BIOMATERIALEN
SAMENVATTING
H1 PROTHESEBASISMATERIALEN
SOORTEN PROTHESES
Algemeen
- Verankeringsmechanismen
• Zijn voor sommige protheses nodig
• Anderen
o Goed passend exemplaar
o Speekselkracht
§ Zorgt voor capillaire zuigkracht
Soorten
- Volledige prothese (VP)
• Procedure
o Afdruk alginaat
o Individuele afdrukname
§ Met individuele lepel en elastomeer
o Bepaling occlusie/articulatie
§ Mbv beetplaten en waswallen
§ Voor vaststellen beetrelatie
o Passen in was
§ Evt. nog aanpassingen
o Plaatsen
- Partiële, uitneembare prothese (PP)
• Procedure
o Tandpreparatie
o Metaal keramiek kroon maken
o Kronen plaatsen
o Uitneembare prothese passen en plaatsen
- Digital dentures
• Algemeen
o Kunsthars
§ Is extreem gepolymeriseerd
§ Vrijwel geen restmonomeren
o Is ongezond
o Wel bij klassieke prothese
s Geen 100% polymerisatie
• Procedure
o Scannen
o Beetregistratie
o Digitaal 3D ontwerp
o Afwerken en versturen
HISTORISCH OVERZICHT VAN ONTWIKKELING
Verloop
- Beenmaterialen
- Hout
- Ivoor met humane tanden
- Porselein, schildpadmateriaal, gegoten, laag-smeltende legeringen
- Vulcaniet
• Eerste polymeer
1
, • Donkere kleur
• Opaak
- Polymethylmethacrylaat (PMMA)
• 1936
• Voordelen
o Betere esthetiek
o Betere fysische eigenschappen
o Gemakkelijkere verwerking
o Goed beschikbaar
o Goedkoop
POLYMEREN EN POLYMERISATIE
Eigenschappen
- Polymeren
• Moleculairgewicht (MG)
o MGpolymeer = x.MGmonomeer
o Duizend-miljoenen monomeren
o ≠ ketenlengtes
§ MG=MGgemiddeld
• Polymerisatie(conversie)graad
o Maat voor #monomeren in een polymeer/graad van crosslinking
o Uitgedrukt in % van overblijvende dubbele bindingen
o Constant bij polymerisatie onder constante condities
• Ketens verschillen in lengte (andere MG)
o Geen vaste fysische eigenschappen
§ Smeltpunt, hardheid
- Bepaald door
• Chemische samenstelling
• Ruimtelijke schikking van de moleculen
• Moleculair gewicht en polymerisatiegraad
o Moleculair gewicht
§ ~ Sterkte, hardheid, E-modulus, weerstand tegen kruip, broosheid
o Kristalliniteit
§ ~ Sterkte, hardheid, E-modulus, weerstand tegen kruip, broosheid
o Meeste polymeren zijn amorf
§ Onregelmatige schikking van atomen in de ruimte
§ = Glassy polymeren
o Toevoeging van plasticeermoleculen zorgt voor verlaging van de
glastransitietemperatuur
§ = Temperatuur waarbij polymeer ophoudt glasachtig en broos te zijn en
rubberachtig wordt
o Expansie door waterabsorptie
o Volumetrische krimp/krimpspanning
Polymerisatie monomeren
- Algemene polymerisatie
• Monomeren (MMA) polymeriseren tot polymeren (PMMA)
• Homopolymeren vormen covalente bindingen tot co-polymeren
• Lineaire polymeren vormen om tot vertakte polymeren
o Ketens worden onderling verbonden door zwakke bindingen
o Thermoplastisch (reversibel) proces:
§ Bij verwarmen worden bindingen gebroken (materiaal wordt zacht)
§ Bij afkoelen worden de bindingen hersteld (materiaal wordt hard)
• Vorming cross-linked polymeren
2
, o Netwerk van covalent verbonden polymeerketens (macromolecule)
o Hoger smeltpunt, minder waterabsorptie
o Thermohardend (irreversibel)
o Bv. Siliconen, cis-polyisopreen, bisfenol A-diacrylaat, cross-linked PMMA
- Soorten polymerisatie
