کامپوزیتهای دندانی اهمیت امروز، چالشهای فعلی و افق ۲۰۳۰
در دههی ۱۹۶۰، وقتی دکتر رافائل بوون (Raphael Bowen) مونومر Bis-GMA را سنتز کرد، کمتر کسی تصور میکرد این مادهی چسبناک، بنیان یک انقلاب بیستوچند ساله در دندانپزشکی ترمیمی شود. امروزه کامپوزیتهای رزینی (Resin-Based Composites = RBC) بهعنوان پرکاربردترین مادهی ترمیمی مستقیم، نهتنها جای آمالگام را در بسیاری موارد گرفتهاند، بلکه مرزهای زیبایی، حفظ ساختار دندان و حتی پزشکی بازساختی را جابهجا کردهاند. این مقاله با نگاهی به ساختار شیمیایی، مزایای بالینی، چالشهای کلیدی و دستاوردهای نوین، افق پیشِروی این مادهی همهکاره را تا افق ۲۰۳۰ ترسیم میکند.
ساختار شیمیایی و انواع کامپوزیتهای دندانی
یک کامپوزیت دندانی سه جزء اصلی دارد:
۱. ماتریکس آلی
بیسگما (Bis-GMA)، اورتان دیمتاکریلات (UDMA)، تریاتیلنگلیکول دیمتاکریلات (TEGDMA) و Bis-EMA رایجترین مونومرها هستند. نسبت این مونومرها بهطور مستقیم بر ویسکوزیته، درصد جمعشدگی پلیمریزاسیون (Polymerization Shrinkage) و میزان تبدیل (Degree of Conversion) اثر میگذارد.
۲. فاز پرکننده (فیلر)
ذرات سیلیکا، کوارتز، زیرکونیا، گلسکریومر و در نسلهای جدید نانوذرات TiO₂ یا ZrO₂ با اندازهی ۲۰–۱۰۰ نانومتر. هرچه توزیع اندازهی ذرات پهنتر باشد، استحکام خمشی و صیقلپذیری افزایش مییابد.
۳. سیستم کوپلینگ و فعالساز نور
۳-MPS (سیلان) باعطف شیمیایی بین فیلر و ماتریکس میشود. کمپکوینون (CQ) بههمراه آمینهای tertiary (DMAEMA) متداولترین فوتواینیستیاتور است که در برابر LED آبی ۴۶۸ نانومتر فعال میشود.
دستهبندی بر اساس اندازهی فیلر
ماکروفیل (۴–۱۰۰ µm) → استحکام بالا، صیقلپذیری پایین
میکروفیل (۰٫۱–۱ µm) → زیبایی عالی، استحکام متوسط
هیبرید (ترکیب میکرو+نانو) → بالانس استحکام و زیبایی
نانوهیبرید / نانوکامپوزیت → کمترین افت سطحی و بالاترین میزان شفافیت
اهمیت بالینی کامپوزیتها
الف) حفافظت بیومکانیکی دندان
کامپوزیت با چسبیدن میکرومکانیکی به مینای اچشده (به لطف تکنیک اچ اسیدی ۳۷٪) نیاز به حفرهسازی مکانیکی گسترده را کاهش میدهد؛ در نتیجه دیوارهی دندان بیشتری باقی میماند و خطر شکست کمتر میشود.
ب) زیبایی
شاخص Refractive Index نانوذرات SiO₂ و ZrO₂ نزدیک به مینا است؛ بنابراین نور از تاج عبور میکند و ترمیم «نامرئی» به نظر میرسد. سیستمهای رنگبندی VITA با ۲۶ شید، امکان تطابق بینظیری میدهند.
ج) توانایی ترمیم ناحیهی وسط و خلفی
با ورود نانوهیبریدها (مانند ۳M Filtek Supreme XTE) استحکام خمشی به بالای ۱۴۰ MPa رسید؛ این عدد از استحکام آمالگام (۱۲۰ MPa) هم بیشتر است و امکان استفاده در اکلودال را فراهم میکند.
د) کاربردهای ارتودنسی، پروتز و ترمیمهای غیرمستقیم
کامپوزیت فلوآبل برای باندینگ براکت، کامپوزیت بلوک CAD/CAM (Lava Ultimate) و کامپوزیت فیبر-تقویتشده (FRC) برای پست و کور، همگی زیرشاختههایی از همین خانوادهاند.
چالشهای کلیدی
۱. جمعشدگی پلیمریزاسیون (PS)
PS در Bis-GMA خالص به ۸–۱۰٪ میرسد؛ این انقباض باعث تنش در دیواره دندان و در نهایت نشت حاشیهای (Micro-leakage) میشود. راهکارها:
جایگزینی UDMA یا Bis-EMA که زنجیرهی متحرکتری دارند.
استفاده از مونومرهای حلقوی (Oxirane) در نسل ORMOCER که PS <۱٪ است.
۲. کارایی آنتیباکتریال پایین
سطح کامپوزیت نسبت به آمالگام زبرتر است و پلاک میکربی زودتر میچسبد. راهکارها:
افزودن نانوذرات نقره (AgNPs)، ZnO، TiO₂ یا کواترنری آمونیوم (QAM) که اثر Contact-Killing دارند.
