angle of the condensation silicon impression materials. The goal of this study was to examine the effect of surfactant on three condensation silicones.
Materials & Methods: This study was an in-vitro examination that investigates the effect of surfactant called “Os surfactant” on three condensation silicone impression materials which were Optosil-Xantopren, Speedex and Rapid. One Hundred and twenty impressions were prepared by each material and every sample consisted of 4mm putty and 1mm wash. 10 samples were considered as control group with no surfactant added. The rest were divided into 11 groups on which 11 surfactants with different hydrophilic lipophilic balance (HLBs) (5-5. 5-6-6. 5-7-7. 5-8-8. 5-9-9. 5-10) were applied. A drop of water was put on the surface and a photo was taken immediately so that the contact angles on both sides of drop could be measured by Photoshop. The data was examined by One-Way ANOVA and Tukey test (α=0.05).
Results: The one way analyze of variance (ANOVA) and Tukey test showed that in Optosil/Xantopren group the lowest contact angle belonged to HLB=9 (P<0.001). in rapid samples, a significant difference was shown among different HLBs and control group and the lowest contact angle was gained by HLB=8.5 (P=0.011). Speedex showed a significant difference between different HLBs and control group and the lowest contact angle was obtained by HLB=8 (P<0.001). Accordingly the lowest contact angle mean belonged to Speedex (68.3) which revealed a significant difference from Optosil Xantopren  and Rapid (P<0.001) but there was no difference between Optosil-Xantopren and Rapid (P>0.05).
Conclusion: Within limitation of present In-vitro study, the lowest contact angle was observed at HLB 9 for Optosil (P<0.001), HLB 8. 5 for Rapid (P=0.011) and at HLB 8 for Speedex (P<0.001).

Keywords

Full Text

مقدمه

یکی از مشکلات قالب‏گیری در پروتز ثابت، هیدروفوب بودن و زاویه تماس بالای مواد در هنگام قالب‏گیری و قالب‏ریزی است. هرچه مواد قالب‏گیری دقیق‏تر باشند و بهتر بتوانند جزئیات داخل دهان را ثبت کنند، قالب و کست حاصله از آن نیز دقیق‏تر خواهد بود. یکی از نکاتی که در ثبت دقیق بافت‏های دهان حائز اهمیت است میزان مطلوب ترشوندگی  (Wetting) بافت‏ها توسط ماده قالب‏گیری است. به طوری که هرچه ماده قالب‏گیری هیدروفیل‏تر باشد این کار راحت‏تر و هرچه هیدروفوب‏تر باشد این کار سخت‏تر انجام می شود. یک دسته از مواد قالب‏گیری که در قالب‏گیری پروتز ثابت مورد استفاده قرار می‏گیرند سیلیکون‏های تراکمی هستند که به شدت هیدروفوب بوده و قالب‏گیری و نیز قالب‏ریزی آن‏ها سخت می باشد. برای حل این مشکل باید زاویه تماس این مواد کاهش داده شود و خصوصیت مرطوب شوندگی آن‏ها افزایش یابد.(3-1) موادی که با کاهش کشش سطحی، باعث کاهش زاویه تماس می‏شوند و موجب می‏گردند تا ماده راحت‏تر روی سطح پخش شود به نام سورفاکتانت معروف هستند. سورفاکتانت‏ها اگر توسط کارخانه سازنده به ماده اضافه شوند سورفاکتانت داخلی و اگر در هنگام استفاده کلینیکی یا لابراتواری توسط کلنیسین استفاده شود سورفاکتانت خارجی نامیده می شوند. هر سورفاکتانتی دارای دوبازوی هیدروفیل و لیپوفیل است که بین این دو توازن برقرار می شود و تحت عنوان تعادل آب‏ دوستی - چربی‏دوستی (Hydrophilic lipophilic balance: HLB) نامیده می‏شود. سورفاکتانت‏های مورد استفاده معمولاً دارای  9-6=HLB می‏باشند.(4) هدف از انجام این مطالعه بررسی اثر سورفاکتانت خارجی بر زاویه تماس سه نوع ماده قالب‏گیری سیلیکون تراکمی (اپیتوزیل-گزانتوپرن، اسپیدکس و راپید) بود.

