دانلود مقاله دکترا دندانپزشکی بررسی اثر یک UDMA جدید بر خواص مکانیکی کامپوزیت دندانی آزمایشی

 

فهرست مطالب

عنوان                                                                                صفحه

فصل اول: مقدمه

1-1- دلایل انتخاب موضوع                                                                             

1-2- بیان مسأله                                                                                          

1-3- تعریف واژه های عملیاتی                                                                        

فصل دوم: بررسی پیشینه پژوهش

2-1- تاریخچه                                                                                             

2-2- مروری بر مقالات                                                                                 

فصل سوم: اهداف و فرضیات

3-1- هدف کلی                                                                                            

3-2- اهداف اختصاصی                                                                                 

3-3- فرضیات                                                                                             

فصل چهارم: مواد و روشها

4-1- متغیرهای تحقیق و مقیاس سنجش متغیرها                                                  

4-2- جامعه مورد بررسی، تعداد نمونه                                                              

4-3- طرح جمع آوری اطلاعات                                                                        

4-4-طرح تجزیه و تحلیل آماری                                                                       

4-5- مسائل اخلاقی و انسانی طرح                                                                   

4-6- روش اجرای تحقیق                                                                               

فصل پنجم: یافته ها

فصل ششم: بحث و نتیجه گیری

6-1- بحث                                                                                                  

6-2- نتیجه گیری                                                                                         

6-3- مشکلات و پیشنهادات                                                                             

منابع                                                                                                         

ضمیمه                                                                                                      

فهرست جداول

عنوان                                                                                صفحه

جدول 4-1- ساختمان شیمیایی فیلر شیشه                                                          

جدول 5-1- مقادیر fracture toughness، استحکام خمشی و مدول خمشی نمونه های مختلف       

فهرست اشکال

عنوان                                                                                صفحه

شکل 4-1- قالب استفاده شده برای آزمون Fracture toughness                                

شکل 4-2- قالب استفاده شده برای آزمون استحکام خمشی                                    

شکل 4-3- روش اندازه گیری خواص به روش 3-point bending                              

شکل 4-4- فیلر شیشه                                                                                   

شکل 4-5- مخلوط رزینهای Bis-GMA/TEGDMA/UDMA                                     

شکل 4-6- مراحل تهیه کامپوزیت                                                                     

 

شکل 5-1- چغرمگی شکست نمونه های شامل مقادیر مختلف IP-UDMA                   

شکل 5-2- استحکام خمشی نمونه های شامل مقادیر مختلف IP-UDMA                    

شکل 5-3- مدول خمشی نمونه های شامل مقادیر مختلف IP-UDMA                        

شکل 5-4- ارزیابی SEM سطح شکست با بزرگنمایی 8000                                     

شکل 5-5- ارزیابی SEM سطح شکست با بزرگنمایی 100                                      

شکل 5-6- ارزیابی سطح شکست توسط استریومیکروسکوپ                                  

شکل 5-7- ارزیابی سطح شکست توسط استریومیکروسکوپ                                  

شکل 5-8- منحنی نیرو به جابجایی برای آزمون چغرمگی شکست                           

شکل 5-9- منحنی نیرو به جابجایی برای آزمون استحکام خمشی                             

چکیده:

 

اهداف: هدف از این مطالعه بررسی اثر UDMA جدید بر خواص مکانیکی کامپوزیت دندانی آزمایشی و مقایسه آن با کامپوزیتهایی که است تنها براساس مونومرهای متداول بکار رفته در کامپوزیتهای دندانی (BisGMA/TEGDMA) می‌باشند.

 

روشها: یک ماتریکس رزینی حاوی 60% وزنی Bis-GMA و 40% وزنی TEGDMA تهیه شد. 5/0% وزنی کامفورکینون و 5/0% وزنی DMAEMA به عنوان آغازگر در سیستم حل شدند. سپس IP-UDMA با غلظتهای 5، 10، 20 و 30 phr به پایه رزینی در پنج گروه آزمایشی افزوده شدند. فیلرهای شیشه سایلنیزه با متوسط اندازه ذرات 4-2 میکرون به پایه رزینی اضافه شدند. 8 نمونه برای هر گروه آماده شد. بطوریکه کامپوزیتهای آزمایشی داخل قالبهای تست مربوطه قرار داده شده و به نمونه‌ها از هر سمت 3 بار بصورت پوششی هر بار به مدت 40 ثانیه نور تابانده شد. لبه‌های نمونه‌ها توسط کاغذ سمباده صاف شدند و در دمای محیط به مدت 24 ساعت قرار گرفتند.