قراردادن MPC (۲-Methacryloyloxyethyl phosphorylcholine) برای کاهش جذب پروتئین و جلوگیری از تشکیل Biofilm.
۳. ثبات رنگ و مقاومت سایشی درازمدت
ذرات ریزتر از ۴۰ نانومتر در معرض حلشدن توسط نوکلئاسیون یا اسیدهای آلی قرار میگیرند. راهکار: پوشش سیلان چندلایه و استفاده از فیلرهای پیشپلیمریزهشده.
۴. عمر متوسط پایینتر از آمالگام در اکلودال
مطالعات کوهورت ۱۰ساله نشان میدهد بقای آمالگام ۹۲٪ و کامپوزیت ۷۸٪ است؛ شکست ناشی از Bulk Fracture و کاریرس ثانویه دلیل اصلی است.
نوآوریهای نوظهور
الف) کامپوزیتهای آنتیباکتریال هوشمند
نانوذرات AgBr/پلیمر کاتیونی (AgBr/BHPVP) فقط در مجاورت نور مرئی و باکتری آزاد میشوند؛ بنابراین سمیت سلولی پایین است و اثر طولانی دارد.
ب) Remineralizing Composites
ذرات کلسیمفسفات نانو (NACP) یا بیوگلس ۴۵S5 بهصورت آهسته Ca و PO₄ آزاد میکنند و ضایعهی اولیه کاریرس را ترمیم میکنند. در مطالعهی Zhang و همکاران، کامپوزیت حاوی ۲۰٪ NACP توانست بهمدت ۴۲ روز غلظت ابراشباعی یونهای کلسیم در محیط را حفظ کند.
ج) کامپوزیتهای خودترمیم (Self-healing)
میکروکپسولهایی حاوی مونومر TEGDMA + مادهی شروعکننده (DHEPT) درون ماتریکس قرار میگیرند؛ وقترک میکروسکوپی ایجاد میشود، کپسولها میشکنند و مونومر جریان مییابد و با حضور اکسیژن پلیمریزه میشود. در نمونهی ۷٫۵ wt٪ میکروکپسول، ۸۰٪ استحکام خمشی اولیه بازیابی شد.
د) نانوذرات چندگانه (Multifunctional)
ترکیب نقره برای اثر ضدمیکروبی، NACP برای ریمینرالیزاسیون و میکروکپسول برای خودترمیم، نخستین کامپوزیت سهگانهی عملکردی را ساخت که در برابر S. mutans CFU را ۴ رقم کاهش داد بدون اینکه استحکام فشاری را فدای کند.
افق ۲۰۳۰
۱. مونومرهای زیستپایه
رزینهای اپوکسی-لیگنینی یا سیترات-پلیاُل که از ضایعات گیاهی سنتز میشوند، در دسترس قرار خواهند گرفت؛ چسبندگی بالا و کربنفیپرینگ منفی دارند.
۲. کامپوزیتهای ۴D-Print
با ترکیب مونومرهای شکلدهنده (Shape-memory) میتوان ترمیم را درون دهان اسکن کرد، در بیرون پرینت گرفت و پس از جایگذاری با حرارت بدن یا LED تغییر شکل داد تا انطباق حاشیهای بینقصی ایجاد شود.
۳. سیستمهای On-demand Antibacterial
نانوذرات TiO₂ کدشده با نور ماوراءبنفش ۳۸۵ نانومتر فقط در حضور باکتری فوتوکاتالیست فعال میشوند؛ بنابراین مقاومت آنتیبیوتیکی ایجاد نمیشود.
۴. ادغام با هیدروژلهای دارورسان
کامپوزیتهایی که در شبکهی خود هیدروژل حاوی استاتکلرهگزیدین یا ملاتونین دارند، میتوانند پس از شکست میکروکپسول، دارو را بهصورت کنترلشده آزاد کنند و درد پس از ترمیم را کاهش دهند.
کامپوزیتهای دندانی از یک مادهی جانبی زیبایی در دههی ۱۹۷۰ به ستون فقرات ترمیم مدرن تبدیل شدهاند. ترکیب قابلیت چسبندگی میکرومکانیکی، زیبایی بیرقیب و توسعهی سریع فرمولاسیونهای هوشمند، آنها را به انتخاب اول در ۷۰٪ ترمیمهای مستقیم جهان کرده است. با این حال، جمعشدگی پلیمریزاسیون، شکستهای ثانویه و عمر محدود هنوز چالشاند. نسل آینده با بهکارگیری نانوذرات چندگانه، سیستمهای خودترمیم و مونومرهای زیستپایه، وعدهی ترمیمهایی با عمر بیش از ۲۰ سال، اثر ضدمیکروبی هوشمند و کمترین ضربهی زیستمحیطی را میدهند. دههی پیشِرو، عصر «کامپوزیتهای زنده» خواهد بود که نهتنها دندان را ترمیم میکنند، بلکه آن را در برابر حملات آینده نیز ایمن میسازند.
منابع
A Historical Perspective on Dental Composite Restorative Materials, PMC, 2024
A review of new generation of dental restorative resin composites, PMC, 2022
Components of Dental Resin Composites: A Literature Review, ResearchGate, 2024
Resin based restorative dental materials: characteristics and development, PMC, 2019
Composite Materials Used for Dental Fillings - Role of Nanoparticles, PMC, 2024
