Способ кондуктометрического определения содержания метилметакрилата в водных экстрактах стоматологических изделий

Способ кондуктометрического определения содержания метилметакрилата в водных экстрактах стоматологических изделий

Реферат

Изобретение относится к аналитической химии, в частности к проведению химического анализа жидкой пробы водного экстракта полиметилметакрилового изделия для зубопротезирования, и может быть использовано при проведении экспресс-анализов в практике стоматологических клиник и кабинетов.

Акриловые пластмассы широко применяются в качестве базисного материала для изготовления зубных протезов, наращивания и покрытия зубов. Они нередко являются причиной аллергических реакций локального и общего характера, воспаления слизистой оболочки полости рта, получившего название «акриловый стоматит». Основной причиной этого является значительное содержание в базисе зубного протеза мономера-метилметакрилата, который, не прореагировав в процессе отверждения полимерной массы при изготовлении протеза, попадает в слюну вследствие его вымывания или истирания пластмассы [Василенко, З.С. Функциональные и морфологические изменения в слизистой оболочке полости рта и ее рецепторном аппарате под влиянием съемных протезов: автореф. дис. д-ра мед. наук / З.С. Василенко. Киев, 1975. - 53 с.; Жадько С.И., Сысоев Н.П. Возможности и перспективы оценки индивидуальной биосовместимости материалов в ортопедической стоматологии. // Организация стоматологической помощи и вопросы ортопедической стоматологии - М., 1987. Т. 2 - С. 211-212; Жадько С.И., Сысоев Н.П., Гусев В.Ф. Влияние режима полимеризации на физико-механические свойства и токсическое действие базисных пластмасс // 1 Съезд стоматологов Туркменистана: Тез. докл. - Ашхабад, 1986. - С. 117-118].

В настоящее время содержание остаточного мономера - метилметакрилата в полимерных зубопротезных конструкциях является одним из значимых критериев оценки используемого материала. Поэтому при оценке качества изготавливаемых стоматологических изделий важно определять количество остаточного мономера, способного мигрировать в контактирующие среды, а для изучения этого процесса нужны простые и экспрессные методики количественного определения метилметакрилата в водных средах.

Известны способы определения содержания мономера метилметакрилата по его концентрации в водных растворах, полученных после экстракции из акриловых протезов, обработанных этиловым спиртом. Для определения метилметакрилата в воде применяют методы бромирования и йодхлорметрирования. Методы бромирования и иодхлорметрирования, основанные на присоединении брома или йода по двойной связи метилметакрилата, неспецифичны и также недостаточно чувствительны [125 Рапопорт JI. И., Дедовских Н.Г. Гигиена и санитария, 1972, №3, с. 74-77]. Так, минимальная концентрация метилметакрилата в вытяжке, исследуемой данным методом, равна 2 мг/л. В то время как предельно-допустимые концентрации метилметакрилата в водных вытяжках из используемых в медицине пластмасс - 0,25⋅10^-3 г/л.

В ГОСТ 31572-2012 «Материалы полимерные для базисов зубных протезов. Технические требования. Методы испытаний» [ГОСТ 31572-2012 «Материалы полимерные для базисов зубных протезов. Технические требования. Методы испытаний». Москва, Стандартинформ, 2013. - 34 с.] описан метод определения остаточного мономера метилметакрилата. Сущность метода заключается в экстракции метилметакрилата растворителем из полимеризата базисного материала с последующим хроматографическим анализом экстракта. Для анализа допускается использовать методы газовой, жидкостной хроматографии высокого разрешения, или любой другой хроматографический метод. Недостатком методики является специфические требования к исходным образцам базисного материала, к формам для изготовления данных образцов. Для проведения данного анализа в условиях стоматологического кабинета требуется наличие необходимых реактивов, химического оборудования, оборудования для газовохроматографического анализа, специально обученного персонала, имеющего навыки работы в аналитической лаборатории.

Известен фотоколориметрический метод определения метилметакрилата в водных объектах. В частности, существует методика определения метилметакрилата, основанная на реакции продуктов щелочного гидролиза метилметакрилата с фуксинсернистой кислотой и получении окрашенного соединения [Инструментальные методы анализа функциональных групп органических соединений / Под ред. С.И. Сигина. М.: Мир, 1974.].

