Cumhuriyet Üniversitesi Dişhekimliği Fakültesi Dergisi Cilt 5, Sayı 1, 2002
POLİMETİL METAKRİLAT (PMMA)'LARIN CAM FİBERLE GÜÇLENDİRİLMESİ
Dr. N. Tülin POLAT*ÖZET
Polimetil metakrilat (PMMA) en yaygın kullanılan protez kaide maddesidir. Popülaritesine rağmen mekanik özellikleri idealden uzaktır. PMMA'ın dirençlendirilmesi, rezini modifiye etme veya güçlendiriciler kullanma girişimlerini içerir. En yay-gın dirençlendirme tekniği karbon, aramid, safir, polietilen ve cam fiber gibi çeşitli fiberlerin kullanımıdır.
Cam fiberin kullanımı klinik olarak başarılıdır; ayrıca este-tik olarak uygun bir materyaldir ve PMMA'ın bazı mekanik özel-liklerini geliştirir.
Anahtar Kelimeler : Polimetil metakrilat (PMMA), cam fiber.
SUMMARY
Polymethyl methacrylate (PMMA) is the most commonly used denlure base material. Despite its popularity the materıal is far from ideal mechanical properties. Approaches lo streng-thening the PMMA prosthesis have included modifying or rein-forcing the resin. The most common reinrein-forcing technigue is the use of severat types fibers such as carbon, aramid, whis-kers, polyethylene and glass fibers.
Glass fiber reinforcement bas been clinically successtul; glass fibers are also estheticaliy suitable materials and its improve some mechanical properties of PMMA.
Key Words : Polymethyl methacrylate (PMMA), glass fiber.
GİRİŞ
Estetik, ekonomik, yapımı ve tamiri kolay olan polimetil metakrilat (PMMA) protez kaide materyali olarak yaygın kullanıma sahiptir.1,5 Belirtilen bu avantajlarına karşın PMMA'ın darbe ve yorulma dirençleri zayıftır. Bu nedenle de protez kırıklarına rastlanmaktadır.2,6
PMMA'ın darbe ve yorulmaya karşı direncini artırmak için çeşitli yöntemler geliştirilmiştir. Bun-lar;
- PMMA'a alternatif yeni bir madde geliştir mek,
- PMMA'ın kimyasal yapısını modifiye etmek, - Çeşitli güçlendiriciler ile PMMA'ı destekle mek.6-11
PMMA'a alternatif bir madde olarak poliamid, epoksi rezin, polistren, vinil akrilik, plastik greft ko-polimer, polikarbonat ve naylon gibi değişik poli-merler kullanıma sunulmuş ancak tatmin edici bir sonuç elde edilememiştir.8
PMMA'ın kimyasal yapısını modifiye etmek için Radford12 düşük moleküler ağırlıklı butadin stiren lastik ilave ederek yüksek darbe direncine sahip bir materyal geliştirmiştir. Stafford ve arkadaşlar13 lastikle güçlendirilmiş rezinin darbe direncinin ve boyutsal stabilitesinin iyi, ancak yo-rulma ve eğilme testlerine karşı daha dirençsiz ol-duğunu ve renk stabilitesinin de düşük olol-duğunu bildirmişlerdir. Ayrıca maliyetinin çok yüksek olma-sı rutin kullanımlarını olma-sınırlamıştır.8,14
PMMA'ın çeşitli materyaller ile güçlendirilme-sinde karbon,6-8,14 safir, aramid11,16 polietilen
(PE),17-19 cam8,10,20,22 gibi çeşitli fiberler
kullanıl-maktadır.
