CC BY
9
Scientific Research of the Union of Scientists in Bulgaria - Plovdiv, series G. Medicine, Pharmacy and Dental medicine, Vol. XVII, ISSN 1311-9427, International Conference of Young Scientists, 11 - 13 June 2015, Plovdiv
ПРИЛОЖЕНИЕ НА ЦИРКОНИЕВАТА КЕРАМИКА В ДЕНТАЛНАТА
МЕДИЦИНА Нешка Манчорова, Мариела Цанова Медицински университет - Пловдив, Факултет по дентална медицина, катедра „Оперативно зъболечение и ендодонтия"
APPLICATION OF ZIRCONIA CERAMICS IN DENTAL MEDICINE
N. Manchorova, M.Tsanova
Abstract:
Fast progress in computer technology, comibined with the integration of bioengineering sciences reveal a new virtual and digital world of unlimited possibilities for the dentists. Because of that in the last years appears a new group of ceramics- zirconia ceramics.
The aim of the present research is to make a literature review about the use of zirconia ceramics in dentistry.
Today, three types of zirconia ceramics are used: yttrium tetragonal zirconia ceramis, zirconia toughened alumina and magnesium partially stabilized zirconia. Zirconia ceramics is a material, which is characterized with excellent properties and is used for the production of posts, veneers, crowns, bridges, partial crowns, abutments, orthopedic implant infrastractures, esthetic orthodontic brackets.
Although its undisputable properties, there a lot of unsolved problems related with the zir-conia ceramics as: the phase transformation of zirconia from tetragonal to monoclinic form; the link between the zirconia and the cement; does zirconia preserve its strength during its functional life in the patient's mouth?; at what degree does the restoration change its mechanical properties during different ways of improving the link between the zirconia ceramics and the cement?
There different kinds of zirconia ceramics on the market for dental materials: VITA In-Ce-ram® YZ, DD Bio,DD cube,e. Max ZirCAD, TIZIAN, Ceramill®, inCoris TZI.
From the present review can be concluded that the new restorative materials are highly technologic decisions, a bridge between the science and art. Furthermore they set the challenging task for their additional mastery and improvement of the protocol for their practical use by the dentists.
Бързият компютърен технологичен подем , съчетан с интегрирането на биоинженерните науки в денталната практика, разгърна пред лекарите по дентална медицина един нов, виртуален и дигитален свят на неограничени възможности.
Благодарение на това през последните години навлезе специална група керамика, която може да бъде обработвана чрез компютърно-асистирани машини - CAD-CAM системи. Такава керамика е циркониевата керамика. Циркониевата керамика е материал, който се отличава с многобройни приложения. Тя се използва за изработване на[1]:циркониеви щифтове, фасети, корони, мостове, вставки, абатмънти, естетични ортодонтски брекети.
Днес се използват три вида циркониева керамика в денталната медицина: итрий-стабилизирана тетрагонална циркониева керамика, алуминий-подсилена циркониева керамика, магнезиева частично стабилизирана циркониева керамика. Циркониевата керамика се отличава с отлични качества като: висока якост на огъване, много добра
фрактурна резистентност, резистентност на корозия, много добри оптични качества, биопоносимост. Въпреки безспорните си предимства пред циркониевата керамика стоят и редица нерешени проблеми като:
1) фазовата трансформация на циркония от тетрагонална в моноклинна форма, т.е кога циркониевата обтурация ще загуби отличните си механични качества? Под атмосферно налягане, чистият цирконий може да съществува в три различни кристални структури: кубична, тетрагонална и моноклинна. Фазовата трансформация от тетрагонална към моноклинна фаза дава като резултат увеличение на обема, което създава пукнатини в циркониевите проби и намалява здравината и якостта им.При тези условия чистият цирконий би бил безполезен за дентални възстановявания. Но ако се промени състава чрез добавяне на Mg, Ca, Sc, Y или Nd, високотемпературната тетрагонална фаза може да бъде стабилизирана при стайна температура. [2] В допълнение към това Preis V. et al препоръчват добро полиране, като начин да се запази повърхностната здравина и предоврати фазова трансформация. [3]
2) Функционализация на циркониевото възстановяване т.е. как да подготвим повърх-ността за циментиране на циркониевата обтурация, така че да гарантира най-ефективна връзка с кавитета?
Функционализацията на циркониевата керамика е необходима, за да се подобри връзката между циркония и двойнополимеризиращия композитния цимент - проблем, който все още се дискутира и търси своето най-подходящо решение. Според Bottino et al. тази връзка е по-устойчива, когато итрий-стабилизираната циркониева керамика е обработена чрез различни способи.[4]От друга страна според Mochales et al., когато този вид керамика е обработена преди бондиране, здравината на външните слоеве е намалена и те могат да ста-нат крехки, което има важно влияние върху стабилността на връзката цирконий-композитен цемент.[5] На базата на две-годишно проучване на тази връзка Wegner и Kern посочват, че функционалната фосфатна естерна група на MDP-съдържащ праймер може да формира устойчива на водно влияние химична връзка с циркония. Базирано на техните резултати, MDP-съдържащите композитни цементи се препоръчват като средства за бондиране при използването на циркониева керамика.[6] Според Papia et al. абразивната повърхностна обработка на тази керамика и/или нейното покритие със силициев двуокис в комбинация с праймер може да осигури добра здравина на връзката между циркония и композитния цемент.[7] Hallmann et al. предлага като оптимални условия при пясъкоструйна обработка при размер на частиците диалуминиев триоксид 50 или 110цт при налягане съответно 2,5 или 1,5 атмосфери.[8] В други изследвания се прилага пясъкоструйна обработка при различен размер на частиците и налягане(53цm-2,5bar [9]; 125цт- 5,3±0,7bar [10] ), обработка с лазер при различно време и енергия (5sek-200mJ[11]; 5,10,15sek-100,200,300mJ[11] ), обработка чрез селективно инфилтрационно ецване (5%;9,5%;40% [12]). Българският опит с Er:YAG лазер е свързан с функционализация на повърхността на композитни обтурации, но няма данни за извършено таково изследване у нас върху циркониева керамика.[13]
3) Дали циркониевата обтурация съхранява безспорната си здравина по време на функционалния си живот в устата на пациента? (влияние на дъвкателно налягане и температурни промени)
Представянето във времето на Y-TZP може да бъде компрометирано от неговата податливост на хидротермална деградация .Въпреки че хидротермалните ефекти били в повечето случай отчетени при температури между 200°С и 400°С, периоди на по-дълго излагане при температури в устната кухина могат също да доведат до деградация на циркония, което води до намалена повърхностна здравина, фрагментирани частици и микропукнатини. Процеса на деградация се провокира от трансформация на повърхността към моноклинна фаза, която се разпростира през повърхността на частиците и в прилежащите частици под влияние на оказаното напрежение, което се развива при този процес.[2] 148
4) В каква степен се променят механичните качества на циркониевата обтурация при различни подходи за функционализация на нейната повърхност? (пясъкоструйна подготовка, ецване с флуороводородна киселина, въздействие с лазер)
Според Rodrigo et al. въздушна абразия на циркониевата керамика при размери на частицити диалуминиев триоксид от 110^m и налягане 3,5 атмосфери повишава якостта на огъване на материала, а въздушната абразия с частици диалуминиев триоксид с размери 100^m повишава здравината на този вид керамика.[14]
Съвременни циркониеви керамики на пазара на дентални материали са:
• VITA- итрий-стабилизирани пресинтеровани/ оцветени циркониеви блокчета:VITA In-Ceram® ZIRCONIA,VITA In-Ceram® YZ,VITA In-Ceram® YZ - Now preshaded,VITA In-Ceram® YZ-14;
• DentalDirect- циркониеви дискове,стабилизирани с различен процент итрий в тетрагонална и кубична форма с широка гама от качества, като висока транслуцентност, здравина: DD cubeX2® (DD cubeX2® 98, DD cubeX2® 71, DD cubeX2® 98 color), DD Bio ZX2 (DD Bio ZX2 98, DD Bio ZX2 71, DD Bio ZX2 100, DD Bio ZX2 19, DD Bio ZX2 98 color, DD Bio ZXI 71 color), DD Bio Z (DD Bio ZW iso, DD Bio ZA, DD Bio ZS, DD Bio ZK, DD Bio ZW iso color );
• Ivoclar- итрий-стабилизирани циркониеви блокчета, отличаващи се с висока здравина и особено подходящи за мостове в задната област на съзъбието: IPS e.max ZirCAD;
• Schutz- иновативен CAD/CAM материал, представляващ смес от акрилов и циркониев диоксид, особено подходящ за пациенти с бруксизъм и краниомандибуларен синдром: Tizian;
• AMANNGIRRBACH- итрий-стабилизиран цирконий, характеризираща се с висока транслуцентност и серия от предварително оцветени керамика: Ceramill® zolid classic, Ceramill® zolid preshades, Ceramill® zi;
• SIRONA- високо транслуцентна керамика, подходяща за критични клинични ситуации при ограничено разстояние между възстановяването и антагониста, налична в предварително оцветени блокчета в 10 цвята, подходяща за синтероване с висока и изключително висока скорост: InCoris TZI,InCoris TZI C;
• 3M ESPE- революционен хибриден нано-керамичен материал, съчетаващ качествата на глас-керамиката и на смолистите(resin?) материали: Lava™ Ultimate Restorative: нанокерамика на базата на смола;
• Kuraray- единствените в момента на пазара на дентални материали циркониеви дискове в няколко различно оцветени пласта: Multi Layered, KATANA Zirconia (ML), KATANA Zirconia HT, Zirprime (Pre-sintered Zirconia Disk).