مواد و روش‏ها

در این تحقیق آزمایشگاهی اثر سورفاکتانتی با نام OS Surfactant (Cytec Industries Inc. USA) با ترکیب C16 H19O3NaS بر روی سه ماده قالب‏گیری سیلیکونی تراکمی به نام‏های تجاری اپتوزیل-گزانتوپرنOptosil-Xantopren (HeraeusKulzer, Hanau, Germany)، اسپیدکس Speedex (Colten, Alstatten, Switzerland) وراپید Rapid (Coltene, Alstatten, Switzerland) مورد بررسی قرار گرفت. از هر ماده قالب‏گیری به تعداد 120 نمونه از پوتی آن به ضخامت 4 میلی‏متر تهیه گردید و بر روی آن واش همان ماده به ضخامت 1 میلی‏متر قرار گرفت.

از دو اسلب شیشه‏ای جهت آماده سازی نمونه‏ها استفاده شد به طوری که در ابتدا و انتهای سطح فوقانی اسلب زیرین دو قطعه شیشه به ضخامت 4 میلی‏متر جهت ایجاد فضا برای ماده پوتی به کار گرفته شد. سپس طبق دستور کارخانه سازنده هر ماده قالب‏گیری، پوتی آن مخلوط شده و در روی اسلب زیرین قرار گرفت. پس از قرار گیری اسلب شیشه‏ای دوم و سپری شدن مدت زمان توصیه شده کارخانه سازنده، به ماده پوتی اجازه داده شد تا ست شود. بعد از این مرحله اسلب فوقانی برداشته شد و روی قطعات شیشه‏ای ابتدایی و انتهایی، یک قطعه شیشه دیگر به ضخامت 1 میلی‏متر گذاشته شد تا فضای یکنواخت برای ماده واش فراهم شود. اسلب فوقانی قبل از قرار گیری بر روی ماده واش با استون کاملاً تمیز شد تا از هر گونه آلودگی و چربی احتمالی پاک گردد. بعد از تبخیر استون، ماده واش طبق دستور کارخانه سازنده مخلوط شد و روی ماده پوتی قرار گرفت. سپس اسلب تمیز شده توسط استون روی آن قرار داده شد تا واش کاملاً ست شود. در نهایت پس از سپری شدن زمان ستینگ ماده، اسلب برداشته شد و نمونه تهیه شده جهت انجام آزمایش مورد استفاده قرارگرفت. مشابه این قالب 9 نمونه دیگر نیز ساخته شد تا یک گروه شامل 10 نمونه به عنوان گروه شاهد یا کنترل آماده شود. در مرحله بعد برای تهیه گروه‏های مورد آزمایش که از سورفاکتانت استفاده شد، مشابه گروه شاهد عمل شد با این تفاوت که قبل از مخلوط کردن ماده واش، اسلبی را که می‏بایست روی واش قرار گیرد ابتدا با استون تمیز کرده و پس از تبخیر استون، اسلب مزبور را درون ظرف حاوی سورفاکتانت با 5=HLB قرار داده و واش مخلوط شده را روی پوتی ریخته و اسلب آغشته به سورفاکتانت را بعد از به کارگیری 30 ثانیه‏ای پوار هوا، بلافاصله روی واش قرار دادیم تا ماده ست شود. برای 5=HLB، 10 عدد قالب به همین روش تهیه شد و همین شیوه در مورد سورفاکتانت‏های با 10-5/9-9-5/8–8-5/7-7-5/6-6-5/5=HLB تکرار گردید به طوری که برای هر سورفاکتانت با HLB مشخص، 10 قالب و با 11 سورفاکتانت در مجموع 110 قالب تهیه شد و در نهایت 120 قالب یا نمونه شامل 110 قالب به عنوان گروه نمونه و 10 قالب به عنوان گروه شاهد یا کنترل، برای هر ماده قالب‏گیری آماده شد. 

