Несмотря на высокую стоимость, минерал триоксид агрегат (MTA) становится все более популярным материалом в практике эндодонтии и реставрационной стоматологии. МТА на 80% состоит из обычного портланд-цемента (OPC) с добавлением 20% триоксида висмута, который обеспечивает рентгеноконтрастность материала для его последующей верификации на рентгенологических снимках.

Несмотря на то, что показания к использованию MTA при патологиях молочных зубов являются очевидными, изучение методов его применения не унифицировано в разрезе программ обучения на разных стоматологических факультетах, что в некоторой степени обусловлено его высокой стоимостью. Таким образом, вся информация по использованию и эксплуатации МТА сводиться лишь к «инструкции по применению» и различным клиническим случаям, опубликованным в литературе. Несмотря на то, что описанные клинические исследования врачей о применении MTA могут быть использованы в качестве дополнительного ознакомительного материала, они все же не обеспечивают всей полноты нужной информации в отношении пошагового алгоритма практических манипуляций с материалом и последующего эффекта данных шагов на вероятность клинического успеха. Поскольку MTA – это, прежде всего, портланд-цемент (OPC), целесообразно ознакомиться с литературными данными по использованию OPC в строительной отрасли, и, определив ключевые факторы последнего, провести логические параллели между ним и аспектами клинической практики применения в стоматологии. Клинические случаи, описанные ниже, в общей сложности дополняют и детализируют инструкции производителя по использованию МТА.

Взаимодействие с водой и характеристики при замешивании

Портланд-цемент в строительной отрасли чаще всего используется в сочетании с песком, гравием и водой, при смешивании которых получают обычный бетон. Песок или гравий (именуемые агрегатом) играют роль наполнителя, который обеспечивает дополнительную прочность конечного продукта, что в результате делает его более устойчивым к большим нагрузкам, которые необходимо учитывать, например, при постройке зданий, дорог и мостов. При замешивании OPC реагирует с водой, в результате чего образуются силикат кальция/гидроалюминаты: (CaO)3 (Al2O3)6h3O и (CaO)3(SiO2)24h3O), гидроксид кальция и вода.

Окончательно затвердевший цемент имеет кристаллическую структуру с пустотами, содержащими воду и гидроксид кальция. Несмотря на внешний твердый вид, материал не является полностью отвержденным, а скорее находится в специфическом ассоциированном жидком состоянии, подобно воде, содержащейся во влажной губке. В ходе реакции кристаллические гидраты игольчатой формы образуют основу, которая соединяет все содержащие частицы вместе и, фактически, трансформирует исходную смесь порошка и жидкости в твердое состояние, или коллоидный гель. Если во время реакции затвердевания вода испаряется в атмосферу, это значительно ослабляет характеристики конечного продукта реакции. Таким образом, потеря влаги и во время отверждения MTA является крайне неблагоприятным условием, которого следует избегать.

Воздействие кислот на затвердевший материал

Когда затвердевший цемент контактирует с кислотами, он теряет состояние насыщенности гидроксидом кальция, поскольку гидроксид-ионы начинают участвовать в кислотно-основных реакциях. Это приводит к потере гидратных структур и тем самым создает эффект травления поверхности. Процедура единоразового применения соляной кислоты позволяет очистить и протравить поверхность, как агрегата, так и матрицы, однако контакт с какими-либо другими кислотами противопоказан. Кроме того, воздействие сильными кислотами на MTA обуславливает травление поверхности материала, которое происходит в связи с потерей гидроксида кальция из структуры затвердевшего цемента, так как гидроксильные ионы начинают реагировать с кислотой, что, как следствие, приводит к растворению гидратов силиката кальция. Жидкости из окружающей среды при контакте с цементом могут возобновлять утраченный гидроксид кальция или гидраты в зависимости от ионов, присутствующих в этих жидкостях.

Присутствие кислот во время смешивания

В строительной отрасли подкисленная вода никогда не используется в процессе замешивания бетона. Такой компонент приводит к образованию промежуточных соединений, замедляющих гидратацию цемента и ограничивающих образование гидроксида кальция. Кроме того, кислоты разлагают как структуры гидратов силиката кальция, так и гидроксидов кальция. В присутствии кислот соединения, которые образуются в ходе затвердевания, становятся более подверженными растворению, а это нарушает процесс образования сетки переплетенных между собой кристаллов, а также приводит к их множественному выщелачиванию из структуры материала. Даже перед тем как залить бетон на кислую почву, проводят процесс так называемой химической стабилизации или кондиционирования почвы, предварительно смешивая грунт со щелочным материалом (оксидом или гидроксидом кальция) до достижения нейтрального уровня рН, и только после этого укладывают цемент.

