Wpływ dodatku kwasów karboksylowych na czas wiązania i wytrzymałość na ściskanie cementów szkło-jonomerowych

• Autorzy: Biernat M. , Ciołek L. , Jaegermann Z. , Pęczkowski P.

Warianty tytułu

EN

Effects of carboxylic acid addition on the setting time and compressive strength of glass-ionomer cements

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

Cementy szkło-jonomerowe powstają w czasie utwardzania kompozycji złożonych z dwóch składników: szklanego proszku i płynu wiążącego będącego wodnym roztworem polikwasów alkenowych. Wiązanie cementu polega na reakcji kwasowo-zasadowej, gdy jony pierwiastków metalicznych uwalniane z powierzchni szkła wiążą się z polianionami pochodzącymi z polikwasu. Z uwagi na szybki przebieg tej reakcji do płynu wiążącego dodawane są różne związki, które wydłużają czas wiązania kompozycji. Są to najczęściej hydroksykwasy karboksylowe zdolne do kompleksowania jonów uwalnianych ze szkła. W pracy przedstawiono wyniki badań dotyczące wpływu dodatku wybranych hydroksykwasów karboksylowych (winowego, cytrynowego i jabłkowego) oraz kwasu szczawiowego na właściwości kompozycji szkło-jonomerowych. Na potrzeby badań płyny wiążące otrzymywano na podstawie syntezowanego w ICiMB roztworu kopolimeru kwasu akrylowego i itakonowego, wody oraz ww. kwasów karboksylowych. Właściwości kompozycji szkło-jonomerowych otrzymanych na podstawie uzyskanych płynów wiążących określano poprzez pomiar czasu wiązania, a właściwości utwardzonych cementów na podstawie wytrzymałości na ściskanie. Wyniki badań wskazują, że dodatek hydroksykwasów karboksylowych, a zwłaszcza kwasu jabłkowego, powoduje zmniejszenie lepkości płynu wiążącego, wydłużenie czasu wiązania kompozycji szkło- -jonomerowej, a także ułatwia zarabianie cementu. Niestety dodatek ten wpływa niekorzystnie na właściwości wytrzymałościowe otrzymywanych cementów, zmniejszając ich wytrzymałość na ściskanie. Dodatek do płynu wiążącego kwasu szczawiowego może powodować zmianę przebiegu procesu wiązania kompozycji szkło-jonomerowej. W zależności od rodzaju stosowanych dodatków i ich zawartości procentowej w płynie wiążącym czas wiązania kompozycji może zostać skrócony lub wydłużony nie zmieniając przy tym właściwości wytrzymałościowych cementów. Uzyskane wyniki badań wykazują, że na przebieg procesu wiązania kompozycji szkło-jonomerowych może mieć wpływ kilka czynników równocześnie, co może być istotne przy projektowaniu materiałów do nowych zastosowań.

EN

Glass-ionomer cements are created through the curing process of compositions made of two components: glass powder and a bonding liquid - an aqueous solution of polyalkenoic acids. Cement setting is based on an acid-base reaction; when ions of metal elements released from the glass surface bond with polyanions derived from the polyacid. Since the reaction is very fast, various compounds are added to the bonding liquids to extend the composition setting time. These are most often carboxylic hydroxyacids capable of complexing ions released from the glass. The work presents test results regarding the effects of the addition of selected carboxylic hydroxyacids (tartaric, citric, and malic acid) and oxalic acid on the glass-ionomer composition properties. For the purposes of the study, bonding liquids were obtained on the basis of the solution of acrylic acid-itaconic acid copolymer synthesised in the Institute of Ceramics and Building Materials (ICiMB), water and the above listed carboxylic acids. Properties of the glass-ionomer compositions obtained with the bonding liquids were determined through the setting time measurement, while the properties of the cured cements were determined on the basis of compressive strength. Test results indicate that addition of carboxylic hydroxyacids, especially malic acid, reduces the bonding liquid viscosity, extends the glass-ionomer composition setting time, and facilitates cement mixing. Unfortunately, this additive has negative influence on the strength of the cements obtained, reducing their compressive strength. The addition of oxalic acid to the bonding liquid may modify the setting process of glass-ionomer composition. Depending on the type of additives and their percentage content in the bonding liquid, the composition setting time may be reduced or extended, without changing the strength properties of the cements. Test results indicate that there may be several factors that simultaneously affect the glass-ionomer composition setting process, which may be of significance in developing materials for new applications.

Słowa kluczowe

PL

cementy szkło-jonomerowe; czas wiązania; wytrzymałość na ściskanie

EN

glass-ionomer cements; setting time; compressive strength

• Wydawca: Polish Society for Biomaterials in Cracow
• Czasopismo: Engineering of Biomaterials
• Rocznik: 2016
• Tom: Vol. 19, no. 136
• Strony: 2--10
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Biernat M.

