Оценка физико-механических свойств конструкционного материала, используемого в технологии изготовления стоматологических ортопедических конструкций методом 3D-печати, в условиях искусственного старения

В данной статье приведено обоснование расширения показаний к использованию конструкционного стоматологического полимера, используемого в технологии аддитивного производства для изготовления искусственных коронок и мостовидных протезов. Оценивались физико-механические свойства образцов материала, напечатанного и подвергнутого полированию в условиях стоматологического кабинета. Изучали шероховатость образцов, измеряли твердость и модуль упругости, коэффициенты линейного износа и трения, прочности и деформации. Аналогичные исследования проводились после искусственного форсированного старения в условиях, имитирующих до года ношения зубных протезов в полости рта, изготовленных из указанного материала. Все полированные образцы после процедуры старения показали рост значений шероховатости в 2 и более раз. Коэффициент трения, измеренный с использованием сферы диаметром 1 мм, имеет взаимосвязь с параметром шероховатости Rz для всех исследованных образцов: чем выше прирост шероховатости, тем сильнее увеличился коэффициент трения.
При абразивном износе с использованием сферы диаметром 130 мкм ширина и глубина канавок, коэффициент трения и линейный износ не отличаются существенно у образцов, прошедших ускоренное старение, и исходных.
В результате исследования были получены статистически достоверные данные, что твердость образцов после старения возросла в 4 раза, а модуль упругости — в 3-4 раза. Твердость и модуль упругости, измеренные по методу наноиндентирования, коррелируют со значениями модуля упругости, полученными в испытаниях на изгиб. Анализируя полученные данные и учитывая, что все проводимые исследования соответствовали стоматологическим стандартам, предъявляемым к стоматологическим конструкционным данным, исследователями был сделан вывод о возможности использования изученного материала с целью изготовления стоматологических ортопедических конструкций временного использования.

This article provides a justification for the expansion of indications for the use of a structural dental polymer used in additive manufacturing technology for the manufacture of artificial crowns and bridges. The physical and mechanical properties of the samples of the material printed and polished in the conditions of the dental office were evaluated. The roughness of the samples was studied, hardness and modulus of elasticity, coefficients of linear wear and friction, strength and deformation were measured. Similar studies were conducted after artificial forced aging in conditions simulating up to a year of wearing dentures in the oral cavity made of this material. All polished samples after the aging procedure showed an increase in roughness values by 2 or more times. The coefficient of friction measured using a sphere with a diameter of 1 mm has a relationship with the roughness parameter Rz for all the samples studied: the higher the increase in roughness, the more the coefficient of friction increased.
In case of abrasive wear using a sphere with a diameter of 130 microns, the width and depth of the grooves, the coefficient of friction and linear wear do not differ significantly in the samples that have undergone accelerated aging and the original ones.
As a result of the study, statistically reliable data were obtained that the hardness of the samples after aging increased by 4 times, and the modulus of elasticity by 3-4 times. The hardness and modulus of elasticity measured by the nanoindentation method correlate with the values of the modulus of elasticity obtained in bending tests. Analyzing the data obtained and taking into account that all the conducted studies corresponded to the dental standards for dental structural data, the researchers concluded that it was possible to use the studied material in order to manufacture dental orthopedic structures for temporary use.

аддитивные технологии в стоматологии, 3D-печать, физико-механические характеристики полимеров, форсированное старение.

additive technologies in dentistry, 3D printing, physical and mechanical characteristics of polymers, forced aging.

1. Апресян С.В. Цифровое планирование ортопедического стоматологического лечения // Российский стоматологический журнал. - 2019. - № 23 (3-4). - С. 158-164.
2. Апресян С.В., Степанов А.Г., Варданян Б.А. Цифровой протокол комплексного планирования стоматологического лечения. Анализ клинического случая // Стоматология. - 2021. - № 100 (3). - С. 65-71. https://doi.org/10.17116/stomat202110003165.
3. Апресян С.В., Степанов А.Г., Антоник М.М., Дегтярёв Н.Е., Кравецкий П.Л., Лихненко М.Н., Малазония Т.Т., Саркисян Б.А. Комплексное цифровое планирование стоматологического лечения (практическое руководство) / под общей редакцией С.В.Апресяна. - М.: Мозартика, 2020. - 400 с. ISBN: 978-5-6044704-0-4.
4. ГОСТ 31572-2012 (ISO 1567:1999 Материалы полимерные для базисов зубных протезов. Технические требования. Методы испытаний.
5. ГОСТ Р 8.748-2011 (ИСО 14577-1:2002) ГСИ. Металлы и сплавы. Измерение твердости и других характеристик материалов при инструментальном индентировании. Часть 1. Метод испытаний.
6. Левченко И.М., Степанов А.Г., Киракосян Л.Г. Изучение физико-механических свойств полимерных материалов, используемых в аддитивной технологии изготовления зубных протезов методом 3D-печати // Российская стоматология. - 2020. - № 2. - С. 66-68. (ВАК).
7. Apresyan S.V., Stepanov A.G. The digital protocol development and effectiveness evaluat ion for complex dental treatment // The New Armenian Medical Journal. - 2021. - Vol. 15, № 1, P. 34-43.
8. ASTM G133 - 05 (Reapproved 2016) Standard Test Method for Linearly Reciprocating Ball-on-Flat Sliding Wear.
9. Gribov, Denis; Antonik, Mikhail; Butkov, Denis; Stepanov, Alexandr; Antonik, Pavel; Kharakh, Yaser; Pivovarov, Anton; Arutyunov, Sergey. 2021. “Personalized Biomechanical Analysis of the Mandible Teeth Behavior in the Treatment of Masticatory Muscles Parafunction” J. Funct. Biomater. 12, no. 2: 23. https://doi.org/10.3390/jfb12020023
10. http://nanoscan.info/ [Electronic resource].
11. Hukins D.W.L.W.L., Mahomed A., Kukureka S.N.N. Accelerated aging for testing polymeric biomaterials and medical devices // Med. Eng. Phys. - 2008. - Vol. 30, № 10. - P. 1270-1274.
12. Oliveira I.S.S. et al. Effect of occlusal splint and therapeutic exercises on postural balance of patients with signs and symptoms of temporomandibular disorder // Clin. Exp. Dent. Res. - 2019. - V. 5, № 2. - P. 109-115.
13. Re J.-P. et al. Occlusal splint: State on the art // Rev. Stomatol. Chir. MAXILLO-FACIALE Chir. ORALE. 685 ROUTE 202-206, BRIDGEWATER, NJ 08807 USA: ELSEVIER. - 2009. - V. 110, № 3. - P. 145-149.

