Содержание к диссертации
Введение 6
1 Современные материалы медицинского назначения 10
1.1 Разновидности неметаллических оксидных материалов,
используемых в медицине 11
,^ 1.1.1 Материалы для изготовления зубных протезов 12
1.1.2 Обзор импортных и отечественных керамических
составов для стоматологических покрытий 14
1.2 Методы применения различных материалов
при протезировании 18
-
Свойства стоматологического фарфора 18
-
Влияние различных добавок на свойства стекла 21
1.3 Особенности технологии получения поликристаллических
материалов 26
ф, 1.4 Традиционный способ изготовления металлокерамической
коронки 29
1.5 Металлы и сплавы, применяемые в качестве основы для
изготовления зубной коронки 30
-
Факторы, влияющие на формирование контакта в системах металл —эмаль 31
-
Адгезия эмалей на меди и благородных металлах 34
1.6 Методы изготовления и нанесения фарфоровых покрытий 36
ш 1.7 Направленная кристаллизация стекол 39
1.8 Окрашивающие добавки для стоматологического фарфора
и методы их введения 43
-
Общие сведения о цвете 43
-
Факторы, обуславливающие окраску минеральных веществ 44
-
Керамические пигменты 45
-
Особенности стоматологических керамических пигментов 46
-
Пигменты на основе редкоземельных элементов 48
1.9 Обобщение литературных данных и постановка задач
з
исследования 50
2 Применяемые материалы и методы их исследования 52
2.1 Полевые шпаты 52
-
Известково-натриевые полевые шпаты 53
-
Калий-натриевые полевые шпаты 55
-
Гидроксиапатит 58
-
Флюорит 60
-
Диопсид 61
-
Волластонит 62
-
Методы исследований 64
-
РентгенофазовыЙ анализ 64
-
Комплексный термический анализ ', 65
-
Электронная и оптическая микроскопия 66
-
Нейтронно-активационный анализ 66
-
Дилатометрический анализ 68
-
Фотометрический анализ 70
-
Определение электрического сопротивления 71
-
Определение физико-механических свойств исследуемых образцов 72
-
Методика определения прочности соединения
керамики и сплава на сдвиг 72
2.7 Постановка эксперимента 74
3 Разработка стеклокерамического материала медицинского
назначения на основе природного силикатного сырья
с применением гидроксиапатита и флюорита 76
-
Базовый состав стоматологического фарфора . 76
-
Исследование влияния режима фриттования на фазовый состав материала для грунтового слоя 82
-
Исследование влияния анионной составляющей вводимых плавней на фазовый состав готовой фритты 82
-
Исследование свойств образцов стоматологического фарфора после спекания 85
-
Изучение влияния способа введения оксида - глушителя на фазовый состав грунта 86
-
Исследование влияния способа введения оксида - глушителя
на свойства спеченных образцов стоматологического фарфора 88
3.3 Исследование стеклокристаллических материалов с добавкой
гидр окси апатита 90
3.3.1 Исследование влияния состава гидроксиапатитово -
флюоритовых композиций на процесс их плавления 90
3.3.2 Исследование свойств полученных материалов для
изготовления различных слоев стеклокисталлического покрытия
металлокерамической коронки 99
Выводы по главе, 103
4 Исследование взаимодействия слоев многослойного
стеклокристаллического покрытия между
собой и в контакте с металлом 105
4Л Оценка прочности сцепления грунтового покрытия и
никельхромового сплава 105
4.2 Исследование влияния добавок - инициаторов кристаллизации
на рельеф поверхности и свойства покрытий после обжига 110
-
Разработка стеклокристаллического материала для эмалирования бронзовых медицинских инструментов 118
-
Стеклокристаллические эмалевые покрытия медицинского
назначения на сплавы титана 121
Выводы по главе 123
5 Получение Окрашенных композиций для изготовления
стеклокристаллических покрытий металлокерамических зубных
протезов 125
-
Керамические пигменты для стоматологии 125
-
Окрашенные стеклокерамические композиции для зубопротезирования на основе дентина ГР и грунта TFSn 131
-
Влияние повторной термообработки на свойства
фриттованных масс для изготовления грунта и дентина 140
Выводы по главе 145
6 Клиническая апробация разработанных керамических
