DOI: https://doi.org/10.1186/s12903-025-05731-x
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40069739
تاريخ النشر: 2025-03-11
المؤلف: Peeraya Chitpattanakul وآخرون
الموضوع الرئيسي: المواد السنية والترميمات
نظرة عامة
تستكشف هذه الدراسة تأثير تقنيات تعديل السطح المختلفة على قوة الربط القصوي (SBS) للمواد الترميمية المؤقتة CAD/CAM القديمة، وتحديداً PMMA المفروم والراتنج المطبوعة ثلاثية الأبعاد، عند ربطها بمركبات الراتنج القابلة للتدفق. تم إخضاع ما مجموعه 160 عينة (80 من كل نوع مادة) لـ 5000 دورة حرارية وتم تقسيمها إلى خمس مجموعات بناءً على بروتوكولات معالجة السطح: التحكم (بدون تعديل)، ميثيل إيثيل كيتون (MEK)، تتراهيدروفوران (THF)، كحول إيزوبروبيل (Alc)، واحتكاك الجسيمات المحمولة جواً (APA). تم قياس SBS باستخدام آلة اختبار عالمية، وتم تحليل أنماط الفشل ميكروسكوبياً.
أشارت النتائج إلى أن كل من معالجة MEK وTHF، بالإضافة إلى APA، عززت بشكل كبير SBS لكلا نوعي المادة مقارنة بمجموعات Alc ومجموعة التحكم. على وجه التحديد، كانت قيم SBS للراتنج المطبوعة ثلاثية الأبعاد أعلى عبر جميع تعديلات السطح، باستثناء مجموعة التحكم حيث تفوق PMMA المفروم. تستنتج الدراسة أن تعديلات المذيبات باستخدام THF وMEK، بالإضافة إلى APA، تحسن بشكل فعال قابلية الإصلاح للمواد CAD/CAM القديمة، كما يتضح من التغيرات في مورفولوجيا السطح التي لوحظت من خلال المجهر الإلكتروني الماسح (SEM) وتحليل خشونة السطح. تؤكد هذه النتائج على أهمية معالجة السطح في تعزيز قوة الربط للمواد الترميمية المؤقتة.
مقدمة
تسلط المقدمة الضوء على أهمية الترميمات المؤقتة في طب الأسنان الترميمي، مع التأكيد على أدوارها في الحفاظ على اللثة، وحماية أنسجة اللب، واستقرار الإطباق. لقد أحدث دمج التصميم بمساعدة الكمبيوتر والتصنيع بمساعدة الكمبيوتر (CAD/CAM) ثورة في طب الأسنان الثابت، حيث يوفر طرقاً فعالة لإنشاء الترميمات من خلال تقنيات الطرح والإضافة. على الرغم من مزاياها، يمكن أن تعاني الترميمات المؤقتة من الكسور والتآكل، خاصة في التطبيقات طويلة الأمد، مما يستلزم اتخاذ قرارات بشأن ما إذا كان يجب إصلاحها أو استبدالها.
تهدف الدراسة إلى استكشاف تأثيرات التعديلات السطحية الميكانيكية والمعتمدة على المذيبات على قوة الربط القصوي للمواد الترميمية المؤقتة CAD/CAM القديمة، وتحديداً PMMA المفروم والمركبات المطبوعة ثلاثية الأبعاد، عند ربطها بمركبات الراتنج القابلة للتدفق. تتناول الأبحاث فجوة في فهم قابلية إصلاح هذه المواد القديمة، خاصة فيما يتعلق بتأثير المذيبات مثل ميثيل إيثيل كيتون وكحول إيزوبروبيل وتتراهيدروفوران. تفترض الفرضية الصفرية أنه لا توجد اختلافات ذات دلالة إحصائية في قوة الربط القصوي عبر تعديلات السطح المختلفة.
