ИЗУЧЕНИЕ МОНОМЕРОВ базисных акриловых пластмасс методом спектрофотометрии

Аннотация:

Резюме. Методом протонного магнитного резонанса определено относительное содержание различных компонентов в исходных мономерах базисных акриловых пластмасс: "бесцветная", "вертекс", "протакрил" "этакрил" и "фторакс", и результаты сопоставлены со спектральными данными в УФ-области. Показано, что спектрофотометрический метод анализа позволяет определять предельную верхнюю границу остаточного содержания метилметакрилата в стоматологических изделиях на основе акриловых пластмасс. Получены параметры калибровочных прямых для определения остаточного содержания исходных мономеров ряда базисных акриловых пластмасс. Наблюдаемые различия в сольватохромных эффектах для мономеров в водно-спиртовых растворах позволяют прогнозировать гидрофобные свойства акриловых пластмасс на их основе. Ключевые слова: акриловые базисные пластмассы, съемные зубные протезы, количественный состав мономера, протонный магнитный резонанс, спектрофотометрия. Введение. Определение остаточного содержания метил-метакрилата в стоматологических изделиях на основе базисных акриловых пластмасс является актуальной задачей ввиду высокой токсичности исходного компонента (мономера). Согласно токсикологическим нормам, содержание этого компонента в потребляемых газообразных или жидких продуктах не должно превышать 0,01 мкГр/мл в воде и 0,25 мкГр/мл в стоматологических экстрактах. Спектрофотометрический метод анализа концентрации метилметакрилата в растворах является наиболее доступным и экспрессным, поэтому нашел наиболее широкое применение. Для более точного и корректного определения этим методом содержания остаточного метилметакрилата (мономера) в базисах съемных зубных протезов из акриловых пластмасс необходимо исследовать спектральные характеристики их исходных мономеров. Согласно литературным данным, метилметакрилат и его аналоги имеют интенсивное поглощение в УФ-области (ламбда=208нм, эпсилон=9600 в спирте). Однако отсутствуют результаты по исследованию спектральных характеристик мономеров различных базисных акриловых пластмасс в водно-спиртовых растворах. в настоящей работе рассматриваются особенности спектральных характеристик исходных мономеров стоматологических материалов ("протакрил", "вертекс", "бесцветная", "этакрил" и "фторакс") и спектрофотометрический метод анализа их содержания в водных растворах этилового спирта. Материалы и методы исследования 1. Мономеры (жидкие компоненты) акриловых пластмасс: "вертекс", "этакрил", "фторакс", "бесцветная", "протакрил", в количестве 0,02 мл в каждой пробе ПМР измерений и концентрации мкл/л: 0,5,1, 2, 3, 5, 7,11,15,23, 34,43,55 — для измерений методом спектрофотометрии. Спектрофотометрия — метод исследования и анализа веществ, основанный на измерении спектров поглощения в оптической области электромагнитного излучения. 2. Водные растворы этилового спирта: 95% 200 мл и 10% 200 мл. 3. Состав исходных мономеров базисных акриловых пластмасс исследовали методом протонного магнитного резонанса (ПМР) на спектрометре AVANCEIII [600 мГц, "Bruker" (Германия)] Красноярского центра коллективного пользования ФИЦ КНЦ СО РАН. Спектрометр включен в государственный реестр средств измерений (заводской номер №Н03128Т/0141, свид. поверки № 184/15Ф). Электронные спектры проб регистрировались на спектрофотометре uv 3600 Plus фирмы "Shimadzu" (КРЦКП СО РАН) в диапазоне от 200 до 300 нм в 1см кюветах. Спектрофотометр включен в государственный реестр средств измерений (Заводской номер А12015400335, свид. о поверке №008992-1700-223). Для анализа формы линии поглощения использовалась 1-я производная от спектра поглощения, для получения которой применялась программа UV Probe 2.60 (производная по 10 точкам). Результаты и их обсуждение. В табл. 1 представлены результаты исследования методом протонного ядерного резонанса состава исходных жидких форм (мономеров) базисных акриловых пластмасс ("бесцветная", "вертекс", "протакрил", "этакрил", "фторакс") и их относительного содержания. Как видно из таблицы, основным компонентом в составе этих мономеров является метилметакрилат и во всех образцах содержится вода. Различные свойства этих базисных акриловых пластмасс определяются наличием разных замещенных метилметакрилата (табл. 1), которые участвуют в формировании полимерной цепи (процесс сополимеризации). Если наличие значительных количеств разных замещенных ММА в исходных мономерах может приводить к дополнительным положительным свойствам базовых акриловых пластмасс, то наличие примеси воды, наиболее вероятно, приводит к увеличению пористости материалов. Это связано с низкой растворимостью воды в базовых акриловых полимерах. На рис. 1 представлены спектры поглощения разных мономеров, растворенных в 95% этиловом спирте. Как видно из рис. 1, несмотря на различие в составе (табл. 1), спектры растворов мономеров близки в пределах ошибки эксперимента. Поэтому калибровочные графики, построенные для определения содержания (в объемных единицах) мономеров в высококонцентрированных растворах этилового спирта (90% и более), будут одинаковые. Это свидетельствует о наличии проблем при анализе содержания метилметакрилата в этиловом спирте, ввиду отсутствия существенных отличий в этих условиях его спектральных характеристик от аналогичных характеристик для замещенных метилметакрилатов. Поэтому в экстрактах этилового спирта можно приблизительно определять верхнюю границу содержания метилметакрилата. На рис. 2 представлены спектры поглощения растворов мономеров в 10% этиловом спирте. Сопоставление результатов, полученных для мономеров в 10% и 95% расгворахэтилового спирта (рис. 1,2), свидетельствует о смещении полос поглощения в низкочастотную область и значительном уменьшении величин их пиков с увеличением содержания воды в растворах. Подобные изменения определяются наличием сольватохромных эффектов, которые обусловлены взаимодействием молекул воды с полярными хромофорными группами, входящими в состав молекул мономеров. Это позволяет оценивать величины этих взаимодействий, исходя из изменений спектральных характеристик мономеров при изменении состава водно-спиртовых растворов. Поэтому можно определить наличие различных гидрофильных свойств исходных мономеров в следующем порядке: "бесцветная">"протакрил">"вертекс">"этакрил">"фторакс". Сольватохромия — изменение спектра поглощения соединений при изменении сольватирующей способности растворителя. Сольватирующая способность растворителя определяется взаимодействием между частицами растворенного вещества и молекулами растворителя, в результате которого получаются соединения переменного состава, называемые сольватами. Гидрофильность — это характеристика интенсивности молекулярного взаимодействия вещества с водой, способность хорошо впитывать воду, а также высокая смачиваемость поверхностей водой. Гидрофобность — это физическое свойство молекул, которые избегают контакта с молекулами воды. Это свойство противоположно свойству гидрофильности, а сами молекулы в этом случае называется гидрофобными. Таким образом, использование водных растворов этилового спирта (с высоким и низким содержанием) в качестве растворителя позволяет спектрофотометрическим методом оценить состав мономеров ввиду различий их спектральных свойств. Для этого необходимо получить спектры поглощения образцов в разных растворах этилового спирта (90% и выше; 10% и ниже) и сравнить их спектральные характеристики. Отношение интенсивности полосы поглощения (на длине волны ламбда=208 нм) мономеров в 95% спирте к интенсивности поглощения в 10% спирте имеет следующие величины: "бесцветная" — 1,548; "протакрил" — 1,494; "вертекс" — 1,461; "этакрил" — 1,372; "фторакс" — 1,307. Исходя из наличия различных гидрофильных свойств исходных мономеров, можно полагать, что материалы, полученные с участием этих мономеров, также будут обладать аналогичными свойствами относительной гидрофильности с уменьшением в порядке чередования данных пластмасс ("бесцветная">"протакрил">"вертекс">"этакрил">"фторакс"). Это будет дополнительно влиять на механические характеристики стоматологических изделий, полученных с участием соответствующих мономеров. В табл. 2 приведены параметры калибровочных графиков, отражающие изменение оптической плотности от содержания (мкГр/мл) разных мономеров в водно-спиртовых растворах. Как видно из этой таблицы, основной параметр (б-наклона прямой) меняется в соответствии с гидрофобностью мономеров базисных акриловых пластмасс (чем меньше параметр б, тем выше гидрофильность), что согласуется с вышеприведенным рядом гидрофильных свойств этих мономеров. Таким образом, сольватохромные свойства исходных мономеров различных базисных акриловых пластмасс можно использовать для дополнительной оценки качества стоматологических изделий. Заключение. Несмотря на различный состав исходных мономеров разных базисных акриловых пластмасс, их спектральные характеристики (интенсивность и форма линии наиболее интенсивного перехода) близки в растворах этилового спирта. Поэтому применение спектрофотометрического метода анализа для определения содержания ММА в растворах позволяет определить его верхнюю границу концентрации, при наличии других органических соединений, и особенно замещенных ММА. Это вполне приемлемое условие, так как основные требования санитарно-эпидемических норм определяют верхнюю границу содержаний опасных веществ. С увеличением содержания воды в растворах мономеров наблюдается изменение их спектральных свойств (смещение основной полосы поглощения в низкочастотную область и ее расширение), обусловленных наличием сольватохромных эффектов. Величины этих эффектов дают возможность оценивать гидрофильные свойства исходных мономеров базисных акриловых пластмасс и, соответственно, дать дополнительную оценку качества стоматологических изделий на их основе.

Авторы:

Издание: Институт стоматологии
Год издания: 2018
Объем: 2с.
Дополнительная информация: 2018.-N 1.-С.108-109. Библ. 9 назв.
Просмотров: 36