Биохимия. Н. А. Пономарёва материаловедение в стоматологии
 Скачать 3.47 Mb.
|
|
ГЛАВА 12. КЕРАМИКА (СТОМАТОЛОГИЧЕСКИЙ ФАРФОР, СИТАЛЛЫ). КОМПОЗИЦИОННЫЕ ПОЛИМЕРЫ (КОМПОМЕРЫ) 12.1. Керамика и ее основные свойства Керамика представляет собой соединения металлических и неметаллических элементов, и состоит из таких веществ, как оксиды, нитриды и силикаты. Керамические материалы могут быть как кристаллическими, так и аморфными, последняя группа керамики известна под названием стекол. В керамических материалах отрицательно заряженные ионы (анионы) значительно отличаются размерами от положительно заряженных ионов (катионов). В стоматологии керамику используют в качестве наполнителей полимерных композитов, для изготовления стеклоиономерных цементов, формовочных материалов и стоматологических фарфоров. Основу керамики, как правило, составляют каолин, полевой шпат и кварц (диоксид кремния). Каолин – белая глина, введенная в состав керамики в качестве связующего элемента. Полевой шпат – изоморфные смеси алюмокремниевых солей натрия, калия и кальция. Оксид кремния (SiО 2 ) является главным элементом керамических материалов. Хотя его химическая формула достаточно проста, этот материал очень изменчив и может существовать в самых разных формах. Как кристаллический материал, он может существовать в виде кварца, кристобалита и тридимита, но может также находиться в виде стекла, представляющего собой затвердевший расплав оксида кремния. Способность соединений, подобных оксиду кремния, существовать в нескольких модификациях, существенно отличающихся друг от друга своими свойствами, известна под названием полиморфизма. Оксид кремния используется в качестве основы для изготовления многих сложных керамических материалов. В сочетании с оксидом алюминия он образует алюмосиликатные стекла, используемые для изготовления стеклоиономерных цементов. Подобным образом, полевошпатные стекла используют для изготовления стоматологической керамики. Эти стекла представляют собой соединения, состоящие из оксидов кремния и алюминия в сочетании с калием, натрием или кальцием. Оксид кремния способен образовывать как стекла, так и кристаллические вещества. Процесс образования стекла известен под названием витрификация. При плавлении оксида кремния и его быстром охлаждении, кристаллическая структура не способна образоваться за такое короткое время, поэтому оксид кремния превращается в стекло, которое называют плавленым кварцем. Если оксид кремния смешать с некоторыми оксидами металлов, то это позволит 161 существенно понизить температуру его плавления. Когда стекло начинает кристаллизоваться, такой процесс называется девитрификацией. Девитрификация может начаться, если стекло выдерживают при повышенной температуре в течение длительного времени, что приводит к перестройке расположения молекул. Стекло становится полупрозрачным в результате рассеяния света поверхностями небольших кристаллов. Этот процесс является основой изготовления стеклокерамических материалов. Процесс нагревания материала, позволяющий молекулам или атомам перераспределяться в пространстве, называется обжигом и играет важную роль в технологиях изготовления многих материалов. При нагревании твердое вещество может подвергаться ряду превращений, самым легко распознаваемым из которых является состояние расплава. Переход кристаллического вещества от твердого состояния к жидкому, сопровождающийся изменением объема материала, известен под названием переход к кристаллическому расплаву. Для того чтобы обнаружить такое превращение твердого вещества, достаточно проконтролировать изменение его объема. Удельный объем является обратной величиной плотности. При нагревании аморфных твердых веществ, подобных стеклу, столь резкого перехода от твердого состояния к жидкому, который наблюдается у кристаллических материалов, не происходит. Вместо этого, в точке перехода произойдет увеличение скорости изменения удельного объема вещества. Атомы стремятся к образованию упорядоченных структур. Для того чтобы началось образование кристаллов, должны присутствовать центры или ядра кристаллизации. Центрами кристаллизации обычно бывают примеси, например, частицы пыли, от которой в реальных условиях избавиться невозможно. Таким образом, если материал потенциально способен приобретать упорядоченную кристаллическую структуру, то этому будут способствовать частицы примесей. Керамика отличается высокой стабильностью в биологической среде, и, следовательно, ее можно отнести к материалам, обладающим наибольшей биосовместимостью по сравнению со всеми известными сегодня материалами. 12.2. Стоматологический фарфор Керамический материал, называемый фарфором, занимает особое место в стоматологии, так как применение керамического материала фарфора для восстановления зубов, дает наилучший эстетический результат, несмотря на развитие композитов и стеклоиономерных материалов. Его цвет, светопроницаемость и естественность невозможно сравнить ни с каким другим материалом. Оптический эффект фарфора сравним с таковым у естественных зубов. Восстановление зубов керамикой показано в тех случаях, когда к эстетике предъявляются повышенные требования, и когда нет ограничений по глубине препарирования. Сегодня трудно переоценить значимость применения стоматологического фарфора для изготовления виниров, вкладок, коронок и мостовидных протезов, где эстетическое качество фарфора превосходит все 162 современные материалы, заменяющие эмаль и дентин. Кроме того, фарфоровые зубы в сочетании с акриловым базисом зубного протеза широко используются по настоящее время. Применение фарфоровых масс в стоматологии: создание стандартных заводских искусственных зубов; получение стандартных фарфоровых коронок и заготовок для вкладок; индивидуальное создание фарфоровых коронок; индивидуальное получение вкладок; облицовка цельнолитых каркасов несъемных протезов (мостовидные протезы, коронки). Основой обычного фарфора являются каолин, кварц и полевой шпат. По химическому составу стоматологический фарфор находится между твердым фарфором и стеклом. Каолин является водным алюмосиликатом (AlО 3 2SiO 2 2H 2 O) и действует как связующее вещество, позволяя моделировать необожженный фарфор. Каолин непрозрачен, даже если он присутствует в небольших количествах, потому у первых стоматологических фарфоров отсутствовала необходимая прозрачность. Данное обстоятельство заставило исключить каолин из состава стоматологического фарфора, который сегодня представляет полевошпатное стекло с включениями кристаллического кварца. Температура плавления каолина составляет 1800 0 С. Кварц (SiO 2 ) остается неизменным в процессе обжига и действует, как упрочняющий компонент состава. Ангидрит кремниевой кислоты. Придает большую твердость и химическую стойкость изделию. Температура его плавления 1710 С. Кварц уменьшает усадку (увеличиваясь в объеме на 15,7%), и снижает хрупкость. В состав фарфора для искусственных зубов его вводят в количестве 25-32%. Он присутствует в виде тонкокристаллической дисперсии в стеклофазе, образовавшейся в результате расплавления полевого шпата, уменьшает вязкость расплавленного полевого шпата. Полевой шпатпредставляет собой смесь алюмосиликата калия, натрия или кальция. Температура его плавления равна 1180-1200 С. При высокой температуре обеспечивает формирование стекловидной фазы, в которой растворяются другие элементы. Создает блестящую глазурованную поверхность после обжига. При обжиге понижает температуру плавления смеси. Содержание в фарфоровой смеси примерно 60-70%. Полевые шпаты являются природными минералами, поэтому соотношение между содержащимся в них поташом и содой может заметно колебаться. Это оказывает влияние на свойства полевого шпата сода снижает температуру плавления полевого шпата, а поташ повышает вязкость расплавленного стекла. При охлаждении расплава полевого шпата образуется стеклянная матрица. Во время проведения обжига, например, фарфоровой жакетной коронки, между компонентами состава не происходит химического взаимодействия, а просто по достижении температуры стеклования стекло начинает плавиться, частицы 163 сплавляются друг с другом, а затем коронку снова охлаждают. Таким образом, единственное, что происходит в процессе обжига это спекание отдельных частиц с образованием сплошного твердого материала. Распределение частиц порошка по размерам является решающим фактором, влияющим на плотность упаковки частиц в сыром изделии. Чем плотнее их упаковка, тем меньше усадка материала при обжиге. Усредненный размер частиц в порошке составляет около 25 мкм, и диапазон разброса частиц по размерам достаточно широк, благодаря чему частицы меньших размеров заполняют свободные пространства между крупными частицами. Некоторые порошки фарфора состоят из частиц разной формы и разных размеров, что позволяет повысить плотность упаковки. В состав стоматологических фарфоров вводят и ряд других добавок. В число этих добавок входят оксиды металлов, которые позволяют придать фарфору необходимую окраску, например, оксид железа служит коричневым пигментом, медь зеленым, титан желтовато-коричневым, кобальт окрашивает керамику в голубой цвет. В состав стоматологического фарфора можно также ввести органическое связующее вещество, состоящее из сахара и крахмала. Стоматологические фарфоры способны переходить из твёрдого состояния в жидкое и обратно без образования новой фазы. Классификация современного стоматологического фарфора по температуре обжига: тугоплавкий (1300-1370 С); среднеплавкий (1090-1260 С); низкоплавкий (870-1065 С). Тугоплавкий фарфор используется для фабричного изготовления искусственных зубов. Среднеплавкий и низкоплавкий фарфор применяется для получения коронок вкладок и мостовидных протезов. Шихта – сырье, приготовленное из различных компонентов фарфоровых масс. Фритта – получаемый при спекании продукт. Стоматологический фарфор обладает высокой химической стабильностью и прекрасными эстетическими свойствами, которые со временем не ухудшаются. Теплопроводность и коэффициент термического расширения стоматологического фарфора совпадают с аналогичными характеристиками дентина и эмали, поэтому если края реставрации хорошо прилегают, то проблемы, связанные с появлением краевой проницаемости, будут минимальными. Главный недостаток стоматологического фарфора – его относительная хрупкость. Существует два решения, позволяющих избавиться от проблемы низкой прочности и хрупкости стоматологического фарфора. Первое обеспечить стоматологический фарфор опорой из более прочной подлежащей структуры. Второе решение разработать керамику, обладающую более высокой прочностью и меньшей хрупкостью. 164 Разделение стоматологической керамики в зависимости от системы упрочнения: керамика с упрочненным керамическим каркасом; керамика для фиксации полимерными адгезивами; металлокерамика. Основным принципом, позволяющим достичь хорошего эстетического результата протезирования, являлось создание прочной опоры для керамики. При использовании керамических каркасов, опорой для эстетической керамики выступает другой материал, обладающий более высокой прочностью и меньшей хрупкостью, но худшими эстетическими свойствами. При фиксации керамических протезов полимерными адгезивами, керамика будет опираться на твердые ткани препарированного зуба. В этом случае, керамика обеспечит необходимое эстетическое качество протезу, а прочность реставрации будет определяться ее адгезионной прочностью в соединении с твердыми тканями зуба. Для изготовления типичной фарфоровой коронки используют разные керамические массы, поскольку невозможно передать все эстетические особенности зуба с помощью только одного порошка. Обычно используют три основных типа фарфоровых порошков. Ими являются опаковый (грунтовый) фарфор, позволяющий замаскировать неэстетичный цвет расположенной под ним структуры, которой может быть амальгама или металлическая культевая вкладка; дентинный фарфор, и, наконец, эмалевый. Типичные этапы изготовления фарфоровых жакет-коронок: моделирование с уплотнением керамической массы обжиг глазурование. Основные виды керамических конструкций Стандартные искусственные зубы являются одним из основных элементов полных и частичных съемных протезов. Их основным преимуществом перед полимерными зубами является высокая эстетика, поскольку светоотражающие качества фарфора схожи с таковыми в естественных зубах. Кроме того, фарфор индифферентен для организма человека и не вызывает аллергий. Недостатками фарфоровых зубов может являться хрупкость фарфора, непрочное соединение с базисом протеза, низкая сжимаемость. Передние фарфоровые зубы устанавливаются на крампонах. Крампон – фиксирующий проволочный элемент из сплавов различных металлов. Боковые – чаще диаторические (дырчатые) Стандартные фарфоровые коронки – устаревшая конструкция, состоящая из фарфоровой коронки, выпускаемой заводским методом (Логана, Бондвиля, Девиса) и прилагаемой к ней металлическим штифтом. Коронка удерживалась на штифте, вводимом в канал. 