REFERENCES:
1. Apresyan S.V. Cifrovoe planirovanie ortopedicheskogo stomatologicheskogo lecheniya // Rossijskij stomatologicheskij zhurnal. - 2019. - № 23 (3-4). - S. 158-164.
2. Apresyan S.V., Stepanov A.G., Vardanyan B.A. Cifrovoj protokol kompleksnogo planirovaniya stomatologicheskogo lecheniya. Analiz klinicheskogo sluchaya // Stomatologiya. - 2021. - № 100 (3). - S. 65-71. https://doi.org/10.17116/stomat202110003165.
3. Apresyan S.V., Stepanov A.G., Antonik M.M., Degtyaryov N.E., Kraveckij P.L., Lihnenko M.N., Malazoniya T.T., Sarkisyan B.A. Kompleksnoe cifrovoe planirovanie stomatologicheskogo lecheniya (prakticheskoe rukovodstvo) / pod obshchej redakciej S.V.Apresyana. - M.: Mozartika, 2020. - 400 s. ISBN: 978-5-6044704-0-4.
4. GOST 31572-2012 (ISO 1567:1999 Materialy polimernye dlya bazisov zubnyh protezov. Tekhnicheskie trebovaniya. Metody ispytanij.
5. GOST R 8.748-2011 (ISO 14577-1:2002) GSI. Metally i splavy. Izmerenie tverdosti i drugih harakteristik materialov pri instrumental’nom indentirovanii. CHast’ 1. Metod ispytanij.
6. Levchenko I.M., Stepanov A.G., Kirakosyan L.G. Izuchenie fiziko-mekhanicheskih svojstv polimernyh materialov, ispol’zuemyh v additivnoj tekhnologii izgotovleniya zubnyh protezov metodom 3D-pechati // Rossijskaya stomatologiya. - 2020. - № 2. - S. 66-68. (VAK).
7. Apresyan S.V., Stepanov A.G. The digital protocol development and effectiveness evaluat ion for complex dental treatment // The New Armenian Medical Journal. - 2021. - Vol. 15, № 1, P. 34-43.
8. ASTM G133 - 05 (Reapproved 2016) Standard Test Method for Linearly Reciprocating Ball-on-Flat Sliding Wear.
9. Gribov, Denis; Antonik, Mikhail; Butkov, Denis; Stepanov, Alexandr; Antonik, Pavel; Kharakh, Yaser; Pivovarov, Anton; Arutyunov, Sergey. 2021. “Personalized Biomechanical Analysis of the Mandible Teeth Behavior in the Treatment of Masticatory Muscles Parafunction” J. Funct. Biomater. 12, no. 2: 23. https://doi.org/10.3390/jfb12020023
10. http://nanoscan.info/ [Electronic resource].
11. Hukins D.W.L.W.L., Mahomed A., Kukureka S.N.N. Accelerated aging for testing polymeric biomaterials and medical devices // Med. Eng. Phys. - 2008. - Vol. 30, № 10. - P. 1270-1274.
12. Oliveira I.S.S. et al. Effect of occlusal splint and therapeutic exercises on postural balance of patients with signs and symptoms of temporomandibular disorder // Clin. Exp. Dent. Res. - 2019. - V. 5, № 2. - P. 109-115.
13. Re J.-P. et al. Occlusal splint: State on the art // Rev. Stomatol. Chir. MAXILLO-FACIALE Chir. ORALE. 685 ROUTE 202-206, BRIDGEWATER, NJ 08807 USA: ELSEVIER. - 2009. - V. 110, № 3. - P. 145-149.