Tổng quan

Xi măng resin là vật liệu composite có độ nhớt thấp với sự phân bố chất độn và hàm lượng chất khơi mào được điều chỉnh để cho độ dày màng thấp và thời gian làm việc, đông kết phù hợp. Chúng có nhiều ứng dụng, từ inlay đến cầu cố định, chốt và chỉnh nha.

Chúng là vật liệu bắt buộc để dán các phục hình sứ có độ bền thấp và phục hình composite gián tiếp, nhưng cũng có thể được sử dụng với các phục hình đúc, đặc biệt trong những trường hợp cần thêm lưu giữ. Tiêu chuẩn ISO 4049 (2009) phân loại xi măng resin theo chế độ trùng hợp là loại 1 (tự trùng hợp), loại 2 (quang trùng hợp) hoặc loại 3 (trùng hợp kép).

Hầu hết các sản phẩm thương mại đều được trùng hợp kép. Những vật liệu này cho thời gian làm việc thoải mái và trùng hợp theo đặc trưng của composite quang trùng hợp, đồng thời cũng đảm bảo mức độ chuyển đổi cao ngay cả ở những khu vực không có ánh sáng chiếu tới. Vật liệu loại 1 và loại 3 thường được trộn bằng tay hoặc trộn tự động (base và catalyst).

Vật liệu tự trùng hợp và trùng hợp kép có thể đục hoặc trong, và những vật liệu được chỉ định cho phục hình bằng sứ thường ở một số màu khác nhau. Vật liệu quang trùng hợp được chỉ định để dán các mặt dán sứ laminated veneers (xi măng thẩm mỹ) hoặc các mắc cài chỉnh nha. Một số xi măng resin thẩm mỹ được sử dụng để gắn veneer bao gồm paste “thử” (try-in paste) có thể hòa tan trong nước, gốc glycerin để giúp lựa chọn màu.

Một số loại xi măng resin phổ biến trên thị trường hiện tại.

Thành phần

Hầu hết xi măng resin có thành phần rất giống với thành phần của composite. Chất nền hữu cơ chứa các monome và oligome dimethacrylate. Các cao phân tử như Bis-GMA (Mw = 512 g/mol), UDMA (Mw = 480 g/mol), và Bis-GMA etoxyl hóa (Bis-EMA, Mw = 540 g/mol) được kết hợp với các phân tử nhỏ hơn thường có nguồn gốc từ ethylene glycol dimethacrylate (diethylene glycol dimethacrylate, Mw = 242 g/mol, và triethylene glycol dimethacrylate, Mw = 286 g/mol) để đạt được mức độ chuyển hóa cao với độ co rút thể tích tương đối thấp.

Phần chất độn (filler) có thể thay đổi từ 30% đến 66% theo thể tích và chứa các thủy tinh silan hóa cản quang như bari, stronti hoặc zirconia, cùng với các hạt silica. Kích thước chất độn trung bình có thể thay đổi từ 0.5 đến 8.0 μm. Xi măng microfilled cũng có sẵn, chứa silica với kích thước chất độn trung bình là 40 nm. Sắc tố và chất cản quang cũng có trong cả hai paste.

Một số xi măng resin có chứa các monome độc quyền. Ví dụ MDP, một este axit photphoric có thể polyme hóa, với Bis-GMA. Một sản phẩm khác chứa 4-META và metyl metacrylat ở dạng lỏng, poly (metyl metacrylat) ở dạng bột, và chất xúc tác là tri-n-butylboran. Camphorquinone và một amin bậc ba có trong một paste để bắt đầu phản ứng quang trùng hợp. Benzoyl peroxide, chất kích hoạt tự trùng hợp, có trong paste catalyst.

Nồng độ của các monome có tính axit trong các vật liệu này phải được cân bằng: đủ thấp để tránh tính hút nước quá mức trong polyme sau cùng nhưng đủ cao để đạt được mức độ tự xoi mòn và liên kết với ngà răng, men răng ở mức độ chấp nhận được. Đặc tính ưa nước quá mức có thể gây ra hiện tượng trương nở làm ảnh hưởng đến độ bền cơ học cũng như độ ổn định kích thước. Khi được trộn ban đầu, xi măng khá ưa nước, tạo điều kiện thuận lợi cho việc thấm ướt và dính với bề mặt răng. Nhưng các vật liệu này trở nên kỵ nước hơn khi nhóm chức axit bị tiêu thụ thông qua phản ứng với canxi trên răng.

Sự hiện diện của amin trong mạng lưới composite đặt ra một số lo ngại về mặt lâm sàng:

• Thứ nhất, các amin bị phân huỷ theo thời gian, làm thay đổi màu của xi măng (ngả vàng).
• Thứ hai, chúng trở nên bất hoạt khi tiếp xúc với các hệ thống dán có tính axit và khi quá trình trùng hợp diễn ra mà không có quang trùng hợp, ảnh hưởng có hại đến độ chuyển đổi có thể làm tăng nguy cơ bong dán.

Phản ứng đông và cấu trúc

Xi măng resin đông bởi quá trình trùng hợp gốc tự do, dẫn đến sự hình thành cấu trúc polyme liên kết ngang dày đặc bao quanh các hạt độn.

