KATEDRA INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ
BIOMATERIAŁY
Temat: Projekt koronki stomatologicznej licowanej ceramiką o podłożu kobaltowym
Prowadzący: Wykonali:
dr inż. Mariusz Walczak Krzysztof Lewandowski Grzegorz Piekraczyk Jarosław Pacek
LUBLIN 2015
Spis treści:
1. Anatomia zęba stałego
2. Charakterystyka środowiska jamy ustnej
3. Skład chemiczny oraz dane techniczne materiałów użytych na budowę koronki oraz podłoża kobaltowego
3.1 Skład chemiczny oraz dane techniczne stopu kobaltu Remanium 2001
3.2 Skład chemiczny porcelany dentystycznej
4. Rysunek i wymiary koronki
5. Technologia wykonania
6. Biozgodność
1. Anatomia zęba stałego:
Ząb zbudowany jest z czterech tkanek: szkliwa, zębiny, cementu korzeniowego i miazgi. Miazga wypełnia jamę zęba. Szkliwo, zębina i cement korzeniowy są w znacznym stopniu zmineralizowane. Natomiast miazga jest bogato unaczynioną i unerwioną tkanką łączną. Tkanki twarde otaczają ją i chronią przed szkodliwymi czynnikami w jamie ustnej. Szkliwo jest najtwardszą tkanką ciała człowieka. Zawiera 95% hydroksyapatytów wapnia (związki nieorganiczne), 4% wody i tylko 1% związków organicznych. Rozwija się z narządu szkliwotwórczego i jest produktem wyspecjalizowanych komórek nabłonkowych tego narządu zwanych ameloblastami. Jest pochodzenia ektodermalnego. Szkliwo pokrywa anatomiczną koronę zęba. Cement korzeniowy pokrywa cienką warstwą (50-100 μm) korzeń zęba. Składa się w 65% z hydroksyapatytów wapnia, w 23% ze związków organicznych (głównie włókna kolagenowe) i w 12% wody. Jego twardość można porównać do twardości kości a grubość do grubości kartki papieru. Zębina jest twardą, żółtawą tkanką stanowią- cą większość tkanek zęba. Znajduje się pod szkliwem i cementem korzeniowym. W zdrowym zębie nie jest widoczna. Można ją dopiero zobaczyć po uszkodzeniu szkliwa przez próchnicę, starcie patologiczne lub na zdjęciu rtg. Składa się w 70% z hydroksyapatytów szkliwa, w 18% z włókien kolagenowych (związki organiczne) i 12% wody. Jest więc tkanką twardszą niż cement, ale mniej twardą aniżeli szkliwo. Ma to swoje znaczenie kliniczne [1].
2. Charakterystyka środowiska jamy ustnej:
Środowiska jamy ustnej:
• tkanki miękkie – wargi, policzki, podniebienie, język, dziąsła, szczelina dziąsłowa-
różna budowa, nabłonek wielowarstwowy płaski, złuszczające się powierzchnie, w różnym stopniu są kolonizowane przez bakterie: grzbiet języka – pofałdowany dużo bakterii , błona śluzowa policzka – gładka, mało bakterii, szczelina – bakterie beztlenowe.
• tkanki twarde – zęby, protezy- gromadzenie się drobnoustrojów i ich pozakomórkowych produktów tworzy płytkę nazębną, różne powierzchnie zęba: gładkie, styczne, bruzdy – różna podatność na kolonizację, cofnięcie dziąsła – kolonizacja cementu, próchnica.
• ślina – zwilża jamę ustną - tworzy powłokę ok. 0,1 ml, przepływa przez wszystkie powierzchnie z różną prędkością - wolniej w czasie snu, najszybciej w dolnej, przedniej części języka, kontakt z pokarmami, płynami, lekami, bakteriami wnikającymi, posiada systemy buforujące.
• płyn dziąsłowy (PD)– zawiera składniki surowicy dostające się do jamy ustnej przez nabłonek dziąsła.
Ślina - powstaje ok. 0,5-1 l dziennie
(ślinianki przyuszne, podżuchwowe, podjęzykowe; wargowe, językowe, policzkowe, podniebienne)
• reguluje pH (6,75 – 7,25) – kwaśna ślina sprzyja rozwojowi bakterii powodujących próchnicę
• doskonałe właściwości buforujące – kwaśny węglan sodu, fosforany, chlorki, peptydy, białka, sód, potas, wapń - stężenie jonów
zmienia się w ciągu dnia
• inne składniki:
* białka
* glikoproteiny (mucyny) – wpływają na osadzanie się bakterii, stanowią główne źródło składników dla mikroflory j.ustnej, współdziałają z innymi systemami obronnymi gospodarza
* węglowodany – mało, pochodzą z metabolizmu glikoprotein
* metabolity aminokwasów, peptydów, mocznika
* amylaza
* czynniki przeciwbakteryjne: immunoglobuliny – sIgA (wydzielana przez ślinianki przyuszne), mniej IgG, IgM, IgA, śladowe ilości C, lizozym, laktoferryna, system sialoperoksydazy, peptydy bogate w histydynę.
Płyn dziąsłowy
* u zdrowych przepływ mały – 0,3 ul/ząb/h - zasięg tylko do szczeliny dziąsłowej i kieszonki
* wzrasta w chorobach przyzębia – wtedy pH z 6,9 wzrasta do 7,2 -7,7 - składem przypomina surowicę krwi
* wypłukuje drobnoustroje ze szczeliny
* źródło aubstancji odżywczych dla bakterii
* utrzymuje odpowiednie pH
* w składzie: jony jak w ślinie za wyjątkiem węglanowego, lizozym, enzymy toksyczne: kolagenaza, elastaza, trypsyna – pochodzą z fagocytów i bakterii, rozkładają tkanki w chorobach przyzębia, albuminy
* dominuje IgG, więcej IgM, IgA, C
* leukocyty, w tym 95% granulocyty obojętnochłonne, limfocyty, monocyty [2][3][4][5].
3. Skład chemiczny oraz dane techniczne materiałów użytych na budowę koronki oraz podłoża kobaltowego
3.1 Skład chemiczny stopu kobaltu Remanium 2001[6]:
| Co | Cr | Mo | W | Si |
|---|---|---|---|---|
| 63 | 23 | 7,3 | 4,3 | 1,6 |
Dane techniczne[6]:
| Granica plastyczności Rp0,2 | 660 MPa |
|---|---|
| Wytrzymałość na rozciąganie Rm | 850 MPa |
| Twardość HV 10 | 336 |
| Wydłużenie całkowite po rozerwaniu A5 | 5,50% |
| Moduł Younga (współczynnik sprężystości wzdłużnej) | 195 GPa |
| Gęstość | 8,6 g/cm3 |
| WAK 25 - 500oC | 14,2 x 10-6 K-1 |
| Temperatura początkowa topienia | 1325oC |
| Temperatura końcowa topienia | 1415oC |
3.2 Skład chemiczny porcelany dentystycznej[7]:
| Skład porcelany dentystycznej | Nisko- topliwej |
Średnio- topliwej |
|---|---|---|
| Dwutlenek krzemu | 69,4 | 64,2 |
| Tlenek boru | 7,5 | 2,8 |
| Tlenek wapnia | 1,9 | - |
| Tlenek potasu | 8,3 | 8,2 |
| Tlenek sodu | 4,8 | 1,9 |
| Tlenek glinu | 8,1 | 19,0 |
| Tlenek litu | - | 2,1 |
| Tlenek magnezu | - | 0,5 |
| Pięciotlenek fosforu | - | 0,7 |
4. Rysunek i wymiary koronki:
Przeciętne wymiary siekacza górnego przy- środkowego (wg Woelfela)
szerokość korony 8,6 mm
długość korony 11,2 mm
długość całego zęba 23,6 mm[1]
Rys. 1 Siekacz centralny szczęki. Widok od strony Rys. 2 Siekacz centralny szczęki. Widok od strony wargowej powierzchni stycznej
Rysunki 3d zostały zrealizowane w programie Solid Edge:
Rys. 3 Siekacz centralny szczęki 3d . Widok od strony wargowej
Rys. 4 Siekacz centralny szczęki w 3d. Widok od strony powierzchni stycznej
Rys. 5 Siekacz centralny w 3d w widoku różnych płaszczyzn
Rys. 6 Siekacz centralny w 3d z ukazaniem jego widoku od tyłu
5. Technologia wykonania:
Technologia wykonania podłoża kobaltowego:
W odlewarce odśrodkowej stopiony indukcyjnie metal jest wtłaczany do formy dzięki sile odśrodkowej powstającej na końcu ramienia. Wartość siły odśrodkowej zależy od prędkości obrotowej i długości ramienia.
