Dr. Rafael S. Beolchi(a), DDS, MSc

Dr. Carlos Shimokawa(b), DDS, MSc, PhD

Dr. Bruno Pelissier(c), MCU-PH

(a) Universiteit van São Paulo, instituut voor tandheelkunde, São Paulo, São Paulo, Brazilië.

(b) Universiteit van São Paulo, instituut voor tandheelkunde, São Paulo, São Paulo, Brazilië.

(c) Arts-docent restauratieve tandheelkunde, afd. conservatieve tandheelkunde/endodontie, vakgroep tandheelkunde van de Universiteit van Montpellier I. 545 Avenue du Pr JL Viala. 34193 Montpellier Cedex 5. Laboratorium EA 4203

 

Verschillende golflengten voor verschillende lichtinitiatoren

Er zijn nog altijd veel misverstanden en ook frustraties over hoe compatibel polymerisatielampen en lichthardende restauratiematerialen nu echt zijn. Daarom is het zo belangrijk om te weten welke golflengte het licht afgeeft.

Eind jaren tachtig en ook nog in de jaren negentig maakten de meeste tandartsen gebruik van halogeenlampen als bron van blauw licht. Hiermee werden lichtinitiatoren op basis van kamferchinon geactiveerd. Kamferchinon behoort tot een materiaalklasse die zichtbaar licht in het spectrum van 468 nm13 absorbeert. Die zogeheten QTH-lampen hebben een speciaal glazen filter dat warmte absorbeert en daarnaast een lichtfilter dat een breed spectrum aan blauw licht doorlaat dat tussen de 400 en 550 nm14 ligt, meer dan genoeg voor het activeren van kamferchinon.

Vanaf het eind van de jaren negentig begonnen bleekbehandelingen een belangrijke rol te spelen in de dentale sector. Daarom waren er ook composieten in nieuwe kleuren nodig; kleuren die pasten bij de lichtere, stralendere kleurtinten van tanden en kiezen die een bleekbehandeling hadden ondergaan. Kamferchinon bleek minder geschikt als lichtinitiator vanwege zijn heldergele kleur die veel invloed heeft op de definitieve kleur van de composiet2.

Daarom werd binnen de dentale branche gezocht naar andere mogelijkheden en kwamen er ook weer materialen in beeld met een afwijkende lichtabsorptiepiek. Dit type lichtinitiatoren behoort tot een materiaalklasse die uiteenvalt in twee radicalen, zonder dat daarvoor een co-initiator nodig is. Deze materialen zijn weliswaar ook gelig van kleur, maar hebben het voordeel dat ze bij uitharding bleek worden15. Deze materialen werden ook al gebruikt in de beginperiode van de lichthardende composieten. Hiervoor was uitharding met ultraviolet (uv) licht nodig (ongeveer 365 nm)16, 17.

 

In combinatie met kamferchinon zorgen deze materialen voor een synergetisch effect. Er is namelijk een kleinere hoeveelheid kamferchinon nodig en dus kan de uiteindelijke gelige kleur van de restauratie na lichtactivering worden verminderd18, terwijl er nog steeds een heel goede, soms zelfs betere uitharding mogelijk is19.

 

Een ander voordeel van een combinatie met deze nieuwe lichtinitiatoren, zoals TPO, APO of BAPO, is het feit dat de kleurstabiliteit van composietrestauraties toeneemt in vergelijking met materialen waarin alleen kamferchinon is verwerkt, zonder dat dit invloed heeft op de fysische en chemische eigenschappen van de restauratie20,21.

 

Doordat deze nieuwe lichtinitiatoren inmiddels breed worden toegepast, niet alleen in composieten, maar ook in allerlei andere lichthardende materialen, zoals composietcement, is het voor tandartsen van belang om te weten of hun polymerisatielamp in staat is een lichtspectrum voort te brengen dat sterk en breed genoeg is om alle soorten composieten uit te harden.

 

Om dit beter te begrijpen, moeten we een stukje terug in de tijd: de eerste ledapparaten voor dentaal gebruik werden begin deze eeuw op de markt gebracht. Ledchips worden gemaakt van een halfgeleidermateriaal met onzuiverheden erin, waardoor er een zogeheten pn-overgang tot stand komt, waarbij elektrische stroom van de anode (p-type) naar de kathode (n-type) loopt. De golflengte van het licht dat wordt afgegeven, en daarmee dus de kleur, hangt af van de energie van de zogeheten verboden zone, ook wel bandkloof genoemd (Engels: band gap), van de materialen die de pn-overgang22 vormen.