• Via condensatiepolymerisatie
o Minder gunstig
o Vorming van bijproducten
§ Moeten afgevoerd worden
o Voor vorming macromoleculen met hoog MG
§ Bv. ammoniak, waterstofchloride en water
o Bij (poly)condensatiesiliconen
§ Gedeeltelijke polymerisatie (laag MG)
§ Afvoer van meeste bijproducten
• Via additiepolymerisatie
o Zie vorig jaar composieten
§ Initiatie
o Licht met golflengte 470nm op camphoroquinolone "
camphoroquinolone-radicaal " binding van O2 " vertraging volgende
binding
o Evt. chemische activatie dmv DMPT
§ Start reactie
o CQ-radicaal bindt aan BIS-GMA monomeer " monoradicaal
§ Ketenreactie
o Monoradicaal bindt met volgende monomeer …
§ Stopreactie
o Als monomeren op zijn " binding aan CQ-radicaal " stop reactie
o Geen vorming bijproducten
o MGpolymeer =x.MGmonomeer
o Technisch uitvoerbaar
§ Manieren
o Bulk- of blok polymerisatie
s Geen verdunning
s Initiatie oiv warmte, licht, chemisch, auto-polymerisatie, dual
cure…
s Gebruik bij
◊ Polymerisatie van composieten
◊ Persen van prothesen
s Voordelen
◊ Geen verontreiniging
p Geen bijproducten
s Nadelen
◊ Warmteontwikkeling kan niet afgevoerd worden " krimp
◊ Onvolledige polymerisatie " vrije monomeren " irriterend
o Polymerisatie in oplossing
s Betere temperatuurregeling
s Gevormde polymeer
◊ Oplosbaar in oplosmiddel
s Nadelen
◊ Niet zo’n lange ketens
◊ Moeilijk om polymeer en oplosmiddel volledig te scheiden
o Polymerisatie door emulsie
s Vloeistof in vloeistof
s Monomeren
◊ Worden geëmulgeerd in inerte vloeistof (mn water)
3
, p Mbv. Emulgator (bv. zeep) en stabilisator (bv. gelatine)
p Vorming van melk of latex van monomeer
s Initiatie
◊ Enkel oplosbaar in water " polymerisatie in water "
neerslaan, affilteren en uitwassen polymeerdeeltjes
o Polymerisatie door suspensie
s Vaste stof in vloeistof
s Meest gebruikt
◊ Voor bereiding PMMA-polymeerpoeder
s Monomeren
◊ Worden geëmulgeerd in inerte vloeistof (mn water)
p Mbv. Emulgator (bv. zeep) en stabilisator (bv. gelatine)
p Vorming van melk of latex van monomeer
s Initiator
◊ Enkel oplosbaar in monomeer druppels
p Niet in omgevende dispersiemiddel
p " Polymerisatie met vorming van polymeer parels
SAMENSTELLING EN BEREIDING
Initiatiemogelijkheden
- Warmte-polymeriseerbaar
• Impactweerstandig acrylhars (IWA)
o # Impactweerstand en $ Krakeleringseffect
§ Door incorporatie van rubberfase in partikels (= inclusie van rubber)
§ Tijdens suspensiepolymerisatie
o Monomeer
§ Bevat weinig/geen cross-linking
§ Korte verwerkingstijd
• Snelhardend acrylhars (SHA)
o Snelle polymerisatie
§ Zonder porositeiten
o Door dubbel initiator-systeem (warmte + chemisch)
§ 20 min in kokend water
• Deegvormig acrylhars (PVA-polyvinylacrylaat)
o Geleverd als
§ Poeder/vloeistof
§ Deegvorm
o Geleverd in platen
o Betere vermenging en dosering
• Verstevigd acrylhars
• Conventioneel PMMA
o Meest gebruikt
o Poeder
§ PMMA
o In parelvorm
s Verkregen uit suspensie-polymerisatie
o Variëren in dm
s Voor verbetering stapeling
o Hoge polymerisatiegraad
s Sterker en minder krimp
o Krimp
s Bij eerste polymerisatie door fabrikant
s Nadien verder polymeriseren
◊ Al veel bindingen bezet " toevoegen van crosslinkers
§ Initiator
