Uporedna analiza boje i fluorescencije zuba i kompozitnih materijala

Abstract

Kompozitni materijali predstavljaju materijal izbora za direktnu i indirektnu izradu i reparaciju zubnih i gingivalnih nadoknada u savremenoj protetici. Iako su mnogo korišćeni, ovi materijali još uvek ne predstavljaju idealnu zamenu za zubna tkiva i gingivu jer, pored brojnih prednosti, imaju i određene nedostatke. Jedan od glavnih nedostataka je promena boje i fluorescencije kompozita prilikom izlaganja različitoj hrani i napicima koji se svakodnevno konzumiraju. Usled prebojavanja estetske nadoknade, moraju se vrlo često korigovati ili zameniti novim. Poslednjih godina, istraživanja su usmerena ka smanjenju razlike u boji između kompozitnih materijala i tvrdih i mekih zubnih tkiva ne samo u momentu izrade već i u funkciji vremena i pronalasku „idealnog“ estetskog materijala. Cilj istraživanja u disertaciji je bio da se ispitaju boja i fluorescencija kompozitnih materijala različite protetske namene i uporede s bojom i fluorescencijom zuba, kao i da se ispita stabilnost boje i fluorescencije kompozitnih materijala. U prvom delu istraživanja su ispitivani komercijalni kompozitni materijali namenjeni direktnoj i indirektnoj izradi i reparaturi zubnih nadoknada i rekonstrukciji veštačke gingive. Kompoziti koji se primenjuju u stomatološkoj protetici i implantologiji potapani su u različitim vremenskim intervalima u svakodnevne često konzumirane napitke: kafa, čaj, crveno vino, gazirani napitak, rastvor za svakodnevno održavanje oralne higijene, destilovana voda, razne vrste piva, energetska pića i prirodni sokovi. Korišćenjem spektrofotometra izmereni su difuzni refleksioni spektri uzoraka, podaci su analizirani u CIEL*a*b* sistemu boja i urađena je PCA (Analiza glavnih komponenata) dobijenih spektara. Merenjima na spektrofluorimetru dobijeni su fluorescentni spektri kompozitnih uzoraka, pomoću kojih su napravljeni konturni grafikoni EEM (ekscitacionoemisione matrice) i izračunat je procenat ukupne promene fluorescencije. Nakon početnih merenja, utvrđena je početna homogenost boje i fluorescencije testiranih kompozita. Početne koordinate boje, površinska hrapavost i fluorescencija variraju između kompozita različitih proizvođača čak i kod podudarnih nijansi prema ključu boja. Dobijeni rezultati nakon potapanja uzoraka su pokazali da je prebojavanje kompozita intenzivnije u rastvorima koji imaju veću apsorpciju u vidljivom delu spektra. Glavne promene u difuznim refleksionim spektrima potiču od prebojavajućih supstanci koje se apsorbuju u plavoj spektralnoj regiji. Zbog toga je primetan opšti trend povećanja b* vrednosti za sve ispitivane rastvore kao posledica smanjenja plave nijanse. Stoga, kompoziti deluju žućkasto-crvenkasti nakon prebojavanja. Klinički neprihvatljive vrednosti promene boje su pokazali kompoziti izloženi crvenom vinu, čaju i kafi, dok je prebojavanje izazvano gaziranim napitkom, rastvorom za svakodnevno održavanje oralne higijene i destilovanom vodom, golim okom neprimetno. Kod prebojavanja čajem i kafom glavni doprinos ukupnoj promeni boje dolazi od promene u zasićenosti boje. Kod prebojavanja crvenim vinom, ukupnoj promeni boje u približno podjednakom odnosu doprinose promene zasićenosti i svetline. Sva ispitivana piva su prebojila kompozit, tamnija više od svetlijih. Prirodni sokovi uzrokuju veće prebojavanje kompozita od energetskih pića, među njima najviše sok od aronije. Kompoziti boje zuba za indirektnu izradu nadoknada su ispoljili veću stabilnost boje u poređenju sa kompozitima za direktnu izradu. Kompoziti za rekonstrukciju gingive, iako se polimerizuju ekstraoralno, pokazali su veću sklonost ka prebojavanju u poređenju sa kompozitima boje zuba, što bi proizvođači kompozita trebalo da uzmu u obzir prilikom daljeg usavršavanja ovih kompozita. Uspostavljen je kriterijum ili mera koja definiše promenu ukupne fluorescencije nakon izlaganja prebojavajućim napicima. Ustanovljeno je da se oblik spektara karakteristične fluorescencije ne menja. S druge strane, intenzitet fluorescencije kompozita se značajno menjao u zavisnosti od vrste prebojavajuće supstance kojoj je bio izložen. Smanjenje ukupne fluorescencije kompozita nastaje zbog adsorbovanog sloja prebojavajućih pigmenata iz rastvora...

