Стоматологические материаловедение – это наука, изучающая во взаимосвязи состав, строение, свойства, технологию производства и применения материалов для стоматологии, а также закономерности изменения свойств материалов под влиянием физических, механических и химических факторов. Речь идет о факторах, действующих в специфических условиях полости рта в процессе функционирования зубочелюстной системы, что и позволило выделить стоматологические материалы в отдельную область знаний.
В настоящее время практикующие стоматологи понимают, что без глубокого знания свойств стоматологических материалов невозможно достигнуть функциональной полноценности, эстетичности и долговечности восстановления зубов. Намечая план оказания стоматологической помощи, врач всегда стоит перед выбором наиболее подходящего материала. Осуществить его правильный выбор, пользуясь только своим опытом и интуицией, очень не просто, так как конец ХХ века и начало нынешнего ознаменовались бурным развитием стоматологических материалов, поэтому стоматолог должен уметь оценить возможности новых разработок и новых методов применения материалов в клинике, что требует глубокого понимания взаимосвязи их химических основ и свойств. Знание основ материаловедения, различий свойств материалов в зависимости от химической природы, технологии применения позволит использовать в стоматологической практике научно-обоснованные критерии выбора нужного материала.
Несмотря на значительные достижения стоматологического материаловедения в последние годы, ни один из созданных материалов нельзя признать «идеальным». «Идеальный» материал для восстановительной стоматологии должен полностью отвечать следующим требованиям:
- быть биосовместимым;
- противостоять всем возможным воздействиям среды полости рта;
- обеспечить прочную и постоянную связь со структурой твердых тканей зуба;
- полностью воспроизводить их внешний вид;
- обладать комплексом физико-механических свойств, соответствующих свойствам восстанавливаемых натуральных тканей и способствовать их регенерации.
Все стоматологические материалы подразделяют на три основных класса в зависимости от химической природы:
- неорганические материалы или керамика;
- металлы;
- полимеры.
Каждый класс, в свою очередь, подразделяется на типы, отличающиеся структурой и свойствами (схема 1).
 |
| Схема 1. Классификация стоматологических материалов по химической природе*. *На основе классификации W.J.O'Brien “Dental Materials and Their Selection”, Quintessence Publ.Co., Inc, 3 изд., с.1. |
Каждый класс материалов, несмотря на фамильное сходство входящих в него многочисленных типов, характеризуется довольно широким спектром свойств. Например, входящие во второй класс металлы и сплавы обладают различными показателями прочности, температуры плавления, цветом, но для всех металлов характерна ковкость, электро- и термопроводимость, типичный металлический блеск. Металлы имеют высокую прочность и жесткость (высокий модуль упругости). Поэтому в восстановительной стоматологии их применяют при необходимости протеза выдерживать значительные механические нагрузки, в то же время металлы быстро проводят тепло, не эстетичны, что ограничивает их применение.
Керамика и полимеры – термоизоляторы, обладают светлым цветом и полупрозрачностью, следовательно, их можно применять для защиты зуба от смены температур полости рта и для создания эстетических пломб и протезов, воспроизводящих естественный вид натуральных зубов.
В стоматологии нередко используется комбинация материалов различной химической природы, так как ни один из материалов нельзя признать идеальным. Многообразие стоматологических материалов заключается не только в различии их по химической природе, но также в особенностях их применения в стоматологии или в их назначении. Материалы, имеющие одинаковую химическую природу, но разное назначение, могут существенно отличаться по составу и свойствам.
Для систематизации стоматологических материалов, чтобы было легче ориентироваться при выборе восстановительного материала и подборе вспомогательных и временных материалов, применяемых на этапах лечения и изготовления зубных протезов, большую помощь может оказать классификация материалов, построенная по принципу их назначения в стоматологии.
Такой принцип классификации нельзя признать идеальным, так как некоторые материалы (например, цементы) имеют многочисленные виды применения в различных областях стоматологии. Но, несмотря на указанный недостаток, предложенная классификация позволяет разделять стоматологические материалы, исходя из основных требований, которые предъявляются к ним условиями применения в той или иной области стоматологии.
Классификация стоматологических материалов по назначению является основной классификацией стоматологических материалов (схема 2).
 |
| Схема 2. Основная классификация стоматологических материалов по назначению. |
Основные свойства стоматологических материалов
Главной целью стоматологического материаловедения является создание комплекса «идеальных» материалов для полости рта. Под действующими факторами полости рта подразумеваются: колебания температуры, высокая постоянная влажность, присутствие электролитной среды. Перечисленные факторы отражаются на свойствах материалов – физических, химических, технических, технологических, биологических эстетических.
Современное стоматологическое производство представляет собой промышленный комплекс, в котором используется множество технологических процессов: прессование, литье деталей определенной конструкции, паяние, нанесение керамических и пластмассовых покрытий и т.д., используются также различные аппараты: для штамповки, литья, вакуумные печи для обжига керамики и др.
Все это требует от врача-ортопеда не только знаний технологического процесса, но и влияния нарушения его на свойства материала и органы полости рта и организм в целом.
К физическим свойствам материалов относятся: плотность, температура плавления и кипения, теплоемкость, теплопроводность, термические коэффициенты линейного и объемного расширения, поверхностное напряжение, цвет, фазовые превращения и др.
В стоматологическом материаловедении используются разнообразные методы исследования и испытания, которые дают возможность установить природу материала, состав, свойства и, при необходимости, определить качество готовых стоматологических изделий.
Методы физического анализа: рентгенологический, рентгеноструктурный, магнитная и ультразвуковая дифектоскопии и дилатометрический.
- Рентгенологический анализ дает возможность установить виды, типы и размеры кристаллических решеток металлов и сплавов.
- Рентгеноструктурный анализ дает возможность установить даже микроскопические дефекты внутри материала.
- Магнитная дефектоскопия позволяет выявить дефекты в поверхностном слое (до 2 мм) металлических материалов.
- Ультразвуковая дефектоскопия позволяет осуществлять эффективный контроль качества на большой глубине.
- Дилатометрический метод основан на определении изменений объема, происходящих в материале при фазовых превращениях, применяется для определения кристаллических точек в твердых образцах.
- Коэффициент теплопроводности измеряется по количеству тепла в калориях в секунду, которое проходит через образец материала толщиной в 1 см и площадью 1 см³, когда разница температуры на концах образца составляет 10°C. Чем выше этот показатель, тем более способно вещество пропускать через себя тепловую энергию, и наоборот. Коэффициент теплопроводности выражается в кал/см·с·°C. (таблица 1).
 |
| Таблица 1. Значение коэффициента теплопроводимости (К) натуральных тканей в сравнении с рядом восстановительных материалов (по данным W. J. O'Brien) |
Важным физическим свойством материалов является коэффициент (термического) линейного расширения (КТЛР). КТЛР показывает изменение относительной длины образца данного материала, когда его температура возрастет или упадет на 10°C. В таблице 2 приведены коэффициенты термического расширения некоторых веществ, представляющих интерес для стоматологии.
 |
| Таблица 2. Значение коэффициента термического линейного расширения (α) для некоторых стоматологических материалов (по данным W. J. O'Brien) |
К химическим относятся те свойства, которые проявляются при химическом взаимодействии материала с окружающей средой полости рта. Металлы и другие материалы в процессе отработки подвергаются действию кислот и растворов. Материалы, находящиеся в полости рта подвержены действию слюны, пищи, имеющих различную – кислую или щелочную среду.
Процессы выделения металлов из состава сплавов, окисление металлов при нагревании, полимеризация, взаимодействие между ионами фтора, кальция и фосфора, входящих в составы профилактических материалов, с твердыми тканями зубов, твердение материалов и др. представляют собой химические реакции.
