DOI: https://doi.org/10.1016/j.dental.2024.05.030
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38851965
تاريخ النشر: 2024-06-12
المؤلف: T. Maleki وآخرون
الموضوع الرئيسي: المواد السنية والترميمات
نظرة عامة
تتناول هذه القسم الخصائص الميكانيكية والفيزيائية لمواد الجبائر المختلفة، مع التركيز بشكل خاص على قوة الانحناء (FS)، معامل المرونة (E)، صلابة مارتنز (HM)، امتصاص الماء (w_sp)، قابلية الذوبان في الماء (w_sl)، ودرجة التحول (DC). تم تصنيع ما مجموعه 1140 عينة من خمسة مواد مطبوعة ثلاثية الأبعاد، وخمسة مواد مفرومة، واثنين من المواد المصبوبة بالحقن. تم تقييم الخصائص في البداية، بعد 90 يومًا من تخزين الماء، وبعد 5000 دورة حرارية. تم إجراء التحليلات الإحصائية باستخدام اختبارات كولموغوروف-سميرنوف، وكروسكال-واليس، واختبار مان-ويتني U، وارتباط سبيرمان، مع تحديد الدلالة عند p < 0.05. أشارت النتائج إلى وجود تباين كبير في الخصائص بين أنواع المواد المختلفة. تراوحت قيم FS المتوسطة الأولية من 1.9 إلى 102 ميجا باسكال، حيث أظهرت المواد المفرومة عمومًا قوة أعلى من المطبوعة. وبالمثل، كانت قيم معامل المرونة وصلابة مارتنز أعلى للمواد المفرومة والمصنوعة بالحقن مقارنة بنظيراتها المطبوعة ثلاثية الأبعاد. كان امتصاص الماء وقابلية الذوبان أيضًا أعلى في المواد المطبوعة ثلاثية الأبعاد. أدت عمليات الشيخوخة، بما في ذلك تخزين الماء والدورات الحرارية، عمومًا إلى انخفاض الخصائص الميكانيكية، خاصة في المواد المطبوعة ثلاثية الأبعاد، بينما أظهرت المجموعة المفرومة مرونة أكبر. يستنتج البحث أن تركيبة المواد تؤثر بشكل كبير على هذه الخصائص، وأن الاختيار الدقيق ضروري للتطبيقات السريرية بناءً على مؤشرات محددة.
مقدمة
تناقش المقدمة التطبيقات المتنوعة للأجهزة الإطباقية في طب الأسنان، بما في ذلك أدوارها كحراس رياضيين، وجبائر الشخير، وحاملات الأدوية، وفي علاج صرير الأسنان والخلل الوظيفي في الفك. بينما تم استخدام طرق التصنيع التقليدية مثل تشكيل الشمع والتشكيل الحراري على نطاق واسع، فإنها تقدم تحديات مثل محتوى المونومر المتبقي والتكاليف العالية. لقد أحدث ظهور التصميم بمساعدة الكمبيوتر (CAD) والتصنيع بمساعدة الكمبيوتر (CAM) ثورة في إنتاج جبائر الأسنان، خاصة من خلال تقنيات التصنيع الإضافي مثل إسقاط الضوء الرقمي (DLP)، التي تقدم مزايا من حيث كفاءة المواد والقدرة على إنشاء هندسات معقدة.
تسلط هذه القسم الضوء على الخصائص الميكانيكية لمواد مختلفة تستخدم في تصنيع الجبائر، مشيرة إلى أنه بينما تظهر المواد المصبوبة بالحقن والمفرومة عمومًا خصائص ميكانيكية متفوقة مقارنة بالخيارات المطبوعة ثلاثية الأبعاد، فإن عوامل مثل زاوية الطباعة وعمليات ما بعد البوليمرة تؤثر بشكل كبير على هذه الخصائص. يهدف البحث إلى دراسة تأثير نوع المادة والشيخوخة الاصطناعية على الخصائص الميكانيكية والكيميائية الرئيسية، بما في ذلك قوة الانحناء، ومعامل المرونة، وصلابة مارتنز، وامتصاص الماء، وقابلية الذوبان، لفهم أفضل للقيود والفرص التي تقدمها مواد الأجهزة الإطباقية المختلفة. الفرضيات الصفرية التي تم اختبارها هي أن لا المادة ولا الشيخوخة تؤثر على الخصائص التي تم فحصها.
طرق
في هذه الدراسة، تم تقييم الخصائص الميكانيكية والفيزيائية لخمس مواد إضافية، وخمس مواد سلبية، واثنين من مواد الجبائر التقليدية. تشمل الخصائص الرئيسية التي تم تقييمها قوة الانحناء، ومعامل المرونة، وصلابة مارتنز، وامتصاص الماء، وقابلية الذوبان، ومعدلات التحول للعينات المصنعة بطريقة إضافية. تم استخدام آلة اختبار عالمية لاختبارات الانحناء ثلاثية النقاط، بينما تم قياس صلابة مارتنز باستخدام مثقاب ماسي من نوع فيكرز. تم تحديد امتصاص الماء وقابلية الذوبان من خلال سلسلة من دورات التجفيف والوزن، وتم تحليل معدل التحول للمواد المطبوعة باستخدام مطيافية رامان.
