در چند دهه گذشته، پیشرفت های شگرفی در خواص مکانیکی و روش های ساخت مواد سرامیکی حاصل شده است. در حالی که مواد مبتنی بر پرسلن هنوز جزء سرامیک های مورد استفاده در دندان سازی هستند، اقداماتی برای جایگزینی سیستم های سرامیک فلزی با تمام سیستم های سرامیکی انجام شده است.
در این بررسی مختصر، ما پیشرفت های مواد سرامیکی که عموما در ساخت انواع پروتز های متحرک و دیگر مواد مورد استفاده در دندانسازی مورد استفاده قرار می گیرد، را مورد بحث قرار خواهیم داد.
تعریف سرامیک های مورد استفاده در دندان سازی
مواد سرامیکی مورد استفاده در دندان سازی به عنوان مواد غیرآلی و غیر فلزی تعریف می شوند که با حرارت دادن مواد معدنی خام در دمای بالا توسط انسان ساخته می شوند.
سرامیک های مورد استفاده در دندان سازی بخشی از سیستم هایی هستند که با هدف تولید پروتزهای دندانی طراحی شده اند و به نوبه خود برای جایگزینی ساختارهای از دست رفته یا آسیب دیده دندان استفاده می شوند.
سرامیک های مورد استفاده در دندان سازی شکننده هستند. به این معنی که مقاومت فشاری بالا و مقاومت کششی پایینی دارند و ممکن است تحت فشار بسیار کمی شکسته شوند. همه سرامیک های مورد استفاده در دندان سازی در مقایسه با سایر مواد دندان پزشکی، مانند فلزات، چقرمگی شکست پایین تری دارند.
طبقه بندی سرامیک های مورد استفاده در دندان سازی
سرامیک ها را می توان بر اساس میزان و نوع فاز بلوری و ترکیبات شیشه ای آن ها طبقه بندی کرد.
در سطح ریزساختاری، ما می توانیم سرامیک ها را براساس ماهیت ترکیب نسبت شیشه به کریستال تعریف کنیم. تنوع بی نظیری در ریزساختار مواد وجود دارد، اما آن ها را می توان به چهار دسته اصلی تقسیم کرد.
1_ سیستم های مبتنی بر شیشه
سیستم های مبتنی بر شیشه از موادی ساخته می شوند که حاوی دی اکسید سیلیکون (سیلیس یا کوارتز) هستند، که دارای مقادیر مختلف آلومینا است.
آلومینیوم سیلیکات های موجود در طبیعت که حاوی مقادیر مختلف پتاسیم و سدیم هستند، که به عنوان فلدسپات شناخته می شوند. فلدسپارها با روش های مختلف اصلاح می شوند تا شیشه مورد استفاده در دندان پزشکی و دندان سازی ایجاد شود.
فرم های مصنوعی شیشه های آلومینیاسیلیکات نیز برای سرامیک های دندانی ساخته می شوند. محققین هیچ مرجع مستندی را پیدا نکردند که نشان دهد شیشه های آلومینو سیلیکات طبیعی بهتر یا بدتر از شیشه های مصنوعی عمل می کنند، حتی اگر ادعایی خلاف آن وجود داشته باشد. این مواد برای اولین بار در دندان پزشکی برای ساخت دندان مصنوعی پرسلن استفاده شد.
2_ سیستم های مبتنی بر شیشه با پرکننده ها
این دسته از مواد دارای طیف وسیعی از نسبت های شیشه ای – بلوری و انواع کریستالی هستند. به طوری که این دسته را می توان به سه گروه تقسیم کرد.
ترکیب شیشه اساساً همان شیشه خالص دسته 1 است. تفاوت در این است که مقادیر متفاوتی از انواع مختلف کریستال یا در ماتریس شیشه ای اضافه شده یا رشد کرده اند.
انواع اصلی کریستال امروزه لوسیت، لیتیوم دی سیلیکات یا فلوروپاتیت است. لوسیت با افزایش اکسید پتاسیم شیشه آلومینو سیلیکات در پرسلن دندان را ایجاد می کند. کریستال های لیتیوم دی سیلیکات با افزودن اکسید لیتیوم به شیشه آلومینو سیلیکات را ایجاد می کند. همچنین به عنوان یک شار عمل می کند و دمای ذوب مواد را کاهش می دهد.