С точки зрения стоматологии, «кислой почвой» являются глубокий кариес (с присутствием органических кислот в дентине), большое количество бактерий, например, в контаминированных корневых каналах, вместе с кислыми продуктами их жизнедеятельности и метаболитами, а также воспаления, например, периапикальных тканей. Кислый уровень рН можно обнаружить на месте некроза и воспаления.

Как и в строительстве, наличие кислот в месте использования МТА, негативно влияет на реакцию затвердения цемента. При понижении уровня рН среды от 7,4 до 4,4, вероятность микроподтеканий в областях краевого контакта MTA значительно возрастает, а сила его адгезии к тканям, напротив, заметно снижается. Действие кислой среды также негативно влияет на микротвердость затвердевшего MTA, снижая ее показатели, а микроструктура кристаллов материала изменяется от строгих кубических и игольчатых форм до эрозивно-дефектной кубической формы кристаллической сетки. Поэтому уровень рН должен быть стабилизирован и приближаться к физиологическим показателям нормы еще до нанесения MTA. К примеру, заполнение корневого канала абсцедированного зуба гидроксидом кальция на срок от 1 до 2 недель перед размещением MTA значительно улучшает свойства затвердевшего цемента. Кроме того, при апексогенезе витальных зубов периодичная обработка корней гидроксидом кальция может не только стимулировать репаративные процессы на верхушке зуба, но также помогает дезинфицировать канал.

Существует мнение, что предварительная обработка канала гидроксидом кальция может отрицательно повлиять на свойства MTA, применяемого в качестве силера. Это вероятно связано с трудностью полного удаления остатков кальциевой пасты, которые могут выступать в качестве барьера при адаптации MTA к стенкам корневого канала, а также принимать участие в реакции отверждения MTA. Однако, такая точка зрения противоречит данным литературы в отрасли строительства, которые, наоборот, рекомендуют использование гидроксида кальция для кондиционирования кислой почвы. Тем не менее, кальций гидроксидные материалы, которые используются в стоматологии, могут содержать различные добавки, как, например, метилцеллюлозу и карбоксиметилцеллюлозу, которые, как известно, все-таки замедляют процесс отверждения портланд-цемента. Поэтому, если пасты гидроксида кальция все-таки используются, то для гарантии качества следует проводить обильное орошение и вымывание материала, чтобы остатки целлюлозного загустителя никоим образом не ингибировали процесс отверждения МТА. Соответственно, кислые ирриганты, травильные растворы и кондиционеры также должны вымываться надлежащим образом перед внесением MTA. Растворы на основе гипохлорита натрия (NaOCl), которые имеют значения рН выше 11, нейтрализуют любые оставшиеся кислоты в ходе ирригации корневых каналов. Как обсуждалось ранее, присутствие кислот может повлиять на процесс гидратации MTA, что приводит к образованию новых соединений его матричной структуры, которые выступают в роли ингибиторов химической реакции. NaOCl, вступая в реакцию с оксидом висмута, превращает желтый порошок рентген-контраста в темно-коричневый. Чтобы избежать потемнения МТА вследствие применения NaOCl, препарированную область нужно обильно промыть физиологическим раствором. Учитывая эффект потемнения материала, Belobrov и Parashos не рекомендуют использовать белый МТА в эстетической зоне, а при пульпотомии вследствие травматического обнажения пульпы использовать лишь гидроксид кальция.

