Kompositmaterial

BAKGRUND

Ljushärdande komposit är idag den typ av material som dominerar vid direkt fyllningsterapi. Komposit ihop med bondingmaterial ger fördelen av en adhesiv förankring och innebär mindre avverkning av tandsubstans samt god estetik.
Dagens material uppvisar goda mekaniska egenskaper, vilket tillsammans med den adhesiva retentionen förbättrat långtidsprognosen även för posteriora fyllningar. Dock är det viktigt att tänka på materialens hanteringskänslighet, kravet på god torrläggning och preparation och god härdningsteknik. Brister i dessa faktorer påverkar resultaten negativt.

Tidigare var nötningsresistens och estetik viktiga faktorer i utveckling av nya material men på senare tid är det främst applicering, härddjup och krympspänning som kommit i fokus.
Antalet material växer ständigt och det kan för en kliniker vara svårt att hålla sig uppdaterad. Trots alla nya material är dock fortfarande grundsubstanserna i kompositmaterial likartade och skillnaderna därför svårdefinierade.
Detta dokument ska försöka ge en kort översikt beträffande kunskapsläget vad avser kompositmaterial idag.

UPPBYGGNAD

Kompositmaterial är inte ett material unikt för tandvården, utan förekommer i många olika verksamheter.
Komposit definieras som ett material bestående av i huvudsak två faser, vilka ej är lösta i varandra. En fas består av en sammanbindande/stressupptagande komponent (t ex polymer) medan den andra fasen består av förstärkningselement (t ex filler eller fibrer).

I dentala kompositmaterial består den första fasen av en metakrylatbaserad polymermatris till vilken fillerpartiklar (oorganiska) eller fibrer (glasfibrer) är tillsatta som förstärkningsmaterial (andra fasen). Under härdningen (polymerisationen) adderas monomerer samman till långa tvärbundna polymerkedjor.

Olika dentala komposittyper och väsentliga fakta jämfört med ofylld akrylat redovisas i Tabell 1. Funktionen av de ingående substanserna framgår av Tabell 2.

Tabell 1. Olika, på marknaden förekommande, komposit typer. Materialen i grupp 1 är indelade efter fillerstorlek. Alla material i grupp 2 är hybrid- eller mikrohybridkompositer men uppdelade efter användning samt för bulk-fill, fillerhalt/volym. För de grupper som markerats med * har fakta tagits från olika fabrikanter på grund av brist i samstämmig vetenskaplig litteratur. Dessa siffror ska därför endast tjäna som vägledning. 

Tabell 2. Ingående substanser i kompositmaterial

Monomerer

De mest använda metakrylatmonomererna är bis-glycidyl-dimetakrylat (bis-GMA), uretan-dimetakrylat (UEDMA), ethoxylated bisphenol-A dimethacrylate (bis-EMA) samt trietylen-glykoldimetakrylat (TEGDMA) men även andra metakrylater förekommer.
Tidigare dominerade den aromatiska bis-GMA men andelen UEDMA har ökat i moderna kompositer. Mycket på grund av dess alifatiska (raka) struktur, vilket förmodas ge en ökning av konversionsgraden (antalet omsatta dubbelbindningar).
Samma förmåga har den aromatiska bis-EMA, vilken därmed också kan ge högre konversionsgrad.
TEGDMA, eller andra metakrylater med låg molekylvikt, är tillsatta främst för att möjliggöra inblandning av tillräcklig mängd filler. Alla monomerer i kompositmaterial är bi- eller multifunktionella (har reaktiva bindningar åt två eller flera håll) för att skapa ett tvärbundet tredimensionellt nätverk.

Krympning

Utvecklingen av substanser återspeglas i en del nyare material som innehåller multifunktionella monomerer. Användningen av dessa är bland annat ett sätt att minska polymerisationskrympningen. Den sistnämnda kan hos kompositmaterial med bifunktionella monomerer uppgå till 1,5-5 vol%. Med polymerisationskrympning följer en varierande grad av polymerisationsspänning.
Hybridkompositer med hög E-modul (styvhet) i kombination med hög volymkontraktion har visats sig ge en hög spänning. Material med något lägre E-modul och pre-polymeriserade ”kluster” har däremot visat sig utveckla mindre spänningar.

