Rezin yapı içindeki aliminyum lityum silikat, stronsiyum, baryum, çinko, zirkonyum, kuartz ve cam partikülleri gibi inorganik doldurucular rezinin aşınmaya karşı direncini arttırmak ve rezine radyoopak görüntü sağlamak amacı ile sisteme katılmıştır (Power ve Wataha, 2008). İlk üretilen kompozit rezinlerle karşılaştırıldığında; bugünkü gelişmiş rezinlerin inorganik yapısını oluşturan doldurucuların partikül boyutları, toplam ağırlıktaki oranları, yüzey şekilleri ve içeriklerinin oldukça farklı olduğu görülmektedir. Kompozit rezinlerin doldurucu içeriği yüzde hacim ve yüzde ağırlık olarak ifade edilir (Charles ve Kelly, 2001;
Lopes ve ark 2002). Bunların rezin içerisindeki oranları genellikle hacimsel olarak
%30-70, ağırlık olarak ise %50-85 arasındadır (Phillips, 1991). Ancak teknolojik gelişimlere bağlı olarak bu oranların daha da arttırılması mümkündür (Mitra ve Holmes, 2003). Doldurucu partiküllerin rezin içerisindeki oranlarının kompozit rezinlerin fiziksel özelliklerini etkilediği görülür (Phillips, 1991). Küçük partiküllerin fazla miktarda kullanılması; organik matriks oranının azalmasına yani polimerizasyon büzülmesi, ısısal genleşme katsayısı ve su emiliminin azalmasına ve aşınmaya karşı direncin artmasına neden olmaktadır. Kompozit rezinlerin yapısına katılan doldurucuların diğer bir katkısı da rezine kıvam vererek polimerizasyondan önce şekillendirilmesine olanak sağlamaktır. Ancak, geniş yüzeyli doldurucuların (makro doldurucular) kullanılması bitim yüzeylerinin pürüzlü kalmasına neden olmaktadır (Charles ve Kelly, 2001; Lopes ve ark., 2002).
Organik monomerler ise, polimerizasyon sırasında hem rezinin diş dokularına adezyonunu sağlamak hem de dolduruculara bağlanarak onları rezin yapı içinde tutmakla görevlidirler (Leinfelder, 1985; Phillips, 1991; Sakaguchi ve ark., 1992;
Bayne ve ark., 1994; Unterbrink ve Muessner, 1995). Kompozit rezinler içerisinde çoğunlukla Bisfenol-A ile glisidil metakrilatın reaksiyonu sonucu oluşan ve çift fonksiyonlu bir monomer olan Bis-GMA kullanılır. 1965 yılında Dr. Bowen tarafından geliştirilen Bis-GMA’nın viskozitesinin yüksek olması kompozit yapıya kimyasal olarak karışmasını güçleştirdiğinden (Soderholm ve Moriotti, 1999;
Phillips, 1991) yeni bir monomer arayışı içinde üretan dimetakrilatların (UDMA) geliştirildiği görülür. Diş dokularına daha iyi bağlanabilen ve renk değişimine karşı daha dirençli bir monomer olan UDMA’nın da aşırı derecede viskoz olması
nedeniyle viskozitesi daha az olan bir ko-monomer ile karıştırılarak seyreltilmesi uygun görülerek monomer yapıya trietilen glisidil metakrilat (TEG-DMA) eklenmiştir (Bayne ve ark., 1994; Soderholm ve Moriotti, 1999; Power ve Sakaguchi, 2006; Power ve Wataha, 2008).
Kompozit rezinlerde, materyalin fiziksel özelliklerinin iyileştirilmesi ve kimyasal yapının bütünlüğünün sağlanabilmesı için organik matriksle inorganik doldurucular arasında sıkı bir bağlantı olması gerekir. Bu bağlantı, genellikle silan olarak tanımlanan ara bağlayıcılarla sağlanır. Kimyasal olarak dayanıklı olduğu bilinen bu moleküller iki fonksiyonlu olup bir taraftan organik matriksin metakrilat grupları ile kovalent bağlar kurarken diğer taraftan doldurucuların yüzeyindeki H2O ve OH- gruplarını absorbe edip esterleşerek suya dirençli bir yapı oluştururlar (Willems ve ark., 1992; Miguez ve ark., 2004; Power ve Sakaguchi, 2006; Power ve Wataha,
2008).