W odlewarce próżniowej topiony indukcyjnie w tyglu ceramicznym metal wpływa bezpośrednio do formy w warunkach obniżonego ciśnienia bez obniżania temperatury. Jako atmosfera utleniająco-redukująca stosowana jest mieszanina propanu o ciśnieniu 0,05MPa i tlenu o ciśnieniu 0,2MPa lub mieszanina powietrze/tlen. Wypełnienie formy następuje w ciągu kilku sekund.
Po usunięciu masy osłaniającej i odcięciu materiału z układu wlewowego powierzchnię próbek piaskowano[8].
Technologia napawania ceramiki ivoclar:
Po oszlifowaniu, ostrożnie piaskuje się konstrukcję przy użyciu tlenku aluminium Al2O3 o średnicy ziaren 100 μm (Ivoclar Vivadent Special Jet Medium). Wymagane ciśnienie wynosi 1,5-2,0 bar.
- Do piaskowania powierzchni metalu używać tylko czysty Al2O3 jednokrotnego stosowania
- Przestrzegać instrukcji stosowania dołączonej przez producenta stopu.
Sporowacenie przez piaskowanie i rozwinięcie powierzchni poprawia mechaniczne połączenie. W celu zabezpieczenia przed osiadaniem w ceramice pozostałości po szlifowaniu, zaleca się stosowanie wymaganego ciśnienia oraz trzymanie końcówki piaskarki pod niewielkim kątem do powierzchni obiektu. Zanieczyszczenie powierzchni metalu może doprowadzić do powstawania pęcherzy podczas napalania ceramiki. Podczas opracowywania powierzchni metalu i jej oksydacji, należy przestrzegać instrukcji stosowania producenta stopu[9].
Porcelana dentystyczna składa się z 3 warstw, które są napawane po kolei na podbudowę metalowa:
Opaker - odpowiada za zmianę koloru metalu:
Parametry napalania warstwy opakera – IPS Classic Opaquer
| T | B | S | t-> | H | V1 | V2 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 980°C | 403°C | 6 min. | 80°C | 1 min. | 550°C | 979°C |
Dentyna - imituje strukturę zębiny:
Przed nałożeniem masy zębinowej i brzegu siecznego, należy bezwzględnie dokonać izolacji modelu. Zabezpiecza to przed wysychaniem pracy lub przyklejaniem się materiału ceramicznego do modelu.
Parametry napalania pośredniego – IPS Opaque Dentin
| T | B | S | t-> | H | V1 | V2 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 920°C | 403°C | 4 min. | 60°C | 1 min. | 580°C | 919°C |
Glazura - warstwa wierzchnia
Przygotowuje się uzupełnienia do napalania glazury poprzez wykonanie zgodnej z naturą struktury powierzchni, tzn. linii wzrostu oraz wypukłych i wklęsłych obszarów.
Napalania glazury można przeprowadzić na kilka sposobów w zależności od wymagań pracy: − glazurowanie bez materiału IPS Classic Glazing dla uzyskania zgodnego z naturą delikatnego, matowego połysku.
