Đặc Điểm Của Composite: Cơ Chế Trùng Hợp & Đèn Quang Trùng Hợp

Hệ thống phục hồi màu răng đầu tiên được phát triển vào cuối những năm 1950 và đầu những năm 1960 bởi Bowen (còn được gọi là nhựa Bowen). Các loại nhựa tổng hợp ban đầu thường là nhựa có chất độn macro và được gọi là vật liệu composite truyền thống. Chúng đông nhờ phản ứng hóa trùng hợp.

Tiếp theo là hệ thống kích hoạt ánh sáng U-V và sau đó là các hệ thống kích hoạt ánh sáng khả kiến. Các vật liệu tổng hợp ban đầu có khả năng chống mài mòn kém và dễ bị ố vàng do sử dụng các hạt chất độn có kích thước lớn (macrofillers).

Sự ra đời của vật liệu composite hạt siêu nhỏ (microfillers) đã cải thiện khả năng chống mài mòn và tính thẩm mỹ, tuy nhiên cơ tính lại kém. Các vật liệu composite lai (hybrid) đã cố gắng kết hợp tính thẩm mỹ của microfiller với độ cứng chắc của macrofiller. Mới nhất hiện nay, nanocomposites (composite hạt nano) đang mang lại khả năng đánh bóng hoàn hảo cùng đặc tính cơ học vượt trội.

Cơ chế trùng hợp (Đông cứng)

Composite trùng hợp theo cơ chế cộng gộp, được bắt đầu bởi các gốc tự do. Các gốc tự do này có thể được tạo ra bởi phản ứng hóa học hoặc năng lượng bên ngoài (nhiệt, ánh sáng hoặc vi sóng).

Dựa trên phương thức hoạt hóa, composite được chia thành 3 loại chính:

Composite hóa trùng hợp (Self-cure / Chemical-cure)

Đây là hệ thống gồm 2 thành phần (hai ống/lọ):

• Ống Base (Chất cơ bản): Chứa chất khơi mào benzoyl peroxide.
• Ống Catalyst (Chất xúc tác): Chứa chất hoạt hóa amin bậc ba (ví dụ: N, N-dimethyl-p-toluidine).

Khi trộn hai hỗn hợp lại với nhau, amin phản ứng với benzoyl peroxide sinh ra các gốc tự do, bắt đầu quá trình trùng hợp polymer.

• Nhược điểm:
  1. Không thể kiểm soát thời gian đông cứng (bác sĩ phải thao tác nhanh).
  2. Không kiểm soát được hướng co ngót khi đông.
  3. Việc trộn bằng tay dễ sinh ra các bọt khí (lỗ rỗng) bên trong khối vật liệu.

Composite quang trùng hợp (Light-cure)

Dưới ánh sáng phòng khám bình thường, composite này không đông cứng. Tuy nhiên, khi tiếp xúc với ánh sáng có bước sóng đặc hiệu, chất quang hóa sẽ được kích hoạt.

1. Hệ thống kích hoạt bằng tia cực tím (UV): Là thế hệ đầu tiên. Giúp nha sĩ chủ động thời gian làm việc, nhưng nhược điểm lớn là tia UV đâm xuyên cực kỳ kém, không thể làm cứng các khối composite dày và không xuyên qua được men/ngà răng.
2. Nhựa kích hoạt bởi ánh sáng khả kiến (Visible Light): Đã thay thế hoàn toàn hệ thống UV và phổ biến nhất hiện nay.
   • Đây là hệ thống 1 ống (Single paste).
   • Chứa chất khơi mào quang học: Camphorquinone (0,2 wt.%).
   • Chứa chất gia tốc amin: DMAEMA (0,15% trọng lượng).
   • Camphorquinone hấp thụ ánh sáng trong dải từ 400 đến 500 nm (vùng ánh sáng màu xanh lam).

Trùng hợp kép (Dual-cure)

Sự kết hợp giữa hóa trùng hợp và quang trùng hợp nhằm khắc phục nhược điểm góc khuất ánh sáng. Nhựa kép được cung cấp dưới dạng 2 thành phần.

