glass ionomer restorative material

1. Glass Ionomer cement

2. Introduction
• Tooth colored material
• Chemical reaction between
( must be mixed )
• Silicate powder (Calcium-
fluoro-alumino-silicate glass)
• Polyacrylic acid
• Chemically bond to tooth
and releases fluoride for
relatively long period

3. Glass Ionomer Cement
* Releasing fluoride

4. ส่วนประกอบของ Glass ionomer cement

5. ส่วนประกอบ
ส่วนผง (powder)
–Calcium fluoroaluminosilicate glass
–Silica (SiO2) + Alumina (Al3O3) + Calcium
fluoride (CaF2)
–glass ที่มี silica เป็นส่วนประกอบมากกว่า 40% จะใส
–calcium fluoride หรือ aluminium จะขุ่น

6. ส่วนประกอบ
ส่วนของเหลว (liquid): polyalkenoic acid
– 50% poly (acrylic) acid
– itaconic acid และ tartaric acid
– น้า
– น้ามากเกินไป cement จะแข็งตัวช้า และไม่แข็งแรง
– ลดปริมาณน้าลง cement จะแข็งตัวเร็วขึ้น แข็งแรงมากขึ้น และคงทนมากขึ้น แต่
ต้องไม่ลดมากเกินไป จนไม่เพียงพอต่อการเกิดปฏิกิริยาต่างๆ

7. Classification
• ตามการใช้งาน
- Type I : luting material
- Type II : restorative material
- Type III : liner and base
- Type IV : fissure sealant
- TypeV : orthodontic cement
- TypeVI : core build up material
– ตาม Curing mechanism
- Chemical cure, dual cure, triple cure
– ตาม modification
- Conventional GI, Modified GI

8. Physical properties
• Low solubility
• Coefficient of thermal expansion close to dentin
• Fluoride release and recharge
• High compressive strength
• Bond to tooth structure
• Low flexural strength

9. Physical properties
• Low shear strengths
• Dimensional change
• Brittle
• Lack of translucency
• Rough surface texture

10. Indication
1. Non-stress bearing area
–Class III
–ClassV -> root caries
2. Class I,II ในฟันน้านม
3. Caries control
4. Crown margin repairs
5. Cement base
6. ปิด undercut
7. Core build-up material
8.Temporary filling

11. Fuji VII Sealant

12. Contraindication
• High stress
bearing area
• Class IV
• Cusp replacement
• Class VI

13. Setting Reaction
Calcium fluoroaluminosilicate glass (base)
Polyacrylic acid (acid)
+
Polyacid matrix (salt)

14. Setting Reaction
Acid – Base reaction
- Decomposition of the powder
- Gelation
- Hardening
- Maturation

16. Initial Set
• Decomposition of the powder
- ปล่อย Ca2+, Al3+
• Gelation phase
- Ca2+ ทาปฏิกิริยากับกรด Calcium polyacrylate
chain
ละลายน้าได้ง่าย (water uptake) และไม่คงตัว
สัมผัสกับอากาศนานจะสูญเสียน้า (water loss)

17. Final Set
• Al3+ ทาปฏิกิริยากับกรด Aluminium polyacrylate
chain ซึ่ง stable กว่า ช่วยยึด glass particles เพิ่มความ
แข็งแรงให้กับซีเมนต์
• F- ช่วยเร่งปฏิกิริยาการแข็งตัวของ GIC ให้เร็วขึ้น แต่ไม่ได้ทาปฏิกิริยา
ด้วย
• F- ถูกปล่อยออกมาจาก glass particles เป็น microdroplet
พร้อมที่จะถูกปล่อยออกจาก cement ตลอดเวลา
Auto (self) cure

18. Setting Reaction of Auto Cured
Cement
• Fast setting cement
- initial set 6-8 นาที
- final set > 2 อาทิตย์
• Slow setting cement
- initial set 24 ชั่วโมง
- final set 6 เดือน

19. Biocompatibility with tooth
structure
1. GI and pulpal response
- Dentin thickness < 0.5 mm. -> calcium hydroxide lining
- Dentin thickness > 1.5 -> อุดได้เลย
2. GI and dentin & enamel
- มีการแลกเปลี่ยน ion ระหว่าง carboxylic group ของ polyacrylic acid กับ
phosphate, calcium ion ของผลึก hydroxyapatite ใน enamel และ
dentin
- แรงยึดเกาะของ cement ต่อ enamel > dentin
- การแตกหักมักเกิดในเนื้อของ cement เองมากกว่าระหว่าง cement กับผิวฟัน