الطرق
في هذه الدراسة، تم تحديد حجم العينة باستخدام G*Power الإصدار 3.1.9.4، بناءً على تحقيق سابق أبلغ عن حجم تأثير قدره 0.57 فيما يتعلق بقوة الربط القصوي بين الترميمات المؤقتة المطبوعة ثلاثية الأبعاد والراتنج الأكريليت ذاتية البلمرة. تم استخدام تحليل التباين أحادي الاتجاه (ANOVA) لتحليل البيانات. أشارت النتائج إلى أن الفشل اللاصق الكلي حدث في مجموعات التحكم وAlc، بينما أظهرت مجموعة APA معدل فشل متماسك بنسبة 50%. من الجدير بالذكر أن الفشل المختلط كان أكثر انتشاراً في مجموعات الراتنج المطبوعة ثلاثية الأبعاد THF وMEK (30%) مقارنة بمجموعات PMMA المفروم (10%).
تم تقييم التعديلات السطحية من خلال المجهر الإلكتروني الماسح (SEM)، مما كشف أن هذه المعالجات أدت إلى زيادة خشونة السطح، مع تسجيل أعلى القيم في مجموعات APA لكل من المواد المطبوعة ثلاثية الأبعاد (1834.2 ميكرومتر) والمواد المفرومة (1052.8 ميكرومتر). بالإضافة إلى ذلك، كانت المساحة السطحية المحددة أكبر في مجموعات THF (5.22 م²/غ)، MEK (5.18 م²/غ)، وAPA (5.17 م²/غ) من PMMA المفروم، بينما أظهر الراتنج المطبوعة ثلاثية الأبعاد أعلى مساحة سطح محددة في مجموعات THF (4.95 م²/غ) وMEK (4.83 م²/غ). شمل تقييم هذه الخصائص السطحية تحليلات للخشونة، والمورفولوجيا، والمساحة السطحية المحددة، مما يبرز تأثير التعديلات السطحية على المواد الترميمية المؤقتة.
النتائج
تشير نتائج الدراسة إلى تأثير تفاعل كبير بين أنواع المواد الترميمية—الراتنج المطبوعة ثلاثية الأبعاد وPMMA المفروم—وبروتوكولات تعديل السطح على قوة الربط القصوي (SBS)، خشونة السطح، والمساحة السطحية المحددة، كما تحددها تحليل التباين ثنائي الاتجاه.
كشفت قياسات خشونة السطح أنه ضمن فئة الراتنج المطبوعة ثلاثية الأبعاد، أظهرت مجموعة APA أعلى قيمة متوسطة لخشونة السطح تبلغ $1834.2 \, \mu m$ (95% CI: $1803.8-1864 \, \mu m$)، تليها مجموعات THF وMEK، التي لم تظهر اختلافات ذات دلالة إحصائية بين قيمها ($393.8 \, \mu m$ و$383.5 \, \mu m$، على التوالي). كانت مجموعات Alc ومجموعة التحكم لديها أدنى قيم لخشونة السطح ($258.4 \, \mu m$ و$252.1 \, \mu m$، على التوالي). في عينات PMMA المفروم، كانت مجموعة APA أيضاً لديها أعلى خشونة سطحية عند $1052.8 \, \mu m$ (95% CI: $1027.0-1078.5 \, \mu m$)، تليها مجموعات MEK وTHF، التي لم تختلف بشكل كبير عن بعضها البعض. كانت مجموعات التحكم وAlc في هذه الفئة لديها قيم أقل ($349.3 \, \mu m$ و$348.6 \, \mu m$، على التوالي). من الجدير بالذكر أن PMMA المفروم عموماً أظهر خشونة سطحية أعلى مقارنة بالراتنج المطبوعة ثلاثية الأبعاد ضمن نفس مجموعة تعديل السطح، باستثناء مجموعة APA.