7
Използвана литература:
1. Madfa AA, Al-Sanabani FA, Al-Qudami NH et al. 10. Use of Zirconia in Dentistry: An Overview. The Open Biomaterials Journal 2014 (5): 1-9.
2. Anusavice KJ, Shen C, Rawls HR. Phillip's Science of Dental Materials.In Anusavice KJ, Shen C, Rawls HR. Dental ceramics. 12th ed, China: Elsevier;2003:450-454.
3. Preis V, Schmalzbauer M , Bougeard D et al. Surface properties of monolithic zirconia after dental adjustment treatments and in vitro wear simulation. Jour nal of dentistry 2015; May: 43 (1): 133-9.
4. Bottino MA, Bergoli C, Lima EG et al. Bonding of Y-TZP to dentin: effects of Y-TZP surface conditioning, resin cement type, and aging. Operative Dentistry 2014 May-Jun; 39(3): 291-300.
5. Mochales C, Maerten A , Rack A et al . Monoclinic phase transformations of zirconia-
149
based dental prostheses, induced by clinically practised surface manipulations. Acta Biomaterialia 2011 Jul; 7 (7): 2994-3002.
6. Thompson JY, Stoner BR. , Piascik JR et al. Adhesion/cementation to zirconia and other non-silicate ceramics: Where are we now? Dental Materials 2011 Jan: 27 (1): 71-82.
7. Papia E, Larsson C, du Toit M et al. Bonding between oxide ceramics and adhesive cement systems: a systematic review. Journal of Biomedical Materials Research.Part B Applied Biomaterials 2014 Feb; 102 (2): 395-413.
8. Hallmann L., Ulmer P , Reusser E et al. Effect of blasting pressure, abrasive particle size and grade on phase transformation and morphological change of dental zirconia surface. Surface & Coatings Technology 2012 May; 206 (19-20): 4293-4302.
9. Foxton RM, Cavalcanti AN, Nakajima M. et al. Durability of Resin Cement Bond to Aluminium Oxide and Zirconia Ceramics after Air Abrasion and Laser Treatment. Journal of Prosth-odontics 2011 Feb; 20 (2): 84-92.
10. Osorio R, Castillo-de Oyague R., Monticelli F. et al. Resistance to bond degradation between dual-cure resin cements and pre-treated sintered CAD-CAM dental ceramics.Medicina Oral Patologia Oral y Cirigia Bucal. 2012 Jul ;17 (4): e669-77.
11. Lin Y, Song X, Chen Y et al. Effect of Er:YAG laser irradiation on bonding property of zirconia ceramics to resin cement. Photomedicine and Laser Surgery 2013 Dec;31(12): 619-25. 12. Smielak B., Klimek L.Effect of hydrofluoric acid concentration and etching duration on select surface roughness parameters for zirconia. The Journal of Prosthetic Dentistry 2015 June;113 (6): 596-602.
13. Стефанова В., Томов Г., Манчорова Н., Цанова Сн. Er:YAG лазерно ецване на композитен материал за индиректни възстановявания. Научни трудове на Съюза на учените в България-Пловдив,серия Г.Медицина, фармация и дентална медицина 2014 Октомври-Ноември; XVI.
14. Souza RO, Valandro L, Melo RM. Air-particle abrasion on zirconia ceramic using different protocols: Effects on biaxial flexural strength after cyclic loading, phase transformation and surface topography. Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials 2013 October; 26: 155-163.