Contemporary prosthodontic composite is a material of choice for direct and indirect restorations of the missing tooth structures. Widely used, this material still doesn’t meet all requirements of ideal dental material. One of its main esthetic failures is regarding the change of color and fluorescence, when exposed to daily consumed beverages, leading to the frequent need for restoration replacement. Latest research are conducted towards diminishing the difference between the color of composite and the color of the hard and soft tooth tissues, not only in the moment of placement, but in the long time interval and finding the „ideal“ esthetic material. The goal of this research was to investigate the color and fluorescence of composite materials and tooth structures and to compare it with the color and fluorescence of natural teeth, as well as to investigate the stability of the color and fluorescence of composite materials. In the first part of this research, commercial composite materials made for direct and indirect restorations in prosthodontics and implantology were evaluated. Composite samples made for the different prosthetic purposes were exposed to different beverages – coffee, tea, red wine, carbonated beverage, oral hygiene solution, distilled water, beer, energy drinks, natural juices. Spectrophotometric measurements provided diffuse reflectance spectra which were CIEL*a*b* color analyzed and PCA (Principal Component Analysis) analyzed. Spectrofluorometer provided fluorescent composite spectra from which EEM (excitation-emission) contour plots were made and the percentage of fluorescence decrease was calculated. Initial measurements showed that color and fluorescence were homogenous among tested composite samples. Initial color coordinates, surface roughness, and fluorescence vary among different composite manufacturers even with the same shade selection. According to the results from the first part of the investigation, staining of the composite was more intense for solutions that have higher absorption in the visible part of the spectrum. Main changes come from staining substances absorbed in the blue spectral region. Therefore, a general trend of higher b* values can be noticed as a consequence of the lowering of the blue spectral shade. That’s the reason why composite samples appeared yellowish-reddish after staining. Tea, coffee, and red wine caused clinically unacceptable discoloration while color changes from carbonated drink, oral hygiene solution, and distilled water were acceptable under the perception limit. Regarding tea and coffee, the main discoloration contribution came mainly from the changes in chroma. In the case of red wine, chroma and lightness almost equally contributed to tooth color change. All tested beer solutions stained composite, darker more than lighter. Natural juices cause greater composite discoloration than energy drinks, the highest among them comes from Aronia juice. It was observed that tooth colored dental composite, used for indirect restorations, demonstrated higher color stability than those made for direct restorations. Though extraorally polymerized, gingival composites showed greater tendency to discoloration compared to the tooth colored ones. Manufacturers should take this into consideration regarding further improvement of these materials. This research established the criteria that defined total changes in fluorescence after exposure to various discolorations. Fluorescent spectra of dental composite samples obtained from spectrofluorometer showed a decrease in the fluorescent signal after staining. This indicated a significant influence of tested solutions on the fluorescent properties of composites. The shape of the spectra remained the same, while the intensity significantly varied depending on the type of discoloration substance. Total fluorescence decrease is caused by the adsorbed pigment layer from tested beverages. Considering that pink composites have an amount of ultraviolet fluorescence, which is not visible, changes of esthetic properties caused by staining, induced decrease in fluorescence are less noticeable in pink composites compared to the tooth colored ones. In this research, we presented a new approach in the analysis of dental composite discoloration based on the statistical method Principal Component Analysis (PCA)...