المناقشة
تسلط قسم المناقشة في ورقة البحث الضوء على أهمية تقنيات تعديل السطح على قوة الربط القصوي (SBS) للمواد الترميمية المؤقتة CAD/CAM، وتحديداً الراتنج المطبوعة ثلاثية الأبعاد وPMMA المفروم. ترفض الدراسة الفرضية الصفرية، مما يظهر أن المعالجات السطحية المختلفة، بما في ذلك ميثيل إيثيل كيتون (MEK)، تتراهيدروفوران (THF)، واحتكاك الجسيمات المحمولة جواً (APA)، تعزز بشكل كبير SBS مقارنة بمجموعات التحكم والمجموعات المعالجة بالكحول. من الجدير بالذكر أن الراتنج المطبوعة ثلاثية الأبعاد أظهرت قيم SBS أعلى من PMMA المفروم عبر جميع مجموعات تعديل السطح، مما يشير إلى حساسيتها الأكبر لذوبان المذيبات، مما يسهل اختراق المونومر والربط.
تكشف النتائج أيضاً أن التعديلات السطحية تغير مورفولوجيا سطح المواد، كما يتضح من المجهر الإلكتروني الماسح (SEM) وتحليلات المساحة السطحية المحددة. أدت معالجات THF وMEK إلى أسطح أكثر خشونة ومساحات سطحية محددة أعلى، مما يتوافق مع تحسين أداء الربط. تؤكد الدراسة على أهمية تطبيق المذيبات في تعزيز قابلية إصلاح الترميمات المؤقتة، مشيرة إلى أن THF وMEK هما بدائل فعالة لتقنيات APA التقليدية. ومع ذلك، تعترف بالقيود، بما في ذلك التركيز الحصري على SBS الفوري والحاجة إلى مزيد من البحث لتقييم قوة الربط على مدى فترات استخدام ممتدة وتحت ظروف شيخوخة متنوعة.
DOI: https://doi.org/10.1186/s12903-025-05731-x
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40069739
Publication Date: 2025-03-11
Author(s): Peeraya Chitpattanakul et al.
Primary Topic: Dental materials and restorations
Overview
This study investigates the effect of various surface modification techniques on the shear bond strength (SBS) of aged CAD/CAM provisional restorative materials, specifically milled PMMA and 3D-printed resin, when bonded to flowable resin composites. A total of 160 samples (80 of each material type) were subjected to 5,000 thermocycling cycles and divided into five groups based on the surface treatment protocols: control (no modification), methyl ethyl ketone (MEK), tetrahydrofuran (THF), isopropyl alcohol (Alc), and airborne-particle abrasion (APA). The SBS was measured using a universal testing machine, and failure modes were analyzed microscopically.
Results indicated that both MEK and THF treatments, along with APA, significantly enhanced the SBS for both material types compared to the Alc and control groups. Specifically, the SBS values for 3D-printed resin were higher across all surface modifications, except in the control group where milled PMMA outperformed. The study concludes that solvent modifications with THF and MEK, as well as APA, effectively improve the repairability of aged CAD/CAM materials, as evidenced by changes in surface morphology observed through scanning electron microscopy (SEM) and surface roughness analysis. These findings underscore the importance of surface treatment in enhancing the bond strength of provisional restorative materials.
Introduction
The introduction highlights the significance of provisional restorations in restorative dentistry, emphasizing their roles in preserving the periodontium, protecting pulp tissue, and stabilizing occlusion. The integration of computer-aided design and computer-aided manufacturing (CAD/CAM) has revolutionized fixed prosthodontics, offering efficient methods for creating restorations through subtractive and additive techniques. Despite their advantages, provisional restorations can suffer from fractures and wear, particularly in long-term applications, necessitating decisions on whether to repair or replace them.