Karbon fiberin PMMA'ın darbe ve transvers direncini artırdığı7 buna karşın esneme direncini azalttığı6 bildirilmiştir. Renginin siyah olması este-
tik nedenlerle kullanımını kısıtlamaktadır.14,23 Aramid fiber PMMA'ın darbe ve kırılma diren-cini artırır.16 Buna karşın parlatma güçlüğü ve sarı renginden dolayı estetik olmaması dezavantajı-dır.23
Son yıllarda protez kaidesinin polietilen (PE) fiber ile güçlendirilmesi çalışmaları ağırlık kazan- mıştır. Doğal rengi, düşük yoğunluğu, biyolojik uyumluluğu PE'nin ilgi görmesine neden olmuştur. Ladizesky ve arkadaşları çalışmalarında24,26 PE ile
dirençlendirilen PMMA'ın mekanik dayanıklılığının iyi olduğunu bildirmişlerdir. Karacaer ve arkadaşları27 PE ve karbon fiber kullandıkları
ça-lışmalarında PE miktarı arttıkça direncin arttığını bildirmişlerdir. Üst orta hat kırığından şikayetçi olan hastaların protezlerinin PE ile desteklendiği klinik bir çalışmada sonucun olumlu olduğu belirtil-miştir.28 PE'nin belirtilen avantajlarına karşın yüzey
enerjisinin düşük olması nedeni ile akrile bağ-lantısının zayıf olması ve akril içine yerleştirme güçlüğü24'28'29 araştırmacıları cam fiber kullanımına
yöneltmiştir. Cam Fiber
Plastik endüstrisinde poliesterlerin takviyesi için30 sıklıkla kullanılan cam fiber protetik
dişhe-kimliğinde polimerlerin güçlendirilmesinde kullanıl-maktadır.8,31,32 Cam fiberin birkaç türü vardır; E, C,
S ve M. Dişhekimliğinde kullanılan E tipidir.31,33,34
E tipi cam fiber çok iyi yalıtım özelliğine sahiptir, su ve alkalilerde aşınmaz, dirençlidir,35 sitotoksik
değildir35 ve estetiktir20,23
PMMA'ı dirençlendirme amacıyla kullanılan cam fiberin rezinin transvers direncini, esneme modülünü, yorulma ve darbe direncini artırdığı bil-dirilmiştir.34,35,37
Fiberin akrilik rezin içine katılma yöntemleri farklılıklar gösterir. Bir kısım çalışmacı37,38 fiberi
*Cumhuriyet Üniversitesi Dişhekimliği Fakültesi Protetik Diş Tedavisi AD, Sivas
C.Ü. DİŞHEKİMLİĞİ FAKÜLTESİ DERGİSİ 2002 CİLT: 5, SAYI: 1
rnonomer ile ıslattıktan sonra, bir kısmı9,34 poli-mer-monomer karışımı ile işlem yaptıktan sonra, bir kısmı da32,39 direki toza katma tekniğini
kullan-mışlardır.
Vallittu40 cam fiberin akrile katılmadan önce monomer içerisinde bekletilmesinin polimerizasyon büzülmesini artırdığını ifade etmiştir. Fiber ile di-rençlendirme işleminde fiberin PMMA ile kolayca karışması için fazla miktarda MMA'a ihtiyaç vardır. Düşük molekül ağırlıklı aşırı monomer akrilik re-zinde polimerizasyon büzülmesine neden olur.8'41 Akrilik rezin içindeki fiberin fazla ıslanması ve PMMA'ın polimerizasyon büzülmesi fiber üzerinde-ki rezin tabakasını yıkar.8
Vallittu34 polimerizasyon büzülmesinin prote-zin boyutsal stabilitesinin bozulmasına neden ol-duğunu, bunu minimalize etmek için fiberi önceden PMMA-MMA karışımı ile muamele etmek gerekti-ğini belirtmiştir.
