Xi mǎng thủy tinh ionomer (glass ionomer cement – GIC) là một loại vật liệu polymer nhụa nhiệt dẻo, mạch ngang được làm bền bởi liên kết ion, được dùng làm vật liệu xi mǎng trám rǎng trong nha khoa. Vật liệu GIC là kết họp của hai thành phần cơ bản gồm bột thủy tinh (alumo-silicate glass) và dung dịch polymer của carboxylic acid (polyacid). Hai thành phần này được trộn bằng phương pháp thích hợp để tạo thành hỗn hợp hồ đóng rắn nhanh nhờ phản ứng acid-base. Dung dịch acid khi trộn với bột sẽ hoà tan bề mặt ngoài của các hạt bột thủy tinh silicate, giải phóng các ion Ca2+, Al3+, Na+vF−, hình thành một lớp ion kim loại trên hạt bột. Lúc này, các ion trong thủy tinh được phóng thích và di chuyển. Gel silica được tạo thành, cation Ca2+ liên kết với anion (OH−) của chuỗi polyacrylic acid tạo thành các liên kết ngang giữa các mạch polymer, làm cho hỗn hợp đóng rắn lại. Trong khoảng thời gian 24 – 72 giờ, các ion Ca2+ vẫn còn tiếp tục liên kết, muối bị hydrate hoá làm hợp chất càng cứng chắc. Các nhóm carboxyl cũng có khả nǎng liên kết các ion Ca2+ trên mô rǎng. Quá trình này tạo nên sự liên kết hoá học thực sự ở bề mặt tiếp xúc giữa vật liệu và mô rǎng.

Nhờ có những ưu điểm như khả nǎng giải phóng fluoride, hiệu quả trong việc bảo vệ và ngǎn ngừa sâu rǎng tái phát, tính thẩm mĩ (khá giống rǎng tự nhiên về màu sắc và độ trong mò), xi mǎng GIC xuất hiện và phát triển như một bước tiến trong lĩnh vục vật liệu y sinh nói chung và lĩnh vực nha khoa nói riêng. Bên cạnh đó, GIC còn được dùng như một loại xi mǎng dán tǎng lực dính cho mão, cầu của rǎng, vật liệu trám cho cả rǎng sữa, rǎng vĩnh viễn ở mọi lứa tuổi, tái tạo cùi rǎng cho phục hình, chất bảo vệ tủy và trám lót.

Vật liệu nghiên cứu: Bột thủy tinh: Hỗn hợp phối liệu nấu thủy tinh từ các hóa chất Al2O+3, SiO2, AlPO4, Na3AlF6, CaF2 được trộn trong cối nghiền bi với tỉ lệ thích hợp. Phối liệu đồng nhất này được nấu chảy thành thủy tinh trong chén platin ở nhiệt độ 1.300 độ C, lưu 90 phút trong lò Carbolite-1600. Thủy tinh nóng chảy được làm nguội nhanh trong nước, sau đó, sấy khô rồi nghiền đến độ mịn qua hết sàng 45μm. Bột thủy tinh calcium fluoroalumino silicate này được kí hiệu là bột B.

Dung dịch lỏng (kí hiệu L) có thành phần chính là dung dịch Polyacrylic acid (PAA, Mw 100.000, nồng độ 35% trong nước của Sigma-Aldrich – Mĩ) được pha trộn với 5% Maleic acid, 5% Tartaric acid.

Dụng cụ tạo mẫu

Kết quả nghiên cứu cho thấy, vật liệu GIC tạo thành đã đạt được độ bền nén 60,5 - 86,2 MPa, với các thành phần bột thủy tinh hệ SiO2 − Al2O3 − CaF2 − AlPO4 − Na3AlF6 có cấu trúc vô định hình tương đối phù hợp với cấu trúc thủy tinh, thành phần hóa của bột phù hợp với các chỉ tiêu cần thiết cho vật liệu GIC. Kết quả mẫu bột B có các thông số độ mịn (dmean14,3 μm, diện tích bề mặt 10.358 cm2/cm3) phù hợp để tạo vật liệu GIC với tỉ lệ trộn phù hợp (tỉ lệ bột/lỏng = 12), thời gian đóng rắn 124±10 giây, độ bền nén sau 1 ngày trong môi trường nước deion là 59,2±5,9 MPa. Vậy nên, mẫu B có thể ứng dụng làm vật liệu trám lót (base/lining) theo chuẩn ISO 9917-1:2007. Khi so sánh độ bền nén trong ba môi trường DW, AS, SBF ở các ngày tuổi 1, 7, 28, độ bền nén tương đối ổn định theo thời gian (ở 28 ngày, một số mẫu cường độ giảm nhẹ). Kết quả nghiên cứu cho thấy GIC phù hợp để sử dụng làm xi măng dán mão, cầu răng; vật liệu trám cho răng sữa, răng vĩnh viễn ở mọi lứa tuổi; tái tạo cùi răng cho phục hình; chất bảo vệ tuỷ và trám lót do có nhiều cải tiến về độ bền cũng như đặc tính lí hóa, cơ học và sinh học, nếu GIC có hoạt tính sinh học thì các ứng dụng có thể của GIC sẽ rộng rãi hơn ở rất nhiều lĩnh vực trong y khoa.