Konec amalgámu a hledání jeho alternativy – materiály vyztužené skelnými vlákny (SFRC)
V předchozím článku o sklohybridních materiálech jsme zmínili, že některé vlastnosti amalgámů, jako například aplikace v jednom kroku, mohou sklohybridy nahradit. Nemohou však nahradit všechny jeho vlastnosti, jako je například vysoká odolnost vůči tlaku i při velké ztrátě tvrdých zubních tkání. Proto hledáme dál.
Jsou zuby, kde byl jako výplňový materiál použit EverX, odolnější proti fraktuře než při použití „klasických“ kompozitních materiálů? V tomto článku se dozvíte, k jakým účelům je indikováno jejich použití a co od nich můžeme očekávat.
Doktoři MDDr. Ondřej Kříž a MDDr. Tomáš Čalkovský se s námi podělili o své praktické zkušenosti s materiálem EverX Flow.
(S láskavým svolením GC Czech Republic)
Evoluce SFRC
Koncem 90. let 20. století firma Jeneric/Pentron uvedla na trh první výrobek z kompozitu vyztuženého krátkými vlákny (SFRC) pod názvem Alert a začali tak psát novou kapitolu v oblasti dentálních materiálů.
Starší FRC materiály jako Alert a Restolux (od společnosti Lee Pharmaceuticals) předcházely EverX o více než deset let a využívaly velmi krátká skelná vlákna (60–120 mikrometrů) v kompozitní matrix, což poskytovalo jen mírně zlepšené mechanické vlastnosti ve srovnání s konvenčními kompozity. Efektivní vyztužení vlákny vyžaduje kritickou délku vlákna v řádu milimetrů. Další klíčové faktory ovlivňující vlastnosti SFRC zahrnují průměr, délku, orientaci, zatížení a přilnavost k polymerní matrix(1).
Dalším významným krokem bylo v roce 2013 uvedení na trh EverX Posterior (12) a v roce 2019 EverX Flow.
Tyto materiály, jako náhrada dentinu, fungují jako vrstva zabraňující šíření prasklin a napodobují vláknitou strukturu dentino-sklovinného spojení (2). Dentin je v podstatě přirozený kompozit zesílený vlákny s kolagenovými vlákny v matrixi hydroxyapatitu (4).
Zdroj: REF_World_of_Proof_-_Study_Compilation.pdf (GC)
Za jakým účelem byly vyvinuty SFRC (short-fibre reinforced composites)?
Příprava MOD kavity může snížit odolnost zubu vůči fraktuře až o 54 % ve srovnání s intaktními zuby (3). Konvenční kompozity plněné částicemi (PFC) mají výrazně nižší houževnatost než dentin a nepodobají se jeho mikrostruktuře (4).
Výrobci se snažili přijít s materiálem, který by zabraňoval šíření prasklin podobně jako kolagenová vlákna v dentinu, aplikoval by se v hrubších vrstvách a byl dostatečně tekutý pro co nejlepší adaptaci.
Rekonstrukce se SFRC mají tendenci k příznivejším fakturám, na rozdíl od katastrofických selhání u běžných kompozitních výplní (5) (6). Studie ukazují, že restaurace SFRC mají vyšší procento příznivých fraktur, působí jako vrstva zabraňující šíření prasklin a podporují vrchní kompozitní výplň (9) (10).
To dokazují i další studie, které podrobily zuby s MOD kavitami zátěžovým testům a určily, při jakém tlaku zuby frakturují. Ukázalo se, že zuby, kde byl použit pouze nanohybridní kompozitní materiál, frakturovaly při nižším zatížení než zuby se SFRC (11).
(S láskavým svolením GC Czech Republic)
Klinická zkušenost zubních lékařů MDDr. Ondřeje Kříže a MDDr. Tomáše Čalkovského
Doktoři MDDr. Ondřej Kříž a MDDr. Tomáš Čalkovský mají s tímto materiálem bohaté zkušenosti. V rozhovoru nám prozradili, jaké je jejich oblíbené použití materiálu EverX Flow:
“Nejen díky své tixotropii a tekutosti je materiál vhodný k sanaci zubů s infrakcemi po amalgámové výplni. Zatečením materiálu do infrakcí lze předejít tzv. „syndromu prasklého zubu“, který se vyznačuje zvýšenou citlivostí u zubů dříve ošetřených amalgámovou plombou.” podotýká MDDr. Tomáš Čalkovský.