Fiber ile güçlendirilen akrilik rezinlerin fiziksel özelliklerinin geliştirilmesinde çeşitli parametreler etkilidir. Bunlar; matriks seçimi, fiberin çapı, uzun-luğu, hacim veya ağırlık olarak fiber içeriği, fiber dağılımı, fiberin ıslanabilirliği, bağlantı ajanı seçi-mi ve uygulaması, yapım tekniği ve koşulları şek-linde sıralanabilir.10,11,23,42
Adezyon
İdealde polimer rezinlerin fiberle güçlendiril-mesinde polimer matriks ile fiber arasında iyi bir adezyon olmalıdır. Bu nedenle fiberin silan ile iş-lem görmesi önerilir. Böylece fiber ile rezin matriks arasında kimyasal bir bağ oluşur. Silan ile işlem görmemiş fiber akril içinde yabancı bir cisim gibi davranır ve akrili zayıflatır.40 Vallittu33,34,38,43 ça-lışmalarında silanlamamn cam fiber ve akrilik rezin arasındaki adezyonu artırdığını, SEM görüntüleri-nin bu sonucu doğruladığını bildirmiştir. A 174 ve AP 133 silanlarının mukayesesinde A 174 silanı ile işlem görmüş cam fiberin akrilik rezinin .trans-vers direncini artırmada daha etkili olduğu rapor edilmiştir.33 Solnit44 silanlı ve silansız cam fiber ile dirençlendirilen akrillerde silansız grubun transvers direncinin, fiber ile desteklenmeyen gruba nazaran daha düşük olduğunu, silan ile işlem görmüş akril gruplarının silansız ve fibersiz gruplardan daha di-rençli olduğunu savunmuştur.
Konsantrasyon
Fiber konsantrasyonu protezin güçlendirilme-sinde önemli bir faktördür. Protez kaide polimerine rasgele yerleştirilen, kısa, düşük konsantrasyonlu (ağırlığın %1'i) cam fiberin kırılma direncinde, yük-sek konsantrasyonlu (ağırlığın %14.8'i) cam fibe-rin gerilme direncinde artmaya neden olduğu bildi-rilmiştir.45 Vallittu ve arkadaşları bir
çalışmala-rında9 %21.90 cam fiber konsantrasyonunun pro-
tez dirençlendirmesinde olumlu sonuçlar verdiğini göstermiştir. Belvedere46 fiber miktarı arttıkça
di-rencin arttığını bildirmiştir. Çal ve arkadaşları41
fi-ber oranı %10.4'e çıktığında akrilik rezinlerin bo-yutsal değişiminin azaldığını ifade etmişlerdir. Bu-na karşın Ladizesky ve arkadaşları26 ağırlık olarak
%4'ün üzerinde fiber kullanımını önermemektedir. Stipho47 %5'in üzerinde fiber konsantrasyonunun
mekanik bir üstünlük sağlamadığını rapor etmiştir. Chen ve arkadaşları39 değişik boy ve
konsantras-yonda poliester, kevlar ve cam fiber kullandıkları çalışmalarında transvers direncin %3 konsantras-yondaki cam fiber ile arttığını bildirmişlerdir.
Chow ve arkadaşları,17 Marei,32 Miettinen ve
arkadaşları48'49 da fiber miktarının artmasıyla akrilik
rezinlerin su emiliminin azaldığını belirtmişlerdir. Fiber konsantrasyonu ile ilgili bilgilerin çeşitlili-ğine ilaveten fiber konsantrasyonunu artırmak bir-takım nedenlerle zordur. Bunlar;
- akril hamuru preslenirken fiber laterale saçı- labilir,
- fiber akril likidi ile yeterince ıslanmayabilir, - polimerizasyon büzülmesi fiber yüzeyindeki akrilik rezin tabakasını yıkar böylece fiber polimer matriksine yeterince bağlanamaz.8
Uzunluk
Uzun iplik şeklindeki cam fiberin PMMA'ın kı-rılmaya karşı direncini artırdığı, kısa fiber uygula-masının ise kolay olduğu ve akril dışına fiber ucu çıkmadığı iddia edilmiştir.32 Chen ve arkadaşları39
değişik uzunluklarda cam fiber kullandıkları çalış-malarında 4 mm uzunluğundaki fiber ile optimum sonuçlar alınabildiğini göstermiş, Marei,32
ortala-ma 88 (im uzunluğunda cam fiberin transvers da-yancı artırdığını ifade etmiştir.
