บทความ
วัสดุบูรณะที่ต้านทานต่อการเกิดฟันผุชนิดทุติยภูมิ
กลาสไอโอโนเมอร์ซีเมนต์ (GIC) ถูกแนะนำให้รู้จักครั้งแรกโดย Alan Wilson และ Brian Kent ในปี 1972 กลาสไอโอโนเมอร์ซีเมนต์ชนิดดั้งเดิมประกอบด้วยผงแคลเซียมฟลูออโรอะลูมิโนซิลิเกตกลาส และส่วนเหลวคือกรดโพลีแอลคีโนอิค เมื่อส่วนผงผสมกับส่วนเหลวจะเกิดปฏิกิริยากรด-ด่าง (acid-base reaction) โดยการสะเทิน (neutralization) ความเป็นกรดของส่วนเหลวด้วยผงแก้วที่มีความเป็นด่าง ก่อให้เกิดไอออนิกครอสลิงค์ โพลีอะคริเลทเมทริกซ์ (ionically cross-linked polyacrylate matrix) ซึ่งหนึ่งในคุณสมบัติเด่นของวัสดุคือการเกิดการยึดติดทางเคมีระหว่างวัสดุกับโครงสร้างฟัน พบการเกิดชั้นแลกเปลี่ยนไอออน (ion exchange layer) ที่รอยต่อระหว่างเนื้อฟันที่ถูกละลายแร่ธาตุและกลาสไอโอโนเมอร์ซีเมนต์ โดยไอออนที่ตรวจพบการแลกเปลี่ยนระหว่างชั้นเนื้อฟันและวัสดุได้แก่โซเดียม แมกนีเซียม อะลูมินัม ซิลิกอนและฟลูออไรด์ อย่างไรก็ตามกลาสไอโอโนเมอร์ซีเมนต์ชนิดดั้งเดิมมีข้อด้อยในการใช้งานคือเวลาทำงานสั้น (short working time) เวลาแข็งตัวนาน (long setting time) และการได้รับหรือสูญเสียน้ำในช่วงแรกขณะที่วัสดุยังแข็งตัวไม่สมบูรณ์ส่งผลเชิงลบต่อคุณสมบัติเชิงกลและเชิงกายภาพของวัสดุ
ต่อมาจึงได้มีการพัฒนาเรซินมอดิฟายด์กลาสไอโอโนเมอร์ซีเมนต์ (RMGIC) เพื่อลดข้อจำกัดต่างๆของกลาสไอโอโนเมอร์ซีเมนต์ชนิดดั้งเดิม โดยการรวมโมโนเมอร์ฮีมา (2-hydroxyethyl methacrylate) และสารเริ่มปฏิกิริยาด้วยแสง (photoinitiator) เข้าในส่วนประกอบของกลาสไอโอโนเมอร์ซีเมนต์ชนิกดั้งเดิม จึงทำให้เรซินมอดิฟายด์กลาสไอโอโนเมอร์ซีเมนต์มีปฏิกิริยาแข็งตัวทั้งปฏิกิริยากรด-ด่างและปฏิกิริยาการเกิดโพลิเมอร์ส่งผลให้มีความต้านทานต่อการได้รับหรือสูญเสียน้ำในช่วงแรกของการแข็งตัวของวัสดุ เวลาการแข็งตัวสั้นลง คุณสมบัติเชิงกลและเชิงกายภาพต่างๆ ของวัสดุดีขึ้น อย่างไรก็ตามคุณสมบัติความเข้ากันได้ทางชีวภาพ (biocompatibility) ของวัสดุกลับต่ำลงเมื่อเทียบกับกลาสไอโอโนเมอร์ซีเมนต์ชนิดดั้งเดิมเนื่องจากมีโมโนเมอร์ฮีมาเป็นส่วนประกอบ นอกจากนี้ฮีมายังทำให้วัสดุเกิดการขยายตัวเหตุน้ำ (hygroscopic expansion) และอีกหนึ่งข้อด้อยของวัสดุคือการเกิดการหดตัวขณะแข็งตัว (polymerization shrinkage) จึงต้องบูรณะเป็นชั้นๆในโพรงฟันขนาดใหญ่