Proč přišla firma GC s EverX Flow?
Díky vysoké viskozitě (5 %–15 % hmotnostního obsahu skelných vláken o rozměru 0,017 × 0,8 mm) a omezené estetice materiálu EverX Posterior přišel výrobce v roce 2019 s tekutou verzí. Nový produkt, nazvaný EverX Flow, byl navržen tak, aby řešil různé problémy, kterým uživatelé čelí, jako je práce s ním (nízká viskozita) a estetika (barva dentinu).
Díky menší velikosti skelných vláken (0,006 × 0,14 mm) má tekutá verze vyšší obsah vláken (25 % hmotnosti) než její předchůdce (12). Celkové úpravy vedly k zvýšení houževnatosti proti frakturám (2,8 MPa m1/2), ale nižšímu modulu pružnosti v ohybu (9,0 GPa) než EverX Posterior (12).
Vlastnosti oproti ostatním dostupným kompozitním materiálům na trhu
Poznámka: Materiál Xenius Base byl později přejmenován na EverX Posterior. V této studii ho najdete ještě pod jeho starým názvem.
Tématem sklovláknových materiálů se na Univerzitě v Turku (Finsko) zabývají doktoři Lassila L, Vallitu P a Garoushi S již více než čtvrtstoletí.
V této studii (17) se autoři zaměřili na stanovení fyzikálních vlastností a hloubku vytvrzení EverX Posterior ve srovnání s různými komerčními kompozity (Alert, TetricEvoCeram Bulk Fill, Voco X-tra Base, SDR, Venus Bulk Fill, SonicFill, Filtek Bulk Fill, Filtek Supreme a Filtek Z250).
Kompozit EverX Posterior vykazoval nejvyšší hodnoty houževnatosti v lomu, z ang. fracture toughness (4,6 MPa m1/2) a pevnosti v ohybu (124,3 MPa) mezi testovanými materiály.
Kompozit Alert odhalil nejvyšší hodnotu modulu pružnosti (9,9 GPa), což nebylo významně odlišné od kompozitu Xenius Base (9,5 GPa) (15). Čím je vyšší modul pružnosti, tím je materiál méně náchylný k deformaci, což může mít vliv na vznik mikronetečností a životnost výplně.
Hloubka vytvrzení EverX Posterior (4,6 mm) byla podobná jako u bulk fill kompozitů a vyšší než u ostatních hybridních kompozitů. Délka vláknových plniv v EverX Posterior byla delší (1,3–2 mm) než u Alertu (20–60 µm) (15).
Rekonstrukce předního endodonticky ošetřeného řezáku použitím SFRC a duálně tuhnoucího kompozitu (Gradia Core)
Předchozí studie se věnovala zhodnocení vlastností materiálů jako takových, avšak nezjišťovala, zda vyšší pevnost v ohybu a odolnost vůči propagaci prasklin má přímý vliv na frakturaci zubů při jejich zatížení.
Cílem této studie (13) bylo určit chování při lomu u řezáků rekonstruovaných různými způsoby výplní a korunkou z konvenčního kompozitu (PFC, G-aenial Anterior). 40 intaktních řezáků skotu bylo extrahováno a endodonticky ošetřeno. Následně byly vzorky rozděleny do 5 skupin:
- Ve skupině A byly zuby obnoveny pomocí sklovláknového čepu a Gradia Core (jádrová výplň) a korunkou.
- Ve skupině B byly zuby obnoveny sklovláknovým čepem s EverX Flow (jádrová výplň) a korunkou z PFC.
- Ve skupině C byly zuby obnoveny výplní z EverX Flow a korunkou z PFC
- Ve skupině D byla výplň (post-core-crown) i korunka nepřímo zhotovena z CERASMART.
- Ve skupině E byly zuby obnoveny pomocí Gradia Core (jádrová výplň) a korunkou z PFC.
Zuby skupiny B (FRC čep + EverX Flow výplň) měly nejvyšší odolnost v záteži, z angl. load-bearing capacity (443 N) mezi všemi skupinami.
Limitace této studie byla, že podrobovala zuby statické zátěži:
„A static load was applied to the restored teeth with a universal testing machine (Lloyd model LRX, Lloyd Instruments, Fareham, UK) at a speed of 1 mm/min.“
V další studii byly zuby s MOD kavitami ošetřenými materiálem EverX Flow vystaveny cyklické zátěži. Tento typ zátěžového testu do větší míry odpovídá reálnému zatížení zubů v čelisti.
