DOI: https://doi.org/10.1007/s10856-026-07006-5
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41586940
تاريخ النشر: 2026-01-26
المؤلف: Karoline Gladrow وآخرون
الموضوع الرئيسي: المواد السنية والترميمات
نظرة عامة
تدرس الدراسة تأثيرات المعالجة اللاحقة بمساعدة النيتروجين على الخصائص الميكانيكية والسُمية الخلوية لأسس أطقم الأسنان المطبوعة ثلاثية الأبعاد، باستخدام مادة V-print dentbase بشكل خاص. تفترض الأبحاث أن المعالجة اللاحقة بالنيتروجين ستعزز خصائص المادة مع تقليل السُمية الخلوية. تم تصنيع العينات وتصنيفها إلى مجموعات قديمة وغير قديمة، مع إجراء مقارنات مع المواد المفرومة. شملت التقييمات الرئيسية صلابة فيكرز، قوة الانحناء، قابلية التلميع، السُمية الخلوية، ودرجة التحويل، وتم تحليلها باستخدام اختبار ANOVA أحادي الاتجاه واختبار Tukey HSD مع عتبة دلالة قدرها $p < 0.05$. تشير النتائج إلى أن المعالجة اللاحقة بالنيتروجين تحسن بشكل كبير من درجة التحويل، صلابة السطح، والتوافق الحيوي للمواد المطبوعة ثلاثية الأبعاد، مما يقلل بشكل فعال من السُمية الخلوية دون التأثير على الخصائص الميكانيكية مثل قوة الانحناء وقابلية التلميع. تستنتج الدراسة أن استخدام النيتروجين أثناء المعالجة اللاحقة يعزز التوافق الحيوي والصلابة للراتنجات السنية المطبوعة ثلاثية الأبعاد، مما يجعلها ممارسة موصى بها لإنتاج الأطقم المخصصة للتلامس مع الغشاء المخاطي الفموي.
مقدمة
تسلط المقدمة الضوء على التطبيق المتزايد للطباعة ثلاثية الأبعاد في طب الأسنان، خاصة للأجهزة مثل نماذج الدراسة، الأدلة الجراحية، وأدوات تقويم الأسنان. على الرغم من مزايا التصنيع الإضافي، بما في ذلك القدرة على إنشاء هياكل معقدة وتقليل الفاقد، تظل الطرق التقليدية السلبية هي السائدة للأجهزة الفموية طويلة الأمد مثل الأطقم. عمليات تصنيع الأطقم الحالية تتطلب الكثير من العمل وتستغرق وقتًا طويلاً، وغالبًا ما تتضمن خطوات متعددة يمكن تبسيطها من خلال الطباعة ثلاثية الأبعاد. ومع ذلك، يجب أن تكون التوافق الحيوي والخصائص الميكانيكية للمواد المطبوعة ثلاثية الأبعاد قابلة للمقارنة مع تلك المستخدمة في الطرق التقليدية لضمان صلاحيتها في الممارسة السريرية.
تؤكد هذه الفقرة على أهمية تقنيات المعالجة اللاحقة، وخاصة المعالجة اللاحقة بالنيتروجين، في تعزيز الخصائص الميكانيكية والتوافق الحيوي لأسس الأطقم المطبوعة ثلاثية الأبعاد. تشير الأبحاث إلى أن تحسين المعالجة اللاحقة يمكن أن يقلل من السُمية الخلوية المرتبطة بالمونومرات المتبقية بينما يحسن من متانة الأجزاء المطبوعة. تهدف الدراسة إلى التحقيق في تأثيرات المعالجة اللاحقة بالنيتروجين على قابلية التلميع، قوة الانحناء، صلابة فيكرز، والسُمية الخلوية لمادة طباعة ثلاثية الأبعاد محددة، مع افتراض أن هذه الطريقة ستعزز الخصائص الميكانيكية وتقلل من التدهور مع مرور الوقت. يمكن أن تؤثر النتائج بشكل كبير على مستقبل تصنيع الأطقم، مما يعزز طرق الإنتاج الأسرع والأكثر كفاءة في رعاية الأسنان.
النتائج
تظهر نتائج الدراسة أن معالجة المواد السنية بعد الطباعة في جو من النيتروجين تعزز بشكل كبير من توافقها الحيوي وصلابة سطحها مقارنةً بالمعالجة في الهواء. على وجه التحديد، أدت المعالجة اللاحقة بالنيتروجين إلى زيادة أعلى في درجة التحويل (DC)، كما يتضح من تحليل ATR-FTIR، الذي أظهر انخفاضًا ملحوظًا في قمم الروابط المزدوجة الكربونية عند 1630-1640 سم$^{-1}$ و1295-1320 سم$^{-1}$. ترتبط هذه الزيادة في DC بانخفاض المونومرات المتبقية، مما يحسن من التوافق الحيوي. تشير النتائج إلى أنه على الرغم من عدم تحقيق أي سطح تحويل بنسبة 100% بسبب محدودية حركة الجذور الحرة، فإن جو النيتروجين يخفف بشكل فعال من التأثيرات السُمية المرتبطة بالمونومرات غير المتفاعلة.
علاوة على ذلك، تسلط الدراسة الضوء على أن الخصائص الميكانيكية، وخاصة قوة الانحناء، تأثرت بشكل طفيف بعملية المعالجة اللاحقة، حيث أظهر المادة السلبية CediTEC أداءً ميكانيكيًا أقل ولكن قابلية تشوه بلاستيكية مفيدة. هذه الخاصية مفيدة في التطبيقات السنية حيث تقلل من خطر الفشل المفاجئ تحت قوى المضغ. أكدت اختبارات السُمية الخلوية أيضًا أن العينات المعالجة في النيتروجين أظهرت باستمرار ارتفاعًا في حيوية الخلايا مقارنةً بتلك المعالجة في الهواء، خاصة بعد الشيخوخة. بشكل عام، تدعم البيانات الفرضية القائلة بأن المعالجة اللاحقة بالنيتروجين لا تعزز فقط خصائص المادة ولكن أيضًا تحافظ على التوافق الحيