Παρασκευή και μελέτη τροποποιημένων υλικών κατάλληλων για ακίνητες προσθετικές αποκαταστάσεις, με δυνατότητες ανάπτυξης σύνθετων βιολογικών δομών

Abstract

The aim of this study was the fabrication and the investigation of modified bioceramics, with possibilities of growth of complex biological structures, suitable for dental fixed prosthetic restorations. Three groups of materials were studied for the achievement of the aim: a. the primary materials (three types of dental porcelains, bioactive glass in the system SiO2-CaO-Na2O-P2O5 and commercial hydroxyapatite), b. composite materials aimed to the reinforcement of the bioactive glass (bioactive glass-commercial hydroxyapatite, bioactive glass-alumina) and c. mixtures (dental porcelain-bioactive glass, dental porcelain-bioactive glass- commercial hydroxyapatite, dental porcelain-bioactive glass-alumina). All samples were characterized before and after the application of appropriate thermal treatments. The characterization of the materials was performed by Infrared Spectroscopy (FTIR), X-ray Diffractometry, Thermal Analysis (TG-DTA), Transmittance Electron Microscopy (TEM) and Scanning Electron Microscopy (SEM-EDS). Moreover, the bioactive behavior of the materials was investigated through the immersion in the Simulated Body Fluid (SBF). For each soaking time the surface of the samples was characterized in order to be studied the ability of the formation of the biological hydroxyapatite (HCAp) layer on it. The mixture: dental porcelain IPS Classic 50% - commercial hydroxyapatite 35% - bioactive glass 15% (C-HAp) was found as the most convenient for the modification of dental ceramics, suitable for dental fixed prosthetic restorations. This mixture presents formation of the HCAp layer after 20 days of immersion in SBF, which is the fastest time of growth that is observed among the modified surfaces. This behavior is attributed both to the contents of the mixture and to the applied thermal treatment.

Σκοπός της παρούσας εργασίας ήταν η παρασκευή και μελέτη τροποποιημένων βιοκεραμικών, με δυνατότητα δημιουργίας βιοενεργής επιφάνειας, κατάλληλων για ακίνητες προσθετικές αποκαταστάσεις. Για την επίτευξη του στόχου διερευνήθηκαν τρεις ομάδες υλικών: α. τα πρωτογενή υλικά (τρία είδη οδοντιατρικών πορσελανών, βιοενεργή ύαλος στο σύστημα SiO2-CaO-Na2O-P2O5 και χημικός υδροξυαπατίτης), β. σύνθετα υλικά για την ενίσχυση της βιοϋάλου (βιοενεργή ύαλος-χημικός υδροξυαπατίτης, βιοενεργή ύαλος-αλουμίνα) και γ. μικτά υλικά (οδοντιατρική πορσελάνη-βιοενεργή ύαλος, οδοντιατρική πορσελάνη-βιοενεργή ύαλος-χημικός υδροξυαπατίτης, οδοντιατρική πορσελάνη-βιοενεργή ύαλος-αλουμίνα). Σε κάθε περίπτωση πραγματοποιήθηκε χαρακτηρισμός των φυσικών ιδιοτήτων πριν και μετά την εφαρμογή κατάλληλων συνθηκών θερμικής επεξεργασίας. Οι τεχνικές χαρακτηρισμού που χρησιμοποιήθηκαν ήταν η φασματοσκοπία υπερύθρου (FTIR), η περιθλασιμετρία ακτίνων-Χ, η θερμική ανάλυση (TG-DTA), η ηλεκτρονική μικροσκοπία διέλευσης (ΤΕΜ), καθώς και η ηλεκτρονική μικροσκοπία σάρωσης (SEM-EDS). Στη συνέχεια σημειώθηκε έλεγχος της βιοενεργής συμπεριφοράς των υλικών με εμβάπτισή τους σε διάλυμα προσομοίωσης του πλάσματος του ανθρωπίνου αίματος (Simulated Body Fluid-SBF). Ακολούθησε χαρακτηρισμός των επιφανειών των δειγμάτων μετά την έξοδό τους από το διάλυμα για κάθε χρόνο παραμονής, προκειμένου να εξεταστεί η δυνατότητα σχηματισμού στρώματος βιολογικού υδροξυαπατίτη (HCAp) στην επιφάνειά τους. Ως καταλληλότερο υλικό τροποποίησης, των οδοντιατρικών κεραμικών που βρίσκουν εφαρμογή στις ακίνητες προσθετικές αποκαταστάσεις, βρέθηκε το μίγμα οδοντιατρικής πορσελάνης IPS Classic 50%, χημικού υδροξυαπατίτη 35% και βιοενεργής υάλου 15% (C-ΗΑp), το οποίο επιτρέπει τον σχηματισμό ανθρακικού υδροξυαπατίτη σε 20 ημέρες εμβάπτισης στο SBF, o οποίος αποτελεί τον βέλτιστο χρόνο ανάπτυξης στις τροποποιημένες επιφάνειες. Η συμπεριφορά αυτή είναι αποτέλεσμα τόσο των συστατικών του μίγματος που χρησιμοποιήθηκαν όσο και της εφαρμοζόμενης θερμικής επεξεργασίας.