 

برای اندازه‌گیری چغرمگی شکست (Fracture toughness) و استحکام خمشی (Flexural strenght)، تست خمش سه نقطه‌ای با روشهای استاندارد انجام گرفت.

 

نتایج توسط آزمونهای آماری ANOVA و Tukey's test بررسی شدند.

 

یافته­ها: گروه 10% UDMA بالاترین میزان Fracture toughness، و گروه 5% UDMA بالاترین استحکام خمشی را بین تمامی گروهها داشتند.

 

اهمیت: تهیه کامپوزیت دندانی با خواص بهتر یکی از اهداف دندانپزشکی ترمیمی میباشد. یافته ها پیشنهاد می کنند که افزودن UDMA جدید باعث خواص مکانیکی برتر در کامپوزیت­های دندانی می شود.

 

واژه­های کلیدی: خواص مکانیکی، کامپوزیت دندانی، UDMA، Bis-GMA و TEG-DMA

 

فصل اول

 

مقدمه

1-1 دلایل انتخاب موضوع:

 

1- با انجام این تحقیق به این سوال پاسخ داده می شود که آیا مونومر UDMA جدید می تواند خواص مکانیکی کامپوزیت ساخته شده از مونومرهای متداول (Bis-GMA / TEGDMA ) را بهبود بخشد.

 

2- توانایی انجام این تحقیق، در پژوهشگاه پلیمرو پتروشیمی ایران از نظر تخصصی و پرسنلی کاملاً وجود داشت.

 

3- با توجه به این که دوام ترمیمهای کامپوزیتی با خواص مکانیکی
کامپوزیت­ها ارتباط مستقیم دارند، پیدایش یک ترکیب جدید کامپوزیت دندانی که بتواند این خواص را بالا ببرد، از جمله نیازها و اولویتها می باشد. امروزه پیدایش کامپوزیتی با مونومری متفاوت که خواص مکانیکی برتری نسبت به مونومرهای موجود داشته باشد به عنوان یک چالش در مواد دندانی در نظر گرفته می شود.

 

4- ساخت این کامپوزیت آزمایشی بر اساس یک مونومر متفاوت و بررسی خواص مکانیکی آن در زمان محدود ( حدود 3 ماه ) انجام پذیر بود.

 

5- با توجه به اینکه در این طرح یک نوع مونومر کاملاً جدید مورد استفاده قرار گرفت که احتمالا می توانست تأثیرات مثبتی روی خواص کامپوزیت داشته باشد، میزان هزینه منظور شده برای طرح در مقابل نوآوری آن بسیار ناچیز بود.

 

6- با توجه به تجربیات ارزشمندی که در زمینه ساخت و بررسی خواص کامپوزیت و همچنین سنتز مونومرهای مختلف در پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران وجود داشت و همچنین با توجه به اینکه مونومر فوق در آزمونهای اولیه خواص خوبی را ارائه داده بود، به کار بستن تجربیات عملی قبلی همراه با استفاده از علوم روز می­توانست منجر به انجام پژوهشی مطابق با استانداردهای جهانی و مرزهای دانش گردد.

 

بدیهی است گام نهادن در وادی علوم مواد دندانی نیاز به انجام پژوهشهایی از این نوع دارد که می تواند باعث ارتقاء دانش و سربلندی ایران شود.

1-2- بیان مسأله:

 

پیدایش مونومر Bis-GMA و کامپوزیتهای دندانی توسط Bowen و معرفی آنها به دندانپزشکی ترمیمی بسیار موفقیت آمیز بود، بطوریکه به زودی این مواد به عنوان مواد پر کننده زیبا مورد قبول واقع شدند. امروزه هدف نهایی تحقیقات کامپوزیتهای دندانی پیشرفته این است که موادی تولید کنند که بتوانند در تمامی موارد جایگزین آمالگام گردند]1[.

