マイクロフィルドコンポジットレジンの選択された特性に及ぼすナノフィラー分画の影響

Impact of Nanofiller Fractions on Selected Properties of Microfilled Composite Resin.

抄録

目的:

ナノメートルサイズの粒子状フィラーの様々な重量分率を組み込むことが、マイクロフィルド複合樹脂の特定の特性に及ぼす影響を評価すること。

OBJECTIVE: To assess the impact of incorporating various weight fractions of nanometre-sized particulate fillers on specific properties of microfilled composite resin.

方法:

29wt%の樹脂マトリックス（BisGMA/TEGDMA）と71wt%のシラン処理微粒子フィラー（Ø 0.4 µm）を混合してマイクロフィルド複合樹脂を調製した。その後，高速混合機を用いて，ナノメートルサイズ（180 nm）のフィラーを0，5，10，15，20，25，30，35 wt.%と徐々に添加した．各コンポジットレジンについて、万能試験機（ISO規格4049）による3点曲げ試験で曲げ特性（n=8）を評価した。フーリエ変換赤外分光分析（FTIR）を用いてモノマー転化率（DC%）を算出した。表面の微小硬度（ビッカース）も測定した。表面光沢は研磨前と研磨後に測定した（4,000グリットのペーパー）。15,000サイクルの咀嚼シミュレーターを使用し、ボールオンフラットの構成で2体摩耗試験を実施した。摩耗深さの測定には、非接触式3D光学式プロフィロメーターを使用した。結果を統計的に解釈するために分散分析（ANOVA）を適用し、Tukeyによるポストホック分析を行った。

METHODS: Microfilled composite resin was prepared by mixing 29 wt.% of resin matrix (BisGMA/TEGDMA) with the 71 wt.% of silane treated particulate fillers (Ø 0.4 µm). Then, various fractions of nanometre-sized (180 nm) fillers (0, 5, 10, 15, 20, 25, 30 and 35 wt.%) were added gradually using a high-speed mixing machine. For each composite resin, flexural properties (n = 8) were evaluated using a three-point bending test on a universal testing machine (ISO standard 4049). Fourier transform infrared (FTIR)-spectrometry was used to calculate the degree of monomer conversion (DC%). Surface microhardess (Vickers) was also determined. Surface gloss was measured before and after polishing (4,000-grit paper). A two-body wear test was performed in a ball-on-flat configuration using a chewing simulator with 15,000 cycles. A non-contact 3D optical profilometer was utilised to measure wear depth. An analysis of variance (ANOVA) was applied to interpret the results statistically, then a post hoc Tukey analysis was performed.

結果:

ANOVAにより、ナノフィラーの割合が曲げ弾性率、DC％、微小硬度、光沢、摩耗深さに有意な影響（P 0.05）を及ぼすことが明らかになった。ナノフィラーを含まないグループは、DC％（56.6％）、研磨後の光沢（76.2GU）および耐摩耗性（24.2μm）の値が最も高かったのに対し、ナノフィラーを35wt.%添加したグループは、曲げ弾性率（9GPa）および微小硬度（70VH）が最も高かった。

RESULTS: ANOVA revealed that the fraction of nanofillers had a significant effect (P 0.05) on flexural modulus, DC%, microhardness, gloss and wear depth. The group without nanofillers showed the highest DC% (56.6%), gloss after polishing (76.2 GU) and wear resistance (24.2 µm) values, whereas the group with 35 wt.% of nanofillers had the highest flexural modulus (9 GPa) and microhardness (70 VH).

結論:

マイクロフィルドコンポジットレジンにナノフィラーを添加することは有益であるが、その比率を注意深く評価することが不可欠である。コンポジットレジンのすべての特性を1つの処方で一度に最適化することは困難である。

CONCLUSION: It is beneficial to add nanofillers to microfilled composite resin; however, it is essential to assess the proportion ratio carefully. Optimising all the properties of composite resin at once with just one formulation is challenging.