Взаимодействие с ЭДТА

Некоторые общеиспользуемые ирригационные растворы не являются кислыми (например, динатрий эдетат имеет рН 7,0-7,4, а тетранатриева соль этилендиаминтетрауксусной кислоты имеет значение рН до 11,3). Проблема с этилендиаминтетрауксусной кислотой (ЭДТА) в первую очередь состоит не в уровне ее рН, а в возникающем эффекте хеляции (комплексообразования). ЭДТА имеет 6 потенциальных зон для связывания положительно заряженных ионов, например, таких как ионы металлов. Ионы кальция в свою очередь являются важными реагентами при затвердении портланд-цемента и MTA. Если раствор ЭДТА используется для удаления смазанного слоя при эндодонтическом лечении, а потом не смывается должным образом, остаточная ЭДТА принимает участие в хеляции (связывании) ионов кальция, таким образом, нарушая процесс осаждения продуктов гидратации во время реакции отверждения. Это объясняет результаты исследования Lee и коллег, которые заметили, что МТА, помещенный в раствор ЭДТА, теряет свою кристаллическую структуру на фоне падения молярного соотношения Ca/Si. Кроме того, МТА, обработанный раствором ЭДТА, имеет пониженные показатели микротвердости и является менее биосовместимым, что обусловлено уменьшенной адгезией фибробластов, по сравнению с MTA, который не был обработан ЭДТА.

Взаимодействие с фосфорной кислотой

Из вышесказанного следует, что фосфорная кислота, используемая для травления отпрепарированной поверхности, должна быть тщательно смыта перед установкой MTA. Данную рекомендацию особенно следует учитывать при глубоких полостях или при очищении пульпы, в которой присутствуют также и органические кислоты бактериального происхождения. Даже в небольших количествах фосфорная кислота влияет на реакцию отверждения MTA, уменьшая микротвердость материала. Поэтому травильный агент всегда следует тщательно вымывать водой из стенок отпрепарированной полости перед установкой MTA. Кроме того, на завершающем этапе перед травлением маргинальной области полости МТА может быть покрыт стеклоиономерным цементом (СИЦ). В большинстве случаев самый простой способ ограничить влияние травильных растворов и ЭДТА заключается в обильном орошении и промывании проблемной области большим количеством воды перед нанесением МТА.

Контаминация веществами

Общий принцип строительства прост: чем выше уровень химических примесей в растворе, тем больше вероятность того, что один или несколько из них будут мешать реакции затвердения цемента, что приводит к снижению его прочности на сжатие. У MTA при контакте с кровью ухудшаются физические свойства: снижается прочность на сжатие, микротвердость, а также уменьшается прочность на разрыв. Кроме того, в присутствии сыворотки крови процесс затвердения МТА нарушается из-за изменений морфологии контактирующей поверхности и снижения уровня микротвердости, что, в общем, замедляет время реакции. Хотя способность МТА отверждаться во влажной или контаминированной кровью среде и является его брендовой характеристикой, но желательно свести к минимуму возможность контакта каких-либо тканевых жидкостей или крови с МТА при его нанесении. Это особенно важно учитывать в области краевых контактов цемента, где возможность возникновения микроподтеканий довольно высока, что может ухудшить физические свойства материала. Практикующие стоматологи всевозможными способами должны сводить к минимуму возможность возникновения геморрагической контаминации, так как чрезмерное попадание крови не только ухудшит зрительный контроль, но также может повлиять на качество отверждения конечного продукта.

Вариации жидкого компонента MTA

Различные добавки и примеси в воде при замешивании бетона, как уже известно, влияют на реакцию отверждения и качество конечного продукта. Натрий хлорид (как составляющая физиологического раствора) и многие другие неорганические и органические составные, скорее всего, могут привести к замедлению процесса отверждения из-за образования побочных продуктов реакции. В инструкции производителя по использованию МТА обычно рекомендуется использовать стерильную или дистиллированную воду для замешивания с порошком MTA. Для обеспечения пассивного контроля качества и удобства врача, дистиллированная вода часто входит в один комплект с порошком MTA. Хотя порошок MTA будет затвердевать и при смешивании с растворами местных анестетиков, реакция эта будет проходить медленнее, и отвердевший материал будет иметь меньший уровень прочности на сжатие. При замешивании с раствором NaOCl MTA отверждается быстрее, чем при замешивании с дистиллированной водой, но показателями прочности на сжатие при этом тоже приходиться жертвовать. Тем не менее, в ситуациях, когда цемент находится вне зоны непосредственной нагрузки, эта проблема не является существенной. Во многих случаях выгода ускоренной реакции затвердевания, которая заключается в снижении риска возникновения возможностей для смещения или отделения реставрации, должна быть аргументирована с учетом снижения физических свойств материала. В случае использования хлоргексидина глюконата в качестве альтернативы стерильной воде для замешивания, вопроса выбора даже не возникает, потому как данный агент полностью ингибирует реакцию схватывания MTA.