20. Anticariogenic properties
• Fluoride release
• fluoride ที่ถูกปล่อยออกมานี้จะป้องกัน enamel บริเวณที่อยู่ติดกับ
ขอบของ restoration มิให้เกิด demineralization ได้ง่าย
• ช่วยป้องกันมิให้เกิด secondary caries บริเวณขอบของวัสดุบูรณะ
• ทาให้ enamel มีความต้านทานต่อกรดจาก plaque มากขึ้น
• ช่วยให้ผิว enamel ที่ถูกทาลายเกิด remineralization

21. Anticariogenic properties
• ปริมาณ fluoride ที่ถูกปล่อยออกมาจะมีค่าสูงมากใน 2 วันแรก
จากนั้นจะค่อยๆ ลดลงอย่างรวดเร็วและค่อยๆ ลดลงทีละน้อย
• เมื่อเวลาผ่านไปประมาณ 2-3 เดือน ปริมาณ fluoride จะคงที่อยู่ใน
ระดับหนึ่ง และจะอยู่ที่ระดับนี้เป็นเวลานาน
• Forsten (1993) พบว่าการคงที่ของปริมาณ fluoride ที่ระดับนี้จะ
เป็นอยู่นานอย่างน้อยถึง 5 ปี โดยอาจมีการลดลงบ้างแต่ก็มีค่าเพียง
เล็กน้อยเท่านั้น

22. Anticariogenic properties
• ถ้าให้ topical fluoride หรือใช้ fluoride
toothpaste จะช่วยเพิ่มปริมาณ fluoride ใน GIC ให้
มากขึ้นอีก ทาให้ GIC สามารถปล่อย fluoride ในปริมาณที่
เพิ่มขึ้นได้ทันที

23. Anticariogenic properties
• Initial F release is high but
decline after 3 months
• After this fluoride release
continuous for a long
period
• Fluoride can also be taken
up into the cement during
topical fluoride treatment
and released again (
Fluoride reservoir)

24. Conventional Glass Ionomer
Cement
• Brittle
• Low tensile strength
• Low abrasion resistance
• ไม่เหมาะนามาใช้ในบริเวณ stress bearing area
• Moist sensitivity : slow acid-base reaction
Low-viscosity GI
High-viscosity GI

25. Conventional Glass Ionomer
Cement
Low-viscosity GI
- อัตราส่วนผง : น้า น้อย
- ใช้เป็น sealant, liners, ทาคอฟันเวลาคนไข้มีอาการเสียว
High-viscosity GI
- อัตราส่วนผง : น้า มากกว่า
- ใช้ในการบูรณะฟัน
- ตัวแรกที่พบ : Alumino silicate polyacrylate (ASPA)
- ART technique

26. GC Fuji IX

27. Riva self cure capsule

28. Resin modified Glass Ionomer
Cement
• ISO name คือ Resin-modified glass-polyalkenoate
• เติม hydroxyethyl methacrylate (HEMA) ซึ่งเป็น resin ที่สามารถ
แข็งตัวได้ทันทีเมื่อถูกกระตุ้นโดยแสง
• resin ที่ผิวจะช่วยป้องกันการดูดหรือคายน้าของ cementได้
• มีทั้งแบบผงกับน้า และแบบแคปซูล

29. Resin modified Glass Ionomer
Cement
ส่วนประกอบ
• ส่วนผง :
- Fluoroaluminosilicate glass ( ส่วนประกอบหลัก )
- Polymerization initiator (ตัวช่วยให้เกิดการแข็งตัว)
-> Camphroquinon : (photo-initiator)
-> Benzoyl peroxide : (chemical initiator)
• ส่วนน้า :
- Polycarboxylic acid
- น้า
- 2-hydroxyethylmethacrylate ( HEMA )

30. Resin modified Glass Ionomer
Cement
ปฏิกิริยาการแข็งตัว
• Acid-base reaction
• Photochemical polymerization process
• Chemical polymerization process
Dual-cured GI
Tripple-cured GI

31. Resin modified Glass Ionomer
Cement
การยึดเกาะกับผิวฟัน
• Chemical bond จาก polyacrylic acid เหมือนกับ GIC
• การสร้าง hybrid layer จาก HEMA เหมือนกับ composite
resin

