Advances in Glass Ionomer Cements

Abstract

In recent years there have been a number of innovations and developments with respect to glass ionomer cements and their applications in clinical dentistry. This article considers some of the recent outstanding studies regarding the field of glass ionomer cement applications, adhesion and setting mechanisms, types, advantage and disadvantages among themselves and also to enhance the physical and antibacterial properties under the title of 'Advances in Glass Ionomer Cements'. As their biological compatibility and fluoride ion release, these materials are being used in several cilinical applications such as cavity base, permanent restorations of deciduos teeth, cementation of crowns, orthodontic bands and space maintainers, and sealing the fissures of newly erupting permanent molar. Lately, in order to enhance the physical properties, setting reactions are being modified besides the changes in powder/liquid ratio. Products like EQUIA, which are new in dental market, seem to be appealing because of their superior physical properties. In this review article, innovations in espacially the restorative types of glass ionomer cements are discussed. Glass ionomer cement, modifications in glass ionomer cement iyonomer simanın tozu, bazik floro-alumino silikat taneciklerinden, likiti ise orijinal olarak aközpoliakrilik asitten oluşur. Toz aynı zamanda büyük miktarlarda kalsiyum ve florür ve küçük miktarlarda sodyum ve fosfat içermektedir. Poliasitlerin geniş bir aralığı alkenoik asitlerin homo veya kopolimerlerinin temeli olarak bulunmaktadır. Derleme / Review * Başkent Üniversitesi Diş Hekimliği Fakültesi Pedodonti Anabilim Dalı, ANKARA Cam İyonomer Simanların Tipleri Cam iyonomer simanlar tip I, tip II ve tip III olarak da sınıflandırılmaktadır. Tip I: Yapıştırma simanı Tip II: Restoratif materyal olarak a) Estetik b) Güçlendirilmiş Tip III: Hızlı sertleşen kaide materyali ve fissür örtücü olarak kullanılanlar. Cam iyonomer Simanların Sertleşme Mekanizması Cam iyonomer simanın sertleşmesi asit baz reaksiyonu ile olur ve sonucunda bağlayıcı matriks rolü oynayan hidrojel tuzu oluşur. İyonize gruplar, yüzeydeki alanlar ve ulaşılabilir katyonlar için yarışırlar. Kalsiyum iyonları, asitlerin iyonize karboksil gruplarına şelasyon reaksiyonu ile bağlanır. İyonik olarak çapraz bağlantı yapmış ağın hidrolitik stabilitesi sertleşmeden sonra oluşur. Sertleşme reaksiyonu tamamlandıktan sonra da varlığını devam ettiren hidrojel hem siman içinde hem de siman çevresi ile arasında iyon alışverişinin gerçekleşmesini sağlar. Yaklaşık 24-72 saat içinde kalsiyum iyonları alüminyum iyonları ile yer değiştirir, güçlü çapraz bağlar oluşur ve cam iyonomer siman daha dayanıklı bir yapı kazanır. İnternal çapraz bağlanma reaksiyonu serbest radikal polimerizasyon süreci sonucu oluşur. Materyalin kendi içinde moleküler veya yan gruplar arasında ikincil bir bağlanma olur ve bu olay da katyonların karboksil gruplarına yaklaşarak çapraz bağlantı yapmasını engeller. Cam İyonomer Simanların Adezyonu Cam iyonomer simanlarda adezyonun gerçekleşebilmesi için; temiz bir yüzey, bu yüzeyin adezivle tam olarak ıslanması ve adezivin sıvı formdan katı forma geçişi gerçekleşmelidir. Diş dokusuna adezyon iki aşamada gerçekleşir. İlk aşamada mikromekanik bir kilitlenme olur. Bu kilitlenme, alkenoik asidin diş yüzeyini temizlemesi ile oluşan yüzeyel demineralizasyon ve hidroksiapatit ile kaplı