Одним из требований, предъявляемым к конструктивным материалам, является их химическая инертность. Ряд металлов и сплавов не могут быть использованы для изготовления зубных конструкций из-за коррозионной неустойчивости, приводящий к разрушению металла. К химическим свойствам относят также окисляемость и растворимость. Для определения коррозионной стойкости в различных условиях используют метод испытаний в жидкости с полным погружением, в парах, в кипящем солевом растворе, в атмосфере, в лабораторных условиях.
Механические свойства характеризуют способность материалов сопротивляться действию внешних сил. К основным механическим свойствам относят прочность, твердость, вязкость, упругость, пластичность, хрупкость. Механические свойства материалов подчиняются законам механики и изучаются в разделе физики, который отражает закономерности влияния энергии и силы на физическое тело. Жевательные и другие функциональные нагрузки – это силы, которые действуют на стоматологические материалы в условиях полости рта. В зависимости от функции различных групп зубов (резцы, клыки, премолляры, моляры) жевательная нагрузка колеблется от 50 до 30-500 Н (Ньютон), наибольшая приходится на жевательные зубы. Механические свойства определяют как поведет себя материал под действием этих сил.
Механические свойства твердых тел – прочность на растяжение, сжатие, изгиб, кручение, удар, твердость – характеризуют сопротивление материалов воздействию различных нагрузок и в значительной мере определяют область их применения при восстановлении зубов. Под действием нагрузки в твердом теле происходят изменения (деформации) или оно разрушается. Различают упругие (эластичные) или обратимые деформации (после снятия нагрузки к твердому телу возвращается первоначальная форма) и остаточные (пластичные) или необратимые (после прекращения действия нагрузки формы и размеры тела изменяются).
Материалы по различным свойствам разделяют на:
- изотропные (свойства материалов одинаковы в любых направлениях, например, металлы, каучук);
- анизотропные (свойства в различных направлениях не одинаковые, например, дерево, волокна, слоистые пластики).
Важным свойством материала является прочность.
- Прочность – это способность материала без разрушения (деформации) противостоять действию внешних сил.
- Деформация – это изменение размеров и формы тела под действием приложенных к нему сил.
- Предел прочности – это степень деформации материала до наступления разрыва, определяется процентом вытяжения или сжатия материала под воздействием сил вытяжения или компрессии.
- Теоретическая прочность материала исходит из его строения, межмолекулярных связей, может предсказать его прочность, но его реальная прочность в 10-100 раз ниже. Реальные изделия не имеют идеальных гладких поверхностей. Пломбы, искусственные коронки, мостовидные протезы имеют неправильную геометрическую форму с изгибами, углами, надрезами, в которых будут концентрироваться напряжения под действием жевательных нагрузок, их называют концентраторами напряжения. Если концентраторы действуют в хрупком материале, таком как керамика, в нем образуется трещина, которая мгновенно распространяется по материалу и приводит к разрушению, внезапно, без видимых деформаций.
Металлы способны течь и удлиняться до 120% от их первоначальной длины, прежде чем разрушиться. Полимеры в основном не прочны и очень эластичны по сравнению с металлами и керамикой, что объясняется особенностями молекулярного строения: сильные связи внутри полимерных цепей и слабые – между цепями.
Технические свойства определяют способность материалов подвергаться различным видам обработки. К ним относятся испытания на литье, ковкость, штамповку, прокатку, волочение, пайку и обработку режущими инструментами, свариваемость.
Под биологическими свойствами материалов понимают возможное воздействие их на биологическую среду, в которой они находятся. Все конструкционные и вспомогательные материалы не должны оказывать отрицательное влияние на ткани и жидкости, с которыми они контактируют, изменять микрофлору полости рта, нарушать митотический процесс, влиять на pH, нарушать кровообращение, чувствительность, тем более не вызывать воспаления и т.д.
Все конструкционные материалы проходят специальную проверку на животных и в биологических средах на биологическую инертность. Стоматологический материал должен отвечать определенным токсикогигиеническим требованиям.
Комментариев нет:
Отправить комментарий