"Etude des propriétés physico-chimiques et biologiques de composites dentaires à base de résines organiques et de charges minérales radiopacifiantes"

Abstract

يهدف هذا العمل إلى تحليل وتقييم الخواص الفيزيائية، والكيميائية، والبيولوجية لكومبوزيت أسنان مطور عملياً، مكون من راتنج عضوي مدعم بحشوات معدنية مهيأة للاشعاع، مثل هيدروكسي أباتيت (HA) وطين البنتونيت. تستخدم هذه المواد المركبة في طب الأسنان بهدف استعادة البنية الناقصة للأسنان، تحسين مقاومتها الميكانيكية، وتقليل الانكماش الحاصل أثناء التصلب. يتكون الطور العضوي من: Bis-GMA و TEGDMA كمونومير أساسي، و DMAEMA/CQ ككاشف لزوجة بنسبة 25% إلى 75%، في حين أن الطور المعدني يتضمن: هيدروكسي أباتيت مستخلص من عظم البقر، معطم بأكاسيد CeO₂ و La₂O₃ و طين البنتونيت المعالج بمحلول سداسي بروميدينوم و بروميد. تم استخدام مطيافية الأشعة تحت الحمراء (FT-IR) لتحليل المركبات وتأكيد تكوين البنية الكيميائية للكومبوزيت، إضافة إلى تحديد النسب المثلى لكل من الطور العضوي والمعدني. كما تم تعريض العينات لأشعة فوق بنفسجية لإحداث بلورة ضوئية وتشكيل الراتنج حيث أظهرت النتائج أن درجة البلورة تنخفض بزيادة نسبة الحشوة، حيث بلغت 76.98% بدون حشوة وانخفضت إلى 57.95% بنسبة 54.11g HAp/CeO₂. كما تبين أن HAp/CeO₂ يحقق درجة بلورة أعلى وأكثر استقراراً عند نسبة حشوة HAp/La₂O₃ بنسبة 60%. إضافة إلى ذلك، تم اختبار العلامة الإشعاعية للكومبوزيت السني التجريبي المحضر في المختبر، ودراسة تأثير كل من طبيعة وحجم المواد الناقلة للأشعة السينية على درجة العلامة المتحققة، كما ارتفعت العلامة الإشعاعية مع ارتفاع نسبة وطبيعة العناصر، مسجلة أعلى قيمة (RA = 3.12) لعينة %20La₂O₃ + HAp. و في الأخير، تم تقييم النشاط البيولوجي باستخدام اختبار الانتشار على وسط آغار للكشف عن الفعالية المضادة للبكتيريا، فقد أظهرت العينات المحتوية على 60% HAp مطعمة بـ 20% من La₂O₃ و CeO₂ فعالية واضحة ضد Streptococcus mutans، بإقطار تثبيط بلغت 16 مم و13 مم على التوالي، بينما سجلت BNT بتركيز 20% فعالية متوسطة بقطر 13 مم. تمثل هذه الدراسة خطوة نحو تطوير مواد حيوية فعالة ومبتكرة في مجال ترميم الأسنان، تتميز بخصائص محسنة واستجابة بيولوجية مناسبة.