Основной недостаток данной методики - длительность и трудоемкость. При изучении же кинетики выделения метилметакрилата из базисов зубных протезов в водные растворы нужна более простая и экспрессная методика.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является используемый для контроля качества стоматологических изделий способ спектрофотометрического определения метилметакрилата [Власова И.В., Кузьмин Г.В., Блинникова А.Д. Спектрофотометрическое определение метилметакрилата как способ контроля качества стоматологических изделий // Вестник Омского университета. - 1999. - Вып. 1. - С. 33-34, прототип]. Согласно данной методике, на спектрофотометре СФ-46 снимались спектры поглощения метилметакрилата, полученного экстракцией из базисных протезов (в качестве среды использовался водный раствор хлорида натрия). На длине волны максимального поглощения - 220 нм, выбранной в качестве аналитической, в интервале концентраций метилметакрилата 0-20 мкг/мл построен градуировочный график, с помощью которого определялась концентрация метилметакрилата в растворах водно-солевых экстрактов по полученным значениям оптической плотности. Разработанная методика определения метилметакрилата дает правильные и хорошо воспроизводимые результаты и может быть применена к определению остаточного метилметакрилата в базисах зубных протезов.

Основной недостаток прототипа - длительность и трудоемкость способа, а также необходимость наличия в условиях стоматологического кабинета небольшой клиники дорогостоящего спектрофотометра и специалиста квалификации «химик-аналитик».

Ни один из предложенных способов не нашел широкого применения в практике стоматологических клиник, что связано, прежде всего, со сложностью и высокой стоимостью методик. Учитывается и тот факт, что в большинстве стоматологических клиник и кабинетов нет соответствующего оборудования.

Задачей изобретения является создание простого в исполнении, не требующего привлечения высококвалифицированных специалистов и сложного дорогостоящего оборудования, экспресс-способа количественного определения остаточного метилметакрилата в водных средах, полученных экстракцией из полиметилметакрилового изделия, предназначенного для зубопротезирования.

Для решения поставленной задачи предложен простой экспресс-метод кондуктометрического определения содержания метилметакрилата в водных экстрактах стоматологических изделий, заключающийся в проведении измерений величины электропроводности водного экстракта и определении концентрации вымываемого из полимерной композиции метилметакрилата по градуировочному графику зависимости электропроводности водного раствора от концентрации метилметакрилата. При этом способ характеризуется тем, что осуществляют подготовку пробы водной вытяжки базиса зубного протеза, измеряют электропроводность данного раствора с помощью кондуктометрической ячейки с графитовыми электродами, а концентрацию метилметакрилата в исследуемой пробе определяют по заранее построенному градуировочному графику зависимости электропроводности водного раствора от концентрации метилметакрилата.

Для проверки возможности реализации предлагаемого способа использованы образцы базисного материала на основе следующих марок стоматологических пластмасс: «Протакрил», «Фторакс», «Этакрил». Образцы готовили в соответствии с инструкцией изготовления базисов съемных зубных протезов и поэтому идентичны им по составу и технологическим условиям. Поскольку все образцы были выполнены с использованием одной и той же формы, площадь поверхности у них была одинакова.

Базисы зубных протезов заливали дистиллированной водой из расчета 375 мл дистиллированной воды на 100 г протеза и термостатировали при температуре 37°C (температура эксплуатации протеза). Для каждой серии образцов проводили по несколько последовательных экстракций. Экстракция длилась до установления в системе стационарного состояния, отвечающего постоянной скорости экстракции. В системе раствор-базис протеза стационарное состояние устанавливается на 5 сутки, за этот период наблюдался максимальный выход метилметакрилата. В дальнейшем выделение мономера в раствор существенно замедлялось. В общей сложности за динамикой выхода мономера следили в течение 25 дней, однако столь длительная экстракция не дает значимого изменения показателей. За оптимальный срок экстракции принято 5 суток.

Изучение процесса миграции метилметакрилата из базисов протезов в водный раствор осуществляли путем определения его концентрации по электропроводности раствора на кондуктометре №5721 производства Польши. Измерение осуществляли при 20°C с помощью кондуктометрического датчика (ячейки) №5981 прибора с графитовыми электродами, очищающимися механически перед проведением каждого измерения. Постоянная ячейки K=1,0.