 

تاکنون مواد گوناگونی از جمله آلیاژهای گالیوم، کامپوزیتهای بهبود یافته، گلاس آینومرهای تقویت شده و انواع مختلف سرامیکها مورد مطالعه قرار گرفته اند.

 

ملاحظات کلیدی برای مقبول بودن یک ماده مناسب شامل: قیمت پائین تر، ملاحظات محیطی، مقاومت سایشی و مقاومت در برابر شکستگی، و راحتی کاربرد کلینیکی می باشد. تا کنون هیچ ماده ای که تمامی این خواص را دارا باشد تهیه نشده است ولی با توجه به پیچیدگی و قیمت بالای سرامیکهای دندانی و آلیاژهای فلزی، کامپوزیتهای دندانی بهترین امکان برای ایجاد یک ماده جایگزین واقعی برای آمالگام در آینده نزدیک هستند]2[.

 

گرچه کامپوزیتهای دندانی امروزی کاربرد کلینیکی آسانی دارند، زیبا هستند و قیمت نسبتاً پائینی دارند ولی همواره سه مشکل عمده در ارتباط با دوام کلینیکی آنها مطرح می باشد: انقباض حین پخت شدن، مقاومت پائین به شکستگی، علاوه بر اینها کامپوزیتها سایش بیشتری نسبت به سرامیکها دارند]4[. با وجود اینکه خواص مکانیکی کامپوزیت بیشتر تحت تأثیر فیلر است ولی ماتریکس ارگانیک نیز در استحکام، سفتی (stiffness) و مقاومت در برابر سایش نقش قابل توجهی دارد. تغییراتی که تا کنون در کامپوزیتهای تجاری ایجاد شده بیشتر روی تکنولوژی فیلر بوده است در حالیکه مونومر رزینی تقریبا بدون تغییر باقی مانده است]3[.

 

مقاومت در برابر شکست پائین کامپوزیتهای دندانی امروزی خصوصیتی است که کاربرد آنها را بسیار محدود می سازد]4[.

 

تا کنون توجه بسیاری برای سنتز مونومرهای جدید شده است تا جایگزینی برای فائق آمدن بر این مشکلات فراهم شود]5[.

 

انتظار می رود که با استفاده از مونومرهایی با خواص مطلوبتر بتوان دوام کلینیکی ترمیمهای کامپوزیت را بیشتر کرده و موارد کاربرد آنها را گسترش داد]3[.

 

پلیمریزاسیون نوری دی متاکریلات توسط نور مرئی در حضور یک آغاز گر نوری مناسب منجر به تشکیل ساختار شبکه ای (Cross-Linked) می شود که در مواد دندانی کاربرد دارد. رزینهای با پایه آکریلات بعلت واکنش پذیری بالای مونومرهای آکریلات بیشترین استفاده را در سیستم های نورپخت (light – cure) دارند. امروزه دی متاکریلاتهای جدید بسیاری به عنوان جایگزین برای مواد ماتریکس کامپوزیتهای دندانی بکار رفته است تا خواص بهتری برای کامپوزیتهای دندانی حاصل شود]11[.

 

در پژوهشی که در پژوهشگاه پلیمرو پتروشیمی ایران انجام شد، یک نوع مونومر رزینی یورتان دی متاکریلات (UDMA) جدید با وزن مولکولی بالاتر، با واکنش دو اکی والان ایزوفورون دی ایزوسیانات (IPDI) و یک اکی والان پلی اتیلن گلیکول 400 (PEG400) سنتز شده است. نتایج موجود این UDMA جدید نشان دادند که این مونومر درجه تبدیل (degree of conversion) بالاتری در مقایسه با مونومر Bis-GMA ای که بطور معمول استفاده می شود، دارد. همچنین refracfive index آن خیلی نزدیک به refractive index فیلرهای شیشه ای می باشد که در کامپوزیتهای دندانی بکار می روند.]11[ مطالعه حاضر، یک تحقیق اولیه برای کاربرد این UDMA به عنوان مونومر کامپوزیتهای دندانی می باشد. در این مطالعه برخی خواص مکانیکی کامپوزیت سنتز شده با درصدهای مختلف این UDMA اندازه گیری شد و با خواص کامپوزیتی که تنها بر پایه Bis-GMA/TEGDMA بود، مقایسه گردید.

