главная
о клинике
услуги и цены
врачи
публикации
зуботехническая лаборатория
контакты

Разработка новых технологий и материалов на основе полиуретана для съемных зубных протезов

Московский государственный медико-стоматологический университет, кафедра факультетской ортопедической стоматологии (зав. кафедрой — профессор, д.м.н. Б.П. Марков), лаборатория жидкого формования НИИ резиновых и латексных изделий (зав. лаб. — к.х.н. Ю.М. Альтер)

История ортопедической стоматологии знает много как природных, так и искусственных (прежде всего полимерных) материалов, использовавшихся для изготовления зубных протезов. Однако до сегодняшнего дня еще не найдены базисные материалы, в полной мере отвечающие медицинским и техническим требованиям к ним.

На практике было апробировано большое количество материалов в качестве базисных. Однако от большинства из них пришлось отказаться в силу различных причин. И на сегодняшний день практически единственными материалами, применяемыми в качестве базисных, являются акриловые пластмассы и их сополимеры. Но такие существенные недостатки акрилатов, как наличие остаточного мономера, относительная хрупкость и достаточно большая усадка, заставляют исследователей находиться в постоянном поиске по разработке и созданию материалов, лишенных этих недостатков. Работы по совершенствованию акриловых базисных материалов проводятся во всем мире уже более 60 лет.

В настоящей работе предпринята попытка разработать новые конструкционные материалы для изготовления базисов протезов и технологии изготовления протезов из этих материалов, лишенные недостатков акриловых пластмасс.

Проведя анализ литературных источников по вопросу применения полимерных материалов в медицине, мы остановили свой выбор на полиуретане, как на материале, обладающем уникальным диапазоном физико-механических свойств и высокой биосовместимостью. Зная о широком применении полиуретановых эластомеров в качестве протезного материала в различных областях медицины, мы поставили перед собой задачу разработать такие композиции материала на основе полиуретана, которые бы отвечали всем требованиям к конструкционным (базисным и подкладочным) материалам. Задача состояла, прежде всего в том, чтобы разработанные материалы выгодно отличались от широко применяемых акриловых пластмасс отсутствием их основных недостатков, при этом сохранив их бесспорные достоинства.

Разработка новых материалов на основе полиуретана для изготовления съемных зубных протезов была осуществлена в лаборатории жидкого формования Научно-исследовательского института резиновых и латексных изделий (НИИР) учеными-химиками, ведущими специалистами по полиуретанам в стране — к.х.н. Альтером Ю.М. (зав. лаб. жидкого формования) и к.х.н.Пастернаком В.Ш. (ведущий научный сотрудник) при нашем непосредственном участии.

В результате проведенных исследований были созданы материалы на основе полиуретана «Денталур» — для изготовления жестких базисов съемных, зубных протезов и эластичный подкладочный материал «Денталур П» для изготовления двухслойных базисов.

Съемный зубной протез является своеобразным изделием с базисом из полимерного материала, главнейшей отличительной особенностью которого является, с одной стороны, его индивидуальность, а с другой — массовость производства. Отсюда вытекает одно из основных требований к базисному материалу — изделие должно формоваться в легко производимые, относительно непрочные формы, в мягких технологических условиях — при низкой температуре и небольшом давлении. Этому условию отвечают композиции, в которых отверждение (полимеризация) протекает в форме будущего изделия.

По нашему мнению, перспективными могут оказаться лишь такие полимерные системы, с применением которых протезы могут быть изготовлены в одноразовых непрочных формах, отвердение материала может быть произведено в сравнительно небольшие сроки при умеренных температурах и давлении. Другими словами, технология изготовления протезов должна быть не сложнее, чем при традиционном изготовлении базисов протезов из материалов на основе акрилатов.

Разработанные материалы на основе полиуретана «Денталур» и «Денталур П» являются литьевыми полиуретанами. В основе получения изделий из этих материалов лежит принцип жидкого формования или свободного литья. На основе этого принципа нами разработаны технологии изготовления съемных зубных протезов с базисами из жесткого полиуретана «Денталур» и с двухслойными базисами с эластичной подкладкой из материала «Денталур П».

Клинические и лабораторные этапы изготовления съемных протезов до этапа замены воска на пластмассу не отличаются от общепринятых. Для улучшения качества зубного протеза и уменьшения времени на его окончательную обработку моделируют восковую конструкцию базиса протеза, добиваясь точности рельефа и высокой чистоты его наружной поверхности.

После этого производят формование гипсовой модели с восковой композицией зубного протеза в специальную кювету для свободного литья, используя кремнийорганическую формовочную массу.

Дают время застыть формовочной массе. После застывания формовочной массы раскрывают кювету, извлекают гипсовую модель с восковой композицией зубного протеза. Воск удаляют с гипсовой модели.

В полученной форме с помощью специальных круглых ножей подготавливают литниковые ходы. Искусственные зубы освобождают от воска и размещают в полученной форме в соответствии с их отпечатками. Гипсовую модель изолируют специальным полиуретановым лаком.

Затем собирают кювету и через литниковые ходы в кювету заливают композицию методом свободного литья. Композиция состоит из двух реакционноспособных жидких компонентов — полиольного и изоцианатного, каждый из которых в отдельности не подвержен изменению длительное время. Компоненты перемешивают под вакуумом в течение 15 секунд и полученную смесь заливают в литниковые отверстия.

Временной режим отверждения подвержен сознательному регулированию и зависит от природы и количества катализатора. Нами подобран режим полимеризации, при котором время достижения 90-95% конверсии составляет 10-15 мин. при времени жизни (т.е. времени, в течение которого смесь свободно заливается в форму), равном 1 мин.

Для быстрого достижения полной конверсии возможно термостатирование при температуре 90°С в течение 30 мин. Затем кювету раскрывают, извлекают зубной протез, удаляют литники и производят окончательную обработку протеза. Благодаря предварительному тщательному выведению поверхности воскового базиса обработке подлежат только края протеза. Обработка краев заключается в шлифовке их металлическими фрезами и карборундовыми головками и полировке с помощью щеток и полировочной пасты.

Технология изготовления съемных зубных протезов с эластичной подкладкой из материала на основе полиуретана «Денталур П».

После получения рабочего оттиска, отливки гипсовой модели, определения центрального соотношения и фиксации в артикуляторе производят моделирование восковой композиции съемного зубного протеза с двухслойным базисом. При этом сначала при помощи пластинки базисного воска моделируют восковую композицию будущей эластичной подкладки.

Затем производят формование гипсовой модели с восковой конструкцией эластичной подкладки в специальную кювету с использованием кремнийорганической массы.

После застывания формовочной массы раскрывают кювету, извлекают гипсовую модель с восковой композицией эластичной подкладки.

После этого на гипсовой модели с восковой композицией эластичной подкладки, предварительно изолированной с помощью талька, производят моделировку восковой композиции базиса протеза и постановку искусственных зубов.

Затем производят формование восковой композиции будущего протеза в специальную кювету с использованием кремнийорганической массы.

После застывания формовочной массы раскрывают кювету, удаляют воск с гипсовой модели, подготавливают литниковые ходы. Искусственные зубы освобождают от воска и устанавливают их в подготовленную форму соответственно их отпечаткам.

Гипсовую модель изолируют полиуретановым лаком.

Кроме методики изолирования гипсовой модели, возможно изготовление модели из полиуретана путем дублирования гипсовой модели кремнийорганической дублирующей массой с последующей отливкой модели из полиуретана методом свободного литья.

Модель из полиуретана, обладающая определенной эластичностью, не разрушается при извлечении готового протеза и может быть использована вместе с кремнийорганической формой для изготовления абсолютно идентичных протезов (2, 3 и более) одному пациенту по одному рабочему описку.

Таким образом, мы имеем две подготовленные формы:

  • форма для литья эластичной подкладки;
  • форма для литья протеза.

Сначала производят отливку 1 эластичной подкладки. Для этого модель помещают в подготовленную форму и собирают кювету. Через литниковые отверстия заливают композицию будущей эластичной подкладки.

После окончания процесса полимеризации кювету раскрывают и извлекают модель с эластичной подкладкой.

После срезания литников модель с эластичной подкладкой готова для следующего этапа изготовления съемного протеза с двухслойным базисом.

Изготовление жесткой части двухслойного базиса возможно как из материала «Денталур», так и из акриловой пластмассы.

При изготовлении съемного протеза из материала «Денталур» модель с эластичной подкладкой помещают в подготовленную форму с искусственными зубами.

Собирают кювету и производят заливку через литник композиции жесткого базиса. После окончания процесса полимеризации раскрывают кювету, извлекают зубной протез и производят его окончательную обработку.

В случае изготовления жесткого базиса двухслойного протеза из акриловой пластмассы на гипсовой модели с находящейся на ней эластичной подкладкой моделируют восковую конструкцию протеза с искусственными зубами. Остальные этапы изготовления съемного протеза проводят по общепринятой технологии изготовления съемных зубных протезов методом компрессионного прессования с последующей полимеризацией акриловой пластмассы на «водяной бане» или в поле СВЧ. На разработанные материалы и технологии изготовления протезов поданы заявки на получение патентов РФ.

