剪切粘结强度之间的三种不同Yttria-Stabilized氧化锆陶瓷牙科材料和镶面及其易感性高压釜低温诱导退化

文摘

进行的一项研究来评估人工老化的影响通过蒸汽和热处理影响剪切粘结强度之间的三种不同的商用氧化锆的核心材料,即Upcera, Ziecon Cercon,分层,维塔VM9镶面陶瓷用万能试验机。失败的模式与氧化锆陶瓷进一步分析了胶,粘性,使用立体显微镜或混合。x射线衍射和SEM(扫描电子显微镜)分析了估计相位变换(有丝分裂期分数)和表面氧化锆粒子的粒度,分别。本研究的目的是模拟临床环境通过蒸汽和人工时效热处理等的临床功能和性质之间的债券氧化锆和镶面材料在15年的临床试验可以评价。

1。介绍

最近介绍牙科氧化锆陶瓷的家庭,这纯粹是一种多态材料。固定局部义齿冠可用选项取代失去的牙齿结构。固定假体包括分层制造的金属底座或所有陶瓷核心结构美学陶瓷镶面材料。底层的子结构提供所需的强度和上覆陶瓷提供了所需的美学1]。

部分氧化钇稳定四方氧化锆多晶体(Y-TZP)介绍了牙科在1990年代作为核心材料。锆的名字据说是源自波斯词“金”——“枪”意味着黄金的颜色(2]。

使用氧化锆已经进行了许多研究,但有些功能仍不清楚。缺乏信息温度变化和水治疗影响贴面氧化锆材料特性和临床耐久性的核心。不同于其他假体在体内,口服假肢不断受到水分与pH值和温度波动。最近的研究表明表明之间的水分子会影响债券贴面和镶面材料(3]。水分子可以穿透氧化锆晶格在暴露在潮湿的气氛中。慢表面转换通过环境压力稳定的单斜相出现,通常在水分子的存在,热的水蒸气,或体液如唾液(4- - - - - -7]。

子结构(氧化锆核心)恢复被镶面陶瓷覆盖。研究表明锆陶瓷芯和镶面之间的债券受到水分子,最终影响临床修复的耐久性的功能(8,9]。

氧化锆的老化可能会对其不利影响和镶面陶瓷粘结;机械应力和湿润暴露加速这个过程10]。目前,不同的公司提供研磨氧化锆核心从presintered氧化锆块和提供长期保修(15岁)为他们的产品(11]。观察增长趋势和未来的可能性,这是非常重要的,了解临床耐久性,限制,和功能的贴面氧化锆作为修复材料。本研究进行调查和比较商业框架氧化锆材料的粘结强度和镶面材料受到(蒸汽和热处理)人工时效。在这项研究中,SBS测试和断口分析进行了镜下描述失效模式,评估和比较相位变换(有丝分裂期分数)和表面晶粒尺寸(μ米)使用x射线衍射仪和SEM(扫描电子显微镜),分别在年龄和未成年标本。本研究的目的是模拟临床环境耐用性,临床功能和性质的债券之间的氧化锆和镶面材料,在15年的临床试验,可以评估。零假设测试是不同氧化锆陶瓷框架和镶面之间的键的强度不会受到人工老化的影响。

2。材料和方法

2.1。核心标本制备氧化锆

三种类型的氧化锆被选为这个研究:Cercon (DeguDent、Hanau、德国),Ziecon (Jyoti陶瓷行业Pvt Ltd ., Nashik,印度),和Upcera(深圳Upcera有限公司,中国)(表1)。共90个样本的形式与每个氧化锆系统盘有30个样本制作从各自的氧化锆块直径98毫米×10毫米高度通过CAD / CAM过程。样本设计的CAD模型研究的目的转化为Stereolithographic (STL)格式的电脑。铣床使用的CAD设计和样品7毫米直径×3毫米高度是磨出来的标准空白部分烧结氧化锆。按照制造商的指示研磨氧化锆烧结(表2)。

2.2。老化试验(温度和蒸汽处理)

尽管热循环一直提倡在文学传统的老化试验,高压灭菌法诱导低温降解是一个建立Y-TZP材料加速老化的方法。5个小时的高压灭菌法在134°C是根据ISO 13356标准的老化协议有效期Y-TZP植入手术。每组20个样本在134°C热压处理过的5小时15年(模拟口腔条件3]。