kollajen fibrillerin yüzeyel hibridizasyonu ile elde edilir. Diğer aşamada ise kimyasal bir bağlanma söz konusu olup polialkenoik asidin karboksil grubu ile açığa çıkan kollajen etrafında kalan hidroksiapatitin kalsiyumu arasında iyonik bağın oluşması ile meydana gelir. Adezyon için cam iyonomer simanın kaviteye yerleştirilmesinden önce %15-40’lık poliakrilik asit solüsyonunun kaviteye uygulanması önerilir. Cam İyonomer Simanların Avantajları ve Dezavantajları Cam iyonomer simanların dişteki kalsiyum iyonları veya ham metal iyonları ile çapraz bağlantı yapabilme kapasitesine bağlı olarak dişe ve ham metallere direkt adezyonu, florür salınımına bağlı olarak antikaryojenik özellikleri, dişe benzer termal ekspansiyon katsayısına bağlı olarak diş mine ve dentinine termal uyumluluk göstermesi, mine yüzeyindeki düşük büzülmeye bağlı olarak minimalize edilmiş mikro sızıntı ve monomer içermemesi ya da düşük oranda içermesine bağlı olarak düşük sitotoksisite gibi çeşitli avantajları nedeniyle günümüzde diş hekimliğinde geniş bir kullanım alanına sahiptir. Kullanım alanını kısıtlayan faktörler ise aşınma direncinin düşük, çalışma zamanının kısa, sertleşme süresinin uzun olması; kırılmaya ve sertleşme sırasında nem kontaminasyonuna duyarlı yapısı, yüksek oranda mikrosızıntı gösterebilmeleridir. CAM İYONOMER SİMANLARDAKİ GELİŞMELER Rezin Modifiye Cam İyonomer Simanlar (RMCİS) Geleneksel cam iyonomer simanların mekanik özelliklerini arttırmak için materyale rezin eklenerek rezin modifiye cam iyonomer simanlar (RMCİS) elde edilmiştir. Bu simanlar uzamış çalışma süresi ve artmış yüzey sertliği gibi avantajlara sahiptir. RMCİS, iyon salınımı yapabilen ışığa duyarlı (fotosensitif) cam tozu ve fotoinitiator içeren ve temeli poliakrilik asit olan sıvı olmak üzere iki komponentten oluşur. RMCİS’in ilk reaksiyonu asit-baz reaksiyonu, ikincil reaksiyon fotokimyasal polimerizasyondur. RMCİS’ biyolojik olarak uyumlu, dişe kimyasal olarak yapışabilen ve flor salabilen hidrofilik, kısmen estetik, kolay uygulanabilen ve ağız dokularında az çözünen bir materyaldir12,13 . Cam İyonomer Sermet Simanlar Sermet (seramik-metal) simanların kullanımı 1980’lerde gündeme gelmiştir. Bu materyallerde metaller (gümüş veya altın) camın birlikte yüksek ısı altında eritilmesi ile elde edilirler. Tozun özellikleri hemen hemen geleneksel cam iyonomer siman ile aynıdır. Materyalin gri renginin eklenen titanyum oksit nedeniyle oluştuğu bildirilmiştir15,16 . Estetik problemler nedeniyle kullanımı arka grup dişlerle sınırlıdır. Önceki çalışmalarda sermet simanlar için rapor edilen abraz- yona ve kırılma direncine karşı dayanıklılık düzeyi yapı- lan daha yeni çalışmalarla da doğrulanmamıştır. Ayrıca Sermet simanlardan florür salınımı geleneksel cam iyonomer simanlara göre daha zayıftır20,21 . Sermet simanlar süt dişlerinde amalgam restorasyonlara alternatif olarak düşünülmüştür. Sermet simanların yüzeyinin pürüzlü olması, bazen hava kabarcığı içermesi, amalgama kıyasla düşük abrazyon direnci ve düşük kırılma direnci başlıca dezavantaj- larıdır. Bu özellikleri nedeniyle Sermet simanlar Sınıf II,III,IV kavitelerden çok Sınıf I kavitelerde daha başarılı olmaktadır22,24 . Kondanse Edilebilen (Yüksek Vizkoziteli) Cam İyonomer Simanlar Özellikle 1990’larda Atravmatik Restoratif Tedavi (ART)’nin yaygınlaşması bu simanın kullanımını da arttırmıştır. Bu simanlar; yüksek viskoziteli toza poliakrilik asit eklenmesiyle elde edilir. Yüzey