покрытий для зубных протезов в стоматологии 146
-
Изготовление металлокерамической конструкции зубного протеза на примере сплава титана и разработанного для него керамического покрытия 146
-
Влияние термоциклирования на свойства металлокерамической композиции 148
-
Исследование биологической совместимости разработанных керамических покрытий для стоматологии на примере композиций с титановым каркасом 149
-
Клинические исследования применения конструкций зубных протезов на основе лейцит-гидроксиапатит-флюоритовых покрытий
и титановых сплавов 150
6.4.1 Исследование электрохимических потенциалов
полости рта у пациентов после восстановления целостности
зубных рядов современными конструкциями 152
6.4.2 Цитологические характеристики и микрофлора полости рта 153
Выводы по главе 154
Общие выводы 155
Литература 158
Приложения 175
Введение к работе
Актуальность проблемы В настоящее время в стоматологической практике при зубопротезировании широко распространено применение металлокерамики. Этот материал сочетает в себе технологичность металла с биологической безопасностью и эстетикой керамического покрытия. Чаще всего применяются стеклокерамические покрытия, изготовленные на основе полевошпатового стекла. Основной кристаллической фазой, выделяющейся при кристаллизации таких стекол, является лейцит. Лейцитовое стекло обладает низкой температурой плавления, большой вязкостью расплава, уменьшающей вероятность деформации изделий и соответствующим набором декоративных качеств. Не смотря на несомненные достоинства этого материала, он зачастую не соответствует по механическим свойствам (прежде всего, микротвердости) натуральным зубам. Необходимо также повысить термостойкость лейцитовой стеклокерамики и свести к минимуму риск образования трещин стеклокерамического покрытия как при его изготовлении (так как технология производства металлокерамического протеза включает в себя неоднократный нагрев), так и при эксплуатации. Актуальным является замена традиционно используемых в производстве стоматологического фарфора потенциально опасных компонентов, в частности, оксида олова на гидроксиапатит - материал, являющийся основной минеральной составляющей костей и поэтому абсолютно биологически совместимый. При этом важно учитывать, что любое изменение состава шихты может неблагоприятно сказаться на адгезионной прочности готовых покрытий, а также их химической стойкости.
Таким образом, существует необходимость в получении нового, недорогого, эстетически привлекательного материала, сочетающего в себе стеклянную матрицу, придающую изделию необходимую прочность, и апатитового наполнителя, обладающего би о совместимостью и обеспечивающую металл окерамическим протезам физические и механические свойства, сходные со свойствами натуральных зубов.
Стекла лейцитового состава могут применятся не только в стоматологии, но и в производстве медицинского инструмента в качестве электроизоляционных покрытий.
Диссертационная работа выполнена на кафедре технологии силикатов Томского политехнического университета и в Красноярском медицинском лечебно-профилактическом центре по проблемам сахарного диабета в рамках госбюджетной темы НИР 1.29.01 «Изучение физико-химических закономерностей процессов переработки органического и минерального сырья и продуктов на их основе».
Цель работы Разработка составов и технологии лейцит-гидроксиапатит-флюоритовых покрытий для стоматологии и медицинских изделий. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
Исследование влияния состава и температуры обработки на формирование основных кристаллических фаз готового материала.
Исследование взаимодействия лейцитового расплава с добавками гидроксиапатита и флюорита в различных концентрациях.
Исследование микроструктуры, рельефа и свойств готовой стеклокерамики.
Исследование возможности варьирования линейного коэффициента термического расширения готовых покрытий для различных сплавов путем введения микродобавок соединений -кристаллообразователей.