2.3。中心单板标本的制备

准备样本蒸汽清洗和陶瓷分层应用程序。九十个样本不同的氧化锆核心材料分层使用维塔VM9(维塔Zahnfabrik,坏Sackingen,德国)镶面陶瓷材料(表3)。首先,衬垫材料,这是一个薄,连续层由制造商提供,独立应用,根据制造商的说明(表4)。镶面过程是使用手工分层技术完成的。为应用程序的基础牙质,象牙质粉和造型液体涨跌互现根据标准程序和一个定制的金属夹具是用来实现一个统一的1毫米厚度。同样的应用1毫米搪瓷层完成。最后,样本完成实现统一的2毫米的厚度。准备中心单板磁盘是一个可编程的真空瓷炉(VITA Vacumat溢价4000 T,维塔Zahnfabrik,坏Sackingen,德国)根据制造商提供的射击项目(表4)。每个样本包括氧化锆子结构的总厚度约5毫米。

2.4。抗剪粘结强度(SBS)测试

一个金属夹具用于样品来确定剪切粘结强度。样品在这样一种方式举行的结氧化锆陶瓷界面子结构/镶面面临向凿加载器。万能试验机(英斯特朗公司,3345年模型,诺伍德,妈,美国)与10 kN负载细胞和十字头使用0.5毫米/分钟的速度。凿加载器被用来直接并行子结构/单板陶瓷界面剪力。骨折负荷的帮助下获得了数字监视器上的图像连接到机器。图确定剥离的程度的下降(断裂负载)的样本。骨折负荷(公斤)转换为剪切粘结强度(MPa)利用圆盘的横截面积。使用下列公式计算抗剪粘结强度(MPa):

2.5。债券分析失败

经过剪切键的强度分析,立体显微镜下所有脱层样品进行分析(20 x)评估债券失败的本质。每个标本放在碳涂层持平平台以这样一种方式之间表面氧化锆子结构和贴陶瓷面临立体显微镜的指针,以确定是否有内聚破坏,脱胶,或两者的结合,也就是说,混合故障。

2.6。分析相变

水晶阶段表面的标本是由飞利浦X 'Pert 1 X射线衍射仪分析了。扫描的进行范围的25°35°的步长间隔0.01°和0.5 s /步骤。有丝分裂期分数()是由方程计算由Garvie和尼科尔森。有丝分裂期分数()是由以下方程计算12]: 在哪里是峰的强度(31.5°峰下的区域),代表了吗步,是峰的强度(28.2°峰下的区域),显示了有丝分裂期,然后呢是峰的强度(30.3°峰下的区域),代表了t-phase。

2.7。评价表面粒子的大小

相分析后,观察表面微结构的表面颗粒大小评估、标本切割和抛光金刚石砂轮磨床和涂上金使用sputter-coating技术。标本被场发射扫描电子显微镜观察。电子成像15千伏的电压加速执行调查表面几何与蔡司EVO 40扫描电子显微镜放大30000倍。10个地区随机选择为每个样本(数据和分析1(一)和1 (b))。

2.8。统计分析

数据进入MS Excel电子表格和分析,使用SPSS版本11统计软件。为每个变量的描述性统计计算三组。学生的技术应用以及和单向方差分析(方差分析)其次是事后由Bonferroni方法比较。为每个组和子群被认为是显著的。

3所示。结果

3.1。抗剪粘结强度

表5总结了SBS的平均值和标准偏差的测试氧化锆和贴陶瓷,也就是说,Upcera Ziecon, Cercon。在对照组(没有人工时效),Cercon显示最高的平均值(MPa)其次是Ziecon (MPa)和中值最低的是Upcera所示(MPa)。其中统计差异被发现是不重要的()。在测试组(人工时效)Cercon显示最高的平均值(MPa)其次是Upcera (MPa)和中值最低的是Ziecon所示(MPa)。之间的统计差异被发现不重要的子组()。

3.2。断裂模式

表6介绍了断裂分析结果的百分比。没有一个测试团队展示了脱胶。维塔VM9单板,Ziecon和Cercon对照组显示90%的内聚破坏。至于测试组的氧化锆,Upcera和Cercon显示,30%合并失败。

3.3。相变

表7总结了相变的意思(有丝分裂期分数)卷%值和各自的标准偏差的所有三个组,也就是说,Upcera Ziecon, Cercon。在对照组(没有人工时效),Cercon显示最高的平均值(%)其次是Ziecon ()和中值最低的是Upcera所示(%)。之间的统计差异被发现是重要的子组()。在测试组(人工时效)Cercon显示最高的平均值(),其次是Upcera (%)和最低的平均值是Ziecon所示()。之间的统计差异被发现是重要的子组()。

