مقدمه

امروزه استفاده از رزین کامپوزیت ها در دندانپزشکی، به علت زیبایی بیشتر و چسبندگی به ساختار دندان افزایش یافته است.⁽¹⁾ با این وجود، ترمیم دندان ها با رزین کامپوزیت ها، به دلیل عمق کیور محدود آنها و نیاز به تکنیک لایه گذاری، هنوز از نظر تکنیکی چالش برانگیز است. تکنیک لایه گذاری زمان بر بوده و امکان ایجاد حباب بین لایه های کامپوزیت وجود دارد.^(5-2) برای غلبه بر این مشکل، رزین کامپوزیت های بالک فیل به بازار عرضه شدند. محتوای فیلر کمتر، اندازه فیلر بزرگتر یا وجود آغازگرهای مختلف در ترکیب این رزین کامپوزیت ها، موجب شده که بتوان آنها را در لایه های 4 تا 5 میلی متری استفاده کرد.^(8-6) مزیت اصلی کامپوزیت های بالک فیل، عمق کیور افزایش یافته آن ها است، که با افزایش ترانسلوسنسی در نتیجه کاهش حجم فیلرها یا افزایش اندازه آن ها، که پراکندگی نور را محدود می کند، به دست
می آید. همچنین این کامپوزیت ها به دلیل تغییر در ماتریکس آلی و یا محتوای فیلر، انقباض پلیمریزاسیون کمتری نسبت به کامپوزیت های معمولی نشان می دهند.⁽⁹⁾

محیط دهان، شرایط ویژه ای دارد. مصرف غذاها و نوشیدنی های اسیدی، یا اسید ایجاد شده در اثر تجزیه کربوهیدرات ها توسط باکتری ها، موجب کاهش PH دهان می گردند.⁽¹⁰⁾ نشان داده شده است که وضعیت اسیدی ممکن است در تخریب رزین کامپوزیت ها نقش داشته باشد^(12و11) و بقای بالینی ترمیم های کامپوزیت را کاهش دهد.⁽¹³⁾ این تجزیه از طریق جذب آب و شکست هیدرولیتیک باند بین سایلن و فیلر ماتریکس رزینی رخ
می دهد، که در نهایت منجر به دباندینگ و نرم شدن رزین می شود.⁽¹⁴⁾ استحکام خمشی و فشاری برای بقای بالینی ترمیم های رزینی بسیار مهم است، زیرا این خواص بر مقاومت به شکست مواد ترمیمی تأثیر می گذارد.⁽¹⁵⁾ کامپوزیت های بالک فیل نسبت به کامپوزیت های معمولی خمش کاسپی کمتر و یکپارچگی مارجینال خوبی را نشان دادند.^(17و16) خواص مکانیکی کامپوزیت های بالک فیل از جمله میکروهاردنس و استحکام خمشی در مقالات مورد بررسی قرار گرفته است. برخی از نویسندگان، خواص مکانیکی پایین تر کامپوزیت های بالک فیل را نسبت به کامپوزیت های معمولی گزارش کرده اند، در حالی که برخی دیگر، خواص مشابهی را ذکر نموده اند.^(19و18و8) بنابراین، هدف از مطالعه حاضر، تعیین تأثیر PH بر استحکام خمشی کامپوزیت های بالک فیل و معمولی بود.
فرضیه های صفر مطالعه شامل موارد زیر بود: (الف) میزان PH تأثیری بر استحکام خمشی کامپوزیت های بالک فیل و معمولی ندارد، (ب) تفاوتی در استحکام خمشی بین کامپوزیت های بالک فیل و معمولی وجود ندارد.

مواد و روش ها

برای این مطالعه آزمایشگاهی، از دو کامپوزیت نانوهیبرید Tetric N Ceram Bulk-fill (TNCBF) و Tetric N Ceram (TNC) استفاده شد. مشخصات و ترکیب مواد مورد استفاده در جدول1، آورده شده است. همچنین
آماده سازی نمونه ها و انجام تست استحکام خمشی بر اساس استاندارد ISO 4049: 2019 صورت گرفته است.