Stipho47 kırpılmış cam fiberle desteklenen
otopolimerizan akriliklerin transvers direncinin art-tığını, Marei32 rasgele yerleştirilen cam fiberin ısı
ile polimezire olan akrillerin transvers direncini ve elastikiyet modülünü artırdığını bildirmişlerdir. Chen ve arkadaşları39 kırpılmış formdaki cam
fi-berin, Kanie ve arkadaşları45 ise örgü formundaki
cam fiberin, Vallittu35,36 uzun iplik formundaki cam
fiberin darbe direncini artırmada etkili olduğunu ifa-de etmişlerdir.
Uzun, iplik tarzında ve kırpılmış fiber ile di-rençlendirilen protezlerin klinik kontrollerinde mu-kozada herhangi bir irritasyon bulgusuna rastlan-madığı belirtilmiştir.50,51
Bazı araştırmacılar18,32,39 fiberin akril içerisine gelişigüzel yerleştirilmesi yönteminin basit oldu-ğunu, zaman kaybına yol açmadığını ve iyi sonuç-lar alındığını ifade etmişlerdir.
C.Ü. DİŞHEKİMLİĞİ FAKÜLTESi DERGİSİ 2002 CİLT: 5, SAYI: 1
maddelerin dayanımını fiberin yapısından başka yönü de etkiler. Test örneklerinin uzun eksenine paralel yerleştirilen iplik tarzında devamlı, tek yönlü fiber ile optimum direnç ve sertlik sağlandığı be-lirtilmiştir.18,45
Vallittu50 total ve parsiyel olarak cam fiber güçlendirmesi yaptığı çalışmasında; total fiber güçlendirmesinde fiberin akril dışına taşarak doku hasarına neden olabileceğini, bu nedenle parsiyel fiber güçlendirmesinin daha avantajlı olduğunu rapor etmiştir. Aynı çalışmacının Narva ile yaptığı araştırmada52 PMMA'ın güçlendirilmesinde cam ve aramid fiber karışımından oluşan hibrit fiber ile ve cam fiber tek başına kullanılmış, cam fiberin darbe direncini artırmada daha etkili olduğu savunulmuştur.
KAYNAKLAR
1. Çalıkkocaoğlu S. Tam Protezler. 3.baskı, Protez Aka demisi ve Gnatoloji Derneği Yayınları, 2. cilt, istanbul, 1998.
2. Özdemir AK. Hareketli Protezler (Kliniğe Hazırlık). 1. baskı, GÜ Yayınları Önder Matbaası, Sivas, 2002.
3. Mc Cabe JF. Applied Dental Materials. 7th edition, Mass Publishing Co., London, 1994.
4. Katsikas NG, Huggett R, Harrison A, Vowles RW. The Effect ot esthetic fibers on the flow properties of an acrylic resin denture basa materiai. Dent Mater 10: 2-5,1994.
5. Muhtaroğulları İY, Doğan A, Muhtaroğulları M, Usan maz A. Thermal and Dynamic Mechaııical Properties ot Micro- wave and Heat Cured poly(rnethyl methacrylate) Used as Den tal Base Material. J Appl Polym Sci 74: 2971-2978, 1999.
6. Ekstrand K, Ruyter IE, Wellendorf H. Carbon/g rap hile fiber reinforced poly(methyl methacrylate): Properties underdry and wet conditions. J Biomed Mater Res 21: 1065-1080, 1987.
7. De Boer J, Vermilyea SG, Brady HE. The effect of car- bon fiber orıentation on the fatigue resistance and bending pro perties of two denture resins. J Prosthet Dent 51(1): 119-121, 1984.
8. Jagger DC, Harrison A, Jantft KD. The reinforcement of dentures. J Oral Rehabil 26:185-194, 1999.
9. Vallittu PK, LassilaVP, Lappalainen R , Acrylic resin-fi- ber composite-part l : The effect of fiber concentration on frac- ture resistance. J Prosthet Dent 71:607-612, 1994.
10. Karacaer Ö. Fibsr ilave edilen PMMA'ların değerlendi rilmesi. Atatürk Ü Dişhek Fak Derg 8(2): 96-98, 1998.
11. Karacaer O. Karbon, aramid ve polietilen fiber ile güç lendirilen protezlerin değerlendirilmesi. OÜ Dişhek Fak Derg 6(2), 31-35, 2001.