The study aims to explore the effects of mechanical and solvent-based surface modifications on the shear bond strength of aged CAD/CAM provisional restorative materials, specifically milled PMMA and 3D-printed composites, when bonded to flowable resin composites. The research addresses a gap in understanding the reparability of these aged materials, particularly concerning the influence of solvents such as methyl ethyl ketone, isopropyl alcohol, and tetrahydrofuran. The null hypothesis posits that no significant differences exist in shear bond strength across various surface modifications.
Methods
In this study, the sample size was determined using G*Power version 3.1.9.4, informed by a previous investigation that reported an effect size of 0.57 regarding the shear bond strength between 3D-printed temporary restorations and autopolymerized acrylic resin. A one-way analysis of variance (ANOVA) was utilized to analyze the data. The findings indicated that total adhesive failure occurred in the control and Alc groups, while the APA group exhibited a 50% rate of cohesive failure. Notably, mixed failure was more prevalent in the 3D-printed resin THF and MEK groups (30%) compared to the milled PMMA groups (10%).
Surface modifications were assessed through scanning electron microscopy (SEM), revealing that these treatments resulted in increased surface roughness, with the highest values recorded in the APA groups for both 3D-printed (1834.2 µm) and milled materials (1052.8 µm). Additionally, the specific surface area was greatest in the THF (5.22 m²/g), MEK (5.18 m²/g), and APA (5.17 m²/g) groups of milled PMMA, while the 3D-printed resin showed the highest specific surface area in the THF (4.95 m²/g) and MEK (4.83 m²/g) groups. The evaluation of these surface properties included analyses of roughness, morphology, and specific surface area, highlighting the impact of surface modifications on provisional restorative materials.
Results
The results of the study indicate a significant interaction effect between the types of restorative materials—3D-printed resin and milled PMMA—and the surface modification protocols on shear bond strength (SBS), surface roughness, and specific surface area, as determined by a two-way ANOVA.
Surface roughness measurements revealed that within the 3D-printed resin category, the APA group exhibited the highest mean surface roughness value of $1834.2 \, \mu m$ (95% CI: $1803.8-1864 \, \mu m$), followed by the THF and MEK groups, which showed no statistically significant differences between their values ($393.8 \, \mu m$ and $383.5 \, \mu m$, respectively). The Alc and control groups had the lowest surface roughness values ($258.4 \, \mu m$ and $252.1 \, \mu m$, respectively). In the milled PMMA samples, the APA group also had the highest surface roughness at $1052.8 \, \mu m$ (95% CI: $1027.0-1078.5 \, \mu m$), followed closely by the MEK and THF groups, which did not differ significantly from each other. The control and Alc groups in this category had lower values ($349.3 \, \mu m$ and $348.6 \, \mu m$, respectively). Notably, milled PMMA generally exhibited higher surface roughness compared to 3D-printed resin within the same surface modification group, with the exception of the APA group.
Discussion
The discussion section of the research paper highlights the significance of surface modification techniques on the shear bond strength (SBS) of CAD/CAM provisional restorative materials, specifically 3D-printed resin and milled polymethylmethacrylate (PMMA). The study rejects the null hypothesis, demonstrating that different surface treatments, including methyl ethyl ketone (MEK), tetrahydrofuran (THF), and airborne-particle abrasion (APA), significantly enhance the SBS compared to control and alcohol-treated groups. Notably, 3D-printed resins exhibited higher SBS values than milled PMMA across all surface modification groups, indicating their greater susceptibility to solvent dissolution, which facilitates monomer penetration and bonding.
The findings also reveal that surface modifications alter the materials’ surface morphology, as evidenced by scanning electron microscopy (SEM) and specific surface area analyses. The THF and MEK treatments resulted in rougher surfaces and higher specific surface areas, which correlate with improved bonding performance. The study emphasizes the importance of solvent application in enhancing the repairability of provisional restorations, suggesting that THF and MEK are effective alternatives to traditional APA techniques. However, it acknowledges limitations, including the exclusive focus on immediate SBS and the need for further research to evaluate bond strength over extended usage periods and under varied aging conditions.