Krympspänning kan ge upphov till problem som hypersensitivitetsreaktioner i form av ilande tänder vid påbitning samt adhesionsproblem mellan tand-bonding-komposit. Det är dock ej så enkelt att fyllningar som krymper mer skulle ge ökad risk för problem. Graden av spänning är beroende på materialets monomersammansättning, fillerhalt, vattenupptag och förmågan till relaxation (omstrukturering av polymerkedjorna). Det sistnämnda betyder att, i material som har förmåga att relaxera, ökas viskoelasticiteten och spänningarna minskas.

I de så kallade bulkkompositerna har man på olika sätt försökt ändra metakrylatkemin eller sammansättningen samt i något fall även fotoinitiatorn. Detta för att minska krympningen och förbättra härdningsgraden. Bulk fill-material ska kunna härdas i tjockare skikt än vanliga kompositer (4-5 mm mot 1,5-2 mm beroende på material) vilket skulle underlätta applicering och minska behandlingstiden. Dessa kompositer finns i två typer (låg- och högviskösa) där de lågviskösa måste täckas av en vanlig komposit ocklusalt för bättre estetik och nötningsresistens.
Antalet kliniska studier när det gäller bulkkompositer är begränsat och in vitro-studier har visat varierande resultat avseende konversionsgrad och krympspänning. Dijken & Pallesen har visat goda 3-årsresultat med ett lågvisköst bulk fill-material. En fördel som nämnts är att de lågviskösa kan ge en bättre adaptation till kavitetsväggen cervikalt och pulpalt med minskad risk för luftinlåsning.

Kompositer är beroende av en bra polymerisation för att ett bra långtidsresultat ska uppnås och vikten av en bra ljushärdning kan inte nog påpekas. En god härdning ökar polymerkedjornas längd vilket ger ökad kohesion (sammanhållning) på grund av fler sekundärkrafter och tvärbindningar. Detta leder till mer stabila material med lägre degradering, läckage samt bibehållna mekaniska och fysikaliska egenskaper över tid.

Fillerhalten i moderna kompositmaterial varierar beroende på komposittyp (Tabell 1).
Fillerpartiklarna är mestadels gjorda av oorganiskt material men även prepolymerisat (organiska partiklar) förekommer (Tabell 2).
Storleken varierar och materialen klassas efter medelpartikelstorleken (Tabell 1). Partikelstorleken har minskats jämfört med material från tidigare generationer och flertalet av de moderna kompositerna är idag att beteckna som mikrohybrid- eller nanohybridmaterial. Denna utveckling beror bland annat på ökade estetiska krav (mindre fillerstorlek ger högre ljusgenomsläpplighet) i kombination med bra mekaniska egenskaper.
En blandning av partiklar i olika storlek låser varandra, vilket ger högre böjhållfasthet och styvhet.

Fiberkompositer används för närvarande i mindre utsträckning inom tandvården trots förbättrade mekaniska och fysikaliska egenskaper jämfört med dentala fillerkompositer. Då fibrerna kan orienteras ges materialet speciella hållfasthetsegenskaper beroende på fiberriktningen gentemot belastningsriktningen. Fibrerna kan dessutom packas tätt vilket ger mycket begränsad krympning.
För direkt fyllningsterapi har dock fiberkompositer begränsningar hanteringsmässigt. Inom protetiken har fiberarmerade konstruktioner med glas- eller kolfiber visat sig användbara vid fast och avtagbar protetik.

POLYMERISATION OCH APPLICERING

Dentala kompositmaterial har sedan början av 80-talet främst härdats med hjälp av blått ljus (våglängd 380-500 nm) vilket ger ett gott resultat. Förutsättningen är dock att ljusets väg från spets till material är kort, risken för skuggeffekter reducerad och tiden för polymerisation tillräcklig. I de flesta bruksanvisningar finns rekommendationer om härdtider vilka är anpassade till de vanligast använda lamporna. Man bör också tänka på att färgen på kompositen och dess kroma är av betydelse för härdtiden. Gulare och mörkare komposit (ex. B4 enl. VITA skalan) kräver något längre tid för att nå samma polymerisationsgrad som en ljusare komposit (ex. A2). Kamferkinon (lätt gulfärgad) är fortfarande den vanligaste använda initiatorn men även phenylpropadion (PPD) och IvocerinTM med flera förekommer. PPD används främst i mycket vita kompositer och IvocerinTM i vissa bulk-fill material. Initiatorerna reagerar på det blå ljusets våglängd och bildar de fria radikaler vilka reagerar med metakrylat-gruppens dubbelbindning. Detta startar additionspolymerisationen och nätverket bildas av de växande polymerkedjorna. Polymerisationen avstannar när två växande kedjor med var sin fri elektron reagerar med varandra under bildandet av en kovalent bindning (terminering). Reaktionen kan dock avstanna tidigare om vatten tillförs, syre inhiberar reaktionen (vilket främst sker på ytan) eller om avståndet till nya monomerer är för stort. Polymerisationsgraden beskrivs oftast i termer av konversionsgrad (”degree of conversion”) men kan också beskrivas som omsättningsgrad. Den förra betecknar antalet dubbelbindningar som reagerat (konverterat) till enkelbindningar i metakrylat-grupperna (ca 70-75% vid ljushärdning om tid, intensitet och avstånd är optimala). Omsättnings-graden däremot betecknar antalet omsatta monomerer efter polymerisation vilket är beräknat till ca 97% vid optimal ljushärdning. Detta betyder att ca 3% restmonomerer finns kvar i materialet.

