Одной из важнейших проблем современной стоматологии является создание и изучение новых полимерных материалов, применяемых при протезировании дефектов зубных рядов. Увеличение доли импортируемых материалов медицинского назначения в структуре потребления лечебно-профилактическими учреждениями системы здравоохранения усиливает ее зависимость от иностранных производителей и ведет к увеличению государственных расходов. Поэтому первоочередная задача медицинской промышленности России — обеспечение внутреннего рынка необходимыми конструкционными стоматологическими материалами.

Частичная и полная потеря зубов, по данным ВОЗ, — одна из самых распространенных патологий зубочелюстной системы [1, 2]. Возрастающее внимание пациентов к качеству съемных протезов, в том числе к эстетической составляющей [3], делают необходимым применение научного подхода к выбору конструкционных материалов для базисов зубных протезов, оценке их физико-механических свойств. Наиболее эффективными материалами являются термопластические метилметакрилаты, так как многолетняя практика доказала их индифферентность к тканям полости рта, а ремонтопригодность полиметилметакрилатов (ПММА) выгодно отличает их от большинства современных полимерных материалов.

Актуальность нашего исследования также заключается в необходимости повышения качества зубных протезов за счет выбора термопластических материалов, прочностные характеристики которых будут достаточными для каждого пациента с учетом всех факторов, действующих в полости рта [4, 5].

При исследовании стоматологических материалов используются стандартные методики испытаний для подробного изучения свойств этих материалов, а также их зависимости от химического состава, структуры и методов обработки [6]. В итоге успех протезирования напрямую зависит от конечных свойств выбранных материалов после переработки (литья) в зуботехнических лабораториях [7, 8].

Цель исследования — изучение и сравнительная оценка физико-механических свойств термопластических материалов для базисов съемных зубных протезов.

Для сравнительной оценки возможности применения различных марок термопластических материалов на основе ПММА были взяты Дакрил-81 (Россия) образец № 1, Evichard — производитель «Эвидсан» (Россия) образец № 2, ПММА производства Саудовской Аравии, образец № 3. На их основе проведены серии физико-механических исследований по изучению свойств на базе зуботехнической лаборатории стоматологической поликлиники ФГБОУ ВО ВГМУ им. Н.Н. Бурденко и завода по производству стоматологических материалов ООО «Целит» (Воронеж).

Важными характеристиками механических свойств термопластических материалов являются упругость и эластичность. Однако некоторые исследователи отмечают, что недостаточно оценивать материал только по критерию его деформационных свойств. Предел прочности — одно из наиболее важных свойств, влияющих на выбор конструкционного материала.

В ходе нашего лабораторного исследования были изучены основные механические свойства, характеризующие прочность термопластических материалов: предел прочности и модуль упругости при изгибе, исследование на разрыв, исследование на сжатие, показатели текучести.

Все исследования проводили согласно ГОСТ 31572–2012 (ISO 1567:1999) [9].

Определение предела прочности при изгибе. Данное исследование выполняли по стандартной трехточечной методике [6]. В качестве образцов для испытаний были взяты бруски исследуемых материалов, имеющие следующие размеры: L×b×h=80×10×4 мм. Измерения проводили на испытательно-разрывной машине ИР-5040; после того как образцы были готовы, их помещали на испытательный стол.

Исследуемый образец устанавливали на опоры разрывной машины широкой стороной b, расстояние между опорами l=15h (60 мм). Схема испытаний предела прочности на изгиб представлена на рис. 1.

За результат испытания принимали среднее арифметическое 5 определений, вычисляемое до третьей значащей цифры.

Исследование на разрыв. При испытании пластмасс на растяжение использовали образцы в виде двусторонних лопаток (рис. 2).

Исследование проводили с использованием разрывной машины ИР-5040. Перед испытанием на образцы наносили необходимые метки в соответствии с рис. 3.

При испытании по индикаторам пульта управления измеряли нагрузку в момент достижения предела текучести Р_т (Н), максимальную нагрузку при разрыве Р_р (Н) и удлинение образца в момент его разрушения.

За результат испытания принимали среднее арифметическое 5 определений, вычисляемое до третьей значащей цифры.

Испытания на прочность при сжатии. При испытании на прочность при сжатии использовали образцы в виде столбиков с опорными основаниями прямоугольного сечения, размером 10×15×20 мм. Испытания проводили при помощи испытательного пресса. На пульте управления устанавливали нулевую отметку индикатора измерения нагрузки, базу измерения деформации в миллиметрах, скорость нагружения 0,5 мм/мин. Предел прочности при сжатии σ_с (МПа) вычисляли по формуле:

где Р — разрушающее усилие при сжатии, Н; S — площадь поперечного сечения образца, мм² (S=a·b).

За результат испытания принимали среднее арифметическое 5 определений до третьей значащей цифры.

Определение показателя текучести расплава (ПТР). Это параметр, позволяющий оценить реологические свойства расплавов термопластичных полимерных материалов. Для оценки ПТР использовали прибор ИИРТ, действие которого основано на принципе капиллярного вискозиметра (табл. 1).

Для измерения ПТР отбирали отрезки экструдированного материала, последовательно отсекаемые через определенные интервалы времени. Длина отдельных отрезков лежала в пределах 10—20 мм (12, 17 и 19 мм). Отрезки, имеющие пузырьки воздуха, не использовали. После охлаждения полученные отрезки взвешивали каждый в отдельности с погрешностью ±0,001 г (1,0, 0,85 и 0,9 г). ПТР (г/10 мин) определяли по соотношению:

где m — масса экструдированного отрезка (г); τ — время между двумя последовательными отсечениями ©. За результат испытаний принимали среднее арифметическое 2 определений на 3 отрезках материала, расхождение по ПТР между которыми не превышало 5%.

Исследование текучести также проводили в условиях, близких к производству стоматологических зубных пластиночных протезов, т. е. в аппарате для инжекции термопластических стоматологических базисных материалов. Литье осуществляли в кювету с гипсовой формой восковой заготовки для определения степени повторения макро- и микрорельефа после литья термопластического материала. Поперечное сечение восковой заготовки сделано переменным от 3,0 до 0,25 мм (рис. 4).

Температура, при которой осуществлялась инжекция материалов, составляла 282±0,1 °С, при давлении в поршне 8±0,2 атм.

За результат испытания принимали среднее арифметическое 5 определений, вычисляемое до третьей значащей цифры.

Статистические методы. В ходе исследований применяли стандартные статистические методы: анамнестический количественный анализ, экспертную оценку с последующим количественным анализом результатов, определение степени достоверности данных. Для оценки значимости различий использовали критерий Стьюдента.

В ходе исследования на прочность при изгибе были получены следующие данные: образец № 1 — прочность при изгибе 115 МПа, модуль упругости 2300 МПа; образец № 2 — 108 и 2100 МПа соответственно, образец № 3 — 112 и 2200 МПа соответственно. Таким образом, из полученных данных видно, что максимальной прочностью на изгиб обладает образец № 1, в свою очередь минимальной — образец № 2 (рис. 5, а).

Результаты измерения прочности при растяжении представлены в табл. 3.

Результаты измерения прочности исследуемых термопластических материалов при сжатии показали, что образец № 1 имеет предел прочности 116 МПа, образец № 2 — 111 МПа, а образец № 3 — 118 МПа (рис. 5, б). Статистические данные исследования представлены в табл. 5.

Результаты измерения показателя текучести расплава исследуемых термопластов приведены в табл. 6.

Очевидно, что термопластические полимеры, в частности ПММА, широко применяются в клинике ортопедической стоматологии в качестве материала для изготовления базисов съемных протезов, их ремонта и перебазирования, для изготовления временных конструкций. Изучение физико-механических характеристик термопластических полимеров, таких как показатели прочности при изгибе, растяжении и сжатии, текучесть расплава, позволяет в каждом отдельно взятом клиническом случае выбрать конструкционный материал, максимально удовлетворяющий нужды врача, и таким образом повысить качество ортопедического лечения.

Сравнительный анализ термопластических материалов для изготовления базисов съемных зубных протезов включал обобщение результатов лабораторных исследований пластмасс метакрилатной группы. Результаты показали отсутствие статистически значимых различий прочностных характеристик внутри групп исследуемых образцов. В то же время наивысшие показатели прочностных характеристик принадлежат Дакрилу-81. Результаты исследований подтвердили, что Дакрил-81 имеет несколько больший предел прочности при изгибе и растяжении, в то время как ПММА производства Саудовской Аравии — при сжатии. Следует также отметить, что показатели текучести исследованных материалов отличаются незначительно, однако Дакрил-81 имеет наибольший ПТР при наименьшей необходимой температуре.

Проблемы поиска новых конструкционных стоматологических материалов и исследования физико-механических свойств термопластических полимеров, несомненно, являются актуальными для современной ортопедической стоматологии. Результаты настоящего исследования показали, что все испытанные термопластические материалы допустимо использовать в качестве конструкционных материалов для изготовления базисов зубных протезов. Выбор материала индивидуален для каждого пациента и должен учитывать все факторы, действующие в полости рта.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

The authors declare no conflicts of interest.

Сведения об авторах

Каливраджиян Э.С. — https://orcid.org/0000-0002-1897-1230

Сорока Д.В. — https://orcid.org/0000-0003-3077-1327

Подопригора А.В. — https://orcid.org/0000-0001-5777-8524

КАК ЦИТИРОВАТЬ:

Каливраджиян Э.С., Сорока Д.В., Подопригора А.В. Оценка возможности использования термопластических полимеров в качестве материала базисов зубных протезов. Стоматология, 2019;98(5):-98. https://doi.org/10.17116/stomat201998051