1.8.1. Kompozit Rezin Materyallerin Polimerizasyonuna Etki Eden Faktörler
Polimerizasyon, monomerlerin kimyasal bağlarla bir araya gelerek yüksek monomer ağırlıklı formlara dönüşmesidir. İdeal olarak, bir polimerizasyon reaksiyonu sırasında tüm monomerlerin polimerize olması arzu edilir (Phillips, 1991; Yoon ve ark., 2002).
Ancak, metakrilat monomerlerinin %25-50’sinin çift bağlanarak polimer içerisinde reaksiyona girmeden kalabildiği görülmektedir (Ferracane, 1994; Spahl ve ark., 1998; Bouillaguet, 2004; Power ve Sakaguchi, 2006).
Görünür ışıkla polimerize olan kompozitlerde, 450-500 nm (yaklaşık 470 nm) dalga boyundaki ışığı absorbe ederek polimerizasyonu başlatan initiatörler (foto-başlatıcılar) bulunur. Bu amaçla, üretici firmaların genellikle bir α-diketon olan kamforokinonu %0.2’den %1.0’e kadar değişen oranlarda kullandıkları görülmektedir (Willems ve ark., 1993; Bayne ve ark., 1994; Power ve Sakaguchi, 2006).
Polimerizasyon, ışık kaynağına en yakın yerden başlar ve ilk 20 sn içerisinde rezinin büzüldüğü görülür. Bunun nedeni, monomer molekülleri arasındaki Van der Waals bağlarının yerine polimerizasyon sırasında kovalent bağların oluşmasıdır. Bu durumda, moleküller arasındaki mesafenin daralarak 0,3-0,4 nm.den 0,15 nm.ye düştüğü ve orijinal monomerdeki konumları ile karşılaştırıldığında polimer atomlarının birbirine daha da yaklaştığı görülür (Peutzfeldt, 1997; Kleverlaan ve Feilzer, 2005).
Rezin materyallerin fiziksel ve mekanik özellikleri, tipi, rengi, kavitenin derinliği ve şekli, restorasyonun lokalizasyonu, yerleştirilme tekniği, ışık kaynağının türü, yoğunluğu, ekspoz süresi, restorasyon yüzeyi ile ışık kaynağı arasındaki mesafe ve uygulama açısı gibi pek çok faktör polimerizasyon işlemini etkilemektedir (Cook, 1980; Porte ve ark., 1984; Lutz ve ark., 1986; Türköz ve ark., 1987; Phillips, 1991;
Sakaguchi ve ark., 1992; Rueggeberg ve ark., 1994; Park ve Lee, 1996; David-Kaban ve ark., 1997; Mehl ve ark., 1997; Özyurt ve Ersöz, 2000; Yoon ve ark., 2002; Power ve Sakaguchi 2006).
Polimerizasyon büzülmesini azaltmak için değişik kavite şekilleri, farklı yerleştirme teknikleri, ışık kaynağının mümkün olan en yakın mesafeden tutulması, 2 mm’den derin kavitelerde tabakalama tekniğinin (inkremental teknik) uygulanması gibi çeşitli yöntemler önerilmektedir (Lutz ve ark., 1986; Türköz ve ark., 1987; Rueggeberg ve ark., 1994; Caugman ve ark., 1995; Özyurt ve Ersöz, 2000; Miguez ve ark., 2004;
Power ve Sakaguchi, 2006).
Kavite şekli ve büyüklüğü ile büzülme gerilimi arasındaki ilişki tam olarak açıklığa kavuşmamıştır. Ancak kavite içindeki bağlanmış yüzeylerin bağlanmamış yüzeylere oranı arttığında büzülme geriliminin de hızla arttığı belirtilerek özellikle tek kütle halinde yerleştirilen restorasyonlarda bunun önemli olduğuna dikkat çekilmektedir (Unterbrink ve Liebenberg, 1999; Van Meerbeek ve ark., 2001a).
Polimerizasyon büzülmesinin; kenar sızıntısına, post-operatif duyarlığa ve sekonder çürüklere neden olabileceğine dair çok sayıda çalışma yapılmıştır (Sakaguchi ve ark.,
1992; Alani ve Toh, 1997; Cobb ve ark., 2000; Kleverlaan ve Feilzer, 2005).