Läckage av restmonomerer har uppmätts. En ökad restmonomerhalt kan både påverka de mekaniska egenskaperna negativt och ge upphov till avvikande reaktioner.
De lampor som idag används vid ljushärdning är främst LED (Light emitted diod) lampor men även den äldre typen QHT (Quartz-halogen-tungsten) förekommer. (Mer om Härdljuslampor.) I detta beskrivs förutom skillnaderna mellan de olika lamporna också vikten av god kontroll, risken för värmeutveckling vid högre intensitet samt andra viktiga faktorer som berör ljushärdning)

Ljusintensiteten från lampan (”power density”) skall vara över 450 mW/cm2 vilket skall kontrolleras regelbundet med ljusmätare. Vidare är polymerisationstiden viktig då den påverkar den så kallade ”radiant exposure”. Med detta menas polymerisationstiden x intensiteten och har stor betydelse för konversionsgraden och materialegenskaperna hos den färdiga produkten.

Polymerisationen kommer som sagts ovan att ge upphov till en krympning i materialet vilket skapar olika grad av krympspänningar med risk för problem. Av den anledningen har appliceringstekniken av kompositmaterialet visat sig vara en av de viktigaste faktorerna. Generellt rekommenderas skikttekniken (eng. increment technique) med max 1.5 mm tjocka lager lagda i snedplan (figur 1). Detta för att minska C-faktorn (kvoten mellan bunden respektive fri yta) och därmed spänningen. Framför allt gäller detta klass I som har en hög grad av bundna ytor och klass II fyllningar.

Figur 1. Exempel på uppbyggnad av komposit enligt skiktteknik.

Beträffande ljushärdningen har en hög intensitet visat sig ge högre konversionsgrader men detta kan också medföra en ökad spänning på grund av ökad tvärbindning. Asmussen & Peutzfeldt fann att hög ljusintesitet från lampan kan ha positiv effekt på krympningen om nivån av ”radiant exposure” hålls konstant. Dock bör denna slutsats appliceras med försiktighet generellt på grund av olikheter i monomerstrukturen mellan olika material. Två supplerande tekniker har föreslagits för att motverka krympspänningen, dels härdning under lägre tid med lägre intensitet, dels med en ökande ljusintensitet under en given tidsperiod. Detta skulle förskjuta den så kallade ”gelpunkten” och ge materialet tid att relaxera.

Som nämnts har användning av så kallade bulkkompositer också föreslagits bland annat för att minska problemen med krympspänning. Resultaten när det gäller dessa materials minskade krympspänning och polymerisationsgrad jämfört med vanliga hybrid-, mikro- eller nanohybrid-kompositer har dock ej kunnat bevisas med säkerhet även om senare kliniska data är positiva. Begränsningen avseende enkla metoder för att komma tillrätta med krympproblematiken har påpekats och varje tandläkare bör vara uppmärksam på problemet och arbeta utifrån detta.

SAMMANFATTNING

Det finns många olika kompositmaterial på marknaden. Största förändringarna har skett när det gäller filler-innehåll men på senare tid har också kompositer med förändrade metakrylat-monomerer och initiatorsystem lanserats. Alla typer av kompositmaterial (med tillhörande bonding) är hanteringskänsliga och kräver uppmärksamhet och materialrespekt. Utfört på rätt indikation, rätt hanterat och härdat är det material som kan uppvisa god överlevnad. Ofta anges mikroläckage som en prediktor för överlevnad och risk för sekundärkaries men detta har starkt ifrågasatts. Problem med sekundärkaries och frakturer är de vanligaste orsakerna till omgörning eller reparation. Anledningen till denna typ av problem är dock oftare att söka i andra orsaker än i själva materialen.