برای تهیه نمونه ها، از مولدهای سیلیکونی با ابعاد
(2×2 × 25 میلی متر) استفاده شد. کامپوزیت ها در یک لایه قرار داده شدند و توسط یک نوار میلار و یک اسلاید
شیشه ای پوشانده شدند و مواد اضافی با فشار اندک انگشت برداشته شد. سپس نمونه ها به مدت 40 ثانیه با استفاده از دستگاه لایت کیور (LITEX 696, Dent America, Taiwan) با طول موج 490-440 نانومتر و شدت  mW/cm21200 کیور شدند. پس از خروج نمونه ها از مولد، مجدداً به مدت 40 ثانیه جهت اطمینان از پلیمریزاسیون کامل، کیور شدند. مواد اضافی با استفاده از دیسک فینیشینگ آبی (Sof-Lex, 3M ESPE, USA) حذف شدند. نمونه ها از نظر وجود حباب و نقص، بررسی شدند و نمونه های معیوب کنار گذاشته شدند. از هر کامپوزیت، 18 نمونه تهیه شد. ابعاد نهایی (عرض و ارتفاع) نمونه ها با استفاده از کولیس دیجیتال (Mitutoyo, China)
اندازه گیری شد. سپس، نمونه ها به مدت 24 ساعت درون انکوباتور، در آب مقطر با دمای 37 درجه سانتی گراد نگهداری شدند تا از پلیمریزاسیون کامل آن ها اطمینان حاصل شود.

سپس نمونه ها به طور تصادفی بر اساس نوع محلول نگهداری و نوع کامپوزیت، به صورت زیر به شش گروه تقسیم شدند (6=n):

گروه 1: نمونه های TNC که در آب مقطر(7= PH) غوطه ور شدند.

گروه 2: نمونه های TNC که در محلول با 5= PH غوطه ور شدند.

گروه 3: نمونه های TNC که در محلول با 5/2=PH غوطه ور شدند.

گروه 4: نمونه های TNCBF که در آب مقطر(7= PH) غوطه ور شدند.

گروه 5: نمونه های TNCBF که در محلول با 5=PH غوطه ور شدند.

گروه 6: نمونه های TNCBF که در محلول با 5/2= PH غوطه ور شدند.

جدول 1 : خصوصیات کامپوزیت های مورد استفاده در مطالعه

ترکیب محلول های با PH مختلف در جدول2، نشان داده شده است.⁽¹²⁾ نمونه ها در لوله های آزمایش منفرد شماره گذاری شده حاوی ۱۰ میلی لیتر از این محلول ها در انکوباتور با دمای 37 درجه سانتی گراد به مدت 30 روز نگهداری شدند. به دلیل ماهیت بافر محلول های تهیه شده، PH آنها در مقدار تقریبا ثابتی باقی می ماند و در طول زمان دچار تغییر نمی شد.

جدول 2 : ترکیب محلول های مورد استفاده در مطالعه

پس از پایان دوره غوطه وری و خروج نمونه ها از محلول، نمونه ها شسته و خشک شده و سپس استحکام خمشی آنها با استفاده از Universal testing machine (Zwick/ Roell, Germany) اندازه گیری شد. نمونه ها تحت آزمون خمش سه نقطه ای با سرعت کراس 5/0 میلی متر بر دقیقه بارگذاری شدند تا شکست رخ دهد. استحکام خمشی، σ، به مگاپاسکال (MPa)، با استفاده از رابطه زیر محاسبه شد:                                                                        

در این رابطه، F حداکثر میزان بارگذاری روی نمونه قبل از شکست به نیوتن، L فاصله بین دو تکیه گاه به
میلی متر (20 میلی متر)، B عرض نمونه به میلی متر و H ارتفاع نمونه به میلی متر می باشد.

