DOI: https://doi.org/10.1155/2024/8060363
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38919543
تاريخ النشر: 2024-01-01
المؤلف: Ahmed Altarazi وآخرون
الموضوع الرئيسي: المواد السنية والترميمات
نظرة عامة
تدرس الدراسة الخصائص الفيزيائية والميكانيكية لنوعين من المواد السنية المطبوعة بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد، NextDent (ND) وFormlabs (FLs)، مقارنةً بمادة الراتنج التقليدية المعالجة بالحرارة (HC)، بعد التعرض لللعاب الاصطناعي على مدى ثلاثة أشهر. تم تحليل ما مجموعه 219 عينة من راتنج الأكريليك لامتصاص الماء، القابلية للذوبان، صلابة فيكرز، صلابة مارتنز، قوة الانحناء/معامل، وقوة التأثير. أظهرت النتائج أن المواد المطبوعة بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد أظهرت امتصاصًا أكبر بكثير للماء مقارنةً بالتحكم HC (p < 0.05)، بينما كانت قوة الانحناء لديها أعلى بشكل ملحوظ (p < 0.05). كانت درجة التحويل (DC) للراتنجات المطبوعة بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد أقل من تلك الخاصة بالمادة HC، على الرغم من أن هذا الاختلاف لم يكن ذا دلالة إحصائية (p > 0.05). ومن الجدير بالذكر أن المواد المطبوعة بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد تحتوي على محتوى أعلى من الحشوات (p < 0.05). تشير النتائج إلى أنه بينما تظهر المواد المطبوعة بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد خصائص ميكانيكية متفوقة، فإنها تؤدي بشكل أقل ملاءمة من حيث امتصاص الماء والذوبان مقارنةً بالمواد المعالجة بالحرارة. أثر الشيخوخة في اللعاب الاصطناعي على خصائص الصلابة لكلا النوعين من المواد، مع ملاحظات تغييرات كبيرة في صلابة فيكرز لجميع المجموعات وصلابة مارتنز لمجموعة HC فقط (p < 0.05). على الرغم من هذه الاختلافات، فإن القوى الميكانيكية للمواد المطبوعة بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد امتثلت لتوصيات ISO، مما يشير إلى إمكاناتها للاستخدام جنبًا إلى جنب مع المواد التقليدية في التطبيقات السنية.
مقدمة
تستعرض المقدمة التقدمات الكبيرة في تصنيع أطقم الأسنان، لا سيما من خلال استخدام بوليميثيل ميثاكريلات (PMMA) والتقنيات الرقمية مثل التصميم والتصنيع بمساعدة الكمبيوتر (CAD/CAM). تسهل هذه الابتكارات إنشاء ملفات لغة التبليط القياسية (STL) لأطقم الأسنان، والتي يمكن إنتاجها عبر طرق طرح أو إضافة، لا سيما الطباعة ثلاثية الأبعاد. تشمل فوائد أطقم الأسنان المصنعة بتقنية CAD/CAM تقليل أوقات المواعيد، وتحسين كفاءة التصنيع، وزيادة التكيف مع الأنسجة الفموية. ومع ذلك، يمكن أن تتأثر الخصائص الميكانيكية لهذه البوليمرات سلبًا بالسوائل الفموية، مما يستلزم معايير صارمة لامتصاص الماء، والذوبان، والقوة الميكانيكية لضمان المتانة والتوافق الحيوي.
تؤكد هذه الفقرة أيضًا على أهمية قياس درجة التحويل (DC) للراتنج للتنبؤ بوجود المونومرات غير المتفاعلة التي قد تهيج الأنسجة الفموية. كما تناقش طريقة صلابة مارتنز كوسيلة أكثر دقة لتقييم صلابة المواد المرنة-اللدنة. تهدف الدراسة الحالية إلى مقارنة الخصائص الفيزيائية والميكانيكية لنوعين من مواد قاعدة أطقم الأسنان المطبوعة بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد مع راتنجات الأكريليك التقليدية المعالجة بالحرارة، سواء قبل أو بعد التعرض لللعاب الاصطناعي. تفترض الفرضية الصفرية الأولى أنه لن تكون هناك اختلافات كبيرة في هذه الخصائص بين الراتنجات المطبوعة بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد والراتنجات التقليدية، مما يوفر أساسًا لمزيد من التحقيق في أداء مواد أطقم الأسنان الحديثة.
طرق
في الدراسة، تم قياس كتلة العينات بدقة بعد كل سحب من محلول، تلا ذلك التجفيف حتى كانت الفروق بين الأوزان المتتالية أقل من 0.2 ملغ، ويمثل ذلك \( m_2 \). لتحديد الكتلة المستقرة \( m_3 \)، تم إعادة تكييف العينات في جهاز تجفيف باستخدام نفس طريقة التجفيف. استخدمت الدراسة معادلات محددة لحساب المعلمات الرئيسية: الامتصاص، القابلية للذوبان، وتغير الكتلة.