3.4。表面晶粒尺寸

表8总结了表面晶粒尺寸和各自的均值标准差的所有三组,也就是说,Upcera Ziecon, Cercon。在对照组(没有人工时效),Upcera显示最高的平均值μ米)其次是Ziecon (μ米)和最低的平均值是Cercon所示(μ米)。统计差异被发现不重要的子组()。在测试组(人工时效)Upcera显示最高的平均值(μ米)其次是Ziecon (μ米)和最低的平均值是Cercon所示(μ米)。统计差异被发现不重要的子组()。

4所示。讨论

根据获得的结果,提出假设被接受。没有显著差异在剪切粘结强度的平均值在所有样本老化和无时效组织。因此提出假设被接受,可能可以采取多中心试验得到解释的结果。氧化锆是归类为高强度陶瓷材料;它介绍了用于牙科生物材料与无与伦比的力学性能。其临床应用扩展从单冠,短固定局部义齿,公寓楼full-arch氧化锆框架植入牙植入和复杂的上层建筑(13- - - - - -15]。毫无疑问,如果我们比较氧化锆框架的强度与剪切粘结强度之间贴面陶瓷,氧化锆,最薄弱的环节上比较注意的是氧化锆之间的成键和镶面氧化锆。的水分子氧化锆的外正方谷物可能转变成单斜谷物(3]。这导致一连串的事件作为一个粮食的变换结果在当地的体积膨胀,导致压力邻近谷物(16]。t ~ m变换引起的口腔的衰老在潮湿环境中通常被称为低温降解(有限公司)。在口腔的温度下,转换收益非常缓慢(17]。

4.1。老化对粘结强度的影响

结果表明,没有显著差异在剪切粘结强度的平均值在所有样品(表5)。通过研究也获得了类似的调查结果Al-Dohan et al . (2004), Aboushelib et al。(2005), Ozkurt et al。(2010),和Aboushelib et al。(2004),在他们获得了SBS的价值观的氧化锆陶瓷贴面瓷27 MPa-28 MPa的范围。但是我们的研究结果在分歧粘结强度值较低(9.4 MPa-26 MPa)通过猜et al。(2008)。这个键的强度值的差异可以归因于镶面的类型与氧化锆陶瓷使用框架。在目前研究老年人和未成年样本之间,衰老没有做出任何临床剪切粘结强度的显著差异;在临床修复氧化锆核心之间的债券和贴面陶瓷不会受到时间的影响18]。

另一个因素可能影响剪切粘结强度是单板的多重射击在氧化锆陶瓷核心;由于多个发射有放松的残余应力和相变正方单斜变换(19]。这不仅影响结构的强度,但也可能影响中心单板键的强度。表面发生的电梯在正方整体转换可以减少中心单板粘结强度(20.]。

4.2。类型的债券失败

氧化锆贴面的所有样品组(年龄以及未成年)后SBS测试显示组合和粘性(单板)债券失败在立体显微镜,在单板层与内聚破坏的优势没有脱胶(表6)。在早期的研究也发现类似的结果Studart et al。(2007),猜et al。(2008),和Aboushelib(2006)调查的类型债券失败后SBS测试。陶瓷系统的失效模式观察主要是结合(胶贴陶瓷等)的接口和凝聚力和休息的凝聚力,也就是说,在单板芯片材料。相比之下,Ozkurt et al。(2010)在他们的研究在氧化锆贴面标本类型的债券失败已经发现,在所有的测试组,粘合剂和结合故障发生氧化锆陶瓷芯和镶面之间。这些发现的临床意义是,在氧化锆陶瓷系统的界面粘结修复出来作为有更多更强的削去骨折镶面陶瓷和分层而不是灾难性的失败的核心结构。氧化锆陶瓷和镶面之间的粘结强度高于镶面陶瓷的内聚强度。换句话说,最薄弱的环节不但是镶面陶瓷本身的接口。脱胶不发生之间存在良好的债券陶瓷芯和镶面材料兼容。因此,实现氧化锆框架的高强度的好处,镶面陶瓷的强度需要改善。