جهت تعیین زاویه تماس، بلافاصله بعد از تهیه و آماده سازی قالب‏ها، ابتدا هر قالب یا نمونه روی یک صفحه که با سطح افق تراز شده بود قرارگرفت. سپس توسط سرنگ یک قطره آب مقطر روی هرقالب چکانده شد و از نمای عرضی توسط دوربین دیجیتال  Nikon D-100
Corp, Tokyo, Japan)(Nikon دارای لنز ماکروکه با یک فاصله استاندارد مشخص از نمونه‏ها بر روی یک سه پایه ثابت شده بود، عکسبرداری شد. حین عکسبرداری دوربین و نمونه‏ها با سطح افق کاملاً تراز شده بودند. این کار در مورد 120 نمونه هر ماده قالب‏گیری به طور جداگانه تکرار گردید. سپس عکس‏ها کدگذاری و اسکن شدند و با استفاده از نرم افزار فتوشاپ زاویه تماس هر قطره در دو طرف اندازه گیری و در جدول مربوطه ثبت شد به صورتی که یک جدول برای گروه شاهد و نیز جدولی جداگانه برای هر سورفاکتانت با HLB مربوط به آن برای هر ماده قالب‏گیری تنظیم گردید. سپس اطلاعات به دست آمده توسط کامپیوتر مورد تحلیل و آنالیز آماری قرار گرفت. توصیف داده‏ها با استفاده از میانگین و انحراف معیار بیان شد و در تحلیل داده‏ها از آنالیز واریانس یک طرفه و آزمون توکی استفاده شد. همبستگی بین HLB و زاویه تماس با استفاده از ضریب همبستگی پیرسون (Pearson) محاسبه گردید و در همه آزمون‏ها سطح معنی‏داری 05/0 مد نظر قرار گرفت.

یافته‏ ها

آزمون آنالیز واریانس یک طرفه نشان دادکه درگروه اپتوزیل- گزانتوپرن، متوسط زاویه تماس در سورفاکتانت با HLB‏های مختلف، اختلاف معنی‏داری دارد (05/9=F، 001/0>P). کمترین زاویه مربوط به سورفاکتانت با 9=HLB بودکه به جز 5/9HLB= با سایر HLB‏ها اختلاف معنی‏داری داشت (001/0>P). بیشترین زاویه تماس مربوط به 5/5=HLB بود که برابر 2/98 درجه بود هر چند که با 5/7-7-5/6-6 و 5=HLB وگروه کنترل یا شاهد اختلاف معنی‏داری نداشت (05/0<P). ولی با گروه‏هایی با 10-5/9-9-5/8-8=HLB اختلاف معنی‏داری داشت (001/0>P).

آزمون آنالیز واریانس یک طرفه در مورد ماده راپید نشان داد که در این گروه بین HLB‏های مختلف، اختلاف آماری معنی‏داری وجود داشت (011/0=P) و آزمون توکی نشان دادکه کمترین زاویه تماس مربوط به 5/8=HLB بودکه با 5/7-7- 5/5-5= HLBوگروه کنترل اختلاف معنی‏داری داشت (001/0>P). و بیشترین زاویه تماس مربوط به گروه کنترل بود (7/97 درجه) که با گروه‏های دارای 10 و 5/8=HLB اختلاف معنی‏داری داشت (001/0>P).

در مورد ماده اسپیدکس آزمون آنالیز واریانس یک طرفه نشان داد که دراین گروه نیز بین زاویه تماس در HLB‏های مختلف اختلاف آماری معنی‏داری وجود داشت (001/0>P). آزمون توکی بیان کردکه کمترین زاویه تماس مربوط به 8=HLB بودکه با سایر HLB‏ها اختلاف معنی‏داری داشت (001/0>P). بیشترین زاویه تماس مربوط به 5/5=HLB بود که در 5/5=HLB زاویه تماس با گروه‏های دارای 6و5=HLB کنترل اختلاف معنی‏داری نداشت (05/0<P). ولی با سایر گروه‏ها دارای اختلاف معنی‏داری بود (001/0>P).