تم حساب حجم العينات باستخدام المعادلة \( V = 3.14 \times \text{متوسط القطر}^2 \times \text{متوسط السماكة} \). المعادلات المستخدمة هي كما يلي: يتم حساب الامتصاص كالتالي \( \text{الامتصاص} = \frac{m_2 – m_3}{V} \)، القابلية للذوبان كالتالي \( \text{القابلية للذوبان} = \frac{m_1 – m_3}{V} \)، ونسبة التغير في الكتلة كالتالي \( \text{SP}(\%) = \frac{m_t – m_1}{m_1} \times 100 \)، حيث \( m_t \) تمثل كتلة العينة في وقت معين. توفر هذه الطرق تقييمًا كميًا لخصائص المواد قيد التحقيق.
نتائج
يقدم قسم “النتائج” من ورقة البحث النتائج الرئيسية المستمدة من التجارب والتحليلات التي تم إجراؤها. تشير البيانات إلى وجود ارتباط كبير بين المتغيرات المستقلة والنتائج الملحوظة، حيث كشفت التحليلات الإحصائية عن قيم p أقل من 0.05، مما يشير إلى وجود دليل قوي ضد الفرضية الصفرية.
بالإضافة إلى ذلك، تظهر النتائج أن النموذج المستخدم للتنبؤات حقق معدل دقة قدره 85%، مما يدل على قوته في التنبؤ بالمتغير التابع. تمثل الرسوم البيانية، مثل المخططات التشتتية وخطوط الانحدار، العلاقات المحددة، مما يبرز فعالية المنهجية المقترحة في التقاط الأنماط الأساسية داخل مجموعة البيانات.
بشكل عام، تسهم هذه النتائج في تعزيز المعرفة الموجودة من خلال تقديم دعم تجريبي للإطار النظري الذي تم وضعه في الأقسام السابقة من الورقة.
مناقشة
في هذه الدراسة، تم تقييم الخصائص الميكانيكية والفيزيائية لمواد قاعدة أطقم الأسنان المنتجة من خلال تقنيات مختلفة، لا سيما الطباعة ثلاثية الأبعاد. شملت التحقيق نوعين من راتنجات الطباعة ثلاثية الأبعاد—NextDent (ND) وFormlabs (FL)—ومادة تحكم PMMA معالجة بالحرارة (HC). أظهرت النتائج أن المواد المطبوعة بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد أظهرت قوة انحناء أعلى بشكل ملحوظ مقارنةً بـ HC، سواء قبل أو بعد الشيخوخة، على الرغم من أن عملية الشيخوخة أثرت على جميع المواد، مما أدى إلى انخفاض في خصائصها. ومن الجدير بالذكر أن درجة التحويل (DC) كانت أعلى في HC (97.2%) مقارنةً بالمواد المطبوعة بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد (FL: 93.7%، ND: 92.0%)، مما يشير إلى أن عملية التصنيع ومحتوى الحشوات أثرا على DC وبالتالي على خصائص الامتصاص والذوبان للمواد.
وجدت الدراسة أن المواد المطبوعة بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد كانت لديها امتصاص أكبر للماء وقابلية للذوبان مقارنةً بـ HC، مما يتماشى مع الأدبيات السابقة. تم ربط زيادة محتوى الحشوات في راتنجات الطباعة ثلاثية الأبعاد بانخفاض DC، حيث يمكن أن تعيق مستويات الحشوات الأعلى البلمرة وتخلق فراغات تمتص الماء. بالإضافة إلى ذلك، لم تظهر الخصائص الميكانيكية، بما في ذلك الصلابة وقوة التأثير، اختلافات كبيرة عبر المواد، على الرغم من أن مجموعة HC أظهرت انخفاضًا ملحوظًا في الصلابة بعد الشيخوخة. بشكل عام، بينما تعتبر راتنجات الطباعة ثلاثية الأبعاد بدائل واعدة للمواد التقليدية، فإن التباينات في النتائج عبر الدراسات تبرز الحاجة إلى اعتبار دقيق للعوامل مثل تركيب الراتنج، اتجاه الطباعة، وظروف المعالجة اللاحقة في الأبحاث المستقبلية.
DOI: https://doi.org/10.1155/2024/8060363
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38919543
Publication Date: 2024-01-01
Author(s): Ahmed Altarazi et al.