Kompozitní pryskyřičné inleje vs. přímé výplně zesílené krátkými vlákny – u MOD výplní
Pouze minulý rok (Magne P, Carvalho MA, Milani T, 2023) z dílny doktora Pascala Magneho vyšla studie, kde bylo cílem posoudit odolnost vůči cyklickému zatížení a tendenci k tvorbě prasklin v zubní sklovině u rozsáhlých MOD kompozitních výplní s výrazně podminovanými hrbolky (14).
Třicet šest extrahovaných horních třetích molárů (n=12) podstoupilo standardizovanou přípravu typu slot-MOD (hloubka 5 mm, šířka 5 mm bukálně-palatinálně) s výraznými podsekřivinami, což zanechalo nepodložené bukální a lingvální hrbolky skloviny.
Většina vzorků v obou přímých skupinách vykazovala praskliny způsobené smrštěním (>3 mm) (66 % až 83 %), ale ne při inlejích. Kontrolní skupina bez SFRC vykazovala nejen nejhorší přežití, ale také neopravitelný typ fraktury u 100 % zubů (ve srovnání s 42 % a 17 % u kombinovaných výplní hybridní kompozit + SFRC a inlejů v kombinaci s SFRC). Jako neopravitelné selhání byla považována fraktura zasahující pod cemento-sklovinnou hranici.
EverX Posterior nebo EverX Flow?
Pokud se podíváme na rozdíly mezi EverX Posterior a EverX Flow, je možné srovnat, jakým způsobem praskají zuby ošetřené těmito materiály.
Do studie (1) bylo zapojeno 27 umělých zubů se stejnou přípravou (výplň o rozměru 5 x 5 mm), které byly rozděleny do tří skupin s různými typy materiálů: EverX Posterior, EverX Flow a jejich směs v poměru 50/50. Všechny vzorky byly spojeny systémem Optibond FL.
Žvýkací test byl simulován pomocí plochého kompozitního pryskyřičného antagonisty CAD/CAM (Lava Ultimate; 3M-ESPE-CEREC), který se dotýkal celého sklonu bukálního hrbolku pod úhlem 30° vůči ose zubu.
Neopravitelné selhání postihlo 89 % skupiny EverX Posterior, 56 % směsi 50/50 a 11 % skupiny EverX Flow SFRC.
Ve výsledku měl EverX Posterior méně selhání oproti EverX Flow. Nicméně pokud zub ošetřený EverX Flow praskl, defekt byl častěji opravitelný než u EverX Posterior.
Houževnatost proti prasklinám způsobeným žvýkacím tlakem
Houževnatost proti prasklinám je vlastnost materiálu, která určuje, jak odolný je proti šíření prasklin. Měří, kolik energie je potřeba k tomu, aby v materiálu vznikla a rozšířila se prasklina, což by mohlo vést ke katastrofálnímu selhání.
Několik studií zkoumalo odolnost materiálu EverX Flow vůči prasklinám a většina z nich uváděla výsledky v rozmezí 2.6 MPa na m1/2 až 2.8 MPa na m1/2. (12)(1)(4)..
Je důležité, že ve srovnání s jinými dostupnými SFRC EverX Flow také ukázal jako lepší řešení. (4) Cílem bylo zhodnotit a porovnat určité fyzikální vlastnosti pěti komerčních kompozitů zesílených krátkými vlákny (SFRC; Alert, NovaPro-Flow, NovaPro-Fill, everX Flow a everX Posterior). Test opotřebení byl proveden s 15 000 cykly žvýkání pomocí simulátoru žvýkání.
EverX Flow vykázal nejvyšší houževnatost v lomu (2,8 MPa m1/2). NovaPro Fill (141,5 MPa) a everX Flow (147 MPa) vykázaly nejvyšší hodnoty pevnosti v ohybu (p<0,05).
EverX Flow vykázal nejvyšší hodnotu smrštění (5,3 MPa), zatímco ostatní SFRC měly srovnatelné hodnoty.
Polymerizační stres
Ačkoli materiál vykazuje vyšší odolnost v tlaku i ohybu než ostatní SFRC, je nutné při rekonstrukci zubu vzít v úvahu poměrně vysokou míru polymerizačního stresu. V předchozí studii bylo pro everX Flow naměřeno až 5,3 ± 0,6 MPa m1/2 (4).