Отверждение цемента

Реакция портланд-цемента с водой является динамической, поэтому контакт материала и воды должен сохранятся в процессе отверждения материала, чтобы обеспечить оптимальную структуру и прочность конечного продукта. В случае испарения воды прочность цемента теряется. В строительстве существует даже ряд методик для минимизации потерь воды в процессе отверждения, среди которых определенное место занимают и техника влажного отверждения (поливание цемента водой для компенсации испаренной жидкости), и техника мембранного застывания (покрытие цемента водонепроницаемыми мембранами для предотвращения испарения). В клинической практике техника мокрого отверждения заключается в помещении влажного ватного шарика на поверхность MTA на период его застывания. Тем не менее, если ватный шарик слишком сухой (или хотя бы более сухой, чем поверхность цемента), вода будет двигаться в обратном направлении, из цемента в вату, таким образом, ослабляя МТА. Если же ватный шарик слишком влажный или был помещен слишком рано, это также ухудшает свойства цемента. Использование ватных шариков задерживает во времени этап завершения клинической процедуры и может поставить под угрозу качество реставрации, выполненной из МТА.

С учетом принципов мембранного схватывания, в клинических условиях МТА можно покрывать СИЦ или прокладкой из СИЦ, модифицированной композитом. Такая процедура обеспечивает стабильность материала, как в плане потери воды, так и в плане ее излишнего впитывания, а клиницист, в свою очередь, может перейти к завершающей реставрации зуба или обтурации каналов. Данная концепция была апробирована с использованием белого ProRoot MTA (Dentsply, Johnson City, USA), который имеет начальное время схватывания 45 минут. СИЦ, размещенный поверх МТА, через 45 минут обеспечивает прочность сцепления с дентином, аналогичную таковой после применения СИЦ через 72 часа ожидания до полного затвердения МТА. Поэтому видимых преимуществ оставлять MTA до полного затвердения на несколько дней по сравнению с восстановлением зуба в один визит попросту нет. Тем не менее, пока еще нет каких-либо аргументированных исследований, которые бы смогли оценить, как повлияет на МТА покрытие его СИЦ в период меньше чем через 45 минут после его нанесения. Альтернативой СИЦ для покрытия MTA является использование самопротравливающих адгезивных агентов в качестве водонепроницаемого слоя. В одном исследовании через 10 минут после установки MTA на его поверхность нанесли бондинговый агент. Как оказалось впоследствии, такой подход не повлиял ни на показатели микротвердости МТА по Виккерсу, ни на связь с адгезивным агентом в сравнении с ожиданием 1 или 7 дней после установки самого цемента. Опять же, данное исследование только подтверждает постулат о возможности восстановления зуба композитным цементом с низлежащим размещением MTA в одно посещение.

Хранение MTA

Порошок портланд-цемента и порошок MTA обладают высокой гигроскопичностью, и при взаимодействии с атмосферным воздухом будут поглощать из него влагу, что обусловит инициацию процесса гидратации. Портланд-цемент может быть упакован в герметичные мешки и контейнеры соответствующего размера, однако вопрос упаковки MTA остается нерешенным, так как некоторые продукты продаются в бутылочках многократного использования. Недавние исследования показали, что открытие герметичного контейнера приводит к изменению размера частиц оставшегося MTA, что впоследствии обуславливает ингибирование процесса отверждения и снижение качества материала. Одноразовые упаковки в данном случае являются идеальным решением. Как вариант, герметичные контейнеры также позволяют уменьшить структурные изменения материала при хранении. Скорость реакции затвердевания портланд-цемента снижается в условиях низкой температуры. Кроме того, МТА, который хранится в холодильнике, демонстрирует значительное снижение твердости поверхности, бОльшую пористость и повышение уровня микроподтекания, поэтому хранения МТА в подобных условиях следует избегать.

Выводы

Данный анализ некоторых характеристик МТА дает более точное представление о материале и его клиническом использовании в стоматологии.

Авторы: William N. Ha, BDSc, GCResComm; Bill Kahler, DClinDent, PhD; Laurence J. Walsh, PhD, DDSc.