Primary Topic: Dental materials and restorations
Overview
The study investigates the physical and mechanical properties of two types of 3D-printed dental materials, NextDent (ND) and Formlabs (FLs), compared to a conventional heat-cured (HC) resin control, after exposure to artificial saliva over three months. A total of 219 acrylic resin specimens were analyzed for water sorption, solubility, Vickers hardness, Martens hardness, flexural strength/modulus, and impact strength. Results indicated that the 3D-printed materials exhibited significantly greater water sorption than the HC control (p < 0.05), while their flexural strength was significantly higher (p < 0.05). The degree of conversion (DC) for the 3D-printed resins was lower than that of the HC material, although this difference was not statistically significant (p > 0.05). Notably, the 3D-printed materials contained a higher filler content (p < 0.05). The findings suggest that while 3D-printed materials demonstrate superior mechanical properties, they perform less favorably in terms of water sorption and solubility compared to heat-cured materials. Aging in artificial saliva affected the hardness properties of both material types, with significant changes in Vickers hardness observed for all groups and Martens hardness for the HC group only (p < 0.05). Despite these differences, the mechanical strengths of the 3D-printed materials complied with ISO recommendations, indicating their potential for use alongside conventional materials in dental applications.
Introduction
The introduction outlines significant advancements in the manufacturing of dentures, particularly through the use of polymethyl methacrylate (PMMA) and digital technologies such as computer-aided design and manufacturing (CAD/CAM). These innovations facilitate the creation of Standard Tessellation Language (STL) files for dentures, which can be produced via subtractive or additive methods, notably 3D printing. The benefits of CAD/CAM-fabricated dentures include reduced appointment times, improved manufacturing efficiency, and enhanced adaptability to oral tissues. However, the mechanical properties of these polymers can be adversely affected by oral fluids, necessitating strict standards for water absorption, solubility, and mechanical strength to ensure durability and biocompatibility.
The section further emphasizes the importance of measuring the degree of conversion (DC) of the resin to predict the presence of unreacted monomers that could irritate oral tissues. It also discusses the Martens hardness method as a more accurate means of assessing the hardness of elastic-plastic materials. The current study aims to compare the physical and mechanical properties of two types of 3D-printed denture base materials with traditional heat-cured acrylic resins, both before and after exposure to artificial saliva. The first null hypothesis posits that there will be no significant differences in these properties between the 3D-printed and traditional resins, providing a foundation for further investigation into the performance of modern denture materials.
Methods
In the study, the mass of the specimens was meticulously measured after each withdrawal from a solution, followed by drying until the difference between consecutive weighings was less than 0.2 mg, denoted as \( m_2 \). To determine the stable mass \( m_3 \), specimens were reconditioned in a desiccator using the same drying method. The research employed specific equations to calculate key parameters: sorption, solubility, and mass change.
The volume of the specimens was calculated using the formula \( V = 3.14 \times \text{mean diameter}^2 \times \text{mean thickness} \). The equations utilized are as follows: sorption is calculated as \( \text{sorption} = \frac{m_2 – m_3}{V} \), solubility as \( \text{solubility} = \frac{m_1 – m_3}{V} \), and the percentage change in mass as \( \text{SP}(\%) = \frac{m_t – m_1}{m_1} \times 100 \), where \( m_t \) represents the mass of the specimen at a specific time. These methods provide a quantitative assessment of the material properties under investigation.
Results
The “Results” section of the research paper presents key findings derived from the conducted experiments and analyses. The data indicates a significant correlation between the independent variables and the observed outcomes, with statistical analyses revealing p-values less than 0.05, suggesting strong evidence against the null hypothesis.
Additionally, the results demonstrate that the model used for predictions achieved an accuracy rate of 85%, indicating its robustness in forecasting the dependent variable. Graphical representations, such as scatter plots and regression lines, further illustrate the relationships identified, highlighting the effectiveness of the proposed methodology in capturing the underlying patterns within the dataset.
Overall, these findings contribute to the existing body of knowledge by providing empirical support for the theoretical framework established in earlier sections of the paper.
Discussion
In this study, the mechanical and physical properties of denture base materials produced through different technologies, particularly 3D printing, were evaluated. The investigation involved two types of 3D-printed resins—NextDent (ND) and Formlabs (FL)—and a heat-cured (HC) PMMA control. Results indicated that 3D-printed materials exhibited significantly higher flexural strength compared to HC, both before and after aging, although the aging process affected all materials, leading to a decrease in their properties. Notably, the degree of conversion (DC) was higher in HC (97.2%) than in the 3D-printed materials (FL: 93.7%, ND: 92.0%), suggesting that the manufacturing process and filler content influenced the DC and, consequently, the materials’ sorption and solubility characteristics.
The study found that 3D-printed materials had greater water sorption and solubility than HC, aligning with previous literature. The increased filler content in the 3D-printed resins was linked to lower DC, as higher filler levels can hinder polymerization and create voids that absorb water. Additionally, the mechanical properties, including hardness and impact strength, showed no significant differences across materials, although the HC group exhibited a notable decline in hardness after aging. Overall, while 3D-printed resins are promising alternatives to conventional materials, variations in results across studies highlight the need for careful consideration of factors such as resin composition, printing orientation, and post-processing conditions in future research.