Studie z roku 2024 (Agata SZCZESIO-WLODARCZYK1, Sufyan GAROUSHI2, Pekka VALLITTU2,3 et al.) (15) měřila polymerizační stres různých dostupných kompozitních materiálů na trhu stejnou metodou jako předchozí studie (měření sil smrštění, model LRX, Lloyd Instruments, Fareham, Anglie).
Nejvyšší hodnoty, přibližně 4,5 MPa, dosáhly materiály EverX (Posterior, Flow bulk, Flow dentin). Materiál SDR dosáhl nejnižších hodnot smrštění, 1,2 MPa. (15)
Více studií (14)(15)(4) poukazuje na skutečnost, že i přes inkrementální techniku vrstvení kompozitu vykazují zuby ošetřené přímou výplní vyšší pravděpodobnost vzniku prasklin.
Samotný výrobce uvádí, že materiál everX Flow má být použit jako náhrada dentinu a neměl by být používán na okrajích výplní, kde je smrštění nejvíce patrné. (16)
To je způsobeno vyšším modulem pružnosti skloviny a krystalovou strukturou sklovinných prizmat, která je činí citlivější na praskání způsobené napětím. Vzhledem k tomu, že everX Flow je navržen jako náhrada dentinu, měl by být vliv napětí způsobeného smrštěním na konečnou výplň minimální. (16)
Pevnost přímé výplně se SFRC vs. nepřímá výplň
Poslední otázkou zůstává, zda se sklovláknové materiály mohou vyrovnat nepřímým kompozitním výplním (inlay/onlay) z hlediska míry selhání při zátěžových testech (12).
45 extrahovaných horních molárů bylo podrobeno standardizované přípravě typu slot (5 mm hloubka a bukálně-palatinální šířka) včetně IDS (immediate dentin sealing) pomocí Optibond FL (30 zubů). Použity byly přímé výplně (EverX Posterior + Gradia Direct Posterior), polopřímé výplně (Gradia Direct Posterior) a CAD/CAM inleje (kompozitní blok Cerasmart).
Po cyklickém zatížení byl sledován výskyt prasklin. U přímých výplní bylo nalezeno více prasklin způsobených smrštěním (47 %) ve srovnání s polopřímými (7 %) a CAD/CAM inlejemi (13 %). Přežití zubů bylo podobné u všech skupin a pohybovalo se mezi 87 % (přímé výplně) a 93 % (polopřímé a CAD/CAM inleje).
Výsledky ukazují, že přímé výplně s SFRC vykazují vynikající mechanický výkon, který se blíží nepřímým výplním. Přímé výplně měly podobnou úspěšnost přežití jako inleje, pokud byl použit kompozit zesílený krátkými vlákny.
(S láskavým svolením GC Czech Republic)
Slovo na závěr
Disclaimer: I přes skutečnost, že in vitro testy ukazují dobré výsledky u SFRC materiálů, tento typ studií se nachází na nižších příčkách hierarchie vědeckých důkazů (hierarchy of evidence).
EverX Posterior se ukázal jako vhodný materiál pro obnovu velkých defektů, které by jinak vyžadovaly nepřímý přístup. Může být považován za alternativu ke skloionomernímu cementu (GIC) v sendvičové technice, pokud je zakryt dostatečně opakním materiálem, aby kompenzoval jeho vysokou transparentnost (1).
Biomimetický přístup se snaží napodobit přirozenou strukturu zubu a SFRC materiály jsou nejbiomimetičtější náhradou dentinu díky své vysoké houževnatosti proti prasklinám. Přírodní dentin je zpevněn kolagenovými vlákny, která pomáhají zastavit a odklonit praskliny šířící se ze skloviny (1).
Pokud byste se chtěli více zdokonalit v práci s kompozitními materiály, rádi vás uvidíme na některém ze školení vedených MDDr. Ondřejem Křížem.
Zdroje:
(1) Magne P, Carvalho MA, Milani T. Shrinkage-induced cuspal deformation and strength of three different short fiber-reinforced composite resins. J Esthet Restor Dent. 2023 Jan;35(1):56-63. doi: 10.1111/jerd.12998. Epub 2023 Jan 11. PMID: 36629028.
(2) Vallittu PK. An overview of development and status of fiber-reinforced composites as dental and medical biomaterials. Acta Biomater Odontol Scand. 2018 Apr 12;4(1):44-55. doi: 10.1080/23337931.2018.1457445. PMID: 29707613; PMCID: PMC5917305.