12. Radford RA. Further development and evaluation of high impact strength denture base materials. J Dent 18: 151- 157,1990.
13. Stafford GD, Huggett R, MacGregor AR, Graham J. The use of nylon as a denture base material. J Dent 14, 18-22, 1986.
14. Yazdanie N, Mahood M. Carbon fiber acrylic resin composite: an investigation of transverse strength. J Prosthet Dent 54,543-47, 1985.
15. Grant AA, Greener EH. Whisker reinforcement of poly (methyl methacrylate) denture base resins. Aust Dent J 12:29- 33. 1967.
16. Grave.AMH, Chandler HD, Wolfaardt JF. Denture ba se acrylic reinforced with high rnodulus fibre. Dent Mater 1:185- 187, 1985.
17. Chow W, Cheng Y, Ladizesky H. Polyethylene fibre reinforced poly(methyl methacryiate) water sorption and dimen- sional changes during immersion. J Dent 21: 367-372, 1993.
18. Gutteridge L The effect of including ultra high modu- lus polyethylene fibre on the impact strength of acrylic resin. Br
DentJ 164 (3): 177-186, 1988.
19. Dixon DL, Breeding LC. The transverse strengths of three denture base resins reinforced with polyethylene fibers. J Prosthet Dent 67:417-419, 1992.
20. Vallittu PK, Lassila VP . Reinforcement of acrylic re- sin denture base material with metal or fibre strengtheners. J Oral Rehabil 19:225-230,1992.
21. Vallittu PK. The effect of void space and polimerizati- on time on transverse strength of acrylic-glass fiber composite. J Oral Rehabil 22:257-261,1995.
22. Stipho HD. Repair of acrylic rssin denture base rein forced with glass fiber. J Prosthet Dent 80: 546-550, 1998.
23. Jagger DC, Harrison A. The Effect of Chopped Poly(methyl methacrylate) Fibers on Some Properties of Acrylic Resin Denture Base Materiai. Int J Prosthodont 12: 542-546, 1999.
24. Ladizesky NH, Chow TW, Cheng YY. Denture Base Reinforcement Using Woven Polyethylene Fiber. Int J Prosto- dont 7: 307-314, 1994.
25. Ladizesky H, Chow W. Reinforcement of complete denture bases with continuous high performance polyethylene fibres. J Prosîhet Dent 68: 934-941, 1992.
26. Ladizesky NH, Cheng YY, Chow TW, Ward IM. Acr ylic resin reinforced with chopped high performance polyethyle ne fiber-properties and denture construction. Dent Mater 9: 128-135,1993.
27. Karacaer Ö, Doğan A, Gürbüz R. Polietilen ve karbon fiber ile desteklenmiş akrilik rezinlerin kırılmaya karşı dirençleri. GÜ Dişhek Fak Derg 12(1): 69-74, 1995.
28. Karacaer O, Doğan OM, Tinçer T, Doğan A. Reinfor cement of maxillary dentures with silane-treated ultra high rno- dulus polyethylene fibers. J Oral Sci 43(2): 103-107, 2001.
29. Braden M, Davy M, Pakers S, Ladizesky H, Ward M . Denture base poly (methyl methacrylate) reinforced with ultra high modulus polyethylene libres. Br Dent J 164 : 109-113, 1988.
30. Kılıç R. Malzeme Teknolojisi Seviye 3. Yükseköğretim Kurulu Matbaası, Ankara, 1995.
31. Vallittu PK. Effect of 180-Week Water Storage on the Flexural Properties of E-Glass and Silica Fiber Acrylic Resin Composite. Int J Prosthodont 13: 334-449, 2000.
32. Marei MK. Reinforcement of Denture Base Resin with Glass Fillers. J Prosthodont 8:18-26, 1999.
33. Vallittu PK. Comparison of two different silane com- pounds used for irnproving adhesion between libres and acrylic denture base material. J Oral Rehabil 20: 533-539, 1993.
34. Valliltu PK, Lassila VP, Lappalainen R. Transverse strength and fatigue of denture acrylic-glass fiber composite. DentMater10:116-121, 1994.
