В последнее десятилетие стабилизированный диоксид циркония стал распространенным материалом для изготовления несъемных зубных протезов, вкладок, корневых штифтов и абатментов имплантатов. Завершающим этапом ортопедической реабилитации пациентов керамическими зубными протезами на основе диоксида циркония является процедура фиксации цементом. От надежности фиксации зависит клиническая служба реставраций. Диоксид циркония в отличие от стеклокерамических стоматологических материалов невосприимчив к травлению, и это усложняет проведение процедур адгезионной фиксации. За последние годы был исследован ряд методов фиксации диоксида циркония, включая разные технологии подготовки поверхности материала, нанесение праймеров или адгезивов, использование различных полимерных цементов [1, 2].

Цель обзора — анализ современных научных данных о протоколах традиционной и адгезивной фиксации, адгезии цементов к диоксиду циркония, методах подготовки поверхности реставраций и оценке долговечности связи между цементом и цирконовой керамикой. Были использованы статьи на английском языке, найденные в электронных базах данных Medline, PubMed и на сайтах известных стоматологических журналов, а также материалы, содержащиеся в Стоматологическом реферативном журнале. Часть 1 обзора посвящена общим вопросам адгезии цементов к диоксиду циркония и методам механической подготовки цирконовой поверхности к фиксации. В части 2 будут рассмотрены химические методы.

При работе с диоксидом циркония у стоматологов-ортопедов и зубных техников могут возникать сложности. Например, существует много путаницы в отношении протоколов фиксации, необходимых для успешных отдаленных результатов эстетического лечения пациентов с использованием частичных или полных несъемных цирконовых зубных коронок.

Для традиционной фиксации используют цинкфосфатные, поликарбоксилатные, обычные стеклоиономерные цементы (СИЦ) и СИЦ, модифицированные полимером. Для фиксации реставраций на основе диоксида циркония нередко используют цинк-фосфатный цемент, однако он имеет ряд недостатков, включая низкую прочность адгезии, растворимость, невысокую твердость. Несмотря на то что технология CAD/CAM позволила значительно улучшить краевое прилегание реставраций, фиксация реставраций цинкфосфатным цементом в отдаленные сроки лечения ненадежна [3]. Поликарбоксилатный цемент отличается сравнительно низкой прочностью при сжатии и растяжении. После твердения он может быть подвержен пластической деформации. Стеклоиономерный цемент широко используется для фиксации цирконовых реставраций. Достоинствами стеклоиономерного цемента являются образование химической связи с твердым тканями зуба, низкий коэффициент термического расширения и длительное высвобождение фторидов. Тем не менее его механическая прочность недостаточна, поэтому его не рекомендуют использовать для фиксации реставраций, которым необходима дополнительная поддержка со стороны цемента [3]. Традиционный протокол фиксации реставраций на основе диоксида циркония цинкфосфатным цементом, стеклоиономерным цементом (СИЦ) или СИЦ, модифицированным композитом, состоит из следующих этапов [4]: примерка реставрации; очистка и высушивание внутренней поверхности протеза; очистка, подготовка, высушивание и изоляция препарированных зубов в соответствии с рекомендациями производителя; замешивание цемента согласно рекомендациям производителя; нанесение цемента на внутреннюю поверхность протеза; установка конструкции (необходимо следить за уровнем влажности); удаление излишков материала; проверка окклюзии (при необходимости — коррекция с обязательной полировкой конструкции). Однако установлено, что традиционная фиксация реставраций из цирконовой керамики Y-TZP цинкофосфатным или стеклоиономерным цементом приводит к таким проблемам, как дисколорит (изменение цвета) и плохое краевое прилегание реставрации из-за повышенной растворимости и низких механических свойств этих цементов [5].