KLINISKA TIPS

1. Lär känna dina material och läs bruksanvisningarna
2. Undvik tunna fyllningar i belastade områden
3. Var noga med torrläggning
4. Var noga med val av bondingsystem (Mer om Bonding)
5. I djupa kaviteter kan applikation av en låg-viskös bulkfill vara fördelaktig.
6. Härda i lager
7. Var noga med kort avstånd mellan yta och ljusledare och härda ej för kort tid

NATIONELLA RIKTLINJER 2022

REFERENSER

Rasines Alcaraz MG, Veitz-Keenan A, Sahrmann P, Schmidlin PR, Davis D, Iheozor-Ejiofor Z. Direct composite resin fillings versus amalgam fillings for permanent or adult posterior teeth (Review). The Cochran Liberary, 2014.(3):1-51.

Opdam N, Bronkhorst E, Roeters J, Loomans B. A retrospective study on longevity of posterior composite and amalgam restorations. Dent Mater 2007: 23; 2-8

Pallesen U, van Dijken JWV. A randomized controlled 27 years followup of three resin composites in Class II restorations. J Dent. 2015 Dec;43(12):1547-58

Kopperud SE, Tveit AB, Gaarden T, Sandvik L, Espelid I. Longevity of posterior dental restorations and reasons for failure. Eur J Oral Sci 2012; 120: 539–548.

Fleming GJP. Advances in dental materials. Prim Dent J. 2014 May;3(2):54-61.

Anusavice KJ, S.C., Rawls R. , Phillips’ Science of Dental Materials. Kap 13. 12 ed. 2013, St. Louis, Missouri, US: Elsevier.

Cornelio, RB, Wikant A, Mjøsund H, Kopperud HM, Haasum J, Gedde UW, Örtengren UT. The influence of bis-EMA vs bis GMA on the degree of conversion and water susceptibility of experimental composite materials. Acta Odontol Scand, 2014. 72(6): p. 440-7

Ferracane JL. Developing a more complete understanding of stresses produced in dental composites during polymerization. Dent Mater 2005;21:36-42

Kleverlaan C, Feilzer A. Polymerization shrinkage and contaction stress of dental composites. Dent Mater 2005;21:1150-1157

Kim RJY, Kim YJ, Choi NS, Lee IB. Polymerization shrinkage, modulus and shrinkage stress related to tooth-restoration interfacial debonding in bulk-fill composites. J Dent 2015;43:430-439

LePrince JG, Palin WM, Vanacker J, Sabbagh J, Devaux J, Leloup G. Physco-mechanocal characteristics of commercially available bulk-fill composites. J Dent 2014;42:993-1000

van Dijken JW, Pallesen U. A randomized controlled three year evaluation of ”bulk-filled” posterior resin restorations based on stress decreasing resin technology. Dent Mater 2014;30(9):245-51

Price, R.B., J.L. Ferracane, and A.C. Shortall, Light-Curing Units: A review of what we need to know. J Dent Res 2015; 94(9):1179-86

Kangasniemi I, Vallittu P, Meyers J, Dyer S, Rosentritt M. Consensus statement on fiber-reinforced polymers:current status, future directions, and how they can be used to enhance dental care. Int J Prosthodont 2003;16(2):209 Review

Michelsen, V.B., et al., Quantification of organic eluates from polymerized resin-based dental restorative materials by use of GC/MS. J Chromatogr B Analyt Technol Biomed Life Sci, 2007;850(1-2):83-91.

Michelsen, V.B., et al., Detection and quantification of monomers in unstimulated whole saliva after treatment with resin-based composite fillings in vivo. Eur J Oral Sci, 2012; 120(1):89-95

Schedle A, Örtengren U, Eidler N, Gabauer M, Hensten A. Do adverse effects of dental materials exist? What are the consequences, how can they be diagnosed and treated? Clin Oral Impl. Res, 2007;18(Suppl 3):232-256

Asmusssen E, Peutzfeldt A. Polymerization contraction of resin composite vs. energy and power density of light-cure. Eur J Oral Sci 2005;113:417-42

Jokstad A. Secondary caries and microlekage. Dent Mater. 2016; 32(1):11-25 Review