أشارت النتائج إلى وجود اختلافات كبيرة في قوة الانحناء ومعامل المرونة بين المواد، حيث أظهرت المواد الإضافية عمومًا قيمًا أقل مقارنة بالتقليدية. على وجه الخصوص، أظهرت aPF باستمرار أقل معامل مرونة وصلابة مارتنز عبر جميع ظروف الاختبار، بينما أظهرت bPC وcPP وcPB أعلى القيم. كشفت اختبارات امتصاص الماء وقابلية الذوبان أن bTP كان لديه أقل قيم لامتصاص الماء، بينما أظهرت bEP وcPP قابلية ذوبان أقل. أشار تحليل معدل التحول إلى أن aPP كان لديه أدنى معدلات تحويل بعد جميع أنظمة الشيخوخة. بشكل عام، تسلط النتائج الضوء على خصائص الأداء المتنوعة لمواد الجبائر المختلفة، والتي تعتبر حاسمة لتطبيقها في البيئات السريرية.
نتائج
يقدم قسم “النتائج” من ورقة البحث النتائج الرئيسية المستمدة من التجارب أو التحليلات التي تم إجراؤها. يوضح النتائج الناتجة عن اختبارات مختلفة، مع تسليط الضوء على البيانات الإحصائية الهامة والاتجاهات التي لوحظت في الدراسة. غالبًا ما تكون النتائج مصحوبة بأشكال وجداول ذات صلة توضح العلاقات بين المتغيرات، مما يوفر تمثيلًا بصريًا للبيانات.
بالإضافة إلى ذلك، قد يناقش القسم تداعيات النتائج فيما يتعلق بالفرضيات المطروحة في بداية الدراسة. من الضروري ملاحظة أي نتائج غير متوقعة أو شذوذ، حيث يمكن أن تقدم رؤى حول الآليات الأساسية أو تقترح مجالات لمزيد من التحقيق. بشكل عام، تساهم النتائج في الفهم الأوسع لموضوع البحث وتضع الأساس للمناقشات والاستنتاجات اللاحقة.
مناقشة
تقيم قسم المناقشة من ورقة البحث الخصائص الفيزيائية لمواد الجبائر المطبوعة ثلاثية الأبعاد، والمفرومة، والمصنوعة بالحقن للأجهزة الفموية، رافضة الفرضيات الصفرية التي تفيد بأن اختيار المادة والشيخوخة الاصطناعية لا تؤثر بشكل كبير على قوة الانحناء (FS)، ومعامل المرونة (E)، وصلابة مارتنز (HM)، وامتصاص الماء (w_sp)، وقابلية الذوبان في الماء (w_sl)، ودرجة التحول (DC). استخدمت الدراسة معايير ISO لبوليمرات قاعدة الأسنان لتقييم FS وE، مما كشف أن عدة مواد، بما في ذلك aPF وaPG وaPP وaVC وbTH، كانت باستمرار أقل من العتبات المطلوبة لـ FS (65 ميجا باسكال) وE (2 جيجا باسكال) عبر جميع أنظمة الشيخوخة. ومن الجدير بالذكر أن aVS كانت المادة المطبوعة الوحيدة التي تجاوزت هذه الحدود، مما يشير إلى أن خصائصها الميكانيكية المتفوقة قد تعزى إلى تركيبتها، التي تشمل سلاسل بوليمرية مترابطة ومواد مالئة غير عضوية.
تشير النتائج إلى أن الشيخوخة الاصطناعية تؤثر بشكل كبير على الخصائص الميكانيكية للمواد المختبرة. على سبيل المثال، بينما أظهرت بعض المواد مثل bPC وbTP قيم FS عالية ومرونة، أظهرت أخرى، وخاصة المواد القائمة على PMMA، زيادة في الهشاشة بعد الشيخوخة. كما تسلط الدراسة الضوء على أن امتصاص الماء وقابلية الذوبان كانت أعلى بشكل ملحوظ في المواد المطبوعة ثلاثية الأبعاد مقارنة بنظيراتها المفرومة والمصنوعة بالحقن، حيث أظهرت aPF أعلى قابلية ذوبان. يؤكد المؤلفون على الحاجة إلى مزيد من التحقيق في العلاقة بين الخصائص الميكانيكية وتأثيرات الشيخوخة، بالإضافة إلى تأثير تركيبة المادة على الأداء في البيئات السريرية. بشكل عام، تؤكد النتائج على أهمية اختيار المواد وطرق المعالجة في تصميم الأجهزة الفموية المتينة.
DOI: https://doi.org/10.1016/j.dental.2024.05.030
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38851965
Publication Date: 2024-06-12
Author(s): T. Maleki et al.