32. Resin modified Glass Ionomer
Cement
GIC RMGIC Composite resin
Strength
น้อย มาก

33. Resin modified Glass Ionomer
Cement
Biocompatibility
น้อย มาก
Composite resin RMGIC GIC

34. Resin modified Glass Ionomer
Cement
Water sensitivity
น้อย มาก
RMGIC GIC

35. Resin modified Glass Ionomer
Cement
Fluoride release
RMGIC ≤ GIC

36. Resin modified Glass Ionomer
Cement
ข้อดี ข้อด้อย
- greater working time
- command set เมื่อฉายแสง
- clinical technique ง่ายกว่า
- ขัดแต่งได ้ทันทีหลังฉายแสง
- สวยงามมากกว่า GIC
- แข็งแรงกว่า GIC
- ยึดติดกับ enamel ได ้ดีกว่า
- ใช ้งานได ้หลายรูปแบบ
- แข็งแรงน้อยกว่า
- ความสวยงามด ้อยกว่า

37. Cention N RMGIC

38. Vitrebond

39. Metal Modified Glass Ionomer
Cement
• มีการหลอมผง silver เข้ากับผง glass เพื่อเพิ่มความแข็งแรง
ของวัสดุ แต่ก็ยังต่ากว่า composite resin
• มีผลให้ความแข็งแรงต่อการยึดต่อเนื้อฟันลดลงเกือบครึ่ง และการ
ปลดปล่อยฟลูออไรด์ลดลง
• เป็นปฏิกิริยา acid-base reaction

40. Metal Modified Glass Ionomer
Cement
Ketac silver
• Calcium fluoro-aluminosilicate glass + metal ion
+ acid
• แข็งแรงกว่า conventional GI เล็กน้อย
• ไม่ค่อยสวยงาม
• มักใช้เป็นวัสดุอุดชั่วคราว

41. Metal Modified Glass Ionomer
Cement
Cermet
• Calcium fluoro-aluminosilicate glass หลอมรวมกับ
metal ion แล้ว Grind ออกมาเป็นผง
• แข็งแรงกว่า Ketac silver
• ไม่ค่อยสวยงาม
• posterior filling หรือ Core build-up material

42. Ketac Silver Aplicap

43. Restorative Procedure
• Cavity preparation
• Mixing
• Finishing & polishing
• Protecting the set material

44. Restorative Procedure
Cavity Preparation
- Polishing
- Moisture control : retraction cord
- ประเมินโพรงฟัน : มากกว่า 1 mm.
หากเหลือ dentin หนาน้อยกว่า 1.5 mm. - > Ca(OH)2
- Applied conditioning agent
1.1 10-35% polyacrylic acid : Fuji II LC
1.2 low viscosity primer : Vitremer

45. Restorative Procedure
Cavity Preparation

46. Restorative Procedure
Mixing
- ตวงให้เต็ม scoop
- คว่าขวดให้ตั้งฉากกับพื้น
- Folding method : เนื่องจากมี glass particle จึงไม่ควรบี้
- Mixing time < 30 s.
- ผสมให้มีลักษณะเป็น homogenous milky consistency

47. Restorative Procedure
Mixing

48. Restorative Procedure
Mixing
- ผสมเสร็จจะมีลักษณะเป็น Glossy surface
- Setting time : Type I 4-5 min
Type II 7 min

49. Restorative Procedure
Finishing
- การอุดต้องระวัง moist sensitivity
- Conventional GI : รอ set 10 นาที ทา water proof
vanish
- Final set 24 hr.
Role of water
-High humidity : absorb water = hygroscopic
expansion
-Low humidity : loses water = shrinkage and
crazing

50. Restorative Procedure
Finishing

51. Polishing
• การขัดแต่งรูปร่างของวัสดุอุดหลังการอุด ควรทาให้น้อยที่สุด
• ควรมีน้าและลมหล่อลื่นตลอดเพื่อป้องกันการสูญเสียน้าของวัสดุ
• cement จะแข็งตัวทันทีก็เฉพาะบริเวณที่แสงทะลุผ่านไปถึงเท่านั้น ส่วน
บริเวณอื่นก็แข็งตัวโดยอาศัยปฏิกิริยาทางเคมีตามปกติ ซึ่งกินเวลานาน
• ดังนั้นจึงควรกรอแต่ง cement เท่าที่จาเป็น และทิ้งระยะเวลาเพื่อขัดแต่ง
ให้นานที่สุดเท่าที่จะทาได้ หลังจากขัดแต่งเรียบร้อยแล้ว ควรทาวัสดุเคลือบผิว
(glaze/varnish) ทับลงไปบน cement อีกทีหนึ่งเพื่อช่วยให้
cement มีผิวเรียบยิ่งขึ้นและป้องกันการเกิด crack ที่พื้นผิวของวัสดุ
Restorative Procedure