Nitekim, kompozit rezinlerin klinik performansının belirlenmesinde en önemli kriter olarak görülen polimerizasyon büzülmesini iyileştirmeye yönelik çalışmalar bu sorunun kompozit rezinin fiziksel özelliklerini güçlendirmekle aşılabileceğini ortaya koymuştur. Bu amaçla; rezinlerin yapısına inorganik doldurucu ekleyerek monomer miktarının azaltılması en kolay çözüm olarak benimsenmiş ve bu şekilde hem kompozit rezinlerin aşınmaya dirençlerinin arttırılması hem de termal iletkenlik katsayısının ve polimerizasyon büzülmesinin düşürülmesi hedeflenmiştir (Chung, 1990; Phillips, 1991; Leinfelder, 1993; Talib, 1993).
Geçmişte, ortalama olarak 0,01-7μ büyüklüğündeki mikro-doldurucularla desteklenen rezin yapıların yerini teknolojik ilerlemelere bağlı olarak bugün partikül büyüklüğü 0,001 μ kadar düşürülmüş nano-doldurucular içeren kompozit rezinlerin aldığı görülmektedir (Mitra ve Holmes, 2003; Kleverlaan ve Feilzer, 2005; Nalçacı ve Bağış, 2005).
1.8.2. Nano Kompozitlerin Özellikleri
Moleküler nanoteknoloji ya da moleküler mühendislik olarak da bilinen nanoteknoloji çeşitli fiziksel ve kimyasal yöntemlerle 0,1-100 nm büyüklüğünde fonksiyonel madde ve yapı üretimi olarak tanımlanır. Nanomateriyellerin, yapıların elektriksel, kimyasal, mekanik ve optik özelliklerini iyileştirebileceği düşünülmüştür (Bayne ve ark., 1994; Mitra ve Holmes, 2003; Yap ve ark., 2004a).
Nanoteknolojinin diş hekimliğindeki en önemli katkısı rezin bazlı kompozit teknolojisindeki gelişmelerde görülür (Mitra ve Holmes, 2003; Nalçacı ve Bağış, 2005). Nanoteknolojideki gelişmelere paralel olarak ilk kez 1990’ların başında nano büyüklüğünde doldurucu partikül içeren kompozit rezinlerden söz edilmeye başlanmış fakat piyasaya sürülmeleri ancak 2002’nin sonlarında mümkün olmuştur.
Işıkla polimerize olan bir nanokompozit olan Filtek Supreme (3M ESPE) ilk ticari nanofil ürün olarak 2002 yılının Ekim ayında piyasaya çıkmıştır (Başeren, 2004; Yap
ve ark., 2004a). İçerisindeki zirkonya-silika partikülleri 5-20 nm büyüklüğünde olup neredeyse gözle seçilemeyecek kadar küçüktür (Bayne ve ark., 1994; Başeren, 2004;
Technical Product Profile, 3M ESPE). Ağırlığının %78,5’ini doldurucuların oluşturduğu bu kompozit rezinler halojen ışık kaynağı altında polimerize olabilmektedirler (Başeren, 2004; Technical Product Profile, 3M ESPE).
Nano partikül içeren kompozit rezinlerin kolay şekillendirilebildikleri, dayanıklı ve aşınmaya karşı dirençli oldukları görülür. Bu nedenle, estetik üstünlükleri açısından benzer özelliklere sahip olsalar da mikrofil dolduruculu kompozitlere göre daha fazla kullanım alanına sahiptirler (Mitra ve Holmes, 2003; Yap ve ark., 2004a).
Nanofiller, aşırı küçük olmaları nedeniyle kompozit rezin içerisindeki diğer parçacıkların arasındaki boşluklara kolayca girebilirler. Ayrıca, nanofiller nedeniyle rezin içerisindeki toplam doldurucu oranının ağırlığın %90-95’ine ulaştığına dikkat çekilerek bunun rezinin fiziksel özelliklerini belirgin olarak iyileştirdiği ve polimerizasyon büzülmesinde önemli oranda azalma sağladığı belirtilmektedir (Bayne ve ark., 1994). Ancak, nanokompozitlerin klinik performansına yönelik araştırmalar daha yeni başladığı için elde edilen sonuçların henüz tatmin edici olmadığı ifade edilmektedir (Yap ve ark., 2004a; Wigging ve ark., 2004; Başeren, 2004; Nalçacı ve Bağış, 2005).