 

از آنجائیکه کامپوزیتهای امروزی برای ترمیم دندانهای خلفی نیز بکار می روند، احتمالاً شکست (Fracture) ترمیم می تواند دلیل قابل توجهی برای Failure آن باشد.

 

ممکن است نتایج مطرح شده در این تحقیق بتوانند شاخص مفیدی  از مقاومت به چنین شکستهایی باشند. همچنین می توان با تحقیقات بیشتر روی خواص دیگر کامپوزیت ساخته شده با این مونومر جدید، آن را به کارخانه های سازنده به عنوان کامپوزیتی با خواص مکانیکی بالا ارائه نمود.

1-3- تعریف واژه های عملی

 

چغرمگی شکست (Fracture toughness): یک خصوصیت ذاتی است که توانایی ماده برای مقاومت در برابر انتشار ترک (crack) از درزهای (flaw) موجود را نشان میدهد ]14[.

 

KIC: شدت استرس بحرانی در نوک درز (flaw) را شرح میدهد که باعث انتشار ترک (crack) تحت شرایط (Mode I , tensile) Plane-Strain می شود ]14[.

 

Plane strain: حالتی از توزیع کرنش (strain) در ماده است که در آن مولفه­های کرنش در یکی از جهتهای (مثلا جهت z) صفر است. یعنی  و فقط مولفه های کرنش در یک صفحه صفر نیستند. با توجه به اینکه معادلات استفاده شده برای اندازه گیری Fracture toughness برای شرایط plane strain (کرنش صفحه ای) بدست آورده شده است، درنمونه سازی برای آزمون ضخامت نمونه به اندازه­ای انتخاب می­شود که این شرایط برقرار باشد. نمونه­های انتخاب شده برای آزمون Fracture toughness در کار حاضر مطابق استاندارد E399 انتخاب شدند که در آنها نمونه­ها به اندازه کافی ضخیم هستند (معادل mm5/2) تا شرایط plane strain برقرار باشد  (http://www.cmmp.ucl.ac.uk/~ahh/teaching/elastic/node10.html).

شکل مولکولی UDMA جدید (IP-UDMA)

 

اینUDAM جدید وزن مولکولی بالاتر و انعطاف پذیری بیشتری در مقایسه با UDAMهای تجاری دارد. ساختار منعطف پلی اتیلن گلیکول در این مولکول می­تواند به کامپوزیت نهایی انعطاف­پذیری بیشتری ببخشد.

 

فصل دوم

 

بررسی پیشینه پژوهش

2-1- تاریخچه:

 

با بررسی سیر پیدایش رزینهای کامپوزیتی به سیمانهای سیلیکات و سیستمهای آکریلی خواهیم رسید. با گذشت زمان و افزودن ذرات شیشه به عنوان فیلر و نیز با پیدایش مونومر Bis–GMA کامپوزیتهای دندانی به دنیای دندانپزشکی معرفی شدند. کامپوزیتها بدلیل خواص مکانیکی بالاتر، انقباض کمتر در هنگام پلیمریزاسیون، مقاومت بیشتر در برابر سایش و نهایتاً نتایج کلینیکی بهتر جایگاه ویژه ای در دندانپزشکی یافتند و با پیدایش سیستمهای باندینگ و پیشرفت در این زمینه به عنوان ماده ای بسیار با ارزش در دندانپزشکی ترمیمی در نظر گرفته شدند]4و6[.

 

2-1-1- ساختمان و ترکیب کامپوزیتهای دندانی

 

کامپوزیتهای دندانی که در دندانپزشکی بکار می روند به طور کلی شامل چهار قسمت می باشند]4و8[:

 

1- رزین ماتریس آلی

 

2- فیلرهای معدنی

 

3- عامل اتصال دهنده ( Coupling Agent )

 

4- سیستم فعال کننده و آغاز کننده

 

بطور کلی رزین ماتریس، زمینه ماده کامپوزیتی را تشکیل می دهد و از طریق عامل اتصال ( Coupling Agent ) ذرات فیلر را بهم مرتبط می سازد و در کنار هم نگاه می دارد]8[.