با توجه به سه آزمون فوق مشاهده شدکه در ماده اپتوزیل–گزانتوپرن، کمترین زاویه تماس با 9=HLB و در ماده راپیدکمترین زاویه تماس با 5/8 و در ماده اسپیدکس کمترین زاویه تماس با 8=HLB بود (001/0>P). مقایسه این سه گروه با استفاده از آنالیز واریانس یک طرفه صورت گرفت و نتایج نشان دادکه کمترین میانگین زاویه تماس مربوط به ماده اسپیدکس با میانگین 3/68 و انحراف معیار 8/2 بود (001/0<P). نتایج آزمون توکی بیان کرد که این اختلاف مربوط به گروه اسپیدکس با 8=HLB با دو ماده دیگر بود (جدول و نمودار 1). و همچنین نتایج آزمون توکی نشان دادکه بین دو ماده اپتوزیل با 9=HLB و راپید با 5/8=HLB اختلاف آماری معنی‏داری وجود نداشت (05/0<P).

 


 

 

 

نمودار 1 : میانگین زاویه تماس بر حسب بهترین HLB در سه نوع ماده قالب‏گیری

 

 

 

 

جدول 1 : میانگین و انحراف معیار زاویه تماس بر حسب بهترین HLB در سه نوع ماده قالب‏گیری

 نام هر گروه

تعداد

میانگین

انحراف معیار

اپتوزیل – گزانتوپرن با 9 = HLB

10

1100/83

73890/1

راپید با 5/8 = HLB

10

120/84

76643/2

اسپیدکس با 8 = HLB

10

3260/68

88221/2

نتیجه آزمون

001/0P<          4/13F=

 

 

 

 


بحث

عوامل مختلفی در تهیه یک قالب خوب وثبت دقیق جزئیات بافت‏های داخل دهان موثرندکه عبارتند از: کشش سطحی ماده قالب‏گیری، انرژی سطحی بافت‏ها، ضدعفونی کردن قالب، ویسکوزیتی یا قوام ماده قالب‏گیری، تکنیک مخلوط کردن ماده قالب‏گیری، تزریق یا عدم تزریق ماده قالب‏گیری روی ناحیه مورد نظر، خشک بودن ناحیه، تمیز بودن بافت‏ها و نوع عاملی که برای متوقف کردن خونریزی استفاده می‏شود. در این میان یکی از عوامل مهم، زاویه تماس ماده قالب‏گیری می‏باشد که هرچقدر میزان زاویه تماس ماده قالب‏گیری کمتر باشد یا میزان ‏ترشوندگی بافت‏ها توسط ماده قالب‏گیری افزایش یابد، ثبت بافت‏ها دقیق‏تر صورت می‏گیرد.(5)

از مواد قالب‏گیری رایج که تا حدودی ارزان بوده و خصوصاً در نوع پوتی– واش احتیاج به تری اختصاصی ندارند، سیلیکون‏های تراکمی هستند. متاسفانه این مواد به شدت هیدروفوب یا آب‏گریز هستند، لذا استفاده از سورفاکتانت به منظور کاهش زاویه تماس ماده و کسب نتایج بهتر، بسیار مهم وکلیدی است.(2)

Santhosh و همکاران(6) اثرکاربرد موضعی سورفاکتانت Aurofilm را بر روی سه ماده قالب‏گیری سیلیکون افزایشی Express, Affiuis, Aquasil با قوام لایت وپوتی بررسی کردند. در این مطالعه زاویه تماس بعد از کاربرد سورفاکتانت با استفاده از Rame-Hart goniometer اندازه گیری شد. همچنین با استفاده از تصاویر بزرگنمایی شده بر روی کامپیوتر، میزان جابجایی موجود بر روی کست‏های حاصله مورد بررسی قرار گرفت. نتایج تحقیق آن‏ها نشان داد که پس از به کارگیری سورفاکتانت، میزان ترشوندگی قالب‏های سیلیکونی افزایش یافته و میزان زاویه تماس و تعداد حباب‏های کست کاهش می‏یابد.