165 Индивидуальные фарфоровые коронки – изготавливаются из специальных фарфоровых масс. Данные массы предназначены для создания вкладок, накладок, вестибулярных облицовок и полукоронок и облицовки каркасов, полученных путем фрезерования керамических блоков. Данные конструкции являются цельнокермическими. В качестве каркаса протеза (до трех единиц) может выступать оксид циркония. Он является хорошей альтернативой металлокерамике ввиду лучших эстетических свойств цельнокерамического протеза, биологической инертностью, высокой прочностью и краевой точностью. Фарфоровые вкладки из стандартных заготовок устанавливаются в кабинете врача за одно посещение. Изготавливаются методом фрезерования из специальных керамических блоков по системе CAD/CAM. Предварительно проводится видеосканирование дефекта в полости рта и компьютерное моделирование вкладки. Такие фарфоровые заготовки выпускаются в заводских условиях методом прессования смеси дентинной и эмалевой фарфоровых масс в равных количествах. Вкладки фиксируются на композитные цементы двойного отверждения. Для улучшения сцепления фарфорового цемента и композита поверхность вкладки обрабатывают силановым связующим веществом. Металлокерамика – технология объединения металла и стоматологического фарфора либо ситалла, в котором первый служит каркасом, а второй – облицовкой (рис. 42). Конструкции на основе металокерамики сочетают преимущества цельнолитых протезов (точность, прочность, отсутствие припоя) и высокие эстетические и биоинертные свойства керамики. Эстетические свойства определяются качеством облицовки. Рис 42. Металлокерамические коронки А – на фронтальные зубы В – на боковые зубы (из сети Интернет) Облицовка – покрытие поверхности изделия природным или искусственным материалом, отличающимся эксплуатационными и декоративными качествами. В стоматологии облицовка служит маскированию А В 166 каркаса зубного протеза, имитации цвета и светопреломления естественных зубов. Основные требования к материалу для облицовки: отсутствие токсичности; достаточная прочность при изгибе, сжатии, ударе, стойкость к стиранию; способность окрашиваться в цвета имитирующие цвета твердых тканей зуба; прочность соединения с металлом протеза; способность сохранять адгезивное соединение при высокой влажности, жевательной нагрузке и температурных колебаниях; обеспечение оптимальных эстетических свойств; наличие близкого к металлу коэффициента термического расширения; простота в приготовлении, нанесении и обжиге; возможность использование массы через несколько часов после приготовления. Керамика, как облицовочный материал, в полной мере отвечает большинству из требований, и на сегодняшний день является оптимальным облицовочным материалом. Технология изготовления фарфоровой массы для металлокерамики включает в себя три стадии: 1. Изготовление грунтового слоя. Непрозрачный. Толщина 0,2-0,3 мм. Маскирует металлический каркас и обеспечивает прочную связь фарфора с поверхностью металла. Обладает флюоресцирующим эффектом. 2. Изготовление дентинного слоя. Толщина 0,65-0,8 мм. 3. Изготовление эмалевого слоя, имитирующего режущий край зуба. Температура обжига фарфоровых масс для металокерамики не превышает 980 С, что ниже температуры плавления применяемых сплавов (1100-1300 С). Фарфоровые массы выпускаются как в виде порошка, требующего последующего смешивания с жидкостью, так и виде пасты готовой к применению. Окончательный цвет придают с помощью раскрашивания поверхности коронки. Связь между металлом и фарфором может быть механической и химической. Химической связи способствует оксидная плёнка на поверхности металла. Однако ведущую роль в сцеплении фарфора и металла играет механическая связь. Потому оксидная пленка удаляется путем пескоструйной обработки с целью повысить степень механического сцепления. Оксидную пленку можно удалить и в процессе химической обработки (в растворе щелочей и кислот). Дисперсность керамических масс также играет роль в механизме связи. Одной из разновидностей керамики являются ситаллы. 167 Ситаллы – стеклокристаллические материалы, состоящие из одной или нескольких кристаллических фаз, равномерно распределенных в стекловидной фазе. Применяются для протезирования переднего отдела зубных рядов единичными коронками или мостовидными протезами небольшой протяженности. В своем составе имеют большое количество кристаллов (менее 1 мкм в объеме), связанных между собой межкристаллической прослойкой. Модуль упругости ситаллов составляет 40-90 ГПа, прочность при изгибе 200- 300 МПа, прочность при сжатии 4000-5000 МПа, микротвёрдость 65- 750 кг/м 3 , плотность 2300 кг/м 3 Основные свойства ситаллов (прочность, упругость, твёрдость, хрупкость) определяет степень закристаллизованности и вид кристаллической фазы. Увеличение содержания щелочных металлов уменьшает значение модуля упругости, а оксиды щелочно-земельных элементов – повышают. Также влияет на эти показатели режим термообработки (при охлаждении модуль упругости снижается). Ситаллы получают из стекла во время специальной термической обработки, в процессе которой в стекле образуются центры кристаллизации с ростом кристаллов на них. Ситаллы в чистом виде и с добавлением гидроксиапатита могут применяться в качестве имплантатов для опоры зубных протезов. 