DOI: https://doi.org/10.1186/s12903-025-06886-3
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41024048
تاريخ النشر: 2025-09-29
المؤلف: Gozde Ozciftci وآخرون
الموضوع الرئيسي: المواد السنية والترميمات
نظرة عامة
**نظرة عامة**
تهدف هذه الدراسة إلى تقييم تأثيرات أوقات المعالجة المتغيرة (3 ثوانٍ، 10 ثوانٍ، و20 ثانية) باستخدام وحدة معالجة متقدمة من الصمامات الثنائية الباعثة للضوء (LED) على درجة التحويل (DC%)، والصلابة الدقيقة، ونسبة الصلابة لثلاثة مواد راتنجية مركبة: PowerFill، PowerFlow، وOmnichroma Flow Bulk. تم إعداد 180 عينة أسطوانية، تم تخصيص نصفها لتحليل DC% عبر مطيافية الأشعة تحت الحمراء بتحويل فورييه (FTIR) والنصف الآخر لاختبار الصلابة الدقيقة باستخدام طريقة فيكرز. تم إجراء تحليلات إحصائية، بما في ذلك اختبارات t المزدوجة، وتحليل التباين (ANOVA)، واختبارات توكي، لتقييم النتائج (p < 0.05). أشارت النتائج إلى وجود اختلافات كبيرة في DC% بين السطحين العلوي والسفلي عبر جميع المجموعات (p < 0.05). حقق PowerFill قيم DC% أعلى عند 3 ثوانٍ، بينما احتاجت PowerFlow وOmnichroma Flow Bulk إلى أوقات معالجة أطول (10 ثوانٍ و20 ثانية، على التوالي) للوصول إلى مستويات قابلة للمقارنة. كشفت نتائج الصلابة الدقيقة أن نوع المادة ومدة البلمرة أثرت بشكل كبير على صلابة السطح السفلي (p = 0.000)، مع ارتباط أوقات المعالجة الأطول بقيم صلابة دقيقة أعلى. ومن الجدير بالذكر أن أعلى نسبة صلابة دقيقة لوحظت في مجموعة PowerFill عند 20 ثانية (p = 0.029). تستنتج الدراسة أنه بينما يمكن أن تكون مدة المعالجة 3 ثوانٍ فعالة، يُوصى بتمديد المدة إلى 10 ثوانٍ أو أكثر لتحقيق بلمرة أكثر تجانسًا عبر راتنجات مركبة مختلفة.
مقدمة
تسلط مقدمة هذه الورقة البحثية الضوء على الدور المهم لتقنيات المعالجة بالضوء في الترميمات السنية، مشددة على تحول الصناعة نحو المواد والتقنيات السريعة المعالجة التي تقلل من الوقت والتكاليف السريرية. لقد عزز تطوير وحدات بلمرة الصمامات الثنائية الباعثة للضوء (LED) المتقدمة، وخاصة الأجهزة من الجيل الرابع مثل Bluephase PowerCure، كفاءة البلمرة من خلال استخدام طيف واسع من الضوء (385-515 نانومتر) وتقديم أوضاع معالجة متعددة. تهدف هذه الابتكارات إلى تحسين الخصائص الفيزيائية للراتنجات المركبة، التي غالبًا ما تعاني من عدم اكتمال الربط المتقاطع والمونومرات المتبقية التي يمكن أن تضر باستقرارها.
تناقش الورقة أهمية آليات البلمرة المتحكم فيها، مثل دمج β-أليل سلفون (AFCT) في الشبكات القائمة على ثنائي الميثاكريلات، والتي يمكن أن تعزز الخصائص الميكانيكية والتجانس للمادة المعالجة. كما تتناول المعلمات الحرجة للبلمرة، بما في ذلك شدة الضوء ومدة التعرض، التي تؤثر مباشرة على درجة التحويل (DC) والصلابة الدقيقة للمواد. تهدف الدراسة إلى تقييم تأثيرات أوقات المعالجة المختلفة (3 ثوانٍ، 10 ثوانٍ، و20 ثانية) على DC، والصلابة الدقيقة، ونسبة الصلابة لأنواع مختلفة من راتنجات المركبة، مختبرة الفرضية القائلة بأن مدة المعالجة لا تؤثر بشكل كبير على هذه الخصائص.