4.3。相变

在目前的研究应用不同的分析方法,即,XRD和SEM分析老化的氧化锆陶瓷的特性。

ISO标准允许最多25%的有丝分裂期出现(21),进行加速老化试验后在134°C 2 bar压力为5小时任何商业用于牙科氧化锆陶瓷。XRD分析结果我们的研究在所有三个氧化锆样品,即Upcera, Ziecon, Cercon,显示,时效处理后,氧化锆表面上的有丝分裂期的内容在所有样本被发现增加老化后相对于正方阶段峰值(表7)。Cercon样本观察到最敏感的时效处理,这是反映了作为一个大型%增加样品的表面有丝分裂期的内容(14.3%)。其次是Upcera(11.4%)和Ziecon(11.0%)被发现通过时效处理影响最小。

本研究在模拟老化的观察表明,有限公司是微不足道的模拟一段15年的临床使用。

文献补充研究相变和其影响抗弯强度和断裂韧性等物理性质。然而,很少有研究评估量化相位变换氧化锆框架内由于有限公司和相变的相关性与氧化锆子结构和贴陶瓷之间的粘结强度。

肖等人的一项研究中观察到的单斜相的变化,比较了低温耐老化性能的三个临床常用的氧化锆材料熔岩核心框架,Cercon聪明,前后Upcera老化。XRD分析表明,三氧化锆材料的有丝分裂期的内容增加了延长老化时间,在Upcera氧化锆是最敏感的时效处理(22]。

有限公司中观察到的差异的三个不同品牌yttria-stabilized氧化锆陶瓷可能归因于不同的颗粒大小、分布的谷物,和添加剂(如粘结剂按步骤)(23]。其他因素如氧化锆粉压实技术成块也可能影响材料的均匀性和密度分布,因此修复的强度。不同烧结技术(预烧和最终烧结)也可能导致材料特性的变化(24]。

4.4。晶粒尺寸

控制氧化锆陶瓷的晶粒尺寸是重要的机械性能最大化和最小化的可能性有限公司粒度也会影响粘结强度;SEM分析氧化锆Upcera群体之一,Ziecon, Cercon透露,邮资治疗后,所有三个氧化锆陶瓷的晶粒尺寸是无关紧要的一样没有老化(表样本8)。结果支持金正日等人,键的强度不受影响,如果单斜的百分比内容仅限于14%和陶瓷之间良好的债券和镶面材料出席这%单斜的时代内容;也这%相位变换的时代没有影响氧化锆表面晶粒尺寸在所有样本组(25]。然而氧化锆被证明不可预知的行为以应对压力由于相变;是非常重要的理解,上述结果可能完全反过来由于压力所产生的影响临床肌力量等功能,表面裂缝,过早接触,或任何其他机制,可能导致压力的形成在假肢。

氧化锆的强度和其它物理性质与氧化锆块的质量有关,也就是说,其组成、压实方法和转换成一个空白,在空白的同质性。烧结机制可能影响相变行列式,晶粒尺寸、物理和机械性能。大范围的研究做进一步调查开放的挑战在改善氧化锆修复的属性。在体外研究,模拟临床情况。因此,这项研究的结果可能不是直接transpolate可服务性的假肢在临床设置。然而,结果表明粘结强度的可接受的值在衰老研究中使用的所有商业上可用的氧化锆样品相比没有任何老化过程。

5。结论

从本研究可以得出结论,15岁的人工老化引起的临床使用的键的强度没有影响氧化锆和镶面陶瓷。所产生的压力的影响临床使用,如肌力量,表面裂缝,过早接触,或任何其他机制导致压力的形成在假肢无法模拟的研究样本。这个浓度的压力随着时间的流逝(老化)可能影响性能的氧化锆修复临床为基础。

在这项研究的局限性,得出了以下的结论:(1)氧化锆之间的粘结强度和镶面陶瓷样品是比较相同(24.43 MPa - 27.9 MPa)和衰老15年没有对粘结强度的影响(23.9 MPa - 24.20 MPa)。(2)氧化锆单板接口出来比镶面陶瓷的强度;平均70%的样本显示结合失败;因此提高氧化锆修复体的寿命镶面陶瓷的强度必须改善。(3)成键的氧化锆贴面修复是不影响,如果相位变换(%的单斜内容)是14%。ISO标准允许最多25 wt %的有丝分裂期出现,帖子进行加速老化试验在134°C 2 bar压力为5小时任何商业用于牙科氧化锆陶瓷。(4)表面晶粒尺寸μm -μm)可能不是影响相变(%的单斜内容),如果氧化锆贴面修复放置在口腔15年(以人工模拟老化)。

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相互竞争的利益

作者宣称没有利益冲突。

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