− glazurowanie z materiałem IPS Classic Glazing dla uzyskania wysokiego połysku.
Parametry glazurowania z glazurą[9]:
| T | B | S | t-> | H | V1 | V2 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 900°C | 403°C | 4 min. | 60°C | 1-2 min. | 0°C | 0°C |
6. Biozgodność
Stopy kobaltu cechują się następującymi właściwościami: dobrą biozgodnością, niskim przewodnictwem cieplnym, wysokim modułem sprężystości, wysoką wytrzymałością przy każdej możliwej rozpiętości elementu, krótkim czasem chłodzenia po odlaniu, niskim współczynnikiem rozszerzalności cieplnej, wysoką odpornością na korozję. W gatunkach stosowanych do łączenia z ceramiką dobre połączenie uzyskuje się dzięki żaroodporności przy temperaturze napalania i lutowania oraz niskiemu współczynnikowi rozszerzalności cieplnej. Przy stosowaniu stopów nieszlachetnych w ciągu ostatnich lat poszukiwane były różne sposoby chemicznej modyfikacji powierzchni poprawiającej biozgodność. We wszystkich dążono do: powstawania prawidłowych komórek i indukowania swoistej odpowiedzi biologicznej na powierzchni metalu, poprawy ilości i stabilności bimolekularnej, otrzymania pożądanej reakcji tkankowej. Zaobserwowano, że topografia na skalę makroskopową i mikroskopową może wpływać na różnicowanie osteoblastów i mineralizację – na chropowatościach, teksturze, porowatych warstwach wierzchnich. Stan powierzchni nie tylko wpływa na optymalizację oddziaływania tkanki z powierzchnią implantu podczas pierwszej fazy wgajania, ale również wpływa na ogólną odpowiedź tkanki kostnej w fazie drugiej (remodelowania). Dlatego wytwarza się powierzchnie z bruzdami, grzbietami, porowatościami prowadzącymi do wzrostu tkanki kostnej w stopniu wystarczającym do stabilizacji mechanicznej i zapobiegającym szkodliwym mikroruchom. Przy stosowaniu stopów kobaltu i tytanu dominujące znaczenie ma stan powierzchni pokrywającej się warstewką tlenkową. Dla stopów Co-Cr-Mo wykazano ponadto, że poziom aktywności biologicznej zależy od metody silanizacji (krzemianowania) powierzchni oraz od rodzaju uzyskanej warstwy (multi- lub monowarstwy)[10].
Literatura :
1. D. Piątkowska , Anatomia zębów stałych i stomatologia zachowawcza w ćwiczeniach fantomowych podręcznik dla studentów stomatologii,
2. L.P. Samanayake, B.M. Jones, Podstawy mikrobiologii dla stomatologów ,PZWL
3. M. Łuczak, E. Swoboda-Kopeć, Czelej Wybrane zagadnienia z mikrobiologii jamy ustnej red. Wydawnictwo, Lublin 2004
4. P. Marsh, M. Martin Mikrobiologia jamy ustnej
5. M. Zaremba, J. Borowski Mikrobiologia Lekarska
6. https://babachan.pl/stopy/654-remanium-2001-kostka.html, dostęp dnia 07.11.2014r.
7. http://www.zemby.pl/lodz/download.php?id=523&sid=e5142eab484200a6eb8a65688d5129fe, dostęp dnia 18.12.2014r.
8. , B. Surowska, K. Beer, J. Borowicz, I. Veremchuk Wpływ technologii odlewania na jakość stomatologicznego stopu kobaltu
9. http://www.ivoclarvivadent.pl/zoolu-website/media/document/10814/IPS+Classic+, dostęp dnia 18.01.2015r.
10. B. Surowska ,Biomateriały metalowe oraz połączenia metal-ceramika w zastosowaniach stomatologicznych, Politechnika Lubelska
Wyszukiwarka