สำหรับการปลดปล่อยฟลูออไรด์ เริ่มแรกฟลูออไรด์จะอยู่ในส่วนผงแก้ว ระหว่างเกิดปฏิกิริยาฟลูออไรด์จะถูกปล่อยออกมาในส่วนเหลวและถูกกักอยู่ในชั้นเมทริกซ์เจล เมื่อวัสดุแข็งตัวการปลดปล่อยฟลูออไรด์สู่สิ่งแวดล้อมเกิดจากฟลูออไรด์ที่เกาะอยู่อย่างหลวมๆ (loosely bound fluoride) ในฟลูออไรด์ที่อยู่ในผงแก้ว ซิลิกาเจลเฟส หรือโพลีซอลท์เมทริกซ์ อย่างไรก็ตามความสามารถในการปลดปล่อยและดูดกลับฟลูออไรด์ของวัสดุ เป็นปัจจัยที่มีความสำคัญที่ส่งผลต่อประสิทธิภาพในการต้านทานการเกิดฟันผุที่บริเวณขอบของวัสดุนั้น
พบความสัมพันธ์เชิงเส้นตรงระหว่างปริมาณฟลูออไรด์ในวัสดุบูรณะและการยับยั้งการละลายแร่ธาตุของเนื้อฟันที่บริเวณรอยต่อ ความเข้มข้นของฟลูออไรด์และระยะเวลาที่วัสดุสามารถปลดปล่อยฟลูออไรด์ขึ้นกับชนิดของวัสดุบูรณะ โดยมากแล้วจะสามารถปลดปล่อยฟลูออไรด์ในปริมาณมากในช่วง 24 ชั่วโมงแรก บางส่วนของฟลูออไรด์ที่ปลดปล่อยออกมานี้จะถูกดูดซึมเข้าไปในส่วนของผลึกอะพาไทต์ทำให้เนื้อฟันที่บริเวณรอยต่อประกอบด้วย ฟลูออริเดตคาร์บอเนต อะพาไทต์ ซึ่งมีการละลายตัวต่ำกว่าเนื้อฟันปกติ
อีกกลไกหนึ่งของกลาสไอโอโนเมอร์ซีเมนต์ที่เอื้อให้วัสดุมีคุณสมบัติในการต้านทานการเกิดฟันผุบริเวณขอบคือ สามารถยับยั้งเชื้อแบคทีเรียที่ก่อให้เกิดโรคฟันผุ โดยพบว่าที่พีเอช 5.5 อัตราการผลิตกรดของสเตรปโตคอคคัส มิวแทนส์ ถูกยับยั้งโดยแร่ธาตุที่ปลดปล่อยออกมาจากวัสดุ ในลักษณะที่ขึ้นกับความเข้มข้น (dose-dependent manner) โดยพบว่าเมื่อความเข้มข้นของฟลูออไรด์สูงขึ้น สัดส่วนของกรดแลคติกมีค่าลดลง ซึ่งการยับยั้งการผลิตกรดของแบคทีเรียนี้ไม่เพียงแต่ช่วยป้องกันการเกิดฟันผุ แต่ยังกดการเจริญเติบโตของแบคทีเรียด้วยเนื่องจากแบคทีเรียส่วนใหญ่ได้รับพลังงานจากการย่อยสลายน้ำตาล สอดคล้องกับการศึกษาก่อนหน้าที่พบว่ากลาสไอโอโนเมอร์ซีเมนต์สามารถสะเทินความเป็นกรดของกรดแลคติกให้มีค่าพีเอชสูงขึ้นเพียงพอต่อการยับยั้งการละลายแร่ธาตุของโครงสร้างฟัน ส่วนของเนื้อฟันที่สัมผัสกับวัสดุกลุ่มกลาสไอโอโนเมอร์ พบว่าเนื้อฟันส่วนที่สัมผัสกับวัสดุมีความสามารถต้านทานการละลายแร่ธาตุสูงกว่าเนื้อฟันที่อยู่ห่างออกไป เรียกเนื้อฟันบริเวณนี้ว่า โซนยับยั้ง (inhibition zone) และเนื้อฟันที่ถัดออกมาจากโซนยับยั้งที่เกิดการละลายแร่ธาตุเรียกว่าเอาท์เตอร์ลีชั่น (outer lesion)
จากคุณสมบัติที่กล่าวข้างต้นส่งเสริมให้กลาสไอโอโนเมอร์ซีเมนต์เป็นวัสดุบูรณะที่ต้านทานต่อการเกิดฟันผุชนิดทุติยภูมิ