در مطالعه Reddy و همکاران(7) با اندازه‏گیری زاویه تماس، میزان ترشوندگی سطح مواد قالب‏گیری الاستومریک شامل پلی‏اتر، ویسکوزیته‏های مختلف پلی ونیل سایلوکسان، سیلیکون تراکمی و پلی‏سولفاید مورد ارزیابی قرارگرفت. از دستگاه Profile Projector جهت اندازه‏گیری زاویه تماس استفاده شد. از بین مواد قالب‏گیری کمترین زاویه تماس (54/7) مربوط به پلی‏اتر و بیشترین زاویه تماس (96/6) مربوط به پلی‏سولفاید بود. میزان زاویه تماس ماده قالب‏گیری سیلیکون تراکمی بکار رفته در این مطالعه که با بکارگیری سورفاکتانت هیدروفیل شده بود 68/6 بود که کاهش کشش سطحی و افزایش انرژی سطحی ماده عامل بهبود خصوصیات ترشوندگی ماده ذکر شد.

Can و Erkut(8) اثر درمان با پلاسما یا Glow discharge و دو نوع سورفاکتانت به نام‏های Delar Copolymer L77,Silwet را بر روی سه نوع سیلیکون افزایشی مورد بررسی قرار دادند و دریافتند که این مواد باعث کاهش زاویه تماس و افزایش مرطوب‏شوندگی می شوند.

Fernand(9) و Millar(10) نیز به نتایج مشابهی دست یافتند. در این مطالعات اثر سورفاکتانت بر مواد قالب‏گیری سیلیکون تراکمی مورد تحقیق قرار گرفت و مشخص شد که این عامل سبب افزایش خصوصیت‏تر شوندگی می‏گردد. آن‏ها افزایش انرژی سطحی به دنبال کاربرد سورفاکتانت را علت کاهش زاویه تماس عنوان کردند. در تحقیق حاضر هم سورفاکتانت باعث کاهش زاویه تماس شده و احتمالاً می‏تواند به علت افزایش انرژی سطحی یا کاهش کشش سطحی باشد.

یکی از خصوصیات سورفاکتانت‏ها میزان HLB آن‏هاست. متاسفانه در اغلب تحقیقات دندانپزشکی به HLB و عدد آن اشاره نمی‏شود. هر سورفاکتانتی با هر HLB، باعث افزایش مرطوب شوندگی نمی‏شود و سورفاکتانت‏هایی که باعث افزایش مرطوب شوندگی می‏شوند دارای 9-6=HLB می‏باشند.(11)

نتایج تحقیق ما با نظر بعضی از محققین همخوانی دارد. در این تحقیق اپتوزیل – گزانتوپرن در 9=HLB، راپید در 5/8=HLB و اسپیدکس در 8=HLB کمترین زاویه تماس را داشتند به طوری که در هر ماده با سایر HLB‏ها اختلاف داشته (001/0>P) و این نتیجه با یافته Griffin(11) همخوانی دارد. وی محدوده HLB سورفاکتانت‏هایی که باعث کاهش زاویه تماس می‏شوند را، بین 9-6 می‏داند.

Boening و همکاران(12) در تحقیقی که بر روی سیلیکون‏های تراکمی و افزایشی، با و بدون مواد موثر بر سطح انجام دادند، دریافتند که فعال کردن سطح سیلیکون‏های تراکمی که از سیستم پوتی– واش استفاده می‏کنند اثر کمی بر روی کاهش زاویه تماس دارد و زاویه تماس بیشتر تحت تاثیر سایر خواص سیلیکون می‏باشد. در تحقیق حاضر هم این نکته مشخص شد زیرا میانگین زاویه تماس ماده اپتوزیل-گزانتوپرن در 9=HLB، 1100/83 بود که با گروه کنترل (3700/93) تفاوت خیلی زیادی ندارد گرچه از نظر آماری اختلاف معنی‏داری داشتند (001/0>P). همین طور درمورد ماده راپید، میانگین زاویه تماس در بهترین HLB، 5/8=HLB) برابر 1200/84 بودکه در مقایسه با میانگین گروه شاهد (7600/97) اختلاف معنی‏داری وجود داشت (011/0=P) همچنین در مورد ماده اسپیدکس، کمترین زاویه تماس در 8=HLB برابر 3260/68 می‏باشد که با گروه کنترل (1050/98) فاصله زیادی داشته و با آن اختلاف آماری معنی‏داری را نشان داد (001/0>P). یافته‏های این تحقیق با یافته مطالعه Boening و همکاران(12) همخوانی دارد. زیرا تفاوت بین میانگین زاویه تماس در بهترین HLB هر ماده با گروه کنترل خود با هم فرق داشتند. و این تفاوت در اسپیدکس نسبت به دو ماده دیگر بیشتر بود. بنابراین علاوه بر خصوصیات هر ماده قالب‏گیری خواص دیگری ازجمله ویسکوزیته در کاهش زاویه تماس موثر است و هرچه قوام ماده قالب‏گیری کمتر شود به علت افزایش فلو بافت‏ها را راحت‏تر مرطوب می‏کند.