Полимерные цементы имеют ряд преимуществ перед другими цементами, включая высокую прочность адгезии, высокую прочность при сжатии, более низкую растворимость и лучшие оптические свойства [3, 6]. Однако диоксид циркония химически инертен и не способен образовывать прямые связи с матрицей полимера. Прочная связь между керамикой и цементом основана на микромеханической ретенции полимера на шероховатой поверхности керамического материала, а также на образовании химической связи между ними. Фосфорная кислота (H₃PO₄) или плавиковая кислота (HF), обычно используемые для травления поверхности силикатной керамики, создают грубую, чистую, хорошо смачиваемую поверхность реставрации, что улучшает микромеханическую ретенцию полимера и усиливает прочность химической связи между ним и керамикой. К сожалению, эти кислоты не способны эффективно протравливать оксидную керамику, такую, как ZrO₂, что делает невозможной микромеханическую ретенцию. Кроме того, отсутствие SiO₂ препятствует образованию химической связи при силанизировании поверхности цирконовой реставрации [7]. В работе [4] сформулирован протокол фиксации реставраций на основе диоксида циркония полимерным цементом: примерка реставрации; очистка реставрации после примерки, пескоструйная обработка ее внутренней поверхности корундовым песком с частицами размером 50 мкм (под давлением 1 атм, с расстояния 10 мм); ультразвуковая очистка реставрации в растворе изопропанола в течение 2—3 мин, высушивание воздухом; нанесение керамического праймера, содержащего фосфатный мономер, на внутреннюю поверхность протеза, в соответствии с рекомендациями производителя; обработка поверхности препарированных зубов в соответствии с рекомендациями производителя цемента, при одновременном контроле уровня влажности; нанесение замешанного композитного цемента на внутреннюю поверхность реставрации; установка реставрации, удаление излишков материала и проведение световой полимеризации цемента; проверка окклюзии, при необходимости коррекция, полировка. Надежный протокол фиксации является залогом клинического успеха стоматологической ортопедической реабилитации. Связь с полимерным композитом и соответствующая подготовка соединяемых поверхностей позволяют обеспечить достаточную поддержку протеза на основе диоксида циркония, улучшить его ретенцию, уменьшить микропроницаемость и повысить устойчивость к разрушению [8]. Результаты многолетних исследований адгезионных соединений позволили выдвинуть концепцию фиксации реставраций на основе диоксида циркония, которую они назвали концепцией АРС [8]. Протокол фиксации полимерным цементом состоит из трех этапов: A (abrasion) — создание абразивной внутренней поверхности цирконовой реставрации путем ее воздухоструйной (пескоструйной) обработки частицами оксида алюминия или оксида алюминия с покрытием из диоксида кремния; P (primer) — нанесение праймера для диоксида циркония; C (composite) — использование полимерных композитов, самотвердеющих или двойного отверждения для обеспечения необходимой полимеризации цемента под цирконовой реставрацией с низкой светопроницаемостью. Однако сквозь высокопрозрачный диоксид циркония проходит достаточное количество света, поэтому на оттенок такой реставрации будет влиять цвет цемента. В этом случае рекомендуется использовать примерочные пасты и выбирать цемент такой расцветки, которая в наибольшей степени будет отвечать индивидуальной ситуации и цвету опорного зуба. Концепция АРС не ограничена зубами, она также может относиться к цирконовым абатментам имплантатов [8].

Качество соединения зависит от подготовки поверхности диоксида циркония. Чтобы выбрать протокол фиксации, необходимо знать существующие методы подготовки внутренней поверхности цирконовых зубных протезов [9].

В настоящее время существуют разные виды обработки соединяемой поверхности диоксида циркония, одни из которых основаны на микромеханической ретенции, а другие — на химической адгезии (см. рисунок) [9].

Рис. Методы подготовки к фиксации диоксида циркония [9].

Существует несколько методов механической обработки поверхности диоксида циркония: шлифовка наждачной бумагой; шлифовка карборундовыми (SiC) или корундовыми (Al₂O₃) головками; пескоструйная обработка корундом или другими абразивными частицами размером от 50 до 250 мкм, шлифовка алмазными борами, обработка суспензией с частицами диоксида циркония. Преимуществам этих методов является то, что они широко доступны зубным техникам и стоматологам-ортопедам. Однако исследования [7] показали, что при использовании традиционных полимерных цементов эти методы механической обработки не позволяют существенным образом повысить прочность связи диоксида циркония с полимером.

Пескоструйная обработка поверхности направлена на то, чтобы сделать ее более шероховатой и грубой для оптимизации области адгезии и обеспечения лучшей микромеханической ретенции полимерного цемента. Разные авторы предлагают различные режимы пескоструйной обработки: частицами корунда размером 110 мкм под давлением 0,28 МПа в течение 15 с [10]; частицами корунда размером 50 мкм под давлением 0,28 МПа в течение 12 с с расстояния 10 мм [11]; такой же режим, но под давлением 0,42 МПа [12] или 0,1 МПа [4]; или под давлением 0,2 МПа в течение 60 с [13] и т.д.