الطرق
في هذه الدراسة المخبرية التي أجريت في جامعة إيجه، قام الباحثون بالتحقيق في خصائص ثلاثة راتنجات مركبة: PowerFill وPowerFlow (كلاهما من إيفوكلار، ليختنشتاين) وOmnichroma Flow Bulk (من توكوياما، اليابان). استخدمت الدراسة جهاز معالجة بالضوء LED من الجيل الثالث، Bluephase PowerCure (إيفوكلار)، لبلمرة الراتنجات تحت شدة ضوء ومدة مختلفة: 20 ثانية عند 1000 مW/cm²، 10 ثوانٍ عند 1000 مW/cm²، و3 ثوانٍ عند 3050 مW/cm². تم تفصيل تركيبات المواد، والمصنعين، وأرقام الدفعات في الجدول 1.
لضمان تحليل إحصائي قوي، تم إجراء تحليل القوة باستخدام برنامج G*Power 3.1، مما حدد الحد الأدنى لحجم العينة بـ 45 (15 عينة لكل مجموعة راتنج) استنادًا إلى تحليل التباين أحادي الاتجاه بمستوى دلالة 0.05، وقوة إحصائية 0.80، وحجم تأثير 0.50. لتقليل فقد البيانات المحتمل، تم إعداد إجمالي 180 عينة، مقسمة إلى فئتين للاختبار: اختبار الصلابة الدقيقة مع 90 عينة (30 لكل مجموعة راتنج مركب و10 لمجموعات فرعية).
النتائج
تكشف نتائج الدراسة حول بلمرة راتنجات المركبة باستخدام جهاز الضوء LED Bluephase PowerCure عن اختلافات كبيرة في درجة التحويل (DC) والصلابة الدقيقة بين المواد المختبرة: PowerFill، PowerFlow، وOmnichroma Flow Bulk. أظهرت طيف FTIR-ATR أن PowerFlow كانت دائمًا تتمتع بأعلى DC عبر جميع فترات المعالجة (3، 10، و20 ثانية)، بينما أظهرت Omnichroma Flow Bulk أدنى DC، خاصة عند 3 ثوانٍ، حيث كانت أقل بكثير من المستويات المقبولة (p < 0.05). تم تحديد أوقات المعالجة المثلى لتحقيق DC مقبول لتكون 3 ثوانٍ لـ PowerFill، و10 ثوانٍ لـ PowerFlow، و20 ثانية لـ Omnichroma Flow Bulk. ومن الجدير بالذكر أن قيم DC لـ PowerFill انخفضت مع زيادة أوقات المعالجة، لكنها ظلت ضمن النطاق المقبول سريريًا من 52-75%. أشارت تقييمات الصلابة الدقيقة إلى أن كل من نوع المادة ومدة المعالجة أثرت بشكل كبير على صلابة السطح السفلي (p = 0.000)، مع زيادة الصلابة مع مرور الوقت لجميع المواد. أظهر تحليل مقارن أن قيم الصلابة الدقيقة للسطح العلوي كانت دائمًا أعلى من تلك الخاصة بالأسطح السفلية. كشفت نسبة الصلابة الدقيقة (HR)، التي تمثل نسبة صلابة السطح السفلي إلى العلوي، عن عدم وجود اختلافات كبيرة بين PowerFill وPowerFlow (p > 0.05)، مع أعلى قيم HR لوحظت عند 10 ثوانٍ. أظهرت Omnichroma Flow Bulk أدنى HR عند 3 ثوانٍ، مما يشير إلى بلمرة غير كافية، بينما لوحظ تحسن ملحوظ عند 10 ثوانٍ، مما أدى إلى أعلى HR بنسبة 86.97% عند 20 ثانية. بشكل عام، تؤكد النتائج على التأثير الحاسم لوقت المعالجة ونوع المادة على أداء راتنجات المركبة في التطبيقات السنية.
المناقشة
في هذه الدراسة، تم توحيد إعداد وتقييم عينات راتنج المركب بدقة لتقييم تأثيرات بروتوكولات البلمرة المختلفة على درجة التحويل (DC) والصلابة الدقيقة للمواد. تم معالجة راتنجات المركب باستخدام ثلاث فترات تعرض ضوئي مختلفة: 3 ثوانٍ، 10 ثوانٍ، و20 ثانية، مع قياس درجة التحويل عبر مطيافية الأشعة تحت الحمراء بتحويل فورييه (FTIR-ATR) وتقييم الصلابة الدقيقة باستخدام اختبار صلابة فيكرز. أشارت النتائج إلى أن وقت البلمرة أثر بشكل كبير على كل من DC والصلابة الدقيقة، مع تحديد فترات المعالجة المثلى كـ 10 ثوانٍ لـ PowerFill وPowerFlow، و20 ثانية لـ Omnichroma Flow Bulk. ومن الجدير بالذكر أن PowerFill حققت باستمرار قيم صلابة دقيقة وDC أعلى عبر جميع الفترات الزمنية، بينما احتاجت Omnichroma Flow Bulk إلى تعرض أطول لتلبية العتبات المقبولة.
تؤكد النتائج على الدور الحاسم لبروتوكولات المعالجة في ضمان بلمرة كافية، خاصةً للتجديدات الأعمق حيث يكون اختراق الضوء محدودًا. كما تسلط الدراسة الضوء على مزايا المحفزات الضوئية المتقدمة مثل Ivocerin، التي تعزز نقل الضوء وكفاءة البلمرة مقارنةً بالأنظمة التقليدية. بشكل عام، تؤكد الأبحاث على ضرورة تحسين كل من تركيبات الراتنج وأوقات المعالجة لتحسين النتائج السريرية، موصية بفترات معالجة محددة مصممة لكل نوع من راتنجات المركبة لتحقيق الخصائص الميكانيكية المثلى وطول العمر في التطبيقات السنية.
DOI: https://doi.org/10.1186/s12903-025-06886-3
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41024048
Publication Date: 2025-09-29
Author(s): Gozde Ozciftci et al.
Primary Topic: Dental materials and restorations
Overview
**Overview**
This study aimed to assess the effects of varying curing times (3s, 10s, and 20s) using an advanced Light-Emitting Diode (LED) curing unit on the degree of conversion (DC%), microhardness, and hardness ratio of three composite resin materials: PowerFill, PowerFlow, and Omnichroma Flow Bulk. A total of 180 cylindrical specimens were prepared, with half designated for DC% analysis via Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) and the other half for microhardness testing using the Vickers method. Statistical analyses, including paired t-tests, ANOVA, and Tukey tests, were conducted to evaluate the results (p < 0.05). The findings indicated significant differences in DC% between the upper and bottom surfaces across all groups (p < 0.05). PowerFill achieved higher DC% values at 3s, while PowerFlow and Omnichroma Flow Bulk required longer curing times (10s and 20s, respectively) to reach comparable levels. Microhardness results revealed that material type and polymerization duration significantly influenced bottom surface microhardness (p = 0.000), with increased curing times correlating with higher microhardness values. Notably, the highest microhardness ratio was observed in the PowerFill group at 20s (p = 0.029). The study concludes that while a 3s curing time can be effective, extending the duration to 10s or longer is recommended for achieving more uniform polymerization across different composite resins.
Introduction
The introduction of this research paper highlights the significant role of light-curing technologies in dental restorations, emphasizing the industry’s shift towards rapid curing materials and techniques that reduce clinical time and costs. The development of advanced light-emitting diode (LED) polymerization units, particularly fourth-generation devices like the Bluephase PowerCure, has enhanced polymerization efficiency by utilizing a broad spectrum of light (385-515 nm) and offering multiple curing modes. These innovations aim to improve the physical properties of composite resins, which often suffer from incomplete cross-linking and residual monomers that can compromise their stability.
The paper discusses the importance of controlled polymerization mechanisms, such as the incorporation of β-allyl sulfone (AFCT) in dimethacrylate-based networks, which can enhance the mechanical properties and homogeneity of the cured material. It also addresses the critical parameters of polymerization, including light intensity and exposure time, which directly influence the degree of conversion (DC) and microhardness of the materials. The study aims to evaluate the effects of different curing times (3 s, 10 s, and 20 s) on the DC, microhardness, and hardness ratio of various composite resin types, testing the hypothesis that curing time does not significantly impact these properties.
Methods
In this in vitro study conducted at Ege University, the researchers investigated the properties of three composite resins: PowerFill and PowerFlow (both from Ivoclar, Liechtenstein) and Omnichroma Flow Bulk (from Tokuyama, Japan). The study utilized a third-generation LED light-curing device, Bluephase PowerCure (Ivoclar), to polymerize the resins under varying light intensities and durations: 20 seconds at 1000 mW/cm², 10 seconds at 1000 mW/cm², and 3 seconds at 3050 mW/cm². The materials’ compositions, manufacturers, and lot numbers are detailed in Table 1.
To ensure robust statistical analysis, power analysis was performed using G*Power 3.1 software, determining a minimum sample size of 45 (15 samples per resin group) based on a one-way ANOVA with a significance level of 0.05, statistical power of 0.80, and an effect size of 0.50. To mitigate potential data loss, a total of 180 samples were prepared, divided into two testing categories: microhardness testing with 90 samples (30 per composite resin group and 10 for sub-groups).
Results
The results of the study on the polymerization of composite resins using the Bluephase PowerCure LED light device reveal significant differences in the degree of conversion (DC) and microhardness among the materials tested: PowerFill, PowerFlow, and Omnichroma Flow Bulk. The FTIR-ATR spectra indicated that PowerFlow consistently exhibited the highest DC across all curing durations (3, 10, and 20 seconds), while Omnichroma Flow Bulk showed the lowest DC, particularly at 3 seconds, where it was significantly below acceptable levels (p < 0.05). The optimal curing times for achieving acceptable DC were determined to be 3 seconds for PowerFill, 10 seconds for PowerFlow, and 20 seconds for Omnichroma Flow Bulk. Notably, PowerFill's DC values decreased with longer curing times, yet remained within the clinically acceptable range of 52-75%. Microhardness assessments indicated that both material type and curing time significantly influenced bottom-surface hardness (p = 0.000), with hardness increasing over time for all materials. A comparative analysis showed that upper surface microhardness values were consistently higher than those of the bottom surfaces. The microhardness ratio (HR), representing the percentage of bottom-to-upper surface hardness, revealed no significant differences between PowerFill and PowerFlow (p > 0.05), with the highest HR values observed at 10 seconds. Omnichroma Flow Bulk demonstrated the lowest HR at 3 seconds, indicating inadequate polymerization, while a notable improvement was seen at 10 seconds, culminating in the highest HR of 86.97% at 20 seconds. Overall, the findings underscore the critical impact of curing time and material type on the performance of composite resins in dental applications.
Discussion
In this study, the preparation and evaluation of composite resin samples were meticulously standardized to assess the effects of various polymerization protocols on the degree of conversion (DC) and microhardness of the materials. Composite resins were cured using three different light exposure times: 3 seconds, 10 seconds, and 20 seconds, with the degree of conversion measured via Fourier-transform infrared (FTIR-ATR) spectroscopy and microhardness assessed using Vickers hardness testing. The results indicated that the polymerization time significantly influenced both DC and microhardness, with optimal curing durations identified as 10 seconds for PowerFill and PowerFlow, and 20 seconds for Omnichroma Flow Bulk. Notably, PowerFill consistently achieved higher microhardness values and DC across all time intervals, while Omnichroma Flow Bulk required longer exposure to meet acceptable thresholds.
The findings emphasize the critical role of curing protocols in ensuring adequate polymerization, particularly for deeper restorations where light penetration is limited. The study also highlights the advantages of advanced photoinitiators like Ivocerin, which enhance light transmission and polymerization efficiency compared to traditional systems. Overall, the research underscores the necessity of optimizing both resin formulations and curing times to improve clinical outcomes, recommending specific curing durations tailored to each composite resin type to achieve optimal mechanical properties and longevity in dental applications.