Applicazione clinica di materiali ceramici in zirconio

La ceramica è stata utilizzata come materiale per restauri orali da oltre 200 anni. I materiali ceramici hanno le caratteristiche di buona estetica, elevata resistenza meccanica (durezza, resistenza all'usura, resistenza alla compressione, resistenza alla flessione), elevata stabilità e forte permeabilità. È ampiamente utilizzato nel restauro dentale.

Classificazione dei materiali per restauri dentali in ceramica integrale

I materiali in ceramica integrale sono suddivisi in tre categorie in base al contenuto di fase vetrosa e fase cristallina nella microstruttura dei materiali:

① Porcellana feldspatica. È principalmente una fase vetrosa, che viene sinterizzata ad alta temperatura da tre componenti di feldspato naturale, quarzo e caolino. La porcellana feldspatica è il primo materiale ceramico utilizzato in odontoiatria e le sue proprietà ottiche sono molto vicine a quelle dello smalto e della dentina. Tuttavia, a causa delle sue scarse proprietà meccaniche, la resistenza alla flessione è solitamente di soli 60-70 MPa, quindi viene spesso utilizzato come restauro in metallo fuso in porcellana o restauro in ceramica legato a fusione.

② Ceramica di vetro. Contiene allo stesso tempo fase vetrosa e fase cristallina, nota anche come vetroceramica, è un tipo di materiale composito combinato con fase cristallina e vetro realizzato mediante fusione, stampaggio e trattamento termico ad alta temperatura. Rispetto al vetro amorfo, l'aggiunta o la crescita di riempitivi cristallini nella fase vetrosa modifica notevolmente le proprietà meccaniche e ottiche della ceramica a base di vetro, come l'aumento del coefficiente di dilatazione termica e la tenacità, la modifica del colore del materiale, il sesso dell'opalescenza e la trasparenza .

③ Ceramica policristallina. È una specie di materiale ceramico denso direttamente sinterizzato dal cristallo, senza fase vetrosa e fase gassosa. Ha un'elevata resistenza e durezza ed è elaborato da apparecchiature CAD/CAM. A causa della mancanza di una fase vetrosa, questi materiali hanno solitamente una bassa trasparenza e necessitano di essere decorati con porcellana da rivestimento. La vetroceramica con la fase vetrosa come parte principale ha buone proprietà estetiche, ma con l'aumentare del numero di cristalli, la sua resistenza diventa sempre più elevata, ma la sua trasparenza peggiora.

Protesi in zirconio ad alta trasparenza

Questo metodo di classificazione implica la relazione tra componenti ceramici e indicazioni. Tuttavia, l'avvento della zirconia più traslucente e della vetroceramica più resistente con trasparenza ridotta con lo sviluppo delle attuali microstrutture ceramiche policristalline sfida questo concetto. Sviluppo fondamentale della tecnologia della ceramica nell'industria: il processo di produzione di questi materiali è cambiato da componenti naturali (ad es. feldspato) a ceramiche sintetiche.

● In base alla composizione chimica e alla microstruttura dei materiali in ceramica integrale, i materiali in ceramica integrale sono classificati nelle seguenti tre categorie: ceramiche a base di vetro, ceramiche policristalline e materiali ceramici a base di resina. Rispetto ai materiali ceramici tradizionali, i materiali ceramici a base di resina hanno proprietà speciali perché contengono scaffold organici. Presenta i seguenti vantaggi: il modulo di elasticità è più vicino a quello della dentina; la fragilità e la durezza del materiale sono ridotte ed è più facile da tagliare; Viene utilizzata la riparazione della resina; la forza non è influenzata dopo la modifica e l'operazione clinica è semplice; l'abrasione dei denti naturali è molto inferiore a quella della vetroceramica; non è richiesta alcuna lavorazione termica e la sua progettazione e produzione possono essere completate dalla sedia.

Con il progresso della ricerca sulla struttura e sui metodi di lavorazione dei materiali in zirconia, le prestazioni della zirconia sono gradualmente migliorate e le sue applicazioni cliniche sono diventate più estese, come le articolazioni dell'anca artificiale e i restauri orali con cui abbiamo più familiarità.