4
SAMENVATTING
H1 PROTHESEBASISMATERIALEN
SOORTEN PROTHESES
Algemeen
- Verankeringsmechanismen
• Zijn voor sommige protheses nodig
• Anderen
o Goed passend exemplaar
o Speekselkracht
§ Zorgt voor capillaire zuigkracht
Soorten
- Volledige prothese (VP)
• Procedure
o Afdruk alginaat
o Individuele afdrukname
§ Met individuele lepel en elastomeer
o Bepaling occlusie/articulatie
§ Mbv beetplaten en waswallen
§ Voor vaststellen beetrelatie
o Passen in was
§ Evt. nog aanpassingen
o Plaatsen
- Partiële, uitneembare prothese (PP)
• Procedure
o Tandpreparatie
o Metaal keramiek kroon maken
o Kronen plaatsen
o Uitneembare prothese passen en plaatsen
- Digital dentures
• Algemeen
o Kunsthars
§ Is extreem gepolymeriseerd
§ Vrijwel geen restmonomeren
o Is ongezond
o Wel bij klassieke prothese
s Geen 100% polymerisatie
• Procedure
o Scannen
o Beetregistratie
o Digitaal 3D ontwerp
o Afwerken en versturen
HISTORISCH OVERZICHT VAN ONTWIKKELING
Verloop
- Beenmaterialen
- Hout
- Ivoor met humane tanden
- Porselein, schildpadmateriaal, gegoten, laag-smeltende legeringen
- Vulcaniet
• Eerste polymeer
1
, • Donkere kleur
• Opaak
- Polymethylmethacrylaat (PMMA)
• 1936
• Voordelen
o Betere esthetiek
o Betere fysische eigenschappen
o Gemakkelijkere verwerking
o Goed beschikbaar
o Goedkoop
POLYMEREN EN POLYMERISATIE
Eigenschappen
- Polymeren
• Moleculairgewicht (MG)
o MGpolymeer = x.MGmonomeer
o Duizend-miljoenen monomeren
o ≠ ketenlengtes
§ MG=MGgemiddeld
• Polymerisatie(conversie)graad
o Maat voor #monomeren in een polymeer/graad van crosslinking
o Uitgedrukt in % van overblijvende dubbele bindingen
o Constant bij polymerisatie onder constante condities
• Ketens verschillen in lengte (andere MG)
o Geen vaste fysische eigenschappen
§ Smeltpunt, hardheid
- Bepaald door
• Chemische samenstelling
• Ruimtelijke schikking van de moleculen
• Moleculair gewicht en polymerisatiegraad
o Moleculair gewicht
§ ~ Sterkte, hardheid, E-modulus, weerstand tegen kruip, broosheid
o Kristalliniteit
§ ~ Sterkte, hardheid, E-modulus, weerstand tegen kruip, broosheid
o Meeste polymeren zijn amorf
§ Onregelmatige schikking van atomen in de ruimte
§ = Glassy polymeren
o Toevoeging van plasticeermoleculen zorgt voor verlaging van de
glastransitietemperatuur
§ = Temperatuur waarbij polymeer ophoudt glasachtig en broos te zijn en
rubberachtig wordt
o Expansie door waterabsorptie
o Volumetrische krimp/krimpspanning
Polymerisatie monomeren
- Algemene polymerisatie
• Monomeren (MMA) polymeriseren tot polymeren (PMMA)
• Homopolymeren vormen covalente bindingen tot co-polymeren
• Lineaire polymeren vormen om tot vertakte polymeren
o Ketens worden onderling verbonden door zwakke bindingen
o Thermoplastisch (reversibel) proces:
§ Bij verwarmen worden bindingen gebroken (materiaal wordt zacht)
§ Bij afkoelen worden de bindingen hersteld (materiaal wordt hard)
• Vorming cross-linked polymeren
2
, o Netwerk van covalent verbonden polymeerketens (macromolecule)
o Hoger smeltpunt, minder waterabsorptie
o Thermohardend (irreversibel)
o Bv. Siliconen, cis-polyisopreen, bisfenol A-diacrylaat, cross-linked PMMA
- Soorten polymerisatie