35. Vallittu PK, Estrand K. in vitro cytotoxicity of fibre- polymethyl methacrylate composite used in dentures. J Oral Rehabil 26: 666-671, 1999.
36. Vallittu PK. Flexural properties of acrylic resin poly- mers reinforced with unidirectional and woven glass fibers- J Prosthet Dent 81:318-326,1999.
37. Vallittu PK. Sorne aspects of the lensıle strength of unidirectional glass fibre-polymethyl methacrylate composite used in dentures. J Oral Rehabil 25: 100-105, 1998.
38. Vallittu PK, Alakuijala P, LassilaVP, Lappalainen R. in vitro fatigue fracture of an acrylic resin-based partial denture; An exploratory study. J Prosthet Dent 72: 289-295, 1994.
39. Chen SY, Liang WM, Yen PS. Reintorcement of Acr ylic Denture Base Resin by Incorporation of Various Fibers. J Biomed Mater Res 58: 203-208, 2001.
40. Vallittu PK. Dimensional accuracy and stability of polymethyl methacrylate reinforced with metal wire or with con- tinuous glass fiber. J Prosthet Dent 75: 617-621, 1996.
41. Çal NE, Hersek N, Şahin E. Water Sorption and Di mensional Changes of Denture Base Polymer Reinforced with Glass Fibers in Continuous Unidirectional and Woven Form. Int J Prosthodont. 13: 487-493, 2000.
42. Altieri JV, Burstone CJ, Goldberg AJ, Patel AP. Longi- tudinal clinical evaluation ol fiber-reinforced composite fixed 43
C.Ü. DİŞHEKİMLİĞİ FAKÜLTESi DERGİSİ 2002 CİLT: 5, SAYI: 1 partal dentures: A pilot study. J Prosthet Dent 71:16-22,1994.
43. Vallittu PK. Curing of a silane coupling agent and its effect on the transverse strength of autopolymerizing poly methyl methacrylate-glass fibre composite. J Oral Rehabil 24: 124-130,1997.
44. Solnit GS. The effect of rnethyl methacrylate reinfor- cement with silane-treated and untreated glass fibers. J Prost het Dent 66: 310-314, 1991.
45. Kanie T, Fujii K, Arikawa H, Inoue K. Flexural properti es and impact strength ot denilire base polymer reinforced with woven glass fibers. Dent Mater 16: 150-158, 2000.
46. Belvedere PC. Single-Sitting, Fiber-Reinforced Fixed Bridges For The Missing Lateral or Central Incisors in Adoles- cent Patients. DentClin North America 42{4): 665-632 1998.
47. Stipho HD. Effect of glass fiber reinforcernent on so- me mechanical properties of autopolymerizİng polymethyl met hacrylate. J Prosthet Dent 79: 580-584, 1998.
48. Miettinen VM, Narva KK, Vallittu PK. Water sorption, solubility and effect of post-curing of glass fiber reinforced poly- mers. Biomaterials 20:1187-1194, 1999.
49. Miettinen VM, Vallittu PK. Water sorption and solubi lity of glass f i be r-reinforced denture polymethyl methacrylate re sin. J Prosthet Dent 76: 531-534, 1996.
50. Vallittu PK. Glass fiber reinforcement in repaired acr- ylic resin removable dentures. Preliminary results of a clinical study. Quintes Int 28: 39-44, 1997.
51. Karacaer Ö. Devamlı paralel ve kısa formdaki cam el yaf ile alt protez tamiri. GÜ Dişhek Fak Derg 19(1], 41-45, 2002.
52. Vallittu PK, Narva K. impact Strength of a Modified Continuous Glass Fiber-Poly(methyl Methacrylate). Int J Prosî- hodont 10:142-148, 1997.
Yazışma Adresi: Dr. N. Tülin Polat
CÜ Dişhekimliği Fakültesi
Protelik Diş Tedavisi Anabilim Dalı
58140 SİVAS
Tel: 346 2191300/2783
E-posta: tulinpolat@yahoo.com
