Спектрофотометрическое
определение метилметакрилата как способ контроля качества стоматологических изделий
И.В. Власова, Г.В. Кузьмин, А.Д. Блинникова, Омский государственный университет, кафедра аналитической
химии
Основным материалом для базисов съемных протезов в зубопротезировании
являются акриловые полимеры. Сам полимер является безвредным материалом, в то же
время мономер, всегда присутствующий в полимере, может оказывать на человека вредное
воздействие. Так, метилметакрилат (ММА), часто используемый в качестве исходного
мономера в зубопротезировании, представляет собой весьма опасный токсикант. Предельно-допустимые
концентрации его в воде составляют 0,01 мг/л [1], в водных вытяжках из используемых
в медицине пластмасс - 0,25 мг/л [2].
Попадая из базисов зубных протезов в полость рта, ММА может
вызывать различные аллергические заболевания. Поэтому поиск эффективных способов
обработки стоматологических пластмасс, позволяющих уменьшить миграцию ММА в полость
рта, является весьма актуальным.
В настоящее время содержание остаточного мономера - ММА
в полимерных зубопротезных конструкциях является одним из основных критериев качества
материала. Однако, на наш взгляд, такой показатель не позволяет верно оценить степень
миграции ММА из изделия в полость рта, а следовательно, и предсказать возможное
негативное влияние его на пациента. Причина заключается в том, что остаточный мономер
в полимерном материале может находиться в двух формах - свободной и связанной, но
только свободный мономер способен мигрировать из пластмассы в контактирующие среды.
Поэтому при оценке качества изготавливаемых стоматологических изделий важнее определять
не суммарное содержание остаточного мономера, а только те его количества, что мигрировали
в контактирующие среды. А для изучения этого процесса нужны простые и экспрессные
методики количественного определения ММА в водных средах.
В настоящее время наиболее распространенным является фотоколориметрический
метод определения ММА в водных объектах . В частности, существует методика определения
ММА, основанная на реакции продуктов щелочного гидролиза ММА с фуксинсернистой кислотой
и получении окрашенного соединения [3]. Основной недостаток данной методики - длительность
и трудоемкость. При изучении же кинетики выделения ММА из базисов зубных протезов
в водные растворы нужна более простая и экспрессная методика, и разработка такой
методики явилась целью настоящей работы.
По литературным данным [4] эфиры непредельных карбоновых
кислот характеризуются избирательным поглощением в УФ-области. Нами сняты спектры
поглощения растворов ММА (в качестве среды использовался 0,14 М водный раствор хлорида
натрия) на спектрофотометре СФ-46, установлена длина волны максимального поглощения
- 220 нм, выбранная в дальнейшем в качестве аналитической. На данной длине волны
построен градуировочный график в интервале концентраций ММА 0-20 мкг/мл. Воспроизводимость
определения при концентрации ММА 4 мкг/мл характеризуется величиной относительного
стандартного отклонения 0,013 (n=3, Р=0,95 ). Правильность определения ММА проверяли
методом ``введено - найдено". При добавке ММА массой 6 мкг относительная погрешность
определения не превышает 10%. Рассчитанный по 3S-критерию предел обнаружения ММА
в водно-солевом растворе составляет 1 мкг/мл.
Таким образом, разработанная методика определения ММА дает
правильные и хорошо воспроизводимые результаты и может быть применена к определению
ММА в водно-солевых экстрактах из базисов зубных протезов.
В работе изучалась миграция ММА в водно-солевые растворы
из базисов зубных протезов, изготовленных из пластмассы Фторакс двумя различными
способами: в первом случае полимеризацию изделий проводили путем кипячения в течение
1,5 ч (1 серия), во втором - полимеризацию проводили в сухой среде в аппарате
"Ивоклар" (2 серия). Поскольку все образцы были выполнены с использованием
одной и той же формы, площадь поверхности у них была одинакова.
