Reaktív polimer nanorészecskék alkalmazásának lehetőségei a fogászatban

Absztrakt

Reaktív polimer nanorészecskéket, mono- és trifunkciós monomerek emulzióban történő polimerizációjával állítottunk elő. A nanorészecskék mérete a monomerek arányától, jellegétől (hidrofil/hidrofób) is függ. A nanorészecskék reaktivitását a pendant vinil csoportok adják, amelyek a trifunkciós monomer polimerláncba történő beépülése után, az el nem reagált vinil csoportokat jelentik. A pendant csoportok reaktivitása kisebb, mint a monomereké, de utópolimerizációs reakciókba vihetőek. A trifunkciós monomer arányával a polimer nanorészecskék reaktivitása, vinil funkcionalitása, a polimer struktúrában az elégazási pontok száma és térhálósűrűsége, és az ebből adódó részecskeméret befolyásolható. A fogászati nanokompozitok előállításhoz MMA/TMPTMA nanorészecskéket, - két különböző monomer összetétellel, - és fogászati gyantát elegyítettünk, majd az így kapott nanokompozitok mechanikai tulajdonságait jellemeztük és hasonlítottuk össze a töltetlen referenciagyantával. A nanorészecskék a térhálóssági fokuktól függően duzzadnak a fogászati gyantában, megemelve így a kompozitok viszkozitását. Ez a duzzadásból származó megnövekedett térfogat és a polimer nanorészecskék porózus struktúrája, nagymértékben befolyásolja a polimerizáció közben fellépő zsugorodást, zsugorodási feszültség, hajlító-, nyomószilárdságot és diametrális húzószilárdságot. A nanorészecskék porózus struktúrája, a nemlineáris polimerizáció eredménye, amely a monomerek mólarányával és további reakciókörülményekkel szabályozható. Ezen porózus struktúra áll a polimerizációs zsugorodás és zsugorodási feszültség csökkenésének hátterében. A nanokompozitok hajlítószilárdság értékei, szignifikánsan magasabbak voltak az alapgyantához viszonyítva. A nanorészecskék szívósabbá tették a fogászati alapgyanát. A mechanikai tulajdonságok változása a nanorészecskék hatásának köszönhető, mivel a nanorészecskék új tulajdonságokkal ruházzák fel azok kompozitjait. A nanorészecskék mennyiségétől (% (m/m)) és térhálósűrűségétől is függ a kompozitok mechanikai tulajdonságainak alakulása. Az elvégzett vizsgálatok alapján, 10 % nanorészecske tartalom, jelentős változást okozott a kompotitok vizsgált mechanikai tulajdonságaiban, ugyanakkor a nanorészecskék viszkozitása, nem emelkedett meg olyan mértékben, hogy a duzzadásukból származó sztérikus gátlásokkal számolnunk kellene. A jelentősebb változást, a kevésbé térhálós nanorészecskével módosított fogászati gyanták (NCB) mutatták, amelynek lazább struktúrája, könnyebben átjárható a gyanta monomerei által, ezáltal a nanorészecskék hatása jobban kifejeződik. A kompozitok DTS vizsgálata azt mutatta, hogy ez a vizsgálat, nagyon érzékeny módszer arra, hogy a gyanta és a kompozit közötti különbségeket kimutassuk. Mono- and trifunctional monomer were polymerized in emulsion to form reactive polymeric nanoparticles (RPNPs). Monofunctional monomers were styrene (ST) in model system, and methyl methacryle (MMA) at the application of RPNPs, which often used monomer in dentistry. The trifunctional monomer, as crosslinker, was trimethylol propane trimethacrylate (TMPTMA). The size of nanoparticles depended on the monomer ratio, nature, hydrophilicity, hidrophobicity of monomers. The reactivity of nanoparticles was derived by the unreacted vinyl groups of trifunctional monomers. The reactivity of pendant vinyl group was lower than the monomers’ but these functional groups could react in postpolymerization process. The reactivity, vinyl functionality, number of branching points and network density of nanoparticles were influenced by the ratio of TMPTMA. MMA/TMPTMA copolymers and dental resin were mixed to form dental nanocomposite. The mechanical properties of nanocomposite were analyzed and compared to unfilled reference dental resin. As expected the nanoparticles had swollen in the dental resin depending on the crosslinking density, thus the viscosity values of nanocomposites elevated. Increased volume from the swelling and porous structure of the nanoparticles influenced the polymerization shrinkage and polymerization shrinkage stress, flexural-, compression and diametral tensile strength values. The porous structure of RPNPs was the result of the non linear polymerization, which is regulated by the mole fraction of the monomers and reaction circumstances. The porous structure was responsible for the decreasing of the PS and PSS values. The FS values of nanocomposites were significantly higher compared to reference resin. The nanocomposites became tough materials due to the application of RPNPs. The changing of mechanical properties of nanocomposites was due to the efficacy of nanoparticles. The amount and crosslinking density of nanoparticles influenced the mechanical properties. According to the investigations 10 % nanoparticles amount caused significant changing in the FS and CS values, at the same time the viscosity of 10 % nanocomposites was similar to reference resin. In this case it was not necessary to count the sterical constrained. Meaningful effects in mechanical properties of nanocomposites were observed at NCB nanocomposite which was MMA/TMPTMA=7/3 nanoparticles. The loose structure of MMA/TMPTMA=7/3 nanoparticles was more permeable for monomers of dental resin, thus efficacy of nanoparticles expressed better than at NCA nanocomposites. The DTS values of nanocomposites showed that the DTS method was very sensitive to detect the differences between the resin and nanoparticles modified resin.

Leírás
Kulcsszavak
Reaktív polimer nanorészecske, Reactive polymeric nanoparticle, nanokompozit, mechanikai tulajdonság, nanocomposite, mechanical properties
Forrás