La struttura e le caratteristiche dell'ossido di zirconio

La zirconia è un materiale policristallino con tre forme: monoclina (m), tetragonale (t) e cubica (c), che possono essere convertite l'una nell'altra in determinate condizioni di temperatura. Quando l'ossido di zirconio sinterizzato viene raffreddato a temperatura ambiente, a causa della trasformazione della struttura cristallina (da fase tetragonale a fase monoclina), e il volume cellulare unitario del cristallo monoclino è circa il 4% più grande di quello del cristallo tetragonale, si creeranno delle crepe appaiono all'interno della zirconia. Riduce la resistenza meccanica dell'ossido di zirconio. L'aggiunta di ossidi stabili come CaO, MgO, CeO2, Y2O3 può stabilizzare questo processo. La ceramica di zirconio aggiunta con ossido di ittrio ha un unico effetto di indurimento della trasformazione di fase indotto dallo stress, che gli conferisce eccellenti proprietà meccaniche e la resistenza alla flessione può raggiungere 900 ~ 1200 Mpa. Un altro modo per stabilizzare l'ossido di zirconio tetragonale a temperatura ambiente è ridurre la dimensione del grano (dimensione critica media del grano <0,3 μm).

Transizione di fase di cristalli di zirconia pura con la temperatura

Nelle applicazioni pratiche, al fine di ottenere la forma cristallina e le prestazioni richieste, vengono solitamente aggiunti diversi tipi di stabilizzanti per realizzare diversi tipi di ceramica di zirconio. Le ceramiche di zirconio possono essere suddivise in tre tipi in base alla loro microstruttura: zirconia completamente stabilizzata (FSZ), zirconia parzialmente stabilizzata (PSZ), zirconia policristallina tetragonale (TZP). Ad esempio, quando lo stabilizzante è CaO, MgO, Y2O3, è espresso rispettivamente come Ca-PSZ, Mg-PSZ, Y-PSZ, ecc. La zirconia per materiali dentali è la zirconia policristallina tetragonale stabilizzata con ittrio (Y-TZP)

Zirconia stabilizzatore di forma cristallina comunemente usato - ossido di terre rare

I materiali ceramici in zirconio hanno buone proprietà estetiche, buona biocompatibilità ed eccellente tenacità, forza e resistenza alla fatica, oltre a un'eccellente resistenza all'usura. Il principale svantaggio dell'ossido di zirconio è l'usura del materiale di rivestimento durante il processo di incollaggio, che influisce sulla resistenza della ceramica e sulla tenuta dell'interfaccia. L'inerzia chimica dell'ossido di zirconio influenza anche l'effetto adesivo e quindi la funzione del restauro. I restauri interamente anatomici in zirconia sono opachi e si degradano in vivo a basse temperature. Trattamento superficiale dell'ossido di zirconio

Attualmente, gli adesivi ceramici comunemente usati in clinica possono essere principalmente suddivisi in quattro categorie: adesivi resinosi, adesivi vetroionomerici, adesivi resina più vetroionomerici e adesivi fosfatici. Tra questi, gli adesivi in ​​resina si basano principalmente sull'adesione chimica e sull'adattamento meccanico, gli adesivi vetroionomerici sono un legame fisico e meccanico e gli adesivi fosfatici si basano principalmente sull'adattamento e sulla ritenzione meccanici. Tra questi, dominano gli adesivi in ​​resina.

Il trattamento superficiale in ceramica può migliorare la forza di adesione con la resina, il trattamento superficiale in ceramica comune è principalmente suddiviso in metodo meccanico e metodo chimico. In generale, la sabbiatura, la tecnologia di incisione e l'agente di accoppiamento al silano sono i metodi più comuni. Tuttavia, poiché le ceramiche di ossido di zirconio sono ceramiche policristalline senza matrice di vetro, l'effetto di mordenzatura con acido è limitato. Gli studiosi hanno modificato la rugosità superficiale della zirconia, la composizione, ecc. per migliorare il suo bloccaggio meccanico e le prestazioni di legame chimico.

● Sabbiatura: la molatura o la sabbiatura causeranno il cambiamento della superficie da monoclina a quattro vie, in modo che il contenuto di cristalli di zirconia monoclina aumenti notevolmente. Il movimento ad alta velocità delle particelle di allumina colpisce fortemente la superficie della zirconia per formare una superficie di adesione ruvida e bagnata. Numerosi esperimenti hanno dimostrato che l'utilizzo di particelle di allumina da 50 μm e la sabbiatura a una pressione inferiore a 0,25 MPa è la scelta più adatta, che può migliorare la forza e la durata del legame tra la ceramica integrale di zirconio e l'adesivo in resina.