Концентрацию метилметакрилата определяли по градуировочному графику зависимости электропроводности раствора от концентрации метилметакрилата, полученному следующим образом. Готовили водные растворы из компонентов, входящих в состав базисного протеза, в требуемых соотношениях, из расчета интервала концентраций метилметакрилата от 0 до 50 мкг/мл водного раствора. Растворы термостатировали при температуре 37°C. Измерение осуществляли при 20°C с помощью кондуктометрической ячейки прибора с графитовыми электродами, очищающимися механически перед проведением каждого измерения. Постоянная ячейки равна единице. Строили график зависимости электропроводности раствора от концентрации метилметакрилата.

Для проверки правильности полученных результатов содержание метилметакрилата в базисных протезах было определено известным спектрофотометрическим способом (в соответствии с методикой, описанной в прототипе). При спектрофотометрическом определении метилметакрилата на спектрофотометре СФ-46 снимались спектры поглощения метилметакрилата в растворах водно-солевых экстрактов из базисов зубных протезов. Для изучения процесса миграции метилметакрилата базисы зубных протезов заливали 0,14 М раствора хлорида натрия и термостатировали при температуре 37°C в течение 5 суток. За выходом метилметакрилата следили по изменению оптической плотности растворов на длине волны 220 нм. Концентрацию метилметакрилата в растворах водно-солевых экстрактов из базисов зубных протезов определяли по градуировочному графику зависимости оптической плотности раствора от концентрации, построенному в интервале концентраций метилметакрилата 0-50 мкг/мл.

В результате проводимых анализов установлено, что сходимость результатов, полученных заявляемым способом и спектрофотометрическим методом (прототип), не ниже 96%, воспроизводимость - не ниже 88%.

Результаты опытов по определению концентрации метилметакрилата в экстрактах зубных протезов, полученные заявляемым кондуктометрическим и спектрофотометрическим (прототип) способами представлены в таблице 1.

Из таблицы следует, что содержание остаточного мономера в базисах протезов, определенное двумя способами, примерно одинаковое. Это свидетельствует о том, что разработанный способ определения метилметакрилата дает правильные и хорошо воспроизводимые результаты. Кроме того, достоинствами заявляемого способа кондуктометрического определения метилметакрилата в водных экстрактах из базисов зубных протезов являются высокая чувствительность и простота исполнения. При этом способ не требует применения дорогостоящего оборудования и персонала специальной квалификации в условиях кабинета зубопротезирования.

Полученные экспериментальные данные и указанные преимущества заявляемого способа свидетельствуют о получении технического результата, который заключается в расширении арсенала технических средств, снижении трудозатрат, в возможности использования данного способа как экспресс-метода определения метилметакрилата в водных экстрактах из базисов зубных протезов для контроля качества стоматологических изделий.

1. Способ кондуктометрического определения содержания метилметакрилата в водных экстрактах стоматологических изделий, заключающийся в проведении измерений величины электропроводности водного экстракта из стоматологического изделия и определении концентрации вымываемого из полимерной композиции метилметакрилата по градуировочному графику зависимости электропроводности водного раствора от концентрации метилметакрилата, при этом характеризующийся тем, что осуществляют подготовку пробы водной вытяжки базиса зубного протеза, измеряют электропроводность данного раствора с помощью кондуктометрической ячейки с графитовыми электродами, а концентрацию метилметакрилата в исследуемой пробе определяют по заранее построенному градуировочному графику зависимости электропроводности водного раствора от концентрации метилметакрилата.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для построения градуировочного графика готовят водные растворы из компонентов, входящих в состав базисного протеза в соотношениях из расчета интервала концентраций метилметакрилата от 0 до 50 мкг/мл водного раствора, растворы термостатируют при температуре 37°С и осуществляют измерение электропроводности растворов с помощью кондуктометрической ячейки кондуктометра, имеющей графитовые электроды с очищаемой механически перед проведением каждого измерения плоской поверхностью, по результатам измерений электропроводности растворов и значений концентрации строят градуировочный график зависимости электропроводности раствора от концентрации метилметакрилата.