sertlikleri hibrit kompozitlere benzer bulunmuştur. Abrazyon dirençleri geleneksel cam iyonomer simanlara göre daha fazla olup, flor salınımları ise geleneksel cam iyonomer simanlara benzerdir. Aşınma direnci, gerilme direnci ve abrazyon direnci geleneksel cam iyonomer simanlara göre daha üstündür. Elde edilen estetik kabul edilebilir düzeydedir. Son yıllarda dental literatürde cam iyonomer simanların fiziksel ve antibakteriyel özelliklerini arttırmak adına çeşitli çalışmalar yer almaktadır. Fiziksel özelliklerini arttırmaya yönelik girişimler: ultrasonik dalga aktivasyonu, N- vinylcaprolactam eklenmesi, nanopartiküllerin eklenmesi, ısı uygulanması, lazer ile kavite preperasyonu ve materyalin sertleşme ortamının modifiye edilmesi olarak özetlenebilir. Antibakteriyel özelliklerini artırmaya yönelik girişimler antibakteriyal ajanların eklenmesi ile karşımıza çıkmaktadır. Cam İyonomerSimanların Fiziksel Özelliklerini Arttırmak İçin Yapılan Çalışmalar Ultrasonik Dalga Aktivasyonu Baloch ve ark. yaptığı bir çalışmada ultrasonik enerji uygulanarak sertleşmesi tamamlanan cam iyonomer simanların geleneksel cam iyonomer simanlara göre daha fazla mikrosertlik gösterdiğini bildirmişlerdir. Bu çalışmanın verileri ultrasonik dalgalarla aktive edilen cam iyonomer simanlarda aşınmanın azaldığını ve geleneksel cam iyonomer simanlara göre daha yüksek mikrosertliğin oluştuğunu gösteren bir diğer çalışma ile örtüşmektedir. Tower ve ark. yaptığı diğer bir çalışmada ise mikrosertliğin artışı şöyle açıklanmaktadır; Ultrasonik dalgalar asit ve tozun daha yakın karıştırılmasına neden olarak cam ve asit arasında daha fazla temas alanı oluşturur. Aynı zamanda ultrasonik dalgalar cam fazındakı partiküllerin boyutunu azaltır ve asitle daha fazla reaksiyon yüzeyine neden olarak artık cam partiküllerinin daha iyi düzenlenmesiyle daha kompakt bir katı oluşmasını sağlamaktadır. Sonuç olarak; ultrasonik dalgalarla enerji yüklemesi yapılması cam iyonomer siman restoratif materyal olarak kullanılacağı zaman hem kuvvetlere daha fazla dayanabilmesi hem de daha uzun ömürlü olması açısından tercih edilebilir. N- vinylcaprolactam Eklenmesi Geleneksel cam iyonomer simanlara Nvinylcaprolactam (NVC) eklenmesiyle simanın yüzey sertliği, flor salınımı ve su emilimi açısından değerlendirmek amacıyla yapılan çalışmanın sonucunda NVC eklenmesinin su absorbsiyonunu arttırdığı, su absorbsiyonunun artmasına bağlı olarak flor salınımının azaldığı ancak yüzey sertliğinde önemli bir farkın bulunmadığı görülmüştür. NVC eklenerek simanın yüzey özellikleri ve bağlanma direncinin incelendiği diğer bir çalışmada terpolimer içeren NVC içerikli cam iyonomer simanlar geleneksel simanlara göre yüzey özelliği açısından daha başarılı bulunmuştur. Aynı zamanda mine ve dentine adezyonda da önemli oranda artış görülmüştür. Cam iyonomer simanlara NVC eklenerek yapılan diğer bir çalışmada da kırılma dayanıklılığı ve bükülmedirenci kontrol grubuna göre önemli oranda üstün bulunmuştur. Nanopartiküllerin Eklenmesi Rezin kompozitlere nanopartikül eklenmesi kompozitlerin dayanıklılığını ve mekanik özelliklerini attırdığı bulunmuştur36,37 . Yakın zamanda cam iyonomer simanlara nanopartikül eklenmesi gündeme gelmiştir.Materyalin tozuna iterbiyum florür ve baryum sülfat nanopatiküllerinin eklenmesinin çalışma süresi ve başlangıç sertleşme süresini kısalttığı, ancak baryum sülfatın daha fazla eklenmesi sertleşme reaksiyonuna engel olduğu bildirilmiştir. Basma