• Các gốc tự do được tạo ra bằng cách quang trùng hợp, trong đó camphorquinone ở trạng thái kích thích kết hợp với một phân tử amin để tạo ra một gốc tự do.
• Trong điều kiện thiếu ánh sáng, các gốc tự do được hình thành do phản ứng oxy hóa khử của hệ amine-peroxide.

Quá trình trùng hợp diễn ra cho đến khi tính linh động của các loại phản ứng bị hạn chế do độ nhớt ngày càng tăng của vật liệu. Mức độ chuyển hóa cuối cùng là khoảng 70% và phụ thuộc vào công thức chất nền, độ nhớt ban đầu và chế độ trùng hợp. Chuyển đổi thường cao hơn trong trường hợp xi măng trùng hợp kép, so với xi măng tự trùng hợp.

Đặc tính

Các monome giải phóng từ xi măng resin được biết là gây độc tế bào đối với tế bào động vật có vú. Xi măng resin trùng hợp kép cho thấy độc tính tế bào cao hơn ở giai đoạn đông kết sớm khi được thử nghiệm ở chế độ tự trùng hợp, so với các mẫu thử tiếp xúc với quang trùng hợp.

Tính chất cơ học của xi măng resin được xác định bởi hàm lượng chất độn của chúng và mức độ chuyển hóa đạt được. Theo quy luật chung, mức chất độn cao hơn và chuyển đổi cao hơn tương ứng với các đặc tính cơ học cao hơn.

• Mức độ chuyển đổi của xi măng trùng hợp kép là từ 50% đến 73% ở chế độ tự trùng hợp và 67% – 85% khi quang trùng hợp.
• Cường độ nén của xi măng trùng hợp kép và quang trùng hợp đã được báo cáo là từ 180 đến 300 MPa, do đó vượt trội hơn nhiều so với xi măng axit-bazơ.
• Độ bền uốn từ 80 đến 100 MPa.
• Mô đun đàn hồi nằm trong khoảng từ 4 đến 10 GPa.
• Độ dày màng được đo là từ 13 đến 20 μm, nằm trong khoảng an toàn tối đa 50 μm theo yêu cầu của ISO 4049.

Độ hút nước và độ hòa tan của xi măng resin thấp hơn nhiều so với resin-modified glass ionomer (RMGI). Độ bền liên kết cắt ngay lập tức của xi măng resin đối với ngà răng thay đổi trong khoảng từ 12 đến 18 MPa.

Xi măng resin Self-Adhesive (Tự dán)

Xi măng resin self-adhesive là một loại xi măng gốc nhựa kết hợp xoi mòn (etch), primer và bond trong một vật liệu duy nhất. Điều này sẽ làm giảm nhu cầu về các bước xoi mòn và liên kết riêng biệt, do đó đơn giản hóa đáng kể việc đặt các phục hình gián tiếp.

Những vật liệu này được chỉ định để gắn xi măng cho các phục hình và cầu răng đơn bằng hợp kim đúc, mão và cầu răng sứ-kim loại, sứ có độ bền cao (trừ veneers) và các phục hình composite gián tiếp.

Thành phần

Đặc điểm phân biệt của loại xi măng này là sự bao gồm của một hoặc nhiều monome axit có vai trò xoi mòn mô răng trong khi liên kết với các monome khác để tạo nên sự kết dính. Hầu hết các sản phẩm thương mại đều chứa các monome có thể polyme hóa nền phốt phát và phốt pho. Ví dụ như Phenyl-P, 10-MDP, Bis (2-methacryloxyetyl) axit photphat và Penta-P.

Tổng hàm lượng chất độn của xi măng là khoảng 70% khối lượng (khoảng 50% thể tích), thấp hơn đáng kể so với composite.

Phản ứng đông và cấu trúc

Cơ chế trùng hợp chính là thông qua quá trình trùng hợp gốc tự do, có thể là tự trùng hợp hoặc trùng hợp kép. Độ pH ban đầu của xi măng hỗn hợp là khoảng 2 để nó có thể xoi mòn răng. Các nghiên cứu in vitro chỉ ra rằng các nhóm axit có thể liên kết với canxi trong hydroxyapatit để tạo thành sự gắn kết ổn định giữa lưới methacrylate và răng. Ở các giai đoạn sau, lượng axit còn lại được trung hòa bằng phản ứng với thủy tinh kiềm.

Đặc tính

Một lợi thế đáng kể về mặt lâm sàng khi sử dụng xi măng self-adhesive là tỷ lệ nhạy cảm sau quy trình cực kỳ thấp. Điều này được cho là do ngà răng không cần phải được xoi mòn bằng axit photphoric, do đó không mở toang các ống ngà.

Cường độ uốn nằm trong khoảng 50 đến 100 MPa và cường độ nén từ 200 đến 240 MPa. Liên kết với các cấu trúc răng xảy ra bởi sự liên kết vi cơ học và tương tác hóa học giữa các nhóm axit và hydroxyapatite.

