نوردرمانی برای مواد کامپوزیت

در بین پیشرفت‌های مداوم در فن‌آوری دندانپزشکی، علوم مواد دندانی در زمینه‌ی کامپوزیت‌های رزینی را می‌توان نام برد. با‌معرفی کامپوزیت‌های رزینی لایت کیور، مشکل انقباض پلی‌مریزاسیون و روش‌های به‌کار رفته برای غلبه‌بر آن، مورد‌توجه محققان و متخصصان قرار‌گرفته است. دیده‌شده که انواع نورهای light cure و روش‌های سفت‌کردن‌cure، درجه‌ی پلی‌مریزاسیون و انقباض مربوط به کامپوزیت‌های رزینی را تحت‌تأثیر قرارمی‌دهد.

بخش‌اول مقاله درمورد سیر‌تکاملی دستگاه‌های‌light cure و روش‌های مختلف سفت‌کردن و بخش‌دوم ملاحظات بالینیlight cure کامپوزیت‌های رزینی است که برای کسب بهترین‌curing و حداکثر پلی‌مریزاسیون کامپوزیت رزینی در مطب به‌کار می‌رود.

روش پلی‌مریزاسیون کامپوزیت‌های رزینی  تعیین‌کننده‌ی نوع روش قرار‌دادن، جهت انقباض پلی‌مریزاسیون، مراحل پرداخت، ثبات رنگ و مقدار تخلخل داخلی است. کامپوزیت‌های رزینی در ابتدا به‌طور شیمیایی فعال‌شده و شامل دو خمیر حاوی آغاز‌کننده‌ی benzoyl peroxide و فعال‌کننده‌ی (aromatic tertiary amine(N,N-dimethyl-p-toluidine بودند. به‌طور انباشته پُرشده وجهت انقباض پلی مریزاسیون آنها به‌سمت مرکز توده بود. دارای تخلخل داخلی بوده که مانع از پلی‌مریزاسیون حین سفت‌شدن می‌شد و کنترلی روی زمان کارکرد آنها نبود. زمان پرداخت بالایی داشته و به‌علت تخریب آمین‌های ۳‌تایی، ثبات رنگی پایینی داشت.سپس سیستم‌های فعال شونده توسط نور معرفی شدند که از نور ماورأبنفش(UV )استفاده می‌کردند.از آنجایی که این روش‌ها دارای اثرات مضر بیولوژیک امواج ماورأبنفش و نفوذ ضعیف به ساختمان دندان بودند، با سیستم‌های فعال‌شونده توسط نور مرعی آبی جانشین شدند. این سیستم‌ها از camphorquinone به‌عنوان ‌photoinitiator با طول موج ‌۴۷۴nm‌ و (aliphatic amine activator(dimethylaminoethyl methacrylate تشکیل شده‌اند. به‌طور لایه‌ای پُرشده و انقباض پلی‌مریزاسیون آنها به‌سمت منبع نور است. عمق سفت‌کردن بهتری داشته و زمان کارکرد قابل‌کنترل داشته و فاقد تخلخـل داخلـی بوده و به‌علت aliphatic amine ثبات رنگی بهتری دارند. لوسنسی و شفافیت بهتر و زیبایی بیشتر نیز از دیگر ویژگی‌های این نوع کامپوزیت است‌. یکی‌از معایب بزرگ کامپوزیت‌ رزینی نوری انقباض پلی‌مریزاسیون و استرس تولیدشده‌ی متعاقب آن است که ممکن‌است منتهی به شکست بالینی ترمیم‌های کامپوزیتی شود.کامپوزیت‌های رزینی نوری، استرس پلی‌مریزاسیون بیشتری درمقایسه با کامپوزیت رزینی     chemical cure ایجاد می‌کنند. نوع دستگاه نوری و روش cure‌ تا‌حدی روی کیفیت‌و‌کمیت پلی‌مریزاسیون کامپوزیت‌رزینی تأثیر دارد. راه دیگر بهبود میزان پلی‌مریزاسیون و کاهش استرس انقباضی، کاربرد curing خارج از دهانی با فشار و خلا  است.

دستگاه‌های نوری light cure:

انواع دستگاه‌های light cure متعلق به نسل‌های مختلف، به‌طور تجاری موجود است. معمولاً وسایل دستی و با منبع نور و هدایت‌کننده‌ی نوری از فیبرهای نوری متصل به‌آن می‌باشند‌. دستگاه‌light cure با حداقل بـرون‌ده نور ۵۵۰Lux‌ (Lux: واحد بین‌المللی تابش  و برای اندازه‌گیری شدت نور به‌کار می‌رود‌) برای کاربرد دندانپزشکی مناسب است.