12.3. Композиционные полимеры (компомеры) Компомеры представляют комбинацию двух химически разнородных материалов, имеющих границу раздела, при этом такая комбинация имеет лучшие показатели свойств, чем каждый материал в отдельности. Являются сополимерами для восстановления зубов. Являются объединением минерального наполнителя (стеклокерамика 40- 80%) с органической матрицей методом силанизации (неорганические частицы объединяются с органической матрицей силановыми мостиками). В случае высокого содержания в композиционных материалах керамического наполнителя, химически объединенного с органической матрицей, такой компомер можно назвать ормокером или керамомером. Усадка ормокера менее 1%, что значительно ниже усадки традиционных компомеров. Коэффициент термического расширения близок к таковому у тканей естественных зубов. Плотное наполнение ормокера снижает водопоглощение и повышает механические свойства. В качестве наполнителя компомеры могут иметь гидролизированный кварц, оксид алюминия, алюмосиликат лития, боросиликатное стекло и др. Классификация компомеров: По наполнению: – низконаполненные (50-70%); 168 – высоконаполненные (70-87%). По размеру частиц наполнителя: – микронаполненные; – макронаполненные; – гибридные. По способу отверждения: – химического отверждения; – фотоотверждаемые; – двойного отверждения (химическое и фотоотверждение). По функциям: – фиксирующие; – адгезивные; – облицовочные; – пломбировочные. Достоинства компомеров: эстетичность; лучшее восстановление анатомической формы зуба; хорошая герметичность; низкая теплопроводность. Недостатки компомеров: трудоемкие в применении; низкий модуль эластичности; коэффициент термического расширения выше, чем у зубной ткани; большая усадка. Способы соединения полимерной облицовки с металлическим каркасом: механический (создание ретенционных пунктов, перфораций); физико-химический (пескоструйная обработка, силанизация металлической поверхности); комбинированный (оба вышеперечисленных). 169 ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ 1. Из чего получают стоматологический фарфор? A. Полевого шпата и гипса B. Полевого шпата и кварца C. Полевого шпата, кварца и каолина D. Полевого шпата, кварца и гипса 2.Как меняется прозрачность фарфора при увеличении содержания каолина? A. Повышается B. Снижается C. Остается прежней D. Имеет «эффект хамелеона» 3.Какое процентное содержание флюсов в составе фарфора? A. 10% B. 20% C. 25% D. 30% E. 50% 4.Как происходит получение стекломассы стоматологического фарфора путем фриттования? A. Обжигом и измельчением B. Резким охлаждением и измельчением C. Воздействием высокого давления D. Воздействием низкого давления 5.Какой материал не является представителем ситаллов? A. Сикор B. Витрокерам C. Эвикрол D. Литьевой ситалл E. Симет 6.Какой процент наполнителя характерен для низконаполненных компомеров? A. 10-30% B. 20-40% C. 50-70% D. 70-80% E. 80-90% 170 7. Назовите температуру обжига тугоплавкого фарфора: A. 1000-1100 С B. 1100-1200 С C. 1200-1300 С D. 1300-1400 С E. 1400-1500 С 8.Назовите показание для использования тугоплавкого фарфора A. Фабричное изготовление искусственных зубов B. Получение коронок C. Получение вкладок D. Получение мостовидных протезов E. Пломбирование полостей 9.Какой способ получил наибольшее распространение для уменьшения газовых пор? A. Обжиг фарфора в вакууме B. Обжиг фарфора в диффузном газе C. Обжиг фарфора под давлением 10 атмосфер D. При атмосферном обжиге 10.Для изготовления фарфоровой коронки на 31 зуб необходимо определить вид ситалла, обладающего минимальным коэффициентом термического расширения. Какой вид ситалла показан в данном случае? A. Сикор B. Ситалл литьевой для передних зубов C. Ситалл литьевой для боковых зубов D. Ситалл литьевой для покрытия КХС E. Ситалл литьевой для базисов съемных протезов |