Материаловедение Лекция 2 СПб. МСИ 2017 г. М. Матковская
КЛАССИФИКАЦИЯ СТОМАТОЛОГИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА СТОМАТОЛОГИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ 2
3
Основные классы стоматологических материалов по химической природе керамика металлы полимеры 4
Керамика Неорганические Кристаллическая Стекла соли керамика 5
Металлы Интерметаллические сплавы соединения 6
Полимеры Твердые Эластомеры Воски 7
Основные группы материалов 1. Материалы для профилактики заболеваний зубов и гигиены 2. Восстановительные материалы для лечения зубов в терапевтической стоматологии 3. Материалы для лечения зубов при частичной и полной потере зубов 4. Материалы для ортодонтического лечения аномалий прикуса и зубных рядов 5. Материалы для хирургического лечения дефектов и деформаций челюстно-лицевой области 8
9
1. Материалы для профилактики заболеваний зубов и гигиены Фторсодержащие и Средства для реминерализующие чистки зубов материалы Герметики Отбеливающие средства 10
2. Восстановительные материалы для лечения зубов в терапевтической стоматологии Пломбировочные Адгезивные Материалы для материалы для… материалы основ и подкладок Восстановления Каналов корней коронки зуба зубов 11
3. Материалы при полной или частичной потере зубов (в ортопедической стоматологии) Основные Вспомогательные Несъемных Съемных Клинические Зуботехнические 12
4. Материалы для ортодонтического лечения аномалий прикуса Для фиксации Для брекетов ортодонтической ортодонтических проволоки и дуг аппаратов 13
5. Материалы для хирургического лечения дефектов и деформаций челюстно-лицевой области Для восстановления Для зубных имплантов костной и мягких тканей челюстно-лицевой области 14
Главной целью стоматологического материаловедения является создание комплекса «идеальных» материалов для восстановления зубов и зубочелюстной системы. Основным методом является определение комплекса свойств материалов, имеющих принципиальное значение для их применения в условиях полости рта 15
Свойства материалов 1. физические 2. механические 3. химические 4. «биологические» 5. эстетические 6. технологические (определяют возможность изготовления из того или иного материала пломбы, коронки зуба или протеза) 16
Комплексные свойства материалов 1. физико-механические 2. физико-химические свойства Показатели биосовместимости также связаны с физическими и химическими характеристиками стоматологических материалов 17
18
Коэффициент теплопроводности Количество тепла в калориях в секунду, которое проходит через образец материала толщиной 1 см и площадью поперечного сечения 1 см 2, когда разница температуры на концах образца составляет 1 °С. Чем выше этот показатель, тем более способно вещество пропускать через себя тепловую энергию, и наоборот Выражается в кал/см 2/град 19
Значения коэффициента теплопроводности (К) натуральных тканей в сравнении с рядом восстановительных материалов 20
Коэффициент термического расширения (КТЛР) КТЛР связан с КТ, показывает изменение относительной длины (линейное изменение, отнесенное к единице длины) образца данного материала, когда его температура возрастет или упадет на 1 °С. 21
Значения коэффициента линейного термического расширения (α) для некоторых стоматологических материалов 22
Химические свойства материалов Ø реакции между ионами фтора, кальция и фосфора, входящими в составы профилактических материалов, с твердыми тканями зуба Ø окисление некоторых материалов или их компонентов (сплавов, амальгамы) под действием среды полости рта или пищевых продуктов Ø отверждение материалов Ø некоторые механизмы адгезионного взаимодействия восстановительного материала с окружающими тканями 23
Механические свойства Сила - вектор, действие которой определяется численной величиной, направлением и точкой приложения Применительно к стоматологии не менее важно время действия силы 24
25
Механические свойства Сопротивление материалов воздействию различных нагрузок Прочность на: Ø растяжение Ø сжатие Ø изгиб Ø кручение Ø удар 26
Деформации Под действием нагрузки в твердом теле происходят изменения (деформации) или оно разрушается 1. упругие (обратимые, деформации, после снятия нагрузки к твердому телу возвращается его первоначальная форма) 2. остаточные (необратимые или пластичные, после прекращения действия нагрузки форма и размеры тела изменяются) 27
Прочность способность какого-либо предмета или изделия (зубного протеза или пломбы) противостоять приложенным к ним нагрузкам, не разрушаясь и не проявляя излишнюю и необратимую деформацию 28
Модуль эластичности Важным показателем, определяющим жесткость материала и его способность выдерживать приложенные нагрузки без значительных деформаций, является показатель модуля Юнга - модуля упругости (эластичности). Его определяют, зная данные напряжения и деформации, которые возникают в образце материала под действием приложенной силы, нагрузки 29
30
Модуль упругости при сжатии: 1. эмаль - 46 000 -48 000 Мпа 2. дентин - 11 000 - 18 000 Мпа Прочность при сжатии данных натуральных тканей может составить в среднем до 300 МПа 31
