ПРИМЕНЕНИЕ ПОКРЫТИЯ ТИТАНОМ КОБАЛЬТОХРОМОВОГО СПЛАВА (КХС) В СТОМАТОЛОГИИ Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

ПРИМЕНЕНИЕ ПОКРЫТИЯ ТИТАНОМ КОБАЛЬТОХРОМОВОГО СПЛАВА (КХС) В СТОМАТОЛОГИИ

Наумович Семен Антонович, доктор медицинских наук, профессор, заведующий кафедрой ортопедической стоматологии Белорусского государственного медицинского университета, Минск Лапатухин Евгений Александрович, ассистент кафедры ортопедической стоматологии Белорусского государственного медицинского университета, Минск

Semen Naumovich, MD, Professor, Head of the Department of Orthopedic Dentistry of the Belarusian State Medical University, Minsk Yauheni Lapatukhin, Assistant of the Department of Orthopedic Dentistry of the Belarusian State Medical University, Minsk Application of titanium cobalt chromium alloy coating in dentistry

Резюме. Рассмотрены проблемы, возникающие при использовании различных методов нанесения титана в качестве покрытия кобальтохромового сплава (КХС) в ортопедической стоматологии, пути совершенствования этих технологий. Изучены следующие вопросы: сплавы металлов в современной ортопедической стоматологии и требования, предъявляемые к ним; КХС для ортопедической стоматологии; использование титана в стоматологии: преимущества материала, сложности работы с ним, технологии его обработки. Ключевые слова: кобальтохромовый сплав (КХС), литейные и антикоррозийные свойства сплавов, титан и его сплавы, технологии покрытия зубных протезов.

Современная стоматология. — 2020. — №4. — С. 22—25.

Summary. The article discusses the problems that arise when using various methods of coating with titanium cobalt chromium alloy in prosthetic dentistry, ways of improving these technologies. The article is devoted to the consideration of the following issues: metal alloys in modern orthopedic dentistry and the requirements for them; cobalt chromium alloys for orthopedic dentistry; the use of titanium in dentistry: the advantages of the material, the complexity of working with it, the technology of its processing.

Keywords: cobalt chromium alloy, casting and anti-corrosion properties of alloys, titanium and its alloys, denture coating technologies.

Sovremennaya stomatologiya. — 2020. — N4. — P. 22—25.

зучение отечественной и зарубежной литературы, сравнитель-I ный анализ и систематизация публикаций на тему использования сплавов в стоматологии дает возможность заключить, что состав кобальтохромового сплава (КХС) регулируется требованиями международного стандарта [1] (также ISO 5832/II и ОСТ 1-90-173), которыми регламентируется количество хрома, кобальта и никеля в сплавах для ортопедической стоматологии. В составе должно быть не менее 85% металлов [кобальта - 66-67% (для придания повышенных прочностных качеств); хрома - 26-30% (придает сплаву твердость и антикоррозийную стойкость, но повышение его содержания больше 30% делает сплав хрупким); никеля - 3-5% (для пластичности, вязкости, ковкости)].

Кроме названных металлов в эти сплавы вводят молибден (до 4-5,5%), с его помощью добиваются повышения прочности, сплав приобретает мелкозернистость. Введение марганца (до 0,5%) усиливает прочностные и литейные характеристики получаемых сплавов, падает температура плавления (1плавл), сернистые соединения максимально удаляются из сплава. Попадание углерода в КХС снижает и™ и повышает текучесть сплава. Для этого же в некоторые сплавы добавляют кремний и азот, хотя известно, что наличие кремния более 1% и азота выше 0,1% снижает пластичность сплавов. В таблице 1 представлены значимые данные наиболее востребованных при протезировании КХС.

В ортопедической стоматологии с середины прошлого века и в настоящее время активно используется титан (как

в сплавах, так и для покрытия), так как титан и сплавы на его основе обладают сочетанием таких незаменимых характеристик, как пластичность и твердость (обладают пористый титан и неклид титана), способность к пассивизации (образованию инертной пленки из оксидов), низкой теплопроводностью, возможность комбинировать с другими материалами (фарфором, стоматологическими композитами).