الملخص: يهدف هذا العمل إلى تحليل وتقييم الخواص الفيزيائية، والكيميائية، والبيولوجية لكومبوزيت أسنان مطور عملياً، مكون من راتنج عضوي مدعم بحشوات معدنية مهيأة للاشعاع، مثل هيدروكسي أباتيت (HA) وطين البنتونيت. تستخدم هذه المواد المركبة في طب الأسنان بهدف استعادة البنية الناقصة للأسنان، تحسين مقاومتها الميكانيكية، وتقليل الانكماش الحاصل أثناء التصلب. يتكون الطور العضوي من: Bis-GMA و TEGDMA كمونومير أساسي، و DMAEMA/CQ ككاشف لزوجة بنسبة 25% إلى 75%، في حين أن الطور المعدني يتضمن: هيدروكسي أباتيت مستخلص من عظم البقر، معطم بأكاسيد CeO₂ و La₂O₃ و طين البنتونيت المعالج بمحلول سداسي بروميدينوم و بروميد. تم استخدام مطيافية الأشعة تحت الحمراء (FT-IR) لتحليل المركبات وتأكيد تكوين البنية الكيميائية للكومبوزيت، إضافة إلى تحديد النسب المثلى لكل من الطور العضوي والمعدني. كما تم تعريض العينات لأشعة فوق بنفسجية لإحداث بلورة ضوئية وتشكيل الراتنج حيث أظهرت النتائج أن درجة البلورة تنخفض بزيادة نسبة الحشوة، حيث بلغت 76.98% بدون حشوة وانخفضت إلى 57.95% بنسبة 54.11g HAp/CeO₂. كما تبين أن HAp/CeO₂ يحقق درجة بلورة أعلى وأكثر استقراراً عند نسبة حشوة HAp/La₂O₃ بنسبة 60%. إضافة إلى ذلك، تم اختبار العلامة الإشعاعية للكومبوزيت السني التجريبي المحضر في المختبر، ودراسة تأثير كل من طبيعة وحجم المواد الناقلة للأشعة السينية على درجة العلامة المتحققة، كما ارتفعت العلامة الإشعاعية مع ارتفاع نسبة وطبيعة العناصر، مسجلة أعلى قيمة (RA = 3.12) لعينة %20La₂O₃ + HAp. و في الأخير، تم تقييم النشاط البيولوجي باستخدام اختبار الانتشار على وسط آغار للكشف عن الفعالية المضادة للبكتيريا، فقد أظهرت العينات المحتوية على 60% HAp مطعمة بـ 20% من La₂O₃ و CeO₂ فعالية واضحة ضد Streptococcus mutans، بإقطار تثبيط بلغت 16 مم و13 مم على التوالي، بينما سجلت BNT بتركيز 20% فعالية متوسطة بقطر 13 مم. تمثل هذه الدراسة خطوة نحو تطوير مواد حيوية فعالة ومبتكرة في مجال ترميم الأسنان، تتميز بخصائص محسنة واستجابة بيولوجية مناسبة. الكلمات المفتاحية: كومبوزيت الأسنان، راتنج عضوي، هيدروكسي أباتيت، طين البنتونيت، البلورة الضوئية، العلامة الإشعاعية، نشاط مضاد للميكروبات.

Abstract: This study aims to analyze and evaluate the physical, chemical, and biological properties of a practically developed dental composite composed of an organic resin reinforced with radiopaque mineral fillers such as hydroxyapatite (HA) and bentonite clay. These composite materials are used in dentistry to restore damaged tooth structures, enhance mechanical resistance, and reduce shrinkage during curing. The organic phase consists of Bis-GMA as the main monomer and TEGDMA as a viscosity reducer in a 75% to 25% ratio, with CQ/DMAEMA as a photoinitiator. The mineral phase includes hydroxyapatite derived from bovine bones, doped with CeO₂ and La₂O₃ oxides, as well as bentonite clay treated with hexadecylpyridinium bromide. Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR) was used to analyze the compounds and confirm the chemical structure of the composite, in addition to determining the optimal ratios of the organic and inorganic phases. Samples were exposed to visible light to initiate photopolymerization of the resin. Results showed that the degree of polymerization decreased with increasing filler content, reaching 76.98% without filler, dropping to 57.95% for the HAp/CeO₂ sample and 54.11% for the HAp/La₂O₃ sample at 60% filler. HAp/CeO₂ demonstrated a higher and more stable degree of polymerization, especially at higher doping levels. The radiopacity of the experimental dental composite was also tested, examining the effect of the type and size of the radiopaque materials. Radiopacity increased with higher filler content and doping, with the highest value (RA = 3.12) recorded for the HAp sample doped with 20% La₂O₃. Finally, the biological activity was assessed using the agar diffusion method to evaluate antibacterial effectiveness. Samples containing 60% HAp doped with 20% of La₂O₃ and CeO₂ showed clear activity against Streptococcus mutans, with inhibition zones of 16 mm and 13 mm respectively, while bentonite at 20% showed moderate activity with a 13 mm inhibition zone. This study represents a step toward developing effective and innovative bioactive materials for dental restoration, featuring improved properties and appropriate biological response.