Нет единого мнения и по поводу полезности пескоструйной обработки. Результаты ряда исследований показали, что пескоструйная обработка повышает прочность адгезионного соединения полимерного цемента с диоксидом циркония [14, 15]. Другие исследователи сообщили, что пескоструйная обработка создает микротрещины и дефекты на поверхности цирконовой керамики, ухудшающие механические свойства материала [16—18].

Высокопрочная цирконовая керамика не содержит диоксида кремния, поэтому химическая связь по типу кремнезем-силан невозможна. Пескоструйная обработка поверхности диоксида циркония частицами оксида алюминия (корунда), покрытого диоксидом кремния в форме кремнезема, приводит к внедрению этих частиц в шероховатую поверхность цирконовой керамики. Наличие на поверхности цирконовой керамики частиц, покрытых кремнеземом, обеспечивает их химическую связь с силаном, благодаря чему возможна адгезия полимерного цемента [19]. Одной из систем, в которых используется модифицированный кремнеземом оксид алюминия, является лабораторная система Rocatec. Методика состоит из 3 этапов: 1) пескоструйная обработка корундовым песком для получения чистой и шероховатой поверхности диоксида циркония; 2) нанесение трибохимического покрытия путем струйной обработки частицами оксида алюминия, модифицированными кремнеземом; 3) нанесение силана [20].

В отличие от Rocatec внутриротовая система Cojet (3M ESPE) не требует предварительной очистки поверхности корундовым песком и состоит из двух этапов — трибохимического покрытия диоксида циркония и силанизирования [21].

Данные о влиянии трибохимического покрытия цирконовой керамики противоречивы. Одни исследователи выявили снижение прочности цирконовой керамики из-за развития трещин [22]. Другие утверждают, что прочность материала увеличивается за счет трансформационного упрочнения [23, 24]. Показано, что прочность адгезионного соединения диоксида циркония, подвергнутого процедуре трибохимического покрытия, значительно меньше, чем в случае нанесения комбинированного праймера, содержащего 10 MDP и силан [19]. Оценка поверхности разрушения на сканирующем электронном микроскопе выявила неравномерное распределение кремнезема.

Еще одним методом создания шероховатой поверхности для улучшения адгезии полимерного композита является облучение лазером. Чаще всего используются лазеры Er:YAG, Nd:, и CO₂. Лазер Er:YAG (иттрий-алюминиевый гранат, легированный иттербием) способен удалять частицы с поверхности диоксида циркония путем микровзрывов и испарения. Установлено, что поверхность цирконовой керамики после облучения Er:YAG-лазером на самой низкой мощности обладает такой же шероховатостью, как и после пескоструйной обработки корундовым песком [25]. Показано, что значение шероховатости поверхности диоксида циркония при выходной мощности лазера Er:YAG, равной 2 Вт, аналогично значению шероховатости после пескоструйной обработки корундовым песком [26]. Исследованы влияние воздействия лазера Nd:YAG (иттрий-алюминиевый гранат, легированный неодимом) на свойства поверхности диоксида циркония и ее связь с полимером [27]. Установили, что такое лазерное облучение приводит к изменению морфологических свойств поверхности цирконовой керамики, но по сравнению с пескоструйной обработкой не повышает прочности адгезионного соединения диоксида циркония с полимерным цементом. Повышение выходной мощности и удлинение времени облучения приводит не к увеличению прочности адгезионного соединения с полимерным цементом, а к появлению критических дефектов на поверхности цирконовой керамики [27].

Некоторые авторы не рекомендуют использовать лазеры Nd:YAG и CO₂ для обработки цирконовой керамики, потому что после их применения поверхность материала становится грубой и с множеством микротрещин [25]. Эти авторы полагают, что для подготовки поверхности цирконовой керамики лучше использовать пескоструйную обработку в сочетании с облучением лазером Er:YAG [25].