زیر گروه اول
شیشه فلدسپاتیک که حاوی مقدار کم تا متوسط لوسیت می باشد که به طور پیش فرض “پرسلن فلدسپاتیک” نامیده می شوند.
لوسیت به این مواد اضافه می شود تا ضریب انبساط حرارتی مواد را بالا ببرد تا بتوان آن ها را بر روی فلزات و زیرکونیا اعمال کرد. این مواد معمولاً مایع پودری هستند که برای روکش سیستم های هسته مورد استفاده قرار می گیرند و همچنین مواد ایده آل برای روکش های پرسلن هستند.
مواد اولیه دارای اندازه نسبتاً تصادفی و توزیع بلورهای لوسیت بودند. به طور متوسط اندازه ذرات در حدود 20 میکرومتر بود. این توزیع تصادفی و اندازه ذرات بزرگ، به مقاومت در برابر شکست مواد و خواص سایشی نسبت به مینای دندان کمک می کند.
زیر گروه دوم
شیشه ای که به مقدار بالا (تقریبا 50%) حاوی لوسیت می باشد، در این دسته قرار می گیرد. این مواد به دو صورت پودر/مایع، ماشینکاری و قابل فشار تولید شده اند. این ماده سرامیک شیشه ای نامیده می شود که فاز بلوری درون ماتریس شیشه با فرآیندی به نام “تبلور کنترل شده شیشه” رشد کرده است.
سرامیک های با لوسیت بالا هنگامی که برای خاتم ها و روکش های خلفی و ترمیم های روکش قدامی و تاج استفاده می شوند، از نظر بالینی عالی عمل کرده اند. سیستم های قابل ماشینکاری و قابل فشار مقاوم تر از سیستم های پودر/مایع هستند و نتایج بالینی فوق العاده ای را برای کاربردهای خاتم و روکش خلفی و ترمیم های روکش قدامی و تاج نشان داده اند.
زیر گروه سوم
سرامیک شیشه ای لیتیوم دی سیلیک نوع جدیدی از سرامیک شیشه ای است که با نام ایووکلار معرفی شده است.
کریستال هایی که در داخل این ماده شکل می گیرند به شکل سوزن هستند و حدود دو سوم حجم سرامیک شیشه ای را تشکیل می دهند. شکل و حجم کریستال ها به مقاومت خمشی و چقرمگی شکست این ماده کمک می کند تا تقریبا دو برابر شوند.
این ماده حتی با وجود محتوای بلوری بالا می تواند بسیار شفاف باشد. این به دلیل ضریب شکست نسبتاً پایین بلورهای لیتیوم دی سلیکات است. این ماده به قدری شفاف است که می توان از آن برای ترمیم های کامل کانتور استفاده کرد، یا برای بالاترین حد زیبایی، می توان با یک پرسلن مخصوص روکش کرد.
3_ سیستم های مبتنی بر کریستال با پرکننده های شیشه ای
آلومینای نفوذی و تا حدی متخلخل در سال 1988 معرفی شد. این سیستم به عنوان جایگزینی برای سرامیک های فلزی معمولی توسعه داده شد و با موفقیت بالینی زیادی روبرو شد.
این سیستم از یک ماتریس کریستالی متخلخل از یک ماده با مدول بالا (85٪ حجم) استفاده می کند، که در آن محل اتصال ذرات در فاز بلوری وجود دارد. این بسیار متفاوت از مواد شیشه ای یا سرامیک شیشه ای است زیرا این سرامیک ها از یک ماتریس شیشه ای بدون پرکننده کریستالی تشکیل شده است که در آن محل اتصال ذرات (کریستال) وجود ندارد.