• Via condensatiepolymerisatie
o Minder gunstig
o Vorming van bijproducten
§ Moeten afgevoerd worden
o Voor vorming macromoleculen met hoog MG
§ Bv. ammoniak, waterstofchloride en water
o Bij (poly)condensatiesiliconen
§ Gedeeltelijke polymerisatie (laag MG)
§ Afvoer van meeste bijproducten
• Via additiepolymerisatie
o Zie vorig jaar composieten
§ Initiatie
o Licht met golflengte 470nm op camphoroquinolone "
camphoroquinolone-radicaal " binding van O2 " vertraging volgende
binding
o Evt. chemische activatie dmv DMPT
§ Start reactie
o CQ-radicaal bindt aan BIS-GMA monomeer " monoradicaal
§ Ketenreactie
o Monoradicaal bindt met volgende monomeer …
§ Stopreactie
o Als monomeren op zijn " binding aan CQ-radicaal " stop reactie
o Geen vorming bijproducten
o MGpolymeer =x.MGmonomeer
o Technisch uitvoerbaar
§ Manieren
o Bulk- of blok polymerisatie
s Geen verdunning
s Initiatie oiv warmte, licht, chemisch, auto-polymerisatie, dual
cure…
s Gebruik bij
◊ Polymerisatie van composieten
◊ Persen van prothesen
s Voordelen
◊ Geen verontreiniging
p Geen bijproducten
s Nadelen
◊ Warmteontwikkeling kan niet afgevoerd worden " krimp
◊ Onvolledige polymerisatie " vrije monomeren " irriterend
o Polymerisatie in oplossing
s Betere temperatuurregeling
s Gevormde polymeer
◊ Oplosbaar in oplosmiddel
s Nadelen
◊ Niet zo’n lange ketens
◊ Moeilijk om polymeer en oplosmiddel volledig te scheiden
o Polymerisatie door emulsie
s Vloeistof in vloeistof
s Monomeren
◊ Worden geëmulgeerd in inerte vloeistof (mn water)
3
, p Mbv. Emulgator (bv. zeep) en stabilisator (bv. gelatine)
p Vorming van melk of latex van monomeer
s Initiatie
◊ Enkel oplosbaar in water " polymerisatie in water "
neerslaan, affilteren en uitwassen polymeerdeeltjes
o Polymerisatie door suspensie
s Vaste stof in vloeistof
s Meest gebruikt
◊ Voor bereiding PMMA-polymeerpoeder
s Monomeren
◊ Worden geëmulgeerd in inerte vloeistof (mn water)
p Mbv. Emulgator (bv. zeep) en stabilisator (bv. gelatine)
p Vorming van melk of latex van monomeer
s Initiator
◊ Enkel oplosbaar in monomeer druppels
p Niet in omgevende dispersiemiddel
p " Polymerisatie met vorming van polymeer parels
SAMENSTELLING EN BEREIDING
Initiatiemogelijkheden
- Warmte-polymeriseerbaar
• Impactweerstandig acrylhars (IWA)
o # Impactweerstand en $ Krakeleringseffect
§ Door incorporatie van rubberfase in partikels (= inclusie van rubber)
§ Tijdens suspensiepolymerisatie
o Monomeer
§ Bevat weinig/geen cross-linking
§ Korte verwerkingstijd
• Snelhardend acrylhars (SHA)
o Snelle polymerisatie
§ Zonder porositeiten
o Door dubbel initiator-systeem (warmte + chemisch)
§ 20 min in kokend water
• Deegvormig acrylhars (PVA-polyvinylacrylaat)
o Geleverd als
§ Poeder/vloeistof
§ Deegvorm
o Geleverd in platen
o Betere vermenging en dosering
• Verstevigd acrylhars
• Conventioneel PMMA
o Meest gebruikt
o Poeder
§ PMMA
o In parelvorm
s Verkregen uit suspensie-polymerisatie
o Variëren in dm
s Voor verbetering stapeling
o Hoge polymerisatiegraad
s Sterker en minder krimp
o Krimp
s Bij eerste polymerisatie door fabrikant
s Nadien verder polymeriseren
◊ Al veel bindingen bezet " toevoegen van crosslinkers
§ Initiator
4