تجزیه و تحلیل آماری با استفاده از نرم افزار کامپیوتری Foundation for Statistical Computing, Vienna, Austria) (R version 4.0.3, R Core Team (2020), R انجام شد. نرمال بودن داده ها با استفاده از آزمون کلموگروف-اسمیرنف ارزیابی شد. ANOVA دو طرفه (Two-way ANOVA) برای ارزیابی تعامل بین متغیرهای مستقل و وابسته استفاده شدند. همه تحلیل های آماری در سطح
معنی داری 05/0 انجام شد.

یافته ها

آزمون کلموگروف-اسمیرنف نشان داد که داده ها توزیع نرمال داشتند (20 /0 = P-value). میانگین ​​استحکام خمشی گروه های مختلف در جدول 3، نشان داده شده است. طبق این جدول، گروه کامپوزیت TNC با PH 5 بیشترین و گروه کامپوزیت TNCBF با PH 7، کمترین استحکام خمشی را داشتند.

جدول 3 : میانگین و انحراف معیار استحکام خمشی در گروه های مطالعه

نمودار 1 : میانگین استحکام خمشی گروه های مطالعه

نمودار 1، میانگین استحکام خمشی گروه های مختلف را مقایسه می کند. میانگین استحکام خمشی کامپوزیت معمولی (TNC)، MPa 92/8±04/88 و برای کامپوزیت بالک فیل(TNCBF)، MPa 64/7±92/81 بود. آزمون Two-way ANOVA برای مقایسه تأثیر متقابل نوع کامپوزیت و اثر PH بکار رفت. نتایج Two-way ANOVA نشان داد نوع کامپوزیت، تأثیر معناداری بر استحکام خمشی داشت به طوری که استحکام خمشی TNC به طور معنی داری بالاتر از TNCBF بود (02/0 = P-value). اما pH محلول، تأثیر معنی داری بر استحکام خمشی نداشت(11 /0 = P-value). همچنین ترکیب اثر نوع کامپوزیت و PH تأثیر معناداری بر استحکام خمشی نشان نداد(33/0 = P-value).

بحث

در محیط دهان، ترمیم های کامپوزیت به طور مداوم یا متناوب تحت حملات شیمیایی مواد غذایی مختلف
می باشند. در هنگام خوردن یا نوشیدن اکسپوژر متناوب اتفاق می افتد و تا زمانی که این مواد از دهان تمیز شوند، ادامه می‌یابد. از طرف دیگر، اکسپوژر مداوم، زمانی اتفاق می افتد که عوامل شیمیایی در مارجین رستوریشن، جذب و توسط باکتری ها تجزیه شوند.⁽²⁰⁾ بنابراین، اغلب بعد از غذا، PH به مقادیر زیر ۴ افت می‌کند. به علاوه بسیاری از نوشیدنی ها مثل کوکاکولا، PH کمتر از ۴ دارند. همچنین، PH ۵ و 5/2 به ترتیب نوشیدنی های اسیدی مانند قهوه و کوکاکولا را شبیه‌سازی می‌کنند.⁽²¹⁾ بنابراین مطالعه حاضر، محیط اسیدی دهان را با غوطه ورسازی نمونه های کامپوزیت در محلول هایی با PH ۵ و 5/2 شبیه‌سازی کرد.

خصوصیات فیزیکو مکانیکال کامپوزیت ها ممکن است تحت تأثیر اکسپوژر مداوم یا متناوب به عوامل شیمیایی متنوع قرار گیرد. استحکام خمشی یکی از این خصوصیات مکانیکی می باشد که برای مقایسه کارایی بلندمدت و بقای کلینیکی ترمیم ها استفاده می شود.⁽²²⁾ برای مثال در حفرات کلاس 3،2،1و4 برای به حداقل رساندن شکست یا دفرمیشن تحت نیروهای اکلوزالی بالا، اغلب کامپوزیتهای با خصوصیات خمشی بالا انتخاب می شود.⁽²³⁾ در طی انجام تست خمشی تنش های پیچیده ای ناشی از ترکیب استرس فشاری، برشی و کششی بر روی نمونه به کار برده می‌شود.^(24و23)