Разработанные технологии изготовления съемных протезов с применением новых материалов на основе полиуретана «Денталур» и «Денталур П» просты в исполнении и не требуют специального дорогостоящего оборудования. До этапа замены воска на пластмассу технологии изготовления не отличаются от общепринятой. После формования гипсовой модели с восковой композицией базиса протеза и искусственными зубами в простейшую кювету для свободного литья зубному технику остается лишь произвести заливку жидкой композиции через литниковый ход, дождаться завершения процесса полимеризации, извлечь готовый протез, абсолютно не загрязненный остатками формовочной массы (при изготовлении протезов с акриловыми базисами длительное отделение от остатков гипса) и провести окончательную обработку лишь краев протеза. Кроме этого преимуществом разработанной технологии является то, что по одному и тому же рабочему оттиску можно изготовить несколько абсолютно идентичных протезов (2, 3 и более), что в некоторых клинических случаях оправданно. Ни одна известная технология изготовления съемных зубных протезов не обеспечивает такой возможности. Возможность изготовления нескольких абсолютно идентичных протезов обеспечена тем, что при разборе кюветы готовый протез легко извлекается, и при этом не происходит разлома или деформаций кремнийорганической формы и отдублированной модели челюсти из полиуретана.

Разработанная технология изготовления двухслойных протезов методом свободного литья предполагает первоначальное изготовление эластичной подкладки с последующей заливкой жесткого слоя. Это выгодно отличает разработанную технологию от известных литьевых технологий изготовления двухслойных базисов протезов, при которых сначала производится отливка жесткого базиса с последующим сверлением литниковых ходов в жестком базисе для заливки эластичного слоя.

Результаты проведенных физико-механических испытаний материалов «Денталур» и «Денталур П» говорят о повышенных прочностных характеристиках этих материалов.

При исследовании удельной ударной вязкости материала «Денталур» установлено, что по этому показателю (21 кДж/м2) разработанный материал более чем в 2 раза превосходит широко применяемые базисные материалы, другими словами, материал «Денталур» более чем в 2 раза менее хрупок, чем акриловые материалы, что, в свою очередь, должно практически исключить его поломки.

Результаты определения модуля упругости материала «Денталур» при изгибе (27бОмПа) говорят о превосходстве разработанного материала над акриловыми базисными материалами на 20-25%. Это означает, что разработанный материал на основе полиуретана «Денталур» является высокомодульной пластмассой, обладающей повышенным сопротивлением к развитию знакопеременных упругих деформаций, которые испытывает протез, находясь в полости рта.

В результате определения относительного удлинения при разрыве установлено, что разработанный материал «Денталур» по этому показателю (16%) в 8 раз превосходит акриловые пластмассы (2%), что указывает на то, что протезы, изготовленные из нового материала, смогут выдерживать гораздо большие нагрузки во время эксплуатации.

Проведенные исследования по изучению усадки разработанных материалов показали, что усадка материалов на основе полиуретана «Денталур» и «Денталур П» составляет порядка 1 %, что значительно меньше усадки широко применяемых базисных пластмасс (2 - 6%). Такие значения усадки новых материалов можно считать минимальными, тем более что технология изготовления протезов из этих материалов с использованием метода свободного литья не предусматривает специальных технологических факторов для компенсации усадки. А ведь именно эти факторы позволяют снизить усадку при изготовлении протезов с акриловыми базисами от 6-8% до 1,5-2%. Таким образом, минимальные значения усадки разработанных материалов обеспечат высокую прецизионность изготавливаемых протезов. Полиуретан по своей химической природе является абсолютно свободным от мономера ввиду его полного исчерпания до окончания процесса твердения. Отсюда вытекает, что с точки зрения показателя «остаточный мономер» полиуретановая система имеет a priory преимущество по сравнению с акрилатами. Это обстоятельство давало большую надежду на высокую биологическую и химическую безопасность разработанных материалов.

Исследования химической и биологической безопасности базисов протезов из материалов «Денталур» и «Денталур П» проводились на базе Всероссийского научно-исследовательского и испытательного института медицинской техники МЗ РФ в отделе токсикологических испытаний и исследований материалов и изделий медицинского назначения (зав. отделом — В.Г.Лаппо) в испытательной лаборатории по токсикологическим испытаниям медицинских изделий.

В результате проведенных санитарно-химических и токсикологических исследований установлено, что базисы протезов, изготовленные из материалов «Денталур» и «Денталур П», обладают высокой степенью химической и биологической безопасности и по токсиколого-гигиеническим и санитарно-химическим показателям отвечают всем требованиям, предъявляемым к медицинским изделиям аналогичного назначения, что подтверждено токсикологическим и заключениями ВНИИМТ.

Таким образом, результаты исследований разработанных материалов на основе полиуретана «Денталур» и «Денталур П» убедительно доказывают, что эти материалы лишены основных недостатков акриловых базисных материалов, а именно:

  • абсолютно безвредны для организма;
  • обладают повышенными прочностными характеристиками;
  • отличаются низкой усадкой, что обеспечивает высокую прецизионность изготовленных из них протезов.

Марков Б.П., Огородников М.Ю., Пастернак В.Ш., Альтер Ю.М.

Rambler's Top100 Яндекс цитирования Рейтинг@Mail.ru © Стоматологическая клиника ООО "Здоровье", Санкт-Петербург.
тел. 584-91-96; e-mail:admin@003-stom.ru; разработка: OndyMara