Лазер CO₂ подходит для работы с керамическими материалами, поскольку длина волны его излучения хорошо поглощается керамикой. В процессе поглощения тепла керамикой на ее поверхности образуются развитые дефекты. Предполагалось, что такие дефекты могут обеспечить микромеханическую ретенцию полимера керамикой [28]. Изучено влияние облучения поверхности плотноспеченной керамики на основе диоксида циркония лазерами Er:YAG и CO₂ на прочность адгезионного соединения с полимерным цементом двойного отверждения Panavia F 2.0 («Kuraray Co Ltd», Япония) [29]. Облучение как лазером Er:YAG, так и лазером CO₂ позволило получить достаточную прочность связи между диоксидом циркония и полимерным цементом. Авторы рекомендуют данную обработку перед процедурой адгезионной фиксации [29]. При сравнении влияния обработки поверхности цирконового материала лазерами 3 видов (Er:YAG, Nd:YAG и CO₂) на прочность соединения диоксида циркония с цементом двойного отверждения Variolink показано, что обработка поверхности диоксида циркония лазерами Er:YAG и Nd:YAG позволяет повысить прочность соединения по сравнению с пескоструйной обработкой и облучением лазером CO₂ [30]. Анализ 17 публикаций об оценке поверхности диоксида циркония после обработки лазерами Er:YAG, Nd:YAG и CO₂ показал, что облучение поверхности цирконовой керамики лазерами Nd:YAG и CO₂ оказывает на нее разрушительное воздействие [31]. Обработка лазером Er:YAG с низкой интенсивностью энергии представляется перспективным методом подготовки реставрации к фиксации полимерным цементом. Исследовав повреждения на поверхности диоксида циркония после ее обработки Nd:YAG лазером, авторы установили появление микротрещин и снижение количества кислорода на поверхности диоксида циркония, что приводит к снижению механической прочности материала [32].

Другим методом создания шероховатой поверхности является обработка электрическим разрядом. Обработка электрическим разрядом — это нетрадиционный процесс, принцип которого основан на эрозии поверхности материала под воздействием электрических искр в диэлектрической среде. Метод был внедрен в практику зуботехнических лабораторий для изготовления точных аттачментов. В 2010 г. метод был модифицирован для возможности использования с материалами, не проводящими электричество. На поверхности неэлектропроводного материала создают электропроводный слой, например, путем смешивания порошка графита с диэлектрической жидкостью и нанесения этого слоя на рабочую поверхность материала, не являющегося проводником. Изучено влияние обработки поверхности цирконовой керамики электрическим разрядом на прочность связи с полимерным цементом. Проведено сравнение прочности связи на отрыв диоксида циркония с полимерным цементом после обработки поверхности цирконовой керамики одним из 4 методов: 1) пескоструйная обработка + нанесение силана; 2) трибохимическое покрытие + нанесение силана; 3) обработка лазером Er:YAG + нанесение силана; 4) обработка электрическим разрядом + нанесение силана. В 1-й группе прочность связи между диоксидом циркония и полимерным цементом составила 12,73±3,41 МПа; во 2-й группе — 14,99±3,14 МПа; в 3-й группе — 7,93±2,07 МПа; в 4-й группе — 17,05±2,71 МПа. Показано, что обработка электрическим разрядом позволяет повысить прочность связи между цирконовой керамикой и полимерным цементом в большей степени, чем другие методы обработки [33].

Заключение

Анализ методов механической обработки поверхности цирконовой керамики позволяет сделать несколько выводов. Такие методы, как шлифовка наждачной бумагой, карборундовыми (SiC) или корундовыми (Al₂O₃) головками, пескоструйная обработка корундом или другими абразивными частицами с размерами от 50 до 250 мкм, шлифовка алмазными борами, обработка суспензией с частицами диоксида циркония, не позволяют в достаточной степени повысить прочность адгезионного соединения диоксида циркония с полимерным цементом. Облучение поверхности цирконовой керамики лазерами Nd:YAG и CO₂ оказывает разрушительное воздействие на керамический материал, более эффективной и безопасной является обработка лазером Er:YAG с низкой интенсивностью энергии. Обработка электрическим разрядом позволяет повысить прочность адгезионного соединения между цирконовой керамикой и полимерным цементом в большей степени, чем другие методы подготовки поверхности диоксида циркония, перед фиксацией цементом. Эффективность химических методов будет описана в части 2 обзора.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.