Титансодержащие сплавы для коронок обладают такими положительными качествами, как инертность, что снижает инфицирование, небольшой удельный вес, что обеспечивает легкость зубным конструкциям, упругость и прочность, снижающие истирание коронок.

Съемным протезам титан придает гипо-аллергенность, минимизацию токсичного

Таблица 1 Основные свойства КХС для ортопедической стоматологии (безуглеродистые отечественные КХС, по данным АО «Суперметалл») [4]

Наименование сплава 1плавл (интервал, °С) Плотность, г/см3 Модуль упругости, кН/мм2 Предел пластичности, кН/мм2 Отн. удлинение, % Твердость, HV 10

Бюгодент (для бюгельных протезов - для литых съемных протезов) 1250-1400 8,4 222-228 0,6 - 0,72 7-18 360-400

КХ-Дент (для металлокерамических протезов) 1280-1420 8-8,4 180-228 0,23 - 0,55 7-38 180-350

НХ-Дент (никельхромовые сплавы для металлокерамических протезов) 1150-1420 8,2 195-200 0,48 - 0,55 12-20 210-250

воздействия, легкость, прочность, воспроизведение рельефов поверхностей, такие изделия не причиняют пациенту дискомфорта при использовании (не искажают дикцию и вкус пищи).

В стоматологии титан чаще всего включается в сплавы с алюминием: с кислородом и азотом являются альфа-стабилизаторами (повышают прочность материала за счет повышения температуры при его переходе в другую фазу), оловом с цирконием - нейтральные стабилизаторы (повышают прочность материала, не меняя его свойств), с хромом, молибденом, никелем, марганцем, медью, кремнием, железом - бета-стабилизаторы (повышают прочность материала за счет снижения температуры при переходе в другую фазу).

Методики изготовления протезов из титановых сплавов:

- литьевой метод (когда делают отдельные коронки, мостовидные протезы);

- штамповка (устаревший и практически неиспользуемый);

- система CAD/CAM (компьютерное моделирование/компьютерное фрезерование): изготовление слепка, подготовка и сканирование гипсовой модели, построение трехмерной модели с применением компьютерных технологий, программирование, автоматизированная обработка протеза на станке под контролем компьютера методом 3D-печати (наиболее прогрессивный и интенсивно развивающийся).

Титан является современным высокотехнологичным материалом, из которого успешно изготавливаются зубные протезы и имплантаты любой сложности [2, 3].

Преимущества использования титана и его сплавов:

- высокая биосовместимость;

- положительная динамика приживаемости;

- идеальные показатели прочности;

- другие положительные свойства.

Уязвимость, негативные стороны титана

связаны с высокой 1плавл, которая достигает 1668 °С. Кроме того титан взаимодействует с материалами форм и кислородом, который находится в воздухе рабочей зоны. Чтобы нивелировать эти минусы, используется специальное оборудование для отливки и спаивания.

Многие исследования и соответствующие публикации последних лет посвящены сплавам титана с никелем, как правило, речь идет об отливке классическим способом литья. В этом случае никель (на ионном уровне) в таких сплавах практически не выделяется. Сплавы хорошо сливаются с фарфором, инертны и безопасны, что особенно важно при ортопедическом и ортодонтическом лечении.

Работая над устранением недостатков титана и его сплавов в протезах (особенно в коронках и мостовых протезах), используя компьютерные технологии, такие как CAD/ САМ, зарубежные и отечественные разработчики нивелировали многие недостатки, связанные с технологией их литья [6].

В профессиональных публикациях, чаще всего зарубежных, вышедших во второй половине ХХ века, много информации о том, что титан и его сплавы (особенно нитрид титана - TiN) могут использоваться как альтернатива золота.

Нитрид титана получают в процессе насыщения металла азотом, разложения аминхлоридов, плазменного или высокотемпературного синтеза.

Основные характеристики нитрид титана:

- азотно-титановое бинарное соединение, мелкозернистый порошок;

- материал коричнево-желтого оттенка, в компактном состоянии золотой окраски;

- применяется для нанесения на различные изделия (в том числе на стоматологические конструкции), чаще на сплавы из нержавеющей стали, например, марки AISI 304 (просты в полировке, потому что перед вакуумным напылением проводится плазменная полировка), фарфор, ABS пластика и других материалов после предварительного покрытия их специальным материалом (никелевым или хромовым подслоем);

- устойчив к воздействию сильных кислот, в том числе, серной и соляной;

- обладает устойчивостью к высокой температуре.

Стоматологические конструкции, покрытые нитридом титана (нанопленка): зубные протезы, вкладки, накладки и коронки получаются по цвету, как сталь, КХС или золото и по линии паяния имеют зону защиты от влияния среды полости рта. Это делает все изделия с титановым покрытием долговечнее и дешевле золотых. Кроме того, это покрытие придает изделиям следующие свойства:

- при правильном подборе параметров напыления стоматологические ортопедические изделия с титановым напылением по цвету и блеску идентичны натуральному золоту;

Таблица 2 Состав электролитов

Наименование составляющего Кол-во, г/л Особенности

Щелочной состав

Метатитанат натрия 70-75 В таком составе получают нанотонкие покрытия

Уксуснокислый натрий 25-30

Едкий натр (свободный) 30-35

Электролитический состав, который содержат титан в виде металла

Никель хлористый 100 Покрытия N1-11 в этом составе гораздо лучше, чем никелевые

Титан 1-5

Гликоль 60-70

Кислота борная, мл/л 450-500

Лаурилсульфат, мл/л 45-50

Этиловый спирт, мл/л 50

Электролитический состав, который содержат10% титана в виде металла и 90% кобальта в виде металла (г/л)

Титан 10-15 Количество титана в сплаве И-Со и Т1-№ падает с увеличением концентрации N1 и Со температура электролита и с повышением плотности тока в нем

Аммоний (бикарбонат) 100-110

Кобальт 28-30

Кислота плавиковая 250-270

Кислота борная 100-120

Клей столярный 1-2

- эти конструкции характеризуются длительным сроком службы, покрытие не тускнеет и не отслаивается при эксплуатации;

- изделия высокопрочны и имеют высокое сопротивление механическим повреждениям.

Один из методов нанесения нитрида титана - это использование вакуума, когда образуют направленный поток частиц элемента на поверхность, которые затем конденсируются на поверхности изделия с образованием пленки. Метод получил название - напыление. Частицы нитрида титана при контакте с поверхностью изделия напрямую зависит от энергии частиц Щ химических свойств изделия и температуры поверхности напыления (создание оптимальных условий - гарантия максимальной конденсации частиц на поверхности изделий, то есть качество напыления).

В настоящее время разработаны следующие виды напыления:

- конденсация с ионной бомбардировкой (КИБ), считается наиболее качественным: прочная адгезия (схватываемость с основанием) покрытия, которая обеспечивается внедрением атомов титана в кристаллические структуры материалов

нижнего слоя, толщина слоя напыления -3-5 мкм);

- атомная ионизация и распыление (АИР);

- газофазовое осаждение;

- магнетронное нанесение;

- термодиффузионное насыщение;

- электронно-лучевое испарение.

Таким образом, слой нитрида титана

защищает металл стоматологических конструкций от механических повреждений и контакта с ротовой жидкостью и тканями периодонта, значительно повышая безопасность зубных протезов и увеличивая срок их эксплуатации [7].

Другой из методов нанесения нитрида титана - гальваническое покрытие с использованием щелочных электролитов, некоторые из которых показаны в таблице 2.

Однако результаты проведенных исследований показали, что нанесение нитрида титана методом гальванического покрытия имеет много недостатков:

- штамповка и пайка являются устаревшими технологиями, применение которых приводит к снижению качества изготовления зубных протезов и качества ортопедического лечения в целом;

- использование покрытия ортопедических конструкций нитридом титана свидетельствует о низкой материально-технической базе;

- протезы с нитрид-титановым покрытием признаны неэстетичными;

- часто происходит быстрое истирание покрытия с поверхности конструкций;

- увеличение числа случаев развития аллергии у пациентов с ортопедическими конструкциями с нитрид-титановым покрытием [5].

Применение титана в стоматологической практике обусловлено высочайшей прочностью материала, его стойкостью к агрессивным средам, нетоксичностью (высокой биосовместимостью), малым удельным весом материала и его немагнит-ностью. Однако при этом наблюдаются такие недостатки, как неточная конгруэнтность протезной конструкции (из-за сложности фрезеровки титана, тем более что металл при температуре 800 °С теряет свойства биосовместимости), потеря сцепления титана в металлокерамических конструкциях. Это затрудняет использование титана в каркасах стандартных протезов и вызывает необходимость использовать специальную низкотемпературную керамику [8].

Заключение

Титан - высококачественный материал, применяемый в современной стоматологии. Титановые сплавы обладают таким главным качеством, как биоинертность, а также другими положительными свойствами. В настоящее время разработаны и изготавливаются инструменты и оборудование для качественной обработки титановых сплавов. Наиболее прогрессивный метод изготовления изделий из титана - это 3D-печать, который имеет такие преимущества, как простота процесса (в отличие от штамповки), высокая точность, экономичность (почти отсутствуют отходы производства, оставшийся материал повторно используется после очистки). Покрытие титаном стоматологических конструкций позволяет повысить качество лечения пациентов с различными стоматологическими заболеваниями.

REFERENCES

1. GOST31627-2012«Zagotovki iz korrozionnostoykikh splavov na osnove kobal'ta dlya ortopedicheskoy stomatologii. Obshchiye tekhnicheskiye usloviya» [GOST 31627-2012 «Billets made of corrosion-resistant cobalt-based alloys for orthopedic dentistry. General technical conditions »]. Data vvedeniya 01.01.2015. Status — deystvuyushchiy. (in Russian)

2. Ruzuddinov S.R., Temirbayev M.A., Altynbekov K.D. Ortopedicheskaya stoma-tologiya [Orthopedic dentistry]. Almaty, 2011, p.621. (in Russian)

3. Yanushevich O.O., Grinin VM., Pochtarenko VA., Runova G.S. Zabolevaniya parodonta. Sovremennyy vzglyad na kiiniko-diagnosticheskiye i lechebnyye aspekty [Periodontal disease. Modern view of clinical diagnostic and therapeutic aspects]. Pod red. O.O. Yanu-shevicha. Seriya «Biblioteka vracha-spetsialista», GEOTAR-Media, 2010, 160 p. (in Russian)

4. Vitallium [Vitallium]. Elektronnyy resurs. Rezhim dostupa: https://chem21.info/ info/69362. (in Russian)

5. Gal'vanika i elektrokhimiya v stomatologii [Electroplating and electrochemistry in dentistry]. https://ortos.biz/news/galvanika-i-elektrokhimiya-v-stomatologii (pub-likatsiya 27.02.2019). (in Russian)

6. Yervandyan A.G. CAD/CAM-tekhnologii v ortopedicheskoy stomatologii [CAD/ CAM technologies in orthopedic dentistry. Elektronnyy resurs] Rezhim dostupa: https://www.drarut.ru/nauchnaya-rabota/cad-cam-tehnologii-v-ortopedicheskoy-stomatologii (publikatsiya 04.10.2015). (in Russian)

7. Napyleniye nitrida titana [Sputtering of titanium nitride. Elektronnyy resurs] Rezhim dostupa: https://mpstal.ru/services/napilenie-nitrida-titana. (in Russian)

8. Splavy KKHS [KHS alloys. Elektronnyy resurs] Rezhim dostupa: https://chem21. info/info/69362 (09.04.2012). (in Russian)

9. Tttan v stomatologii [Titanium in dentistry. Elektronnyy resurs] Rezhim dostupa: http://www.vash-dentist.ru/implantatsiya/metodiki/meditsinskogo-titana-v-stoma-tologii.html. (in Russian)

Конфликт интересов

Согласно заявлению авторов, конфликт интересов отсутствует.