Керамика способна разрушаться мгновенно и внезапно без видимой деформации или течения Металлы способны течь и удлиняться до 120% от их первоначальной длины, прежде чем разрушиться Полимеры в основном не прочны и очень эластичны по сравнению с металлами и керамикой. 32
Теоретическая прочность Показатели реальной прочности материалов, полученные из испытаний, во много раз (10 -100) ниже теоретической расчетной прочности. Реальные изделия или образцы, изготовленные из различных материалов, не имеют идеально гладкой поверхности. 33
Пломбы, искусственные коронки, мостовидные несъемные зубные протезы и т. п. - имеют неправильную геометрическую форму с изгибами, углами, надрезами, в которых концентрируются напряжения под действием жевательных нагрузок - концентраторы напряжения 34
Напряжение вокруг концентратора Рост напряжения вокруг концентратора зависит от формы концентратора Крошечные царапины, практически всегда находящиеся на поверхности всех материалов даже после полирования, ведут себя как тонкие и острые надрезы, вершины которых настолько остры и тонки, что могут попасть в межмолекулярные пространства в структуре материала. 35
Напряжение вокруг концентратора Таким образом, концентрация напряжения в вершинах этих крошечных царапин может приводить к напряжениям, достигающим значений теоретической прочности данного материала при относительно низком значении среднего напряжения. 36
В керамике при действии концентраторов образуется трещина, которая мгновенно распространяется по материалу, приводя к его разрушению 37
В металлах и металлических сплавах, обладающих ковкостью (пластичностью) в зоне вершины концентратора напряжения материал деформируется под его воздействием и превращает острый надрез в закругленную канавку Вершина концентратора напряжения становится закругленной, а не острой - значение напряжения в ней значительно снижается 38
В полимерах, по сравнению с керамикой и металлами, существуют сильные связи внутри полимерных цепей и слабые - между цепями. Слабые вторичные связи между полимерными цепями позволяют этим цепям скользить относительно друга при напряжениях намного ниже, чем напряжения, требуемые для разрушения связей в самих цепях 39
АДГЕЗИЯ И АДГЕЗИВНЫЕ СВОЙСТВА МАТЕРИАЛОВ 40
Адгезия Силы адгезии (адгезионные силы) - силы притяжения молекулы одного вещества с молекулами другого при их взаимодействии Силы когезии (когезионные силы) - взаимное притяжение молекул одного и того же вещества в его объеме 41
Адгезив - материал или слой, который наносят, чтобы получить адгезионное соединение Субстрат - материал, на который наносят адгезив 42
Типы адгезионных связей 43
КЛАССИФИКАЦИЯ АДГЕЗИОННЫХ СОЕДИНЕНИЙ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В СТОМАТОЛОГИИ 44
Классификация адгезионных соединений 45
По виду соединяемых По условиям образования материалов адгезионных соединений В комбинированных В полости Вне полости С материалах и рта биологическими конструкциях тканями зубных протезов Пломбы, герметики, Твердыми Слизистыми повязки, материалы Комбинированные тканями зуба оболочками для фиксации протезы рта Армированных Композитах материалов Металлокерамике Металлопластмассе Акриловая базисная пластмасса + эластомер 46
Механическая адгезия - заклинивание адгезива в порах или неровностях поверхности субстрата. Микроскопический уровень - соединения полимера с протравленной эмалью зуба Макроуровень - пластмассовая облицовка наносится на поверхность металлического каркаса, имеющего специальные захваты. Например, механической адгезии - фиксация несъемных зубных протезов неорганическим цементом, например цинк-фосфатным цементом. 47
Химическая адгезия Основана на химическом взаимодействии двух материалов или фаз, составляющих адгезионное соединение - более прочное и надежное соединение 48
Диффузное соединение Диффузионное соединение образуется в результате проникновения структурной фазы или компонентов одного материала в поверхность другого с образованием «гибридного» слоя, в котором содержатся обе фазы 49
Условия создания прочного адгезионного соединения 1. Чистота поверхности, на которую наносят адгезив. На поверхности субстрата не должно быть пыли, посторонних частиц, адсорбированных монослоев влаги и других загрязнений 2. Пенетрация (проникновение) жидкого адгезива в поверхность субстрата. Зависит от способности адгезива смачивать поверхность субстрата 50
Условия создания прочного адгезионного соединения 3. Минимальная усадка и минимальные внутренние напряжения при твердении (отверждении) адгезива на поверхности субстрата 4. Минимально возможные термические напряжения. Если адгезив и субстрат имеют различные коэффициенты термического расширения, то при нагревании этого соединения клеевой шов будет испытывать напряжение. Например, на металлический каркас нанесена фарфоровая облицовка в процессе обжига фарфора при высокой температуре, а затем металлокерамический протез охладили до комнатной температуры. 51
На металлический каркас нанесена фарфоровая облицовка в процессе обжига фарфора при высокой температуре, а затем металлокерамический протез охладили до комнатной температуры. Если для этой пары подобраны материалы с близкими коэффициентами термического расширения, то возникающие при этом напряжения в слое фарфора будут минимальными 52