Tuy nhiên, liên kết với men không bền bằng việc sử dụng chất xoi mòn axit photphoric. Nếu có rìa men răng đáng kể, thường nên xoi mòn chọn lọc men (Selective etching) bằng axit photphoric ngay cả khi đang sử dụng các loại xi măng này.

Keo dán Universal và 10-MDP là gì?

Thành phần của chất dán Universal khác với các hệ thống self-etch (SE) hiện tại bởi sự kết hợp của các monome có khả năng tạo ra liên kết hóa học và vi cơ với răng. Hầu hết các chất dán này đều chứa các monome cacboxylat và/hoặc photphat đặc biệt, liên kết ion với canxi trong hydroxyapatit.

Vào đầu những năm 1980, các nhà hóa học tại Kuraray (Nhật Bản) đã tổng hợp monome chức năng kết dính 10-MDP (methacryloyloxy-decyl-dihydrogen-phosphate). Một trong những ứng dụng thực tế đầu tiên của monome này là trong xi măng nhựa Panavia™ của công ty.

10-MDP có nhiều thuộc tính tích cực khiến nó trở nên phù hợp để sử dụng trong chất kết dính đa năng. Nó là một monome chức năng lưỡng tính với:

• Một đầu là nhóm methacrylate kỵ nước: Có khả năng liên kết hóa học với các chất trám và xi măng nền methacrylate.
• Đầu kia là nhóm photphat phân cực ưa nước: Có khả năng liên kết hóa học với mô răng, kim loại, và đặc biệt là Zirconia.

Hơn nữa, chuỗi carbon dài của monome khiến nó khá kỵ nước. 10-MDP là chất kỵ nước nhất trong số tất cả các monome chức năng thường được sử dụng. Điều này rất quan trọng về tính bền, vì sự thủy phân của bề mặt dán theo thời gian được coi là một trong những nguyên nhân chính gây ra sự cố bong sút liên kết.

10-MDP là một trong số ít monome đã được chứng minh là thực sự liên kết hóa học với các mô răng thông qua liên kết ion với canxi có trong hydroxyapatite. Các muối MDP-canxi ổn định được hình thành giúp tạo ra các bề mặt kết dính có khả năng chống phân hủy sinh học tuyệt vời.

Khi bằng sáng chế của Kuraray về 10-MDP hết hạn (khoảng năm 2003), các nhà sản xuất khác bắt đầu khám phá tiềm năng của nó. Hiện nay, 10-MDP có mặt trong Z-Prime™ (Bisco), Scotchbond Universal (3M ESPE), All-Bond Universal® (Bisco)...

10-MDP và Zirconia

Trong một phân tích tổng hợp (systematic review) của Özcan & Bernasconi, họ đã kết luận rằng xi măng resin có chứa 10-MDP cho kết quả test lực dán tốt hơn so với xi măng nhựa thông thường, xi măng self-adhesive và xi măng glass ionomer.

Để kiểm tra độ mỏi của Zirconia nguyên khối với các loại xi măng khác nhau, Guilardi và các cộng sự đã chia thành các nhóm có sử dụng chu kỳ nhiệt (Thermocycling). Kết quả cho thấy: Các hệ thống dán có chứa MDP được dùng trước khi dùng resin cement cho độ chịu lực mỏi (fatigue load) cao nhất sau các chu kỳ nhiệt, thể hiện tính ổn định và dễ dự đoán nhất.

Để đánh giá ảnh hưởng của chất dán Universal lên độ bền dán lâu dài với Zirconia, một nghiên cứu khác so sánh các keo dán có chứa 10-MDP (All Bond Universal, Clearfil Universal Bond Quick, Scotchbond Universal). Kết quả cho thấy: việc sử dụng chất dán gốc 10-MDP đã cải thiện đáng kể độ bền liên kết của xi măng composite với Zirconia khi so sánh với nhóm đối chứng (không sử dụng chất dán).

Với các nghiên cứu uy tín hiện nay, chúng ta có thể tin tưởng hoàn toàn vào keo dán và xi măng có chứa 10-MDP trong việc gắn kết bền vững với Zirconia. Việc sử dụng xi măng resin kết hợp Primer/Bonding chứa 10-MDP hiện đang là tiêu chuẩn vàng (Gold Standard) cho phục hình sứ Zirconia!

Nguồn tham khảo:

1. Sakaguchi, R. L., Ferracane, J. L., & Powers, J. M. (2019). Craig’s restorative dental materials. Elsevier.
2. Özcan, M., & Bernasconi, M. (2015). Adhesion to zirconia used for dental restorations: a systematic review and meta-analysis. The journal of adhesive dentistry.
3. Khan, A. A., et al. (2017). Recent Trends in Surface Treatment Methods for Bonding Composite Cement to Zirconia: A Review. The journal of adhesive dentistry.
4. Guilardi, L. F., et al. (2022). Cement Choice and the Fatigue Performance of Monolithic Zirconia Restorations. Operative dentistry.
5. Vasconcelos Monteiro, R., et al. (2022). Effect of Universal Adhesives on Long-term Bond Strength to Zirconia. The journal of adhesive dentistry.