52. Polishing instrument
• Blade no. 12
• Superfine diamond bur
• White stone
• Aluminum oxide disc (Pop-on disc)
• Sand paper strip
Restorative Procedure

53. Protecting the set material
ควรปกป้องวัสดุบูรณะโดยการเคลือบปิดผิวภายหลังการขัดแต่งเสร็จด้วย
light cure unfilled resin ซึ่งจะช่วยปิด void หรือ defect ที่ผิว
ได้ทาให้ผิวเรียบมากขึ้น และเกิด stain จากอาหารหรือเครื่องดื่มน้อยลง
Restorative Procedure

54. Compomer and Giomer
• ลูกผสมระหว่าง GI กับ composite
• GI มี Chemical bond และสามารถปลดปล่อย fluoride ได้ แต่
ความแข็งแรงไม่เยอะและไม่สวยด้วย จึงทาลูกผสมขึ้นมาเป็น Giomer
กับ Compomer
• Giomer >> คุณสมบัติของวัสดุจะค่อนมาทาง GI
• Compomer >> คุณสมบัติของวัสดุค่อนมาทาง Composite
resin

55. Giomer
• Modified glass ionomer
• เอา GI ส่วนผงกับส่วนเหลวมาผสมกัน พอผสมกันออกมาให้ได้เป็น GI ที่
set
• แล้วเอา GI ที่ set นั้น มา grind เป็นส่วนผง แล้วนาผงอันนั้นเป็น
filler ใส่เข้าไปใน resin ก็จะกลายเป็น Giomer

56. Giomer
• ส่วนมากที่ใช้ก็จะเป็นยี่ห้อ Shofu
• S-PRG ( Surface pre-reacted GI )
>> คือเอา GI มาผสมในแค่ส่วนของ Surface >> ปลดปล่อย
Fluoride ได้มากกว่า F-PRG
• F-PRG ( Full pre-reacted GI )
>> คือผสม GI จนมันเกิดปฏิกิริยาอย่างสมบูรณ์

57. Compomer
• Polyacid-modified resin composite
• ใส่ fluoroaluminosiliacate glass ลงไปในส่วนของ resin
เลย
• เป็นวัสดุชนิด resin-based materials
• one paste curing material
• ใช้เป็นวัสดุ cavity liner

58. • resin matrix เกิดมาจากการรวมกันของ derivative ของ
polycarboxylic และ methacrylate molecule
• ส่วน filler จะคล้ายกับของ GIC คือเป็น fluoride releasing
glass (fluoroaluminosilicate glass)
Compomer

59. Setting reaction
• Light curing reaction
ส่วนที่เป็น resin matrix จะเกิด polymerization แข็งตัว
แล้วแตก acidic free radical ไปทาปฏิกิริยากับส่วน filler
• Acid-base reaction
ปฏิกิริยานี้จะเกิดช้า นาน
Compomer

60. Physical property
GI < RMGIC < Compomer < Composite resin
Marginal leakage
GI < RMGIC < Compomer < Composite resin
Fluoride Release
GI > RMGIC > Compomer
Compomer

61. Atraumatic Restorative Treatment
(ART)
• Minimal invasive technique
using hand instruments
• Reduction of surgery trauma
(pain reduction)
• No local anesthetics
necessary
• No energy (electricity)
needed
• Low cost-treatment

62. The ideal ART Material:
Glass Ionomer
• Self adhesion to dentin and enamel
• Fluoride ion release  Self cure GI prefer
• Remineralization of affected dentin
• Good biocompatibility
• High strength
• Self-curing (setting without external energy)

63. How to ART
• https://www.youtube.com/watch?v=K0Z3vEK
VsFk

64. ART with Ketac-Molar:
Preparation

65. ART with Ketac-Molar: Cavity

66. ART with Ketac-Molar: Conditioning

67. ART with Ketac-Molar: Rinsing

68. ART with Ketac-Molar: Drying

69. ART with Ketac-Molar: Application of
Mixed Cement

70. ART with Ketac-Molar: Cavity Filled

71. ART with Ketac-Molar: Occlusion
Checked

72. ART with Ketac-Molar:
Final Result