Условия создания прочного адгезионного соединения Коррозионная среда ротовой полости снижает адгезионные связи Среда полости рта с ее высокой влажностью, присутствием слюны, пищевых продуктов, изменчивым р. Н, непостоянной температурой и наличием микрофлоры признана агрессивной 53
Характер адгезионного разрушения 1. растяжение 2. сдвиг 3. неравномерный отрыв Различают адгезионное I. адгезионное (адгезионный отрыв) II. когезионное разрушение Очевидно, что поверхность разрушения проходит по наиболее слабому звену соединения. 54
БИОСОВМЕСТИМОСТЬ СТОМАТОЛОГИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ 55
Биоматериал любой инородный материал, который помещается в ткани организма на любое время для того, чтобы устранить деформации или дефекты, заместить поврежденные или утраченные в результате травм или заболеваний натуральные ткани организма 56
Биоинертный материал Материал, который инертен по отношению к окружающим его тканям, не оказывает никакого вредного воздействия на них и никак с ними не взаимодействует. 57
Свойства биоинертного и биосовместимого материала 58
Категории материалов для оценки биосовместимости 59
Типы воздействия материала на организм 1. Общее - токсическое, аллергическое, психологическое 2. Местное - механическое, токсическое местное, температурное (изменения в температурном восприятии) 60
КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА СТОМАТОЛОГИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ 61
МЕТОДЫ ФИЗИЧЕСКОГО АНАЛИЗА 62
Методы физического анализа 1. рентгенологический анализ 2. рентгеноструктурный анализ 3. магнитная дефектоскопия 4. ультразвуковая дефектоскопии 5. дилатометрический метод 63
Рентгенологический анализ дает возможность установить виды, типы и размеры кристаллических решеток металлов и сплавов 64
Рентгеноструктурный анализ дает возможность установить даже микроскопические дефекты внутри материала 65
Магнитная дефектоскопия позволяет выявить дефекты в поверхностном слое (до 2 мм) металлических материалов 66
Дилатометрический метод основан на определении изменений объема, происходящих в материале при фазовых превращениях применяется для определения кристаллических точек в твердых образцах 67
Токсикологические испытания Важными и определяющими возможность безопасного применения стоматологического материала в клинике являются так называемые токсикологические испытания. Они определяют комплекс свойств материала, оценивающий его биосовместимость 68
Программа испытаний Определив, к какой категории относится стоматологический материал, предложенный для токсикологических испытаний, приступают непосредственно к составлению программы испытаний, включающей ряд методов или тестов, которые подразделяют на три основные группы или три уровня 69
Токсикологические испытания, особенно на экспериментальных животных, длительные и дорогостоящие Санитарно-химические испытания, которые широко используются в материаловедческой практике России Испытания 0 уровня особенно полезны, когда в составах испытуемых стоматологических материалов содержатся химические вещества, для которых известны предельно допустимые концентрации при контакте с организмом 70
71
Гигиенические свойства определяют способность стоматологического восстановительного материала очищаться обычными средствами для гигиенической чистки зубов и полости рта и не изменять своих свойств под действием различных средств гигиены. 72
Основные группы свойств материалов для доклинической оценки их качества 73
ГОСТ В России действует определенный порядок разработки стоматологических материалов до получения разрешения на их применение в клинической практике (ГОСТ Р 15013 -94) Критериями для оценки полученных результатов технических испытаний стоматологических материалов служат нормы, которые установлены для большинства показателей свойств 74
Прочность при изгибе композиционного восстановительного материала должна быть не менее 50 МПа 75
Адгезионная прочность соединения композитного пломбировочного материала с твердыми тканями зуба - не менее 7 МПа. 76
Прочность при сжатии силикатного цемента - не менее 190 МПа 77
Водопоглощение полимерного материала для базисов съемных зубных протезов не должно составлять более 32 мкг/мм куб. 78
79
Международная федерация стоматологов (Federation Dentaire Internationale FDI (Париж, 1900 г. ) и Международная организация по стандартизации (International Organization for Standardization ISO) работают над созданием новых и совершенствованием существующих стандартов стоматологических материалов. Стандартами стоматологических материалов в ISO (ИСО) занимается технический комитет ТК 106 (образован в 1963 г. ). 80
81
Все медицинские изделия, продаваемые на рынке стран Европейского союза, должны иметь документ соответствия европейским стандартам. Для определенных изделий некоторые страны вырабатывают собственные внутренние стандарты 82
В Швеции запрещено применять в качестве литейных стоматологических сплавов сплавы с никелем из-за проблем с его биосовместимостью, в то время как в США нет таких ограничений Голландские монеты из чистого никеля 83
СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ! 84
Скачать презентацию Материаловедение Лекция 2 СПб. МСИ 2017 г. М.
Материаловедение лек.зан.2.ppt