● Agente di accoppiamento: attraverso legami covalenti per ottenere un solido legame tra le interfacce, attualmente ci sono principalmente due tipi di primer contenenti 10-metacriloilossidecilfosfato (10-MDP) e primer silanici.

● Mordenzatura laser: migliora le proprietà micromeccaniche della superficie in ceramica integrale di zirconio, utile per formare una connessione micromeccanica tra la superficie in zirconio e la resina, e migliora l'effetto adesivo della ceramica integrale di zirconio.

Applicazione clinica della zirconia

① Corona inferiore in zirconio con rivestimento in ceramica

Lo studio ha rilevato che il tasso di sopravvivenza dei restauri in zirconia era del 95,3% dopo 1 anno di impianto e dell'80,2% dopo 2 anni, che è il miglior risultato tra i materiali conosciuti. Clinicamente, la ragione principale del fallimento del restauro in zirconia è la fessurazione del rivestimento in porcellana. Sebbene la decorazione della porcellana abbia un buon effetto estetico, la probabilità di rottura della porcellana dei restauri con faccette in porcellana a base di zirconia è maggiore (6%-25% dopo tre anni), che è superiore a quella dei restauri in vetroceramica integrale o dei restauri in metallo-ceramica . Le discrepanze nella tenacità alla frattura, resistenza alla flessione, coefficiente di espansione termica e modulo di elasticità, tra gli altri, possono influenzare l'adesione del rivestimento in porcellana alla zirconia.

PRETTAUANTERIOR (Zirkonzahn) caratteristiche del materiale

Con lo sviluppo dei materiali, stanno emergendo nuovi restauri interamente in zirconio ad alta permeabilità, che migliorano la trasparenza dei materiali in zirconia. Ad esempio, nel 2014 è stato lanciato PRETTAUANTERIOR (Zirkonzahn), che ha la stessa trasmissione della luce della vetroceramica al disilicato di litio e la sua resistenza è molto più elevata della vetroceramica (>670 MPa), che può ampiamente sostituire la vetroceramica come materiale estetico restauro dei denti anteriori.

Rispetto alla tradizionale corona inferiore in zirconia e alla porcellana per faccette, il restauro interamente in zirconia ha una minore quantità di preparazione del dente, trattiene più tessuto dentale ed evita il fallimento del restauro causato dal collasso della porcellana, migliorando ulteriormente il tasso di successo del restauro.

② Corona post-core in zirconio

I materiali ceramici in zirconio hanno una migliore biocompatibilità e proprietà radiopache, nonché una migliore elasticità e durezza. I materiali metallici hanno una buona stabilità e resistenza meccanica, ma sono facili da rompere e corrodere e ci sono artefatti nella risonanza magnetica clinica. L'uso di post-core in zirconia per il restauro ha migliori effetti a lungo termine in termini di integrità e colore del dente e la corona post-core dopo il restauro ha meno danni.

I perni e i monconi in fibra sono traslucidi, hanno una buona resistenza alla corrosione e sono molto simili ai denti autogeni. Sono spesso utilizzati nel restauro dei denti anteriori negli ultimi anni. Quando c'è un'ampia area di difetto del dente, la forza occlusale deve essere elevata in modo che si riflettano gli esclusivi vantaggi meccanici del metallo del perno e del moncone in zirconia. Gli studi hanno scoperto che le corone post-core in ossido di zirconio sono superiori ai nuclei in resina post-fibra nella riparazione di difetti dentali di ampia area e le anime in resina post-core in fibra possono essere selezionate per difetti di piccole aree con bassa resistenza occlusale, come i denti anteriori mascellari.

③ Moncone in zirconio

Gli abutment in zirconio hanno un'energia libera superficiale e una bagnabilità superficiale inferiori rispetto ai metalli, riducendo così l'adesione batterica e riducendo il rischio di malattia perimplantare. Il moncone in zirconia è più in linea con le esigenze estetiche dei pazienti e ha una migliore biocompatibilità. Gli abutment in titanio e metallo possono essere visibili attraverso i tessuti molli che circondano l'impianto, con conseguente ingrigimento del tessuto marginale e risultati meno estetici.