نتیجه گیری

نتایج حاصل از این مطالعه نشان داد که در محیط آزمایشگاهی، سورفاکتانت با 9=HLB باعث کاهش معنی‏داری در زاویه تماس ماده قالب‏گیری اپتوزیل-گزانتوپرن (001/0>P) و با 5/8=HLB باعث کاهش معنی‏دار زاویه تماس ماده قالب‏گیری راپید (011/0=P) و در نهایت با 8=HLB باعث کاهش معنی‏داری در زاویه تماس ماده قالب‏گیری اسپیدکس می‏شود (001/0>P).

تشکرو قدردانی

بدین وسیله نویسندگان مقاله مراتب تقدیر و تشکر خود را از معاونت محترم پژوهشی دانشگاه علوم پزشکی مشهد به خاطر تامین هزینه مالی این طرح اعلام می‏دارند. نتایج به دست آمده از این تحقیق برگرفته از پایان نامه دوره عمومی دندانپزشکی است که با شماره 2160 در کتابخانه دانشکده دندانپزشکی مشهد به ثبت رسیده است.

References

  1. Powers JM, Sakaguchi RL, Craig RG.  Craig’s Restorative Dental Materials. 12th ed. St. Louis: Elsevier Mosby Co; 2006. P. 269.
  2. McCabe JF, Walls AW. Applied Dental Materials. 9th ed. Uxford: Blackwell Co;2008;P. 163.
  3. Philips RW. Skinner’s Science of DentalMaterials. 9th ed. Philadelphia: W. B. Sannders Co; 1991. P. 135.
  4. Sinko P J. Martin's Physical Pharmacy and Pharmaceutical Sciences. 5th ed. Philadelphia: Lippincott William & Wilkins Co; 2006. P. 437.
  5. Anusavice KJ. Philip’s Science of Dental Materials. 17th ed. St. Louis: W. B. Saunders Co; 2003. P. 21.
  6. Santhosh K, Narendra PP, Lekha K. An in vitro study of the effects of disinfectants and wetting agent on the wettability of addition polymerized silicone impression materials and void formation in dies. Int J Prosthet Dent 2011; 2(2): 7-15.
  7. Reddy GV, Reddy NS, Itttigi J, Jagadeesh KN. A comparative study to determine the wettability and castability of different elastomeric impression materials. J Contemp Dent Pract 2012; 13(3): 356-63.
  8. Erkut S, Can G. Effects of glow-discharge and surfactant treatments on the wettability of vinyl polysiloxane impression materials. J Prosthet Dent 2005; 93(4): 356-63.
  9. Fernandes CP, Vassilakos N. Accuracy, detail reproduction, and hardness of gypsum casts produced from silicone impressions treated with glow discharge. J Prosthet Dent 1993; 70(5): 457-64.
  10. Millar BJ, Dunne SM, Robinson PB The effect of a surface wetting agent on void formation in impressions. J Prosthet Dent 1997; 77(1): 54-6.
  11. Griffin WC. Calculation of HLB values of non-ionic surfactants. J Soc Cosmet Chem 1954; 5(4): 249-56.
  12. Boening KW, Walter MH, Schuette U. Clinical significance of surface activation of silicone impression materials. J Dent 1998; 26(5-6): 447-52.
Journal of Mashhad Dental School
Volume 39, Issue 3 - Serial Number 94
October 2015
Pages 239-246

Files

History

  • Receive Date: 13 July 2015
  • Accept Date: 13 July 2015

Share

How to cite

Statistics