• Instytut Ceramiki i Materiałów Budowlanych, Zakład Technologii Ceramik, ul. Postępu 9, 02-676 Warszawa

autor

Ciołek L.

• Instytut Ceramiki i Materiałów Budowlanych, Zakład Technologii Ceramik, ul. Postępu 9, 02-676 Warszawa

autor

Jaegermann Z.

• Instytut Ceramiki i Materiałów Budowlanych, Zakład Technologii Ceramik, ul. Postępu 9, 02-676 Warszawa

autor

Pęczkowski P.

• Instytut Ceramiki i Materiałów Budowlanych, Zakład Technologii Ceramik, ul. Postępu 9, 02-676 Warszawa

Bibliografia

• [1] Karaś J.: Materiały stosowane do odbudowy twardych tkanek zębowych – część I. Szkło i Ceramika 4 (2006) 9-13.
• [2] Karaś J.: Materiały stosowane do odbudowy twardych tkanek zębowych – część II. Szkło i Ceramika 5 (2006) 28-32.
• [3] Wilson A.D., McLean J.W.: Glass monomer cement. Quintessence Publishing Co, Chicago, IL, USA (1988).
• [4] Karaś J., Floriańczyk T., Ciołek L., Jaegermann Z.: Materiały szkło-jonomerowe dla otochirurgii. Szkło i Ceramika 1 (2006) 8-13.
• [5] Ramsden R.T., Herdman R.C.T., Lye R.H.: Ionomeric bone cement in otoneurological surgery. Journal of Laryngology and Otology 106 (1992) 949-953.
• [6] Hatton P.V., Hurrell-Gillingham K., Brook I.M.: Biocompatibility of glass-ionomer bone cements. Journal of Dentistry 34 (2006) 598-601.
• [7] Brook I.M., Hatton P.V.: Glass-ionomers: bioactive implant materials. Biomaterials 19 (1998) 565-571.
• [8] Jonck L.M., Grobbelaar C.J., Strating H.: The biocompatibility of glass-ionomer cement in joint replacement-bulk testing. Clinical Materials 4 (1989) 85-107.
• [9] Wilson A.D., Crisp S., Ferner A.J.: Reactions in glass-ionomer cements: IV. Effect of chelating comonomers on setting behavior. Journal of Dental Research 55 (1976) 489-495.
• [10] Cook W.D.: Dental polyelectrolyte cements. III. Effect of additives on their rheology. Biomaterials 4 (1983) 85-88.
• [11] Cook W.D.: Setting of dental polyelectrolyte cements-viscosity studies of model systems. Journal of Biomedical Materials Research 17 (1983) 283-291.
• [12] Hill R.G., Wilson A.D.: A rheological study of the role of additives on the stting of glass-ionomer cements. Journal of Dental Research 67 (1988) 1446-1450.
• [13] Prosser H.J., Jerome S.M., Wilson A.D.: The effect of additives on the setting properties of a glass-ionomer cement. Journal of Dental Research 61 (1982) 1195-1198.
• [14] Crisp S., Ferner A.J., Lewis B.G., Wilson A.D.: Properties of improved glass ionomer cement formulations. Journal of Dentistry 3 (1975) 125-130.
• [15] Crisp S., Wilson A.D.: Reactions in glass-ionomer cements: V. Effect of incorporating tartaric acid in the cement liquid. Journal of Dental Research 55 (1976) 1023-31.
• [16] Prentice L.H., Tyas M., Burrow M.F.: The effect of oxalic acid incorporation on the setting time and strength of a glass-ionomer cement. Acta Biomaterialia 2 (2006) 109-112.
• [17] Gillam D.G., Mordan N.J., Sinodinou A.D., Tang J.Y., Knowles J.C., Gibson I.R.: The effects of oxalate-containing products on the exposed dentine surface: an SEM investigation. Journal of Oral Rehabilitation 28 (2001) 1037-1044.
• [18] Pashley D.H., Carvalho R.M., Pereira J.C., Villanueva R., Tay F.R.: The use of oxalate to reduce dentin permeability under adhesive restorations. American Journal of Dentistry 14 (2001) 89-94.
• [19] Massilia R.M., Melgar M.J., Belloso M.O.: Antimicrobial activity of malic acid against Listeria monocytogenes, Salmonella Enteritidis and Escherichia coli O157:H7 in apple, pear and melon juices. Food Control.
• [20] (2009) 105-112. [20] Almasoud A., Hettiarachchy N., Rayaprolu S., Babu D., Min Kwon Y., Mauromoustakos A.: Inhibitory effects of lactic and malic organic acids on autoinducer type 2 (AI-2) quorum sensing of Escherichia coli O157:H7 and Salmonella Typhimurium. LWT Food Science and Technology 66 (2016) 560-564.
• [21] Karaś J., Florańczyk T., Polesiński Z.: Stomatologiczna kompozycja szkło-jonomerowa. Opis patentowy PL 188324 (2005).

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).