 

2-1-2- ماتریس رزینی

 

بطور کلی در ابتدا مونومرها بصورت مایع می باشند که طی واکنش پلیمر شدن به یک سیستم پلیمر سخت تبدیل می گردند. این خاصیت ماده یعنی در واقع تبدیل از یک فرم پلاستیک به جامد سخت، اجازه میدهد تا این ماده بتواند به عنوان یک ماده ترمیمی در دندانپزشکی در نظر گرفته شود. مونومرهای رایج که در سیستم کامپوزیتهای دندانی بکار می روند عبارتند از:

 

الف) Bis-GMA :

 

که حاصل واکنش بیس فنل. آ( Bisphenol-A ) و گلیسیدیل متاکریلات
(Glycidyl Methacrylate) می باشد و به عنوان رزین Bowen هم شناخته می شود که در واقع نام مخترع رزین مذکور است. این رزین در مقایسه با متیل متاکریلات دارای وزن مولکولی بالاتر بوده و این خصوصیت سبب کاهش انقباض ( Shrinkage ) ناشی از پلیمریزه شدن آن می گردد]8[.

 

ب) رزین یا مونومر UDMA ( Urethane dimethacrylate‌):

 

در مولکول یورتان دی­متاکریلات، بیس فنل – آ با ایزوسیانات خطی جایگزین شده است و همین امر باعث شده تا ویسکوزیتی این مولکول نسبت به Bis-GMA کمتر باشد.

 

هر دوی این مونومرهای رزینی (Bis-GMA و UDMA) دارای وزن مولکولی بالا و لذا بسیار ویسکوز هستند ]4و6و8[ و با اضافه نمودن مقدار کمی از فیلر، کامپوزیتی با قوام بسیار بالا تولید می گردد که قابل استفاده در کلینیک نمی باشد]8[. به منظور حل این مشکل مونومرهای رزینی که به عنوان کنترل کننده ویسکوزیتی معروفند به سیستم اضافه می شوند.

 

ج) مونومرهای رقیق کننده:

 

از مونومرها با وزن مولکولی پائین که به عنوان کنترل کننده ویسکوزیتی در ساختمان کامپوزیتهای دندانی بکار می روند می توان متیل متاکریلات (MMA)، اتیلن گیلکول دی متاکریلات EGDMA و تری اتیلن گلیکول دی متاکریلات (TEGDMA) را نام برد. آخرین مونومر نام برده شده (TEGDMA) رایج ترین مونومر در این گروه است.

 

کاهش در غلظت Bis-GMA توسط TEGDMA، بسیار چشمگیر است. مخلوط 75% وزنی Bis-GMA و 25% وزنی TEGDMA، ویسکوزیته ای معادل cp4300 (centi poise‌) دارد. در حالیکه مخلوط 50/50 آن CP200 غلظت دارد.

 

متأسفانه اضافه کردن مونومرهای با وزن مولکولی پائین، انقباض ناشی از پخت را بالا می برد و همین عاملی است تا میزان افزودن TEGDMA را محدود کند. مونومرهای دی متاکریلات علاوه بررقیق کردن جزء رزینی اجازه پیوندهای شبکه ای (cross-linking) وسیعی را میدهد که سبب می شود ماتریکس رزینی نسبت به حلالها مقاومتر شود. مونومرهای Bis-GMA، UDMA و TEGDMA دارای باند دوگانه کربن – کربن  در دو انتهای زنجیره هستند. و وارد واکنش پخت افزایشی می شوند. در برخی از محصولات از هردو الیگومرBis-GMA و UDMA استفاده می شود.

 

لازم به ذکراست که برای جلوگیری از پلیمریزاسیون ناخواسته رزینها یک بازدارنده مانند هیدروکینون Hydroquinone به میزان بسیار کم حدود 1/0 درصد و یا کمتر به آنها افزوده می شود]8[.

 

بطور کلی اگر چه بیش از 40 سال از فرمول رزین Bowen می گذرد اما پایه رزینی کامپوزیتهای دندانی هنوز تغییرات اساسی نداشته که بعلت خواص بسیار خوب این رزین می باشد همچنین بدلیل عدم جایگزینی این رزین خواص مکانیکی رزینهای کامپوزیتی نیز بطور محدود قابل تغییر بوده و خیلی بهبود نیافته است]9[.

 

بر اساس مطالعات اخیری که در جهت ارزیابی رابطه مونومر با خواص فیزیکی و مکانیکی کامپوزیتها صورت گرفته، نقش مهم مونومر در تعیین خواص کامپوزیتهای دندانی روشن شده است.