کامپوزیت های بالک فیل و معمولی استفاده شده در این مطالعه، هر دو از یک کارخانه سازنده و ترکیب نزدیک به هم بودند. مطالعه حاضر اثر PH را بر روی استحکام خمشی کامپوزیت های بالک فیل و معمولی ارزیابی کرد. نتایج نشان دادند که PH محلول ها اثر معناداری روی استحکام خمشی دو کامپوزیت ندارد، بنابراین فرضیه اول پذیرفته شد. گزارش شده است که با کاهش PH، فیلرهای کامپوزیت از مواد رزینی خارج می‌شود و ماتریکس تجزیه می شود.⁽²⁵⁾ علاوه بر این، ترمیم های کامپوزیت وقتی برای طولانی مدت در معرض محیط اسیدی قرار بگیرد ممکن است تحت تأثیر آسیب میکرومورفولوژیک بزرگتری قرار بگیرند.⁽²⁶⁾ Scribante و همکاران⁽¹⁰⁾، اثر کوکاکولا را بر روی استحکام خمشی نه کامپوزیت مختلف بررسی کردند. آنها گزارش کردند که یک ماه ذخیره سازی نمونه ها در محلول با PH اسیدی اثری روی استحکام خمشی هشت کامپوزیت ندارد و تنها یک کامپوزیت نانوفیل استحکام پایین‌تر را در محیط اسیدی نشان می دهد. Moreau و همکاران⁽²⁷⁾، اثر PH و زمان غوطه ورسازی را بر روی استحکام خمشی سه RMGI، یک کامپومر و یک کامپوزیت بررسی کردند. آنها گزارش کردند که به طور کلی PH محلول ها اثر کمی روی استحکام خمشی دارد که با مطالعه حاضر هم راستا می باشد. در مطالعه حاضر، عدم تأثیر PH بر استحکام خمشی را می توان به ساختار، ترکیب یا باند بالا بین فیلر و رزین دو کامپوزیت مورد مطالعه نسبت داد.

همچنین نتایج مطالعه حاضر نشان داد که استحکام خمشی کامپوزیت معمولی به طور معنی داری بالاتر از کامپوزیت بالک فیل است، بنابراین، فرضیه دوم رد شد. سیستم مونومر، نوع فیلر، میزان فیلر و اینترفاز فیلر-رزین، روی رفتار مکانیکی کامپوزیت های مختلف اثر می‌گذارد.⁽²⁸⁾ مطالعات نشان داده اند که درصد فیلر، ارتباط نزدیکی با استحکام خمشی و مدول خمشی کامپوزیت ها دارد.^{(30و29و8و7)} همچنین مقادیر درجه تبدیل کامپوزیت هم بر استحکام خمشی آن مؤثر است.⁽³¹⁾ در مطالعه ما، هردو کامپوزیت مورد مطالعه، نوع فیلر و ماتریکس تقریباً مشابهی داشتند، با این وجود تفاوت استحکام خمشی ممکن است به دلیل تفاوت در میزان فیلرکامپوزیت ها باشد(درصد وزنی فیلر کامپوزیت معمولی 81-80 درصد و کامپوزیت بالک فیل 77-75 درصد). برخی محققین گزارش کردند که انتقال استرس بین ذرات فیلر و ماتریکس و نیز ادهیژن بین این اجزا می تواند بر استحکام خمشی کامپوزیت ها مؤثر باشد.^(32و30) شکل فیلر نیز بر استحکام خمشی مؤثر است. تصاویر SEM نشان داده اند که فیلرها در TNCBF شکل نامنظمی دارند. این شکل نامنظم منجر به تجمع استرس بالا در لبه های ذرات فیلر و محلی مناسب برای شروع ترک شده که در نهایت منجر به استحکام خمشی کمتر
می شود.⁽³³⁾ Leprince و همکاران⁽¹⁹⁾، گزارش کردند که خصوصیات خمشی اغلب کامپوزیتهای بالک فیل آزمایش شده در مطالعه آنها، به علت تفاوت در میزان فیلر
کامپوزیت ها، پایین‌تر از کامپوزیت معمولی پرفیلر بود. Abuelenain و همکاران⁽³⁴⁾ گزارش کردند که تفاوت معناداری در استحکام خمشی بین کامپوزیت های بالک فیل و معمولی وجود ندارد. از آن جا که مقادیر استحکام خمشی تحت تأثیر شکل، سایز و شرایط نگهداری نمونه ها
می باشد، بنابراین؛ مطالعات مختلف، نتایج متفاوتی نشان می دهند. در مطالعه Abuelenain⁽³⁴⁾ نمونه ها به صورت خشک برای ۲۴ ساعت در نگهدارنده پلاستیکی در دمای ۲۲ درجه نگهداری شد، در حالی که در مطالعه حاضر، نمونه ها در محلول هایی با PH مختلف در دمای ۳۷ درجه برای ۳۰ روز نگهداری شدند. دلیل دیگر ممکن است تعداد کم نمونه ها در مطالعه ما باشد که منجر به تفاوت کم اما معنادار بین دو کامپوزیت شد.