فاز کریستالی شامل آلومینا، آلومینا/زیرکونیا یا مخلوط آلومینا/منیزیا با نام “اسپینل” است که توسط فرآیندی به نام “ریخته گری لغزش” ساخته می شود. یا می توان آن را از یک بلوک از پیش متخلخل هر دو ماده، آسیاب کرد. سپس چارچوب آلومینا یا اسپینل با شیشه لانتانوم با ویسکوزیته پایین در دمای بالا نفوذ کند.
برای این سری جدید از سرامیک های دندانی، استحکام خمشی بسیار بالایی گزارش شده است که سه تا چهار برابر بیشتر از هر سری دیگر سرامیک دندان است.
مواد آلومینا/زیرکونیا فقط به دلیل عدم شفافیت زیاد در دندان های آسیاب باید استفاده شود، چرا که برای زیبایی دندان های قدامی ایده آل نیست. برای دندان های قدامی، نسخه آلومینا/منیزیا به دلیل شفافیت بیشتر ایده آل است. استحکام آن تقریباً نیمی از نسخه آلومینا/زیرکونیا است، بنابراین نباید برای دندانهای خلفی استفاده شود.
4_ جامدات پلی کریستالی
سرامیک های تک فاز متخلخل، موادی هستند که با متخلخل شدن مستقیم بلورها و بدون هیچگونه ماتریس مداخله ای، از ساختار متراکم، عاری از هوا، عاری از شیشه و پلی کریستال تشکیل می شوند.
چندین تکنیک مختلف پردازش وجود دارد که به شما امکان می دهد چارچوب های اکسید آلومینیوم یا زیرکونیا اکسید را به صورت جامد متخلخل بسازید. سرامیک های جامد (بدون شیشه پلی کریستالی) بالاترین پتانسیل استحکام و چقرمگی را دارند. اما به دلیل دمای بالا و پخت، تکنیک های انقباض تا همین اواخر در دسترس نبود تا به عنوان چارچوبی با مقاومت بالا برای روکش ها استفاده شود.
زیرکونیا دارای ویژگی های فیزیکی منحصر به فردی است که آن را دو برابر قوی تر از سرامیک های مبتنی بر آلومینا می کند. مقادیر گزارش شده برای استحکام خمشی این ماده جدید از بیش از 900 مگاپاسکال تا 1100 مگاپاسکال متغیر است.
توجه به این نکته ضروری است که هیچ ارتباط مستقیمی بین مقاومت خمشی (مدول پارگی) و عملکرد بالینی وجود ندارد. با مساوی بودن همه چیز، بهتر است ذاتاً یک ماده قوی تر از یک ماده ضعیف تر داشته باشید.
یک ویژگی فیزیکی مهم دیگر، چقرمگی شکست است. چقرمگی شکست برای زیرکونیا بین 8 مگاپاسکال تا 10 مگاپاسکال گزارش شده است. چقرمگی شکست، معیاری برای اندازه گیری مقاومت یک ماده در برابر رشد ترک است. استفاده از پروتکل خنک کننده آهسته در پخت لعاب برای جلوگیری از اتلاف حرارت از زیرکونیا و پرسلن، مقاومت شکست پرسلن را تا 20 درصد افزایش می دهد.
نتیجه گیری
سرامیک های مورد استفاده در دندان سازی که در دسته بندی های 2 و 3 هستند، تنوع زیادی در ترکیب آن ها وجود دارد. سیستم های مبتنی بر شیشه (دسته های 1 و 2) قابل حکاکی هستند و بنابراین به راحتی قابل اتصال هستند. سیستم های مبتنی بر کریستال (رده های 3 و 4) قابل حکاکی نیستند و بنابراین اتصال آن ها بسیار مشکل تر است. دسته های 1 تا 3 می توانند به صورت پودر وجود داشته باشند که سپس با استفاده از تکنیک قلم موی مرطوب ساخته می شوند، یا می توانند به صورت پیش فرض در قالب بلوک قابل فشار یا ماشینکاری قرار گیرند.به عنوان یک قاعده کلی برای سرامیک های مورد استفاده در دندان سازی، سیستم های پودر یا مایع از استحکام بسیار کمتری نسبت به بلوک های پیش ساخته برخوردار هستند، زیرا دارای مقدار بسیار بیشتری حباب هستند.