Primary Topic: Dental materials and restorations
Overview
This section investigates the mechanical and physical properties of various splint materials, specifically focusing on flexural strength (FS), elastic modulus (E), Martens hardness (HM), water sorption (w_sp), water solubility (w_sl), and degree of conversion (DC). A total of 1140 specimens were fabricated from five 3D-printed materials, five milled materials, and two injection molded materials. The properties were assessed initially, after 90 days of water storage, and following 5000 thermal cycles. Statistical analyses were performed using Kolmogorov-Smirnov, Kruskal-Wallis, Mann-Whitney U tests, and Spearman’s correlation, with significance set at p < 0.05. The results indicated significant variability in the properties among the different material types. Initial mean FS values ranged from 1.9 to 102 MPa, with milled materials generally exhibiting higher strength than printed ones. Similarly, elastic modulus and Martens hardness values were higher for milled and injection molded materials compared to their 3D-printed counterparts. Water sorption and solubility were also higher in 3D-printed materials. Aging processes, including water storage and thermal cycling, generally led to decreased mechanical properties, particularly in 3D-printed materials, while the milled group demonstrated greater resilience. The study concludes that material composition significantly influences these properties, and careful selection is essential for clinical applications based on specific indications.
Introduction
The introduction discusses the diverse applications of occlusal devices in dentistry, including their roles as sports guards, snoring splints, medication carriers, and in the treatment of bruxism and craniomandibular dysfunction. While traditional fabrication methods such as wax modeling and thermoforming have been widely used, they present challenges such as residual monomer content and high costs. The advent of computer-aided design (CAD) and computer-aided manufacturing (CAM) has revolutionized the production of dental splints, particularly through additive manufacturing techniques like Digital Light Projection (DLP), which offer advantages in terms of material efficiency and the ability to create complex geometries.
The section highlights the mechanical properties of various materials used in splint fabrication, noting that while injection molded and milled materials generally exhibit superior mechanical properties compared to 3D-printed options, factors such as printing angle and post-polymerization processes significantly influence these characteristics. The study aims to investigate the effects of material type and artificial aging on key mechanical and chemical properties, including flexural strength, elastic modulus, Martens hardness, water sorption, and solubility, to better understand the limitations and opportunities presented by different occlusal device materials. The null hypotheses tested are that neither material nor aging affects the properties examined.
Methods
In this study, the mechanical and physical properties of five additive, five subtractive, and two conventional splint materials were evaluated. Key properties assessed included flexural strength, elastic modulus, Martens hardness, water sorption, solubility, and conversion rates for additively manufactured specimens. A universal testing machine was utilized for three-point bending tests, while Martens hardness was measured using a Vickers diamond indenter. Water sorption and solubility were determined through a series of drying and weighing cycles, and the conversion rate of printed materials was analyzed using Raman spectroscopy.
The results indicated significant differences in flexural strength and elastic modulus among the materials, with additive materials generally exhibiting lower values compared to conventional ones. Specifically, aPF consistently showed the lowest elastic modulus and Martens hardness across all testing conditions, while bPC, cPP, and cPB demonstrated the highest values. Water sorption and solubility tests revealed that bTP had the lowest water sorption values, while bEP and cPP exhibited lower solubility. The conversion rate analysis indicated that aPP had the lowest conversion rates after all aging regimes. Overall, the findings highlight the varying performance characteristics of different splint materials, which are crucial for their application in clinical settings.
Results
The “Results” section of the research paper presents the key findings derived from the conducted experiments or analyses. It details the outcomes of various tests, highlighting significant statistical data and trends observed in the study. The results are often accompanied by relevant figures and tables that illustrate the relationships between variables, providing a visual representation of the data.
Additionally, the section may discuss the implications of the findings in relation to the hypotheses posed at the beginning of the study. It is crucial to note any unexpected results or anomalies, as these can offer insights into the underlying mechanisms or suggest areas for further investigation. Overall, the results contribute to the broader understanding of the research topic and lay the groundwork for subsequent discussions and conclusions.
Discussion
The discussion section of the research paper evaluates the physical properties of various 3D-printed, milled, and injection-molded splint materials for oral appliances, rejecting the null hypotheses that material choice and artificial aging do not significantly impact flexural strength (FS), elastic modulus (E), Martens hardness (HM), water sorption (w_sp), water solubility (w_sl), and degree of conversion (DC). The study utilized ISO standards for denture base polymers to assess FS and E, revealing that several materials, including aPF, aPG, aPP, aVC, and bTH, consistently fell below the required thresholds for FS (65 MPa) and E (2 GPa) across all aging regimes. Notably, aVS was the only printed material to exceed these limits, suggesting its superior mechanical properties may be attributed to its composition, which includes cross-linked polymer chains and inorganic fillers.
The findings indicate that artificial aging significantly affects the mechanical properties of the materials tested. For instance, while some materials like bPC and bTP exhibited high FS values and ductility, others, particularly PMMA-based materials, showed increased brittleness post-aging. The study also highlights that water sorption and solubility were notably higher in 3D-printed materials compared to milled and injection-molded counterparts, with aPF showing the highest solubility. The authors emphasize the need for further investigation into the correlation between mechanical properties and aging effects, as well as the influence of material composition on performance in clinical settings. Overall, the results underscore the importance of material selection and processing methods in the design of durable oral appliances.