استاندارد ایزو ۴۰۴۹ حداقل استحکام خمشی ۸۰ مگاپاسکال را برای مواد با بیس پلیمر که برای ترمیم نواحی سطوح اکلوزال استفاده می شوند، مناسب می‌داند.⁽³⁵⁾ دو کامپوزیت مورد مطالعه، پس از 30 روز غوطه وری در محیط اسیدی، مقادیر استحکام خمشی بالای ۸۰ مگاپاسکال را نشان دادند. بنابراین هرچند کامپوزیت معمولی استحکام خمشی بالاتری نسبت به کامپوزیت بالک فیل نشان داد این تفاوت از نظر کلینیکی مهم نمی باشد و هر دو کامپوزیت استحکام خمشی قابل قبولی در شرایط کلینیکی دارند.

در مطالعه ما، نمونه های کامپوزیتی به طور مداوم در محیط اسیدی با دمای 37 درجه به مدت ۳۰ روز نگهداری شدند. بنابراین، ظرفیت بافری بزاق و تغییرات دما در محیط دهان در نظر گرفته نشده است. البته از آنجایی که در محیط دهان ممکن است مواد شیمیایی توسط جرم یا ذرات مواد غذایی در مجاورت مارجین ترمیم ها باقی بمانند، شرایط آزمایشگاهی تا حدی می تواند محیط دهان را شبیه سازی کند.⁽³⁶⁾ با این وجود، نتایج این مطالعه آزمایشگاهی
نمی تواند شرایط بالینی را دقیقاً شبیه سازی کند و برای مطالعه دقیق تر، مطالعات بالینی مورد نیاز است. از طرف دیگر، از آنجایی که کامپوزیت های دندانی طبیعت ویسکوالاستیک دارند، انجام تست خمشی استاتیک
نمی تواند اطلاعات زیادی از ساختار کامپوزیت در اختیار قرار دهد. انجام تست دینامیک می تواند هر دو خصوصیت الاستیک و ویسکوز کامپوزیت ها را نشان دهد.⁽³⁷⁾ همچنین، با توجه به این که محیط دهان در معرض مواد غذایی با PH قلیایی نیز قرار می گیرد بهتر است اثر محلول های قلیایی بر خصوصیات کامپوزیت ها در مطالعات بعدی بررسی شود.

نتیجه گیری

با توجه به محدودیت های این مطالعه آزمایشگاهی، محلول های اسیدی تأثیر قابل توجهی بر استحکام خمشی کامپوزیت های معمولی و بالک فیل ندارند. اگرچه کامپوزیت های معمولی استحکام خمشی بالاتری نسبت به کامپوزیت های بالک فیل نشان دادند، اما هر دو کامپوزیت دارای استحکام خمشی کافی در شرایط بالینی هستند.

تشکر و قدردانی

نویسندگان مطالعه از سرکار خانم دکتر فریماه شمسی، جهت تحلیل داده های آماری و همچنین از دانشکده دندانپزشکی یزد جهت تامین مالی طرح، نهایت تشکر را دارند.