Научная новизна работы
1. Установлено, что при охлаждении полученных при 1150-1250 С расплавов смесей лейцитового стекла с гидроксиапатитом при содержании гидроксиапатита до 15% мае. происходит его полное растворение с последующей рекристаллизацией до кристаллов размерами менее 0,1 мкм, что обеспечивает маскирующий эффект готового покрытия в отсутствие традиционно применяемых добавок оксидов олова, титана и циркония.
Установлено, что при температуре выше 1150С система гидроксиапатит - флюорит активно взаимодействует с добавками соединений щелочных металлов. При взаимодействии гидроксиапатита с гидроксидом лития протекает реакция с выделением свободного оксида кальция, что исключает применение гидроксида лития в шихте и подразумевает его предварительное связывание. Предпочтительно примение карбоната и фторида лития.
Установлено, что добавка гидроксиапатита к лейцитовому стеклу приводит к снижению микротвердости готовых покрытий до значений, близких к микротвердости натуральной зубной эмали (3240-3430 МПА).
Практическая ценность работы
Разработан базовый состав стоматологического фарфора, пригодный, путем модификации его добавками различных соединений, для изготовления основных слоев искусственного зуба - грунта, дентина и эмали.
Керамические композиции и покрытия, образцы которых получили в рамках исследований, могут применятся как в стоматологии, так и в производстве медицинского инструмента, в т.ч., бронзового, и в качестве стеклокристаллических покрытий на титановые сплавы.
Предложен ряд составов для изготовления зубных протезов содержащих гидроксиапатит в сочетании с полевошпатовым стеклом.
Разработаны окрашенные стеклокристаллические составы с применением оксидов железа, марганца, а также оксидов редкоземельных металлов для зубопротезирования.
Реализация результатов работы разработанные рекомендации по получению стеклокристаллических покрытий на основе лейцитового стекла внедрены (акты прилагаются): в Западно-Сибирском офтальмологическом центре, г. Томск; в медицинской промышленной компании ООО «Электропульс», г. Томск; в Медицинском лечебно-профилактическом центре по проблемам сахарного диабета, г. Красноярск.
Апробация работы Материалы диссертации доложены и обсуждены на 11 конференциях, в том числе; 3-й региональной молодежной научно- практической конференции «Получение и свойства новых неорганических веществ и материалов, диагностика, технологический менеджмент» (г. Томск, 2002г.); X юбилейной международной конференции «Новые информационные технологии в медицине и экологии» (Украина - Крым, Ялта - Гурзуф, 2002 г.); VIII международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Современная техника и технологии» (Томск, 2002 г.); 6-8 международном научном симпозиуме им. академика М.А. Усова «Проблемы геологии и освоения недр» (Томск, 2002 - 2004г,); Пятой всероссийской научно-практической конференции «Керамические материалы: производство и применение» (г. Москва, 2003г); 10 юбилейной международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные техника и технологии» (Томск, 2004); VII Всероссийской научно-технической конференции «Аэрокосмическая техника и высокие технологии - 2004» (Пермь, 2004 г.); Международной научно-практической конференции «Наука и технологии силикатных материалов - настоящее и будущее» (Москва, 2003 г.); 3 Всероссийской научной конференции «Химия и химическая технология на рубеже тысячелетий», (Томск, 2004 г.); Conference «European Micro and Nano systems» (Paris, 2004).
Публикации Основные положения диссертации опубликованы в 15 публикациях, включая 1 патент и 2 статьи центральных журналах.
Объем работы Диссертация состоит из введения, 6 глав, общих выводов, списка литературы из 175 наименований и приложений. Работа изложена на 175 страницах машинописного текста, содержит 35 таблиц, 38 рисунков.
Похожие диссертации на Составы и технология лейцит-гидроксиапатит-флюоритовых покрытий для стоматологии и медицинских изделий
