Termal analiz, malzemenin bazı fiziksel
özelliklerinin sıcaklığa bağlı olarak sürekli bir biçimde
ölçüldüğü karekterizasyon yöntemleridir. Isının etkisi
geniş bir aralıkta gözlenebilir ve malzeme özelliklerinde
değişimlere neden olur. Isıtma işlemi sırasında örnek
ağırlığında meydana gelen değişimlerin sıcaklığa bağlı
olarak ölçülmesi termogravimetri’nin (TG) esasını
oluşturur. Türevsel termal gravimetri (DTG) yönteminde
(derivative thermogravimetry) ağırlık değişimlerinin
zamanla değişimi sıcaklığa bağlı olarak kaydedilir ve
böylece ağırlık değişim hızı belirlenir.
Termal siklus, ağızda meydana gelebilecek ısı
değişimlerini in vitro olarak taklit edecek ortamı
sağlayarak, 0-68°C arasında meydana gelen ısı
değişimlerinin diş sert dokusu ile restorasyon
arasındaki genleşme katsayıları arasındaki farklılıkları
değerlendirilmemize olanak sağlar 8,9. dental
dokular ve restoratif materyaller arasındaki termal
genleşme katsayısı farklılığından ve diş-restorasyon
arasını dolduran materyalin termal genleşmesinden
dolayı mikrosızıntı oluşmaktadır 6. Kompozit
restorasyonlar termal siklus uygulamasının kompozit
restorasyonlarda boya penetrasyonuna daha derinde
oluşmasına neden olduğu gösterilmiştir 10. Ayrıca
siklus sayısı arttıkça sızıntıda artmaktadır 11,12.
Enerji değişimlerinin ölçülmesi; DTA ve
diferansiyel taramalı kalorimetresinin (DSC) temel
prensibidir. Ergime, kristalleşme, ayrışma, katıhal reaksiyonları, polimorfik dönüşümler, oksidasyon,
redüksiyon, hidratasyon, dehidratasyon gibi
reaksiyonların karekterizasyonun değerlendirilmesinde
DTA ve DSC kullanılır. Bu tür reaksiyonlar ekzotermik
veya endotermik karakterde olabilir. DTA da, örnek ile
inert bir referansın sıcaklıkları arasındaki fark sıcaklık
değerleri değerlendirilerek kaydedilir. Koordinatta,
sıcaklık (veya süre) apsiste gösterilir. DSC tekniği DTA
ya çok benzer, enerji değişimlerinin hassas kantitatif
ölçümlerinde kullanılır. DTA tekniğinden farkı, örnek ile
referansı aynı sıcaklık seviyesine getirmek için gerekli
enerjiyi ölçer 29.
Doldurucu içerikleri biyouyumluluğu kanıtlanmış
olan grafen eklenerek güçlendirilmiş yeni jenerasyon
restoratif materyallerin fiziksel ve kimyasal özellikleri
incelenmiş ve böylece en uygun kompozit hakkında
bilimsel incelemeler yapılmıştır. Kompozitlerin fizikomekanik
özelliklerini artırmak için yapılan ısıl işlemler,
son dönüşüm derecesine (DC) yardımcı olur,
kompozitlerin homojenleşmesine yardımcı olur ve
monomerlerin hareketliliğini arttırarak polimerizasyon
büzülme stresini azaltır 13.
Bu kompozitlerinin yeni yapısı, piyasada bulunma
sürelerinin kısa olması ve uzun süreli klinik çalışmaların
azlığı göz önüne alındığında ve içerisine katılan
biyouyumlu grafen materyalinin kompozitin fiziksel ve
kimyasal özelliğine sağladığı ek katkının araştırılması
amacıyla, bu çalışmada TGA kullanılarak,
ekstrapolasyon başlangıç sıcaklığı, kütle kaybı ve yük
partiküllerinin ağırlık yüzdesi dikkate alınarak bozulma ve termal stabilitesi; DTK kullanarak cam geçişini, erime ve bozunma sıcaklıkları ve entalpi'si; ve lineer termal genleşme katsayısını (dilatometri) değerlendirilmiştir. Kök kanal tedavisi gören dişlerde bu malzemeler restorasyonların yapılması için geniş ölçüde kullanıldığından, grafen ile birlikte daha fazla monomer dönüşümü elde ederek mateyalin güçlendirilmesi için yaygın olarak kullanılan polimerizasyon öncesi ısıtma yöntemi çalışmamızda kullanılmıştır 13.
Polimerize edilmiş malzemeye verilen ısı, çapraz bağlanmış bağların yoğunluğuna ve depolama sıcaklığına bağlı olarak günlerce hatta aylarca malzemede kalan serbest radikallerin varlığından dolayı polimerizasyon derecesini arttırır 14. Diğer taraftan, polimerizasyondan önceki ısı uygulaması, akışkanlığı arttırmakta ve kavite duvarlarına daha iyi adaptasyonunu sağlamaktadır 15. Bununla birlikte, yüksek ısı seviyelerine maruz kaldıklarında nasıl davrandıklarını bilmek gereklidir. Bu nedenle, sıcaklığın bu bileşiklerin kararlılığı ve doğrusal CTE'si üzerindeki etkisi TGA, DSC ve dilatometri kullanılarak değerlendirildi.
TGA ile gözlenen veriler, polimerize edilmiş malzemedeki başlangıç sıcaklığının, termal kararlılıktaki farklılıkları ve polimer ağının oluşumu sırasında oluşturulan çapraz bağlama yoğunluğunun derecesinin 344.6 (TEF) ila 475.7 arasında oluştuğunu göstermektedir. Teshima ve diğerlerine göre ana kütle kaybı, 370 ila 440 °C sıcaklık aralığında meydana gelmiştir; bu çalışmanın sonuçları sonuçlarımızla uyumludur 16. Çalışmada gözlemlenen en yüksek kayıplar daha yüksek sıcaklık aralığında meydana gelmiştir. Dental kompozitlerin termogravimetrik analizi, organik matrisin yapısı ve miktarı hakkında bilgi verir. Kompozitlerin kimyasal yapılarındaki farklılıklar, kompozitlerin bozunma davranışını önemli ölçüde etkiler. Kompozitlerin hem aromatik hem de alifatik dimetakrilat kompozit içermesi ve organik matris monomer aromatik içeriğin (Bis-GMA ve Bis-EMA) alifatik (TEGDMA ve UDMA)'dan daha yüksek olması sonuçları etkiler. Tüm kompozitler, 800 ° C'de organik matris içeriğinde daha yüksek bir ağırlık kaybı göstermiştir; bu, dolgu maddesinin yüzey hidroksil gruplarının yoğunlaşma reaksiyonlarından kaynaklanmalıdır 17. Kompozitlere, düşük molekül ağırlıklı seyrelticinin yapıya eklenmemesi ve yüksek oranda doldurucu içermeleri 18 veya dimerik asit türevi gibi yüksek molekül ağırlıklı monomerler kullanarak metakrilatların polimerizasyon büzülmesini azaltarak 19 büzülme oranları düşürülebilir 20. Yük partiküllerinin ağırlık yüzdesine karşılık gelen elde edilen kalıntıların değerleri için, üreticiler tarafından verilen bilgiler çoğu kompozitler için benzerdir. Materyallere farklı miktarlarda grafen katılmıştır. XTB, GCE ve BEG gruplarında grafen katılması bozulma derecesini artırırken yani üretici tarafından bildirilenlerden daha düşük yüzde değerleri sunarken.; TEC grubunda daha düşük sıcaklıklarda bozulma gözlenmiştir.
Bu muhtemelen silanın termal bozunmasından veya bazı inorganik bileşenlerin buharlaşmasından veya bazı üreticilerin silanizasyon işleminden önce inorganik dolgunun yüzdesini belirlememesi nedeniyle olabilir 21. TEC grubunda ilk yüzdeyle karşılaştırıldığında grafen katılması yük içeriğinde belirgin bir fark gözlenmiştir, bu muhtemelen reaksiyona girmemiş monomerlerin uçucu hale gelmesinden ya da diğer bozunma işlemlerinden kaynaklanmıştır. Tüm malzemeler, UDMA bazlı malzemelerin karakteristiği olan ısıtma sırasında polimer matrisinin ısıl işlem nedeniyle meydana gelen bir olay olan birden fazla termal ayrışma aşamasını göstermiştir 22.
Sonuç olarak; grafen gibi biyouyumlu materyalin farklı oranda kompozit materyallerine katkısı materyallerin kimyasal ve fiziksel yapısını güçlendirirken, bazı kompozit gruplarında tam tersi etkiye neden olmuştur. Bu konu hakkında literatüre daha çok araştırma ile katkıda bulunulması gerekmektedir.