Keywords

• -

Cam İyonomer Simanlardaki Gelişmeler

Abstract

Son yıllarda klinik diş hekimliğinde cam iyonomer simanlar ve uygulamaları ile ilgili bir dizi yenilikler görülmektedir. Bu makalede, 'Cam iyonomer Simanlardaki Gelişmeler' genel başlığı altında cam iyonomer simanların kullanım alanları, adezyon ve sertleşme mekanizmaları, tipleri ve kendi içlerinde avantaj ve dezavantajlarının yanında cam iyonomer simanların fiziksel ve antibakteriyel özelliklerinin arttırılması için yapılan yeni çalışmalardan önemli olanlar değerlendirilmiştir. Cam iyonomer simanlar biyolojik uyumlulukları ve flor iyonu salmaları nedeniyle kaide, süt dişi daimi restorasyonu, kron, ortodontik band ve yer tutucuların yapıştırılması, yüksek çürük riskli hastalarda yeni süren daimi azıların fissürlerinin örtülmesi gibi pek çok klinik uygulamada kullanılmaktadır. Son yıllarda toz oranında yapılan değişikliklere ek olarak sertleşme reaksiyonları da modifiye edilmek suretiyle fiziksel özellikleri iyileştirilmeye çalışılmaktadır. Diş hekimliği marketine yeni sürülen EQUIA, gibi ürünler farklı özellikleri nedeniyle ilgi çekicidir. Bu derlemede cam iyonomer simanların özellikle restoratif tiplerindeki yeniliklerden bahsedilmiştir.

Keywords

• Cam iyonomer siman, cam iyonomer simanlardaki modifikasyonlar

References

1. Wilson AD, Kent BE. A new translucent cement for dentistry. The glass ionomer cement. Br Dent J 1972;132:133-5.
2. Köroğlu A, Ekren O, Kurtoğlu C. Geleneksel ve adeziv dental simanlar hakkında bır derleme çalışması. Atatürk Üniv Diş Hek Fak Derg 2012; 22:205-16.
3. McLean JW. The clinical use of glass ionomer cements. Dental Clinic of North America 1992; 36:693-711.
4. Lin A, McIntyre NS, Davidson RD. Studies on the adhesion of glass -ionomer cements to dentin. J Dent Res 1992;71:1836-41.
5. Van de Voorde A, Gerdts GJ, Murchinson DF. Clinical application area for glass ionomer cements: literature review. Quintessenz. 1988 Nov;39:1903-16.
6. Hume WR, Mount GJ. In vitro studies on the potential for pulpal cytotoxicity of glass-ionomer cements. J Dent Res 1988;67:915–8.
7. Wiegand A, BuchallaW, Attin T. Review on fluoridereleasing restorative materials—fluoride release and uptake characteristics, antibacterial activity and influence on caries formation. Dent Mater 2007;23:343–62.
8. Lacefield WR, Reindl MC, Retief DH. Tensile bond strength of a glass-ionomer cement. J Prosthet Dent 1985;53:194–8.

9. Nicholson JW. Glass-ionomers in medicine and dentistry. Proc Inst Mech Eng 1998;212:121–6.
10. McCabe JF. Applied Dental Materials, 9th Edition. New Jersey, Wiley Blackwell, 2008: 285-6.
11. Sidhu SK. and Watson TF. Resin-modified glass ionomer materials. A status report for the American Journal of Dentistry. Am J Dent 1995;8:59-67.
12. Croll TP , Helpin ML. Class II vitremer restoration of primary molars. J Dent Child 1995;62:17-21
13. Croll TP, Nicholson JW. Glass ionomer cements in pediatric dentistry: review of the literature, Pediatric Dent 2002;24:423-9.
14. McLean JW, Gasser O. Glass-cermet cements. Quintessence Int. 1985;16:333-42.
15. McLean JW, Gasser O. Glass- cermet zements I : Quintessenz 1985;36:2059-68.
16. McLean JW, Gasser O. Glass- cermet zements II : Quintessenz 1985;36:2275-84.
17. McKinney JE, Antonucci JM, Rupp NW. Wear and microhardness of a silver-sintered glass ionomer cement. J Dent Res 1988;67:831-5.
18. Walls AWG, Adamson J, McCabe JF, Murray JJ. The properties of a glass polyalkenoate(ionomer) cement incorporating sintered metallic particles. Dent Mater 1987;3:113-6.
19. Williams JA, Billington RW, Pearson GJ. The comperative strengths of commercial glass ionomer cements with and without metal additions. Br Dent J 1992;172:437.
20. Fross H, Seppa L. Prevention of enamel deminerilisation adjacent to glass ionomer flling materials. Scand J Dent Res 1990;98:173-8.
21. Thornton JB, Retief DH, Bradley EL. FLuoride release from and tensile bond strength of Ketac Fil and Ketac Silver to enamel and dentin. Dent Mater 1986;2:241-5.
22. Hickel R, Voss A. A comparision of glass cermet cement and amalgam restorations in primary molars. J Dent Child 1990;57:184-8.
23. Engelsmann U, Kocher TH, Albers HK. Comparative long-term studies on Ketac Fil and amalgam in deciduous teeth. 1988;43:291-4.
24. Krämer N, Kunzelmann KH, Pollety T, Pelka M, Hickel R. Long-term results with Cermet cement filling in class I/II cavities. Dtsch Zahnräztl Z 1994;49:905-9.
25. Donovan TE, Daftary F. Clinical uses of glass ionomer as restorative materials. Compend Contin Educ Dent 1987;8:180-8.
26. Gluggenberger R, May R, Stefan KP. New trends in glass ionomer chemistry. Poceedings of the 1st European Union Conference on glass-ionomers, Conventry 1996.
27. Forsten L. Short- and long-term fluoride release glass ionomers and other fluoride-containing materials in vitro. Scand J Dent Res 1990;98:179
28. Krämer N, Pelka M, Kautetzky P, Sindel J, Petschelt A. Wear resistance of compomers and condensable glass ionomer cements. Dtsch Zahnärztl Z 1997;52:186-9.
29. Burke FJT, Fleming GJP, Owen FJ and Watson DJ. Materials for restoration of primary teeth:2. Glass ionomer derivatives and compomers. Dent Update Jan-Feb 2002;29:10-4, 16-7.
30. Baloch FA, Mirza AJ, Baloch D. An in-vitro study to compare the microhardness of glass ionomer cement set conventionally versus set under ultrasonic waves. International Journal of Health Sciences 2010;4:149-55.
31. Towler MR, Bushby AJ, Billington RW, Hill RG. A preliminary comparison of the mechanical properties of chemically cured and ultrasonicallycured glass ionomer cements, usingnano-indentation techniques. Biomaterials 2001; 22: 1401-6.
32. Towler MR, Crowley CM, Hill RG. Investigation into the ultrasonic setting of glass ionomer cements. Part I Postulated modalities . J Mater Sci Letters 2003;22:539-41.
33. Moshaverinia A, Ansari S, Roohpour N, Reshad M, Schricker SR, Chee WW. Effects of Nvinylcaprolactam containing polyelectrolytes on hardness, fluoride release and water sorption of conventional glass ionomers. J Prosthet Dent 2011;105:323-31.
34. Moshaverinia A, Chee WW, Brantley WA, Schricker SR. Surface properties and bond strength measurements of N-vinylcaprolactam (NVC)containing glass-ionomer cements. J Prosthet Dent. 2011;105:185-93.
35. Moshaverinia A, Brantley WA, Chee WW, Rohpour N, Ansari S, Zheng F, Heshmati RE, Darr JA, Schricker SR, Rehman IU. Measure of microhardness, fracture toughness and flexural strength of NVC containing glass ionomer dental cements. Dental Materials 2010; 26: 1137-43.
36. Disney JA, Graves RC, Stamm JW, Bohannan HM, Abernathy JR, Zack DD. The University of North Carolina Caries Risk Assessment study: further developments in caries risk prediction. Community Dentistry and Oral Epidemiology 1992;20:64-75.
37. Ahovuo-Saloranta A, Hiiri A, Nordblad A, Mäkelä M, Worthington H. Pit and fissure sealants for preventing dental decay in the permanent teeth of children and adolescents. Cochrane Database of Systematic Reviews 2008;8:CD001830.
38. Leon H. Prentice, Martin J. Tyas, Michael F. Burrow. The effect of ytterbium fluoride and barium sulphate nanoparticles on the reactivity and strength of a glass ionomer cement. Dental Materials 2006;22:746-51.
39. Friedl K, Hiller KA, Friedl KH. Clinical performance of a new glass ionomer based restoration system: A retrospective cohort study. Dental Materials. 2001; 27 : 1031–7.
40. Chen X, Du MQ, Fan MW, Mulder J, Huysmans MC, Frencken JE. Caries preventive effect of sealants produced with altered glass ionomer materials, after 2 years. Dental Materials 2012;28:554-60.
41. H. Koenraads, G. Van der Kroon, J.E. Frencken. Compressive strength of two newly developed glass ionomer materials for use with the Atraumatic Restorative Treatment (ART) approach in class II cavities. Dental Materials 2009;25:551-6
42. Yli­Urpo, H., Lassila, L.V., Närhi, T., Vallittu, P.K. Compressive strength and surface characterization of glass ionomer cements modified by particles of bioactive glass. Dent. Mater. 2005;21: 201-209.
43. Kuter B. Isı uygulamasının konvansiyonel cam iyonomer simanların mekanik özellikleri üzerine etkisi. Pedodonti AD. Doktora Tezi, Ege Üniv. Diş Hek Fak. İzmir: 2006.
44. Delmè KI, Deman PJ, De Bruyne MA , Nammour S, De Moor RG. Microleakage of glass ionomer formulations after erbium: yttrium-aluminiumgarnet laser preparation. Lasers Med Sci 2010;25:171-80.
45. Abduo J, Swain M. Self-reparability of glassionomer cements: an in vitro investigation. Eur J Oral Sci 2011;119: 187–91
46. Arana-Chavez VE, Massa LF. Odontoblasts: the cells forming and maintaining dentine. Int J Biochem Cell Biol 2004;36:1367–73.
47. Costa CA, Edwards CA, Hanks CT. Cytotoxic effects of cleasing solutions recomended for chemical lavage of pulp exposures. Am J Dent 2001;14:25–
48. Souza PP, Aranha AM, Hebling J, Giro EM, Costa CA. In vitro cytotoxicity and in vivo biocompatibility of contemporary resin-modified glass-ionomer cements. Dent Mater 2006;22:838–44.
49. Tjäderhane L, Larjava H, Sorsa T, Uitto VJ, Larmas M, Salo T. The activation and function of host matrix metalloproteinases in dentin matrix breakdown in caries lesions. J Dent Res 1998;77:1622–9. de Castilho AR, Duque C , Negrini Tde C, Sacono NT, de Paula AB, Sacramento PA , de Souza Costa CA, Spolidorio DM, Puppin-Rontani RM. Mechanical and biological characterization of resin-modified glass-ionomer cement containing doxycycline hyclate. Arch Oral Biol. 2012;57:131-8
50. Takahashi Y, Imazato S, Kaneshiro AV, Ebisu S, Frencken JE, Tay FR. Antibacterial effects and physical properties of glass-ionomer cements containing chlorhexidine for the ART approach. Dent Mater 2006;22:647–52.
51. Türkün LS, Türkün M, Ertuğrul F, Ates¸ M, Brugger S. Long- term antibacterial effects and physical properties of a chlorhexidine-containing glass ionomer cement. J Esthetic Rest Dent 2008;20:29–
52. Marcel M. Farreta, Eduardo Martinelli de Limab, Eduardo G. Motac, Hugo M. S. Oshimac, Valdir Barthd, Silvia D. de Oliveirae. Can we add chlorhexidine into glass ionomer cements for band cementation? Angle Orthodontist 2011;81:496-502 Çağdaş Çınar “Atravmatik restoratif teknikle çürük tedavisinde zeolit kullanımının in vitro değerlendirilmesi” (Tez Yöneticisi: Prof.Dr.Tezer ULUSU). Gazi Üniversitesi 2005. Yazışma Adresi
53. Dr. Resmiye Ebru TİRALİ Başkent Üniversitesi Diş Hekimliği Fakültesi Pedodonti Anabilim Dalı 11. Sokak No:26 06490 Bahçelievler/ANKARA Tel: [phone] Fax: [phone] Cep: 0 505 474 33 14 [e-mail]