Поступила 14.07.2020 Принята в печать 16.10.2020

Адрес для корреспонденции

Кафедра ортопедической стоматологии

Белорусский государственный медицинский университет

г. Минск, ул. Сухая, 28

220004, Республика Беларусь

тел.: + 375 17 200-54-72

Наумович Семен Антонович, e-mail: ortopedstom@bsmu.by

Address for correspondence

Department of Orthopedic Dentistry

Belarusian State Medical University

28, Sukhaya street, Minsk

220004, Republic of Belarus

phone: + 375 17 200-54-72

Semen Naumovich, e-mail: ortopedstom@bsmu.by

СТОМАТОЛОГИЧЕСКИЙ ВЗГЛЯД НА ПРОФИЛАКТИКУ

Международное сотрудничество Белорусского государственного медицинского университета со стоматологическим сообществом Казахстана активно продолжается. Так, 19-20 декабря сотрудники 2-й кафедры терапевтической стоматологии БГМУ приняли участие в ежегодном международном конгрессе стоматологов Казахстана «Профилактика стоматологических заболеваний - основа междисциплинарного взаимодействия», организованной Единой Казахстанской ассоциацией стоматологов.

Ведущие специалисты Казахстана (С.С. Есембаева), России (О.В. Шевченко, Е.Н. Иванова, Т.Е. Зуева, О.Н. Кравец, Е.А. Скатова) и Украины (И.П. Мазур, О.В. Деньга), подняли тему профилактики стоматологических заболеваний и представили опыт внедрения персонализированного протокола профессиональной гигиены и автоматизированного контроля, коммунальных и индивидуальных программ профилактики, обсудили роль врача-стоматолога в превенции основных неинфекционных заболеваний, особенности фторид-профилактики в детской стоматологии, представили современные протоколы диагностики, профилактики и лечения, белорусские коллеги поделились тридцатилетним опытом практической реализации Государственной программы первичной профилактики основных стоматологических заболеваний.

«Проблемы кариеса зубов у детей в современных условиях: вызовы времени» - под таким названием в начале ноября прошла Международная научно-практическая онлайн-конференция, организованная сотрудниками Казахского национального медицинского университета имени С.Д. Асфендиярова, кафедры стоматологии детского возраста (Г.Т. Ермуханова), школы стоматологии (Б.П. Дильбарханов).

В программе конференции выступления ведущих специалистов по детской стоматологии Казахстана, Украины, России, Беларуси, Узбекистана, Молдовы, Великобритании, Ирана. Все представленные в программе форума материалы были посвящены актуальной проблеме стоматологического здоровья детей и подростков - кариесу зубов. Спикеры обсудили насущные вопросы, поделились опытом, предложили возможные пути решения столь наболевшей проблемы детской стоматологии всего мира.

Собств. инф.

СОБЫТИЯ

С Л '

Vf WLg s- oKASjb.

I ЕЖЕГОДНЫЙ МЕЖДУНАРОДНЫЙ КОНГРЕСС СТОМАТОЛОГОВ

КАЗАХСТАНА

Тридцатилетний опыт практической реализации государственной программы первичной профилактики основных стоматологических заболеваний

в Республике Беларусь

Манак Татьяна Николаевна,

доктор мед. наук., профессор Белорусский государственный медицинскии университет

Леус Петр Андреевич доктор мед. наук., профессор Матвеев Андрей Михайлович главный внештатный специалист Министерства здравоохранения Республики Беларусь по стоматологии

19 декабря 2020 г.