(3) Hannig, C.; Westphal, C.; Becker, K.; Attin, T. Fracture resistance of endodontically treated maxillary premolars restored with CAD/CAM ceramic inlays. J. Prosthet. Dent. 2005, 94, 342–349. [CrossRef] [PubMed]
(4) Lassila L, Keulemans F, Vallittu PK, Garoushi S. Characterization of restorative short-fiber reinforced dental composites. Dent Mater J. 2020 Dec 3;39(6):992-999. doi: 10.4012/dmj.2019-088. Epub 2020 Aug 7. PMID: 32779605.
(5) Kemaloglu, H.; Kaval, M.E.; Turkun, M.; Kurt, S.M. Effect of novel restoration techniques on the fracture resistance of teeth treated endodontically: An in vitro study. Dent. Mater. J. 2015, 34, 618–622. [CrossRef]
(6) Shah, S.; Shilpa-Jain, D.P.; Velmurugan, N.; Sooriaprakas, C.; Krithikadatta, J. Performance of fibre reinforced composite as a post-endodontic restoration on different endodontic cavity designs- an in-vitro study. J. Mech. Behav. Biomed. Mater. 2020, 104, 103650. [CrossRef]
(7) Belli, S.; Dönmez, N.; Eskita¸scio ˘glu, G. The effect of c-factor and flowableresin or fiber use at the interface on microtensile bond strength to dentin. J. Adhesiv. Dent. 2006, 8, 247–253. 42. Garoushi, S.; Vallittu, P.; Lassila, L. Fracture resistance of short, randomly oriented, glass fiber-reinforced composite premolar crowns. Sep. Acta Biomater. 2007, 3, 779–784. [CrossRef]
(8) Fráter, M.; Forster, A.; Keresztúri, M.; Braunitzer, G.; Nagy, K. In vitro fracture resistance of molar teeth restored with a short fiber-reinforced composite material. J. Dent. 2014,
(9) Garoushi, S.; Vallittu, P.; Lassila, L. Direct restoration of severely damaged incisors using short fiber-reinforced composite resin. J. Dent. 2007, 35, 731–736. [CrossRef] [PubMed]
(10) Garoushi, S.; Lassila, L.; Tezvergil, A.; Vallittu, P. Load bearing capacity of fibre-reinforced and particulate filler composite resin combination. Mar. J. Dent. 2005, 34, 179–184. [CrossRef]
(11) Kemaloglu H, Emin Kaval M, Turkun M, Micoogullari Kurt S. Effect of novel restoration techniques on the fracture resistance of teeth treated endodontically: An in vitro study. Dent Mater J. 2015;34(5):618-22. doi: 10.4012/dmj.2014-326. PMID: 26438985.
(12) Luciana Mara Soares, Mehrdad Razaghy, Pascal Magne,Optimization of large MOD restorations: Composite resin inlays vs. short fiber-reinforced direct restorations,Dental Materials,Volume 34, Issue 4,2018,Pages 587-597,ISSN 0109-5641,https://doi.org/10.1016/j.dental.2018.01.004.
(13) Lassila L, Oksanen V, Fráter M, Vallittu PK, Garoushi S. The influence of resin composite with high fiber aspect ratio on fracture resistance of severely damaged bovine incisors. Dent Mater J. 2020 Jun 5;39(3):381-388. doi: 10.4012/dmj.2019-051. Epub 2019 Dec 18. PMID: 31852857.
(14) Magne P, Milani T. Short-fiber Reinforced MOD Restorations of Molars with Severely Undermined Cusps. J Adhes Dent. 2023 Apr 24;25(1):99-106. doi: 10.3290/j.jad.b4051477. PMID: 37097055.
(15) Szczesio-Wlodarczyk A, Garoushi S, Vallittu P, Bociong K, Lassila L. Polymerization shrinkage stress of contemporary dental composites: Comparison of two measurement methods. Dent Mater J. 2024 Mar 29;43(2):155-163. doi: 10.4012/dmj.2023-192. Epub 2024 Jan 31. PMID: 38296513.
(16) (GC) REF_World_of_Proof_-_Study_Compilation.pdf
(17) Garoushi S, Säilynoja E, Vallittu PK, Lassila L. Physical properties and depth of cure of a new short fiber reinforced composite. Dent Mater. 2013 Aug;29(8):835-41. doi: 10.1016/j.dental.2013.04.016. Epub 2013 May 29. PMID: 23726127.