• Ứng dụng: Thường dùng làm xi măng gắn mão sứ dày, chốt sợi, hoặc trám các xoang quá sâu. Khi chiếu đèn, phần bề mặt sẽ đông cứng ngay lập tức. Phần sâu bên trong (nơi ánh sáng đèn không chiếu tới được) sẽ tự đông cứng từ từ thông qua phản ứng hóa học.

Đèn quang trùng hợp nha khoa (Curing Lights)

Hầu hết các đèn trám răng hiện nay sử dụng ánh sáng nhìn thấy trong quang phổ màu xanh lam (từ 400 đến 500 nm).

Các tính năng quan trọng của đèn

1. Dải quang phổ: Phải nằm trong vùng hấp thụ của Camphorquinone (400-500 nm).
2. Cường độ ánh sáng: Cường độ phải cao để giảm thời gian chiếu và tăng độ sâu đông cứng. Cường độ thường dao động từ 300 đến 1200 mW/cm². Để đông cứng hoàn toàn khối composite dày 2mm, cần năng lượng bức xạ khoảng 16 J/cm².

Các loại đèn trám phổ biến

1. Đèn QTH (Quartz-Tungsten-Halogen): Thế hệ cũ. Dùng bóng đèn sợi đốt halogen. Phải có kính lọc để chỉ cho ánh sáng xanh đi qua và phải có quạt tản nhiệt vì bóng đèn tỏa nhiệt rất lớn. Cường độ sáng giảm dần theo thời gian nên phải thường xuyên đo đạc và thay bóng.
2. Đèn LED (Light Emitting Diodes): Phổ biến nhất hiện nay. Chỉ phát ra ánh sáng xanh lam tinh khiết nên không cần kính lọc. Ưu điểm: cường độ cao (độ xuyên sâu tốt), tiêu thụ điện năng thấp (dùng pin sạc), ít sinh nhiệt (không cần quạt làm mát ồn ào), tuổi thọ bóng đèn cực cao.
3. Đèn PAC (Plasma Arc): Tạo ra ánh sáng trắng cường độ cực cao bằng cách ion hóa khí xenon. Đóng rắn rất nhanh và sâu.
4. Đèn Argon Laser: Phát ra ánh sáng cường độ lớn nhất ở bước sóng duy nhất (490 nm). Đóng rắn siêu nhanh (chỉ 5 giây/lớp 2mm). Tuy nhiên giá thành rất đắt, đầu phát sáng hẹp và việc đóng rắn quá nhanh có thể gây ra ứng suất co ngót lớn làm nứt mẻ mép miếng trám.

Các yếu tố ảnh hưởng đến độ sâu trùng hợp

Không phải cứ chiếu đèn là composite sẽ cứng hoàn toàn từ trên xuống dưới. Mức độ polymer hóa phụ thuộc vào:

• Sự truyền ánh sáng: Hạt độn càng nhiều và càng nhỏ (như Microfill) thì ánh sáng càng bị tán xạ nhiều, dẫn đến độ đâm xuyên kém hơn composite hạt lai (Hybrid).
• Màu sắc (Shade): Composite màu càng tối (như A3.5, A4) hoặc đục (Opaque) sẽ cản sáng mạnh, yêu cầu thời gian chiếu đèn lâu hơn.
• Cường độ ánh sáng & Thời gian: Liên quan trực tiếp đến nhau. Đèn cường độ yếu (300 mW/cm²) cần chiếu 40 giây, đèn cường độ cao (800 mW/cm²) chỉ cần 20 giây cho cùng một lớp vật liệu 2mm.
• Độ dày lớp trám: Bác sĩ luôn được khuyến cáo trám từng lớp mỏng không quá 2 mm (Kỹ thuật Incremental layering) vì ánh sáng không thể xuyên sâu hơn.
• Khoảng cách chiếu đèn: Đầu đèn càng xa miếng trám, cường độ sáng càng giảm. Khoảng cách tối ưu là 1 mm và đầu đèn phải vuông góc (90 độ) với bề mặt vật liệu.

Nguồn tham khảo: Manappallil, J. J. (2016). Basic dental materials. Jaypee.