Для изучения процесса миграции ММА базисы зубных протезов
1 и 2 серий заливали 90 мл 0,14 M раствора NaCl и термостатировали при температуре
37° С. За выходом ММА следили по изменению оптической плотности растворов на длине
волны 220 нм. Другие компоненты, входящие в состав базиса, на данной длине волны
не поглощают и определению ММА не мешают.
Помимо изучения миграции ММА, было проведено определение
остаточного мономера - ММА непосредственно в базисах протезов. Для этого навеску
базиса измельчали, заливали 15 мл бензола и оставляли на сутки. Затем приливали
15 мл гексана, при этом полимер выпадал в осадок и осадок отфильтровывали. Определение
оставшегося в растворе мономера - ММА - вели по методу щелочного омыления. Этот
метод определения сложных эфиров широко используется при анализе различных технических
полимеров [5], в то же время литературных данных по применению данного метода к
анализу стоматологических пластмасс нами не найдено.
В основе метода лежит реакция щелочного омыления ММА раствором
гидроксида калия, избыток которого затем оттитровывают раствором соляной кислоты.
К раствору, содержащему после удаления полимера мономер - ММА, приливали 15 мл спиртового
раствора КОН, колбу помещали на водяную баню и выдерживали при t = 50° С в течение
трех часов. По окончании омыления содержимое оттитровывали раствором HCl.
Установлено, что содержание остаточного мономера в базисах
протезов, изготовленных двумя разными способами, примерно одинаково и составляет
для образцов 1 серии 0,23% масс., для образцов 2 серии - 0,26% масс. Полученные
данные согласуются с литературными [1].
Изучение процесса миграции ММА из базисов протезов в водно-солевой
раствор дало следующие результаты. Оказалось, что в системе раствор-базис протеза
равновесие устанавливается на 5 сутки, и в дальнейшем выделение мономера в раствор
не происходит, поэтому длительность первой экстракции составляла 5 дней. Во время
второй и третьей экстракций скорость выделения мономера замедлялась, и продолжительность
их составляла по 10 дней. В общей сложности за динамикой выхода мономера следили
в течение 25 дней. Наибольший выход ММА наблюдался в первую экстракцию: концентрации
его в водно-солевых экстрактах образцов как 1, так и 2 серий, составляли
2,5-2,9 мкг/мл, что в 10 и более раз превышает предельно-допустимую концентрацию
ММА для вытяжек из стоматологических изделий. В дальнейшем содержание ММА в экстрактах
снижается, однако по сравнению с ПДК даже через 25 дней концентрации ММА остаются
все еще недопустимо высокими, превышающими ПДК в 5 - 6 раз. Суммарный выход ММА
за 25 дней составил для образцов 1 серии - 25 мкг/г базиса, для образцов 2 серии
- 42 мкг/г. Таким образом, несмотря на примерно одинаковое содержание остаточного
мономера в образцах 1 и 2 серий, миграция ММА из них существенно отличается. Полученные
результаты подтверждают значимость изучения процесса миграции остаточного мономера,
и в этом случае разработанная методика определения ММА в водных растворах может
служить формой контроля, позволяющей оценивать качество изделий из пластмассы.
Список литературы
Грушко Я. М. Вредные органические соединения в промышленных
сточных водах: Справочник. Л.: Химия, 1982.
Материаловедение в стоматологии / Под ред. А. И. Рыбакова.
М.: Медицина, 1984.
Перегуд Е. А., Гернет Е. В. Химический анализ воздуха промышленных
предприятий. Л.: Химия, 1973.
Инструментальные методы анализа функциональных групп органических
соединений / Под ред. С. И. Сигина. М.: Мир, 1974.
Колесников А. Л. Технический анализ продуктов органического
синтеза. М.: Высш. шк., 1966.
Для подготовки данной работы были использованы материалы
с сайта http://www.omsu.omskreg.ru/