 

Blauwe lichtemissie kon tot stand worden gebracht door middel van halfgeleidersubstraten van indiumgalliumnitride (InGaN)22. Het licht dat wordt afgegeven is niet volledig monochroom, zoals bij lasers het geval is, maar de spectrumbandbreedte is wel vrij smal, zeker vergeleken met het brede spectrum van andere lampen, in het bijzonder van halogeenlampen. Met andere woorden: het lichtspectrum van het afgegeven licht komt alleen overeen met de absorptiepiek van kamferchinon en is daarmee onvoldoende om modernere composieten goed te kunnen uitharden, omdat die beschikken over nieuwe, alternatieve lichtinitiatoren23.

 

Die situatie begon aan het begin van de 21e eeuw te kantelen. Toen werd het technisch mogelijk om één chip te maken met daarop meerdere led’s. Daardoor nam de lichtemissie aanzienlijk toe en konden ook ledchips worden gemaakt met een lichtafgifte in meer dan één golflengte. Deze apparaten waren bovendien in staat om een grotere hoeveelheid licht voort te brengen, waardoor composietrestauraties in kortere tijd konden worden uitgehard24.

 

Een van de eerste polymerisatielampen van die soort was de UltraLume 5 (Ultradent Products, South Jordan, VS) met een centraal aangebrachte blauwe led van 5 watt (golflengte ongeveer 465 nm), omringd door vier andere led’s met een lagere intensiteit (met golflengten rond de 400 nm).

 

Afb. 7a toont de set chips van de led’s voor de VALOTM. Op afb. 7b zien we dezelfde led’s, maar dan ingeschakeld, waardoor het verschil in uitgezonden golflengte zichtbaar wordt. De twee identieke led’s brengen blauw licht met een golflengte van 465 nm voort, de led bovenin links produceert licht met een golflengte van 405 nm en die onderin rechts licht met een golflengte van 445 nm. Afb. 7c geeft de omvang weer van het hele gebied dat de lamp bestrijkt.

 

Fig. 7a copy-1Afb. 7a

 

Fig. 7b copyAfb. 7b

 

Fig. 7c copy

Afb. 7c

Afb. 7: Uitgeschakelde (afb. 7a) en ingeschakelde (afb. 7b) VALO-led’s en de omvang die de lamp bestrijkt, geprojecteerd op een muur (afb. 7c).

Afb. 8 toont de spectrale analyse van het licht dat door de VALO wordt uitgezonden. Naast blauw licht met een golflengte van 465 nm wordt er ook licht geproduceerd met een kortere golflengte, waardoor de lamp ook geschikt is voor het activeren van de nieuwe, alternatieve lichtinitiatoren.

 

Fig. 8

Afb. 8: Spectrale analyse van het licht dat door de VALO wordt uitgezonden.

Wordt verfolgd...


Referenties

1 Price, R.B.; McLeod, M. E.; Felix, C. M. Quantifying Light Energy Delivered to a Class I Restoration J Can Dent Assoc 2010; 76:a23

2 Price R.B., Felix C.A. Effect of delivering light in specific narrow bandwidths from 394 to 515nm on the microhardness of resin composites Dental Materials 2009 25(7) 899- 908

3 Rueggeberg FA. State-of-the-art: dental lightcuring - a review. Dent Mater. 2011 Jan;27(1):39-52. Review.

4 Hyun HK, Christoferson CK, Pfeifer CS, Felix C, Ferracane JL. Effect of shade, opacity and layer thickness on light transmission through a nano-hybrid dental composite during curing. J Esthet Restor Dent. 2017 Sep;29(5):362-367. doi: 10.1111/jerd.12311. Epub 2017 Jun 19.

5 Halvorson RH, Erickson RL, Davidson CL. Energy dependent polymerization of resin-based composite. Dent Mater. 2002 Sep;18(6):463-9.

6 Koran P, Kürschner R. Effect of sequential versus continuous irradiation of a lightcured resin composite on shrinkage, viscosity, adhesion, and degree of polymerization. Am J Dent 10, 17–22 (1998).