2-2- مروری بر مقالات

 

خواص مکانیکی کامپوزیتهای دندانی بستگی به فاکتورهای زیادی از جمله ماتریکس پلیمری، ذرات فیلر و اتصال بین فیلر و ماتریکس دارد. تاکنون مطالعات زیادی برای بهبود خواص کامپوزیتها شده است. بسیاری از بررسی ها عدم استحکام کافی کامپوزیتها در تحمل نیروهای بالا و مقاومت کم آنها در برابر شکست را ناشی از ضعف و کمی مقاومت فیلرهای شیشه داخل کامپوزیت می دانند و لذا راههای مختلفی همچون استفاده از فایبرها و ویسکرها در ساختمان کامپوزیتها را برگزیده و آنها را آزمایش کرده اند ]40، 41، 42، 56 و 57[ شکل و میزان فیلرها روی استحکام خمشی، مدول الاستیک در خمش، سختی (hardness) و Fracture toughness تاثیر دارد. بر اساس مطالعه ای که Kim و همکارانش در سال 2002 انجام دادند نشان داده شد که با افزایش میزان فیلر، استحکام خمشی، مدول الاستیک در خمش و سختی (hardness) حداکثر بود. Fracture toughness نیز با افزایش حجم فیلرافزایش یافت. ولی حداکثر  toughness زمانی بود که حجم فیلر تقریبا حدود %55 حجمی بود ]67[. اخیراً از ویسکرهای سرامیکی فیوز شده با سیلیکا برای تقویت کامپوزیتها استفاده می شود ]55[. فیوژن ذرات شیشه ای سیلیکا روی سطح ویسکرها باعث تسهیل سایلنیزه کردن آنها شده و با ایجاد سطوح خشن تر در ویسکرها، گیر آنها را در ماتریکس بهبود می بخشد و در نتیجه باعث بهبود قابل ملاحظه ای در خواص مکانیکی کامپوزیت ها می­شود ]59[.

 

Ferracane تاثیر treatment سطحی نانوفیلرها را روی خواص کامپوزیت هیبرید آزمایشی بررسی کرد. نتایج این مطالعه نشان داد که کامپوزیتهایی که فیلر treat نشده داشتند خواص پایین تری نشان دادند. گرچه treatment سطحی فیلرها تاثیر کمی روی خواص مکانیکی این کامپوزیت ها داشت ]60[.

 

در سال 1988، Kawaguchi و همکارانش مطالعه ای در مورد اثر ساختار مونومر روی خواص مکانیکی رزین های Unfilled نور پخت انجام دادند. آنها 9 نوع دی متاکریلات آروماتیک را بررسی کردند بطوریکه آنالیز اطلاعات این مطالعه نشان داد که خواص مکانیکی این رزین های پخت شده به میزان زیادی  به ساختار مونومر بستگی دارد ]7[.

 

اولین نوع رزین یورتان دی متاکریلات از هیدروکسی آلکیل متاکریلات­ها و دی ایزوسیاناتها سنتز شد. این مونومرها وزن مولکولی تقریبا برابر با Bis-GMA  دارند اما ویسکوزیتی آنها کمتر است. بیشترین مونومر از این نوع 1، 6 بیس (متاکریلوکسی - 2 – اتوکسی کربونیل آمینو) – 2 و 4 و 4 – تری متیل هگزا (UDMA-UEDMA)  است که محصول واکنش 2- هیدروکسی اتیل متاکریلات و 2 و 4 و 4 تری متیل هگزامتیلن دی ایزوسیانات می باشد. این مونومر یا به تنهایی و یا با ترکیب دیگر مونومرها مثل Bis-GMA و TEGDMA بکار می رود.

 

تعداد صفحات:88

 

متن کامل را می توانید دانلود نمائید چون فقط تکه هایی از متن در این صفحه درج شده (به طور نمونه) و ممکن است به دلیل انتقال به صفحه وب بعضی کلمات و جداول و اشکال پراکنده شده یا در صفحه قرار نگرفته باشد که در فایل دانلودی متن کامل و بدون پراکندگی با فرمت ورد wordکه قابل ویرایش و کپی کردن می باشند موجود است.