هالوژن‌کوارتز ـ تنگستن (QTH):

QTH شایع‌ترین نوع دستگاه نوری مورد استفاده است و شامل لامپ کوارتز و فیلامنت تنگستن در محیط هالوژنی است. دستگاه، هر‌دو نور ماورابنفش و سفید را ساطع می‌کند که برای حذف حرارت و انتقال نور در محدوده‌ی بنفش ـ آبی طیف نور که مناسب با دامنه‌ی جذب نوری camphorquinone است،باید فیلتر شود. مدل‌های تابش آن به‌صورت مــداوم ‌continuous، پـــله‌ای step cure و صعودی ramp cure موجود است. کمتر از ۰/۵درصد از نور تولید‌شده در‌QTH، برای سفت‌کردن مناسب است و ما‌بقی آن به حرارت تبدیل‌می‌شود. برای به‌حداقل رساندن حرارت، فیلترهای ماورأبنفش و مادون‌قرمز، قبل‌از سیستم فایبر اپتیک تعبیه‌شده است. از فیلتر‌های نارنجی به‌طور گسترده‌ای استفاده می‌شود، زیرا مکمل آبی بوده و اشعه‌ی آبی را جذب می‌کند. از پروانه‌ی کوچکی برای دفع حرارت ناخواسته‌ی ناشی‌از فیلتر و reflector استفاده می‌شود.معمولاً فیلترها با گذر زمان به‌علت چرخه‌ی حرارت و خنک‌شدن دچار اضمحلال می‌شوند. دستگاه‌های نوری QTH در طول‌موج400 تا500 nm‌ کار‌کرده و برون‌ده آنها حـدود ۴۰۰mW/cm²‌ تا۸۰۰‌ می‌باشد. دستگاه‌های نوری QTH حداقل منومر باقی‌مانده در کامپوزیت‌رزینی را تولید می‌کنند.

معایب:

ـ زمان سفت‌شدن طولانی و حدود ۱۵تا۲۰ثانیه می‌باشد.

ـ دستگاه بزرگ وحجیم است

ـ لامپ‌ها با‌گذشت‌زمان دچار کاهش بازده شده و نیاز به جانشینی دارند.

ـ قابلیت تولید انرژی پایینی داشته و حرارت بالایی تولید می‌کنند.

ـ نیاز به فیلتر و پروانه‌ی تهویه دارند.

سرهای‌Turbo شدت سفت‌شدن بیشتر و سریعتری را در‌مقایسه با QTH ایجاد می‌کنند و اندازه‌ی آنها با خروج از دستگاه کوچکتر می‌شود. در بازار دستگاه‌های نوری هالوژنه‌ی پیشرفته معرفی گردیده و اطلاعات مختلفی در زمینه‌ی مطالعات in vitro در‌مورد عملکرد این دستگاه‌ها داده شده است. سختی 2میلی‌متر کامپوزیت رزینی بعد‌از سفت‌شدن این دستگاه‌ها، مشابه دستگاه‌های نوری‌QTH و‌LED گزارش‌شده. بعضی از این دستگاه‌ها انقباض پلی‌مریزاسیون بیشتر و سفت‌شدن با کیفیت پایین‌تری را در‌مقایسه با QTH نشان‌داده‌اند. لذا نیاز به بررسی‌های بیشتر برای تعیین مکان آنها در مطب دندانپزشکی است.

(Light-Emitting Diode‌(LED:

لامپ LED براساس دیود ساطع‌کننده‌ی نور است. در ابتدا LED آبی با قدرت پایین و با استفاده از silicone-carbide (نسل‌اول LED) با بازده  W‌μ‌7 به‌ازای هر LED تولید شد. LED آبی یا نسل‌دوم LED بر‌اساس تکنولوژی gallium nitride ساخته‌شده و بازده mW‌3 (۴۰۰ برابر افزایش) را داشت. LED‌های نسل‌دوم درزمینه‌ی سفت‌کردن کامپوزیت‌ها مؤثرتر از نسل‌های قبلی خود بودند.این دستگاه‌ها بدون سیم، کوچک و سبک بوده و با باتری کار می‌کنند. نیاز به فیلتر ندارند زیرا نور را در طول‌موج خاص در‌حد۴۰۰تا۵۰۰ nm‌ قدرت جذب نوری‌camphorquinone ساطع می‌کنند.تمام نور ساطع‌شده سفید بوده و باعث عملکرد با انرژی بالا دستگاه نوری می‌شود.(شکل‌۱)

طیف بازده بین۴۱۰تا۴۹۰ nm‌ یا ‌nm‌۴۵۰تا۴۹۰ است. این دستگاه‌ها با‌گذشت‌زمان، دارای اثر ثابت بدون تنزل در شدت کار هستند زیرا دیودها نیاز به جانشینی مداوم ندارند. از آنجایی‌که حین curing حرارت ایجاد نمی‌شود؛ لذا این دستگاه‌ها نیازی به پروانه‌ی خنک‌کننده نیز ندارند.

معایب:

ـ باتری‌ها باید شارژ مجدد شوند.

ـ قیمت آن بالاتر از دستگاه‌های نوری هالوژن‌دار است.

ـ‌ زمان سفت‌کردن کندتر از دستگاه‌های نوری plasma arc و بعضی از دستگاه‌های هالوژن بهبود یافته است.

بررسی مقالات نشان‌داده که دستگاه‌های‌LED و دستگاه‌های‌نوری ‌QTH معمولی، اختلاف معناداری در زمینه‌ی عملکرد ندارند.

دستگاه‌های‌LED از‌نظر مقدار پلی‌مریزاسیون، ریز‌نشت در مارجین‌های مینا و عاج، نمود انقباض کششی، مقدار سایش کامپوزیت‌رزینی، خصوصیات انعطافی کامپوزیت سفت‌شده و سختی کامپوزیت سفت‌شده مشابه یا بهتر از دستگاه‌های ‌QTH می‌باشند.همچنین قدرت باند سمان‌های‌رزینی ‌dual-cure به‌کاررفته در سمان‌کردن ترمیم‌های غیر‌مستقیم کامپوزیت رزینی نیز برای‌LED و‌QTH مشابه به‌دست‌آمده. البته عمق سفت‌کردن با LED بیشتر از دستگاه‌های QTH است و دستگاه‌های نوری QTH باعث زردتر‌شدن کامپوزیت درمقایسه با LED می‌شوند. جذب آب و حلالیت کامپوزیت‌رزینی، وابسته به نوع دستگاه نوری بکار رفته نمی‌باشد. معدودی از محققان معتقدند که دستگاه‌های نوری QTH معمولی، بهتر‌از‌LED می‌باشند. دیده‌شده که LED زمان بیشتری برای سفت‌کردن کامل کامپوزیت هیبرید و microfilled به‌کار می‌برد و ادعای تولید‌کننده در زمینه‌ی حداقل شدت نور را برآورده نمی‌کند. ولی شدت نوربالا در این دستگاه‌ها دیده شده است. لذا LED آینده، نیاز به توان بالاتری برای مقابله با طول‌موج باریکتر یا فرکانس وسیعتر دارد. جدیدترین نسل‌LED، انتخاب مناسبی برای سفت‌کردن کامپوزیت‌رزینی هستند ولی بهبود در کیفیت آن الزامی است.

Plasma Arc:

دستگاه‌های نوری Plasma Arc  دارای منبع نوری با شدت بالا هستند (لامپ فلوروسنت حاوی پلاسما) که باعث زمان تابش کمتری می‌شود.(شکل۲)

نور از گاز هادی الکتریسیته (Xenon) به‌نام پلاسما که بین دو الکترود تنگستن تحت‌فشار است؛ تولید‌می‌شود. دامنه‌ی نور تولید‌شده توسط پلاسما محدود است. طول‌موج نور با شدت بالای ساطع‌شده توسط ماده‌ی پوشاننده‌ی لامپ تعیین‌شده و فیلتر می‌شودتا انتقال انرژی ماورأبنفش و مادون‌قرمز را به حداقل برساند و اجازه‌ی ساطع‌شدن نور آبی را بدهد (nm‌‌۴۰۰تا۵۰۰) که این مسأله به حذف حرارت از سیستم کمک می‌‌کند. از آنجایی‌که نور با شدت بالا در طول‌موج پایین موجود است، این دستگاه‌ها قادر به سفت‌کردن کامپوزیت‌های دارای photoinitiator غیراز camphorquinone هستند. مقایسه‌ی توانایی بالینی نورهای plasma Arc روی نوع photoinintiator به‌کار رفته است.این واحدها دارای بازده‌ی انرژی بالا و زمان سفت‌کردن کوتاه هستند.تابش ۱۰‌ثانیه از دستگاه نوری Plasma arc معادل ۴۰‌ثانیه از دستگاه QTH است. این دستگاه‌ها دارای میزان‌conversion بالا (توضیح بیشتر در ادامه‌ی مقاله) و عمق سفت‌کردن برای کامپوزیت رزینی در‌مقایسه با دستگاه‌های QTH هستند. این سیستم‌ها در طول‌موج بین۳۷۰‌تا‌۴۵۰ nm‌ یا۴۳۰تا‌۵۰۰ nm‌ کار می‌کنند.

معایب:

ـ تولید حرارت باید کنترل شود.

ـ گران قیمت می باشند.

ـ تعویض لامپ هزینه‌بر است.

ـ غالب دستگاه‌ها بزرگ، سنگین و حجیم هستند.

ـ دارای عملکرد با انرژی پایین هستند.

ـ نیاز به فیلتر و تهویه دارند.

نتایج به‌دست‌آمده از دستگاه‌های QTH بهتر از دستگاه‌های ‌plasma arc است. کامپوزیت‌های رزینی سفت‌شده یا دستگاه‌های ‌plasma arc انقباض پلی‌مریزاسیون بیشتری در‌مقایسه با واحدهای QTH دارند. به‌رغم سرعت سفت‌کردن، لامپ Xenon باعث انقباض مارژینال با مواد dentin bonding می‌شود.میزان سختی نمونه‌های کامپوزیت رزینی سفت‌شده با دستگاه‌های plasma arc به‌طور معناداری کمتر از LED یا QTH است. زمان ۳‌ثانیه توصیه‌شده برای دستگاه‌های plasma arc ناکافی بوده و باید برای کسب بهترین خواص مکانیکی کامپوزیت‌رزینی، زمان کاربرد آن ۲برابر‌شده و از روش لایه‌ای با ضخامت ۲‌میلی‌متر استفاده شود.کاربرد توأم این دستگاه‌ها با دستگاه‌های‌QTH قدرت باند بالاتری را برای مواد dentin bonding نشان‌داده. این وسایل برای سمان‌کردن بَند و براکت ارتدنسی توصیه می‌شوند.

Argon laser:

لیزر آرگون، لامپ‌های با شدت بالا بوده که بر‌اساس اصول لیزر کار می‌کنند. طول‌موج ساطع‌شده، وابسته به مواد به‌کار رفته است (آرگون، نور آبی تولید می‌کند).

لامپ‌های لیزر آرگون بالاترین شدت را دارند. این لامپ‌ها در دامنه‌ی محدودی از طول‌موج کار می‌کنند. نیاز به فیلتر نداشته و به زمان‌های تابش کوتاه برای سفت‌کردن کامپوزیت رزینی نیاز دارند. وسایل دارای حداقل برون‌ده مادون‌قرمز بوده، لذا حرارت زیادی تولید نمی‌شود. در پهنای باند خاصی از نور در محدوده‌ی ۴۵۴‌تا‌۴۶۶ nm‌ و۴۷۲تا۴۹۷ nm‌ و 514 nm‌ کار می‌کنند. از آنجایی‌که لیزر اشعه‌ی باریکی از نور منسجم coherent (دارای یک طول‌موج ولی نور معمولی به‌طور‌مثال دارای طول‌موج‌های مختلف است)است، انرژی با افزایش مسافت کاهش نمی‌یابد ولی این مسأله با دستگاه‌های‌QTH دیده‌می‌شود. لذا دستگاه‌های نوری لیزر آرگون برای نواحی با دسترسی مشکل، دستگاه انتخابی هستند.

معایب:

ـ عمق سفت‌کردن محدود به ۱/۵تا‌۲‌میلی‌متر است. نوک سفت‌کردن دستگاه کوچک‌بوده و زمان بیشتری برای سفت‌کردن کامپوزیت لازم است.

ـ برون‌ده در طیف باریکی است.

ـ گران‌قیمت است.

بررسی‌ها نتایج مشابهی را برای نوع QTH و لیزر نشان‌داده‌اند.اختلافی درbond strength بین لیزر آرگون و QTH استاندارد دیده نشده. در نوع لیزر میزان و عمق سفت‌شدن کامپوزیت بیشتر است.سیستم‌های لیزر سایش بیشتر، انقباض پلی‌مریزاسیون و افزایش نشت مارژینال را نشان‌داده‌اند.

اخیراً لیزر(Diode Pumped Solid-State :DPSS) با طول موج nm‌473 معرفی  و اثر آن روی پلی‌مریزاسیون کامپوزیت بررسی شده است. یک بررسی نشان‌داد که پلی‌مریزاسیون و تغییر رنگی مشابه یا بهتر از QTH و LED دارند و امکان کاربرد آنها به‌جای سایر دستگاه‌های نوری وجود دارد. البته این وسایل در‌حال‌حاضر به‌صورت تجاری موجود نیستند. دستگاه‌های با اساس لیزر، برای سفت‌کردن کامپوزیت می‌توانند امیدبخش باشند ولی کاربرد بالینی آنها به‌طور همه‌گیر پذیرفته نشده‌است.

کاربرد رادیومتر:

شدت نور و بازده دستگاه نوری را می‌توان توسط رادیومتر قابل‌حمل یا مستقر در داخل دستگاه ارزیابی کرد. رادیومتر تعداد فوتون‌ها، واحد سطح و واحد زمان را از‌طریق روزنه‌ای با قطر‌۱۱میلی‌‌متر استاندارد بررسی می‌کند. معمولاً بازدهی در‌حد ۳۰۰mW/cm²‌ یا بیشتر توصیه می‌شود. رادیومتر تمام انرژی‌های نور را اندازه‌ گرفته و قادر به افتراق انرژی نور از photoinitiator نبوده و اندازه‌گیری مقدار واقعی انرژی را محدود می‌کند.

روش‌های تابش نور light curing:

Soft start:

یک روش کاهش استرس‌های همراه با انقباض پلی‌مریزاسیون و ریز‌نشت، ایجاد پلی‌مریزاسیون با‌سرعت کمتر است.این روش ممکن‌است تولید استرس ناشی‌از پلی‌مریزاسیون را از‌طریق ارائه‌ی زمان بیشتری برای آزادشدن آن قبل‌از رسیدن فاز ژل کاهش‌دهد؛ لذا با روش‌soft-start سفت‌کردن باشدت پایین آغاز‌شده و با‌شدت بالا تمام می‌شود و موجب conversion  حداکثر ممکن بعد‌از آزاد‌شدن مقدار زیاد استرس می‌شود‌. واحد‌های مختلف نوری به‌طور اتوماتیک دارای یک یا چند مرحله‌ی تابش‌soft-start هستند.بعضی دارای ۱۰۰mW/cm²‌ بازده به‌مدت‌۱۰‌ثانیه بوده و به‌دنبال آن افزایش سریع بازده ۶۰۰mW/cm² برای ۳۰ ‌ثانیه. پــلی‌مریزاسیون soft-start به سه روش تقسیم‌بندی شده‌است. Stepped-Ramped-Pulse delay (شکل۳)

Ramped(صعودی):

طی تابش، شدت به‌تدریج افزایش یافته و این افزایش ممکن‌است به‌صورت پله‌ای، خطی یا تصاعدی باشد. برای سفت‌کردن از نوع صعودی، شدت تابش با زمان (۳۰ثانیه) افزایش می‌یابد که ازطریق تابش نور به‌سمت دندان ازیک فاصله، از‌طرف کاسپ دندان یا کاربرد دستگاه نوری طراحی‌شده برای افزایش شدت سفت‌کردن مرحله‌ای کامپوزیت از ضعیف به شدید، باعث کاهش معنادار انقباض پلی‌مریزاسیون بدون تأثیر در عمق سفت‌شدن می‌شود. سفت‌کردن صعـودی باعـث می‌شـود مواد light cure دارای فاز طولانی ژل باشد که در آن استرس انقباض پلی‌مریزاسیون به‌طور بهتری منتشر‌می‌شود.

(Staged(delayed curing:

در‌ این‌ روش، پرکردگی در شدت پایین سفت‌شده تا شکل و کانتور پرکردگی در اکلوژن برقرار شود و در تابش دوم هدف سفت‌کردن کامل پرکردگی است. این مسأله باعث آزادسازی استرس پلی‌مریزاسیون می‌شود. هرچه زمان آزادسازی استرس بیشتر باشد، مقدار استرس تولید‌شده‌ی باقی‌مانده کمتر است. این روش به‌مرحله‌ی finishing پرکردگی کامپوزیت، کمک‌کننده است. کامپوزیتی که به‌طور ناقص سفت‌شده را بهتر از نوعی که کامل سفت‌شده می‌توان finish و پرداخت کرد. با فیلتر‌‌کردن نور طی سفت‌کردن اولیه، امکان به‌دست آوردن ماده‌ی یکنواخت و پرداخت‌شده‌ی بهتری است؛ سپس فیلتر را برمی‌داریم و کامپوزیت به‌طور کامل سفت می‌شود.