7 Fróes-Salgado NR, Francci C, Kawano Y. Influência do modo de fotoativação e da distância de irradiação no grau de conversão de um compósito. Perspect Oral Sci 2009 Ago; 1(1):11-17.

8 Kelsey W, Blankenau RJ, Powell GL, Barkmeyer W, Stormberg E. Power and time requirements for using the argon laser to polymerize composite resins. J Clin Laser Med Surg 1992;10:273–8.

9 Benetti AR, Asmussen E, Peutzfeldt A. Influence of curing rate of resin composite on the bond strength to dentin. Oper Dent. 2007 Mar-Apr;32(2):144-8.

10 Pfeifer CS, Ferracane JL, Sakaguchi RL, Braga RR. Photoinitiator content in restorative composites: influence on degree of conversion, reaction kinetics, volumetric shrinkage and polymerization stress. Am J Dent. 2009 Aug;22(4):206-10.

11 Rode KM, Kawano Y, Turbino ML. Evaluation of curing light distance on resin composite microhardness and polymerization. Oper Dent. 2007 Nov-Dec;32(6):571-8.

12 Beolchi RS, Garófalo JC, Forti W, Palo RM. O seu fotopolimerizador está preparado para os novos materiais? Revista APCD de Estética 2013;v.1(3) p. 240-250.

13 Mills RW, Jandt KD, Ashworth SH. Dental composite depth of cure with halogen and blue light emitting diode technology. Br Dent J. 1999 Apr 24;186(8):388-91.

14 Rueggeberg F. Contemporary issues in lightcuring. Comp Cont Educ Dent 1999;20(Suppl. 25):S4–15

15 Rutsch W, Dietliker D, Leppard D, Kohler M, Misev L, Kolczak U. Recent developments in photoinitiators. Prog Org Coat 1996;27:227–39.

16 Lienhard O,inventor. Canrad Precision Industries,Inc., assignee: instrument for transmitting ultra-violet radiation to a limited area. United States Patent 3,712,984; 1973.

17 Neumann MG, Miranda Jr WG, Schmitt CC, Rueggeberg FA, Correa IC. Molar extinction coefficients and the photon absorption efficiency of dental photoinitiators and light curing units. J Dent 2005;33:525–32.

18 Park YJ, Chae KH, Rawls HR. Development of a new photoinitiation system for dental light-cure composite resins. Dent Mater 1999;15:120–7.

19 Palin WM, Leprince JG, Hadis MA Shining a light on high volume photocurable materials. Dent Mater. 2018 May;34(5):695-710.

20 Albuquerque PP, Moreira AD, Moraes RR, Cavalcante LM, Schneider LF. Color stability, conversion, water sorption and solubility of dental composites formulated with different photoinitiator systems. J. Dent. 2012 Dec 8. pii: S0300-5712(12)00322-3.

21 Brandt WC, Gomes-Silva C, Frollini E, Souza-Junior, EJ, Sinhoreti, MAC. Dynamic mechanical thermal analysis of composite resins with CQ and PPD as photo-initiators photoactivated by QTH and LED units. J Mech Behav Biomed Mater 24 (2013) 21–29

22 Krames M. Light-emitting diode technology for solid-state lighting. In: National academy of engineering: US frontiers of engineering symposium. 2009.

23 Uhl A, Sigusch BW, Jandt KD. Second generation LEDs for the polymerization of oral biomaterials. Dent Mater 2004;20:80–7

24 Amaral CM, Peris AR, Ambrosano GM, Pimenta LA. Microleakage and gap formation of resin composite restorations polymerized with different techniques. Am J Dent 2004;17:156–60

 

25 Shimokawa CA, Turbino ML, Harlow JE, Price HL, Price RB. Light output from six battery operated dental curing lights. Mater Sci Eng C Mater Biol Appl. 2016 Dec 1;69:1036-42. doi: 10.1016/j.msec.2016.07.033. Epub 2016 Jul 21.

26 Shimokawa CAK, Turbino ML, Giannini M, Braga RR, Price RB. Effect of light curing units on the polymerization of bulk fill resin-based composites Dent Mater. 2018 Aug;34(8):1211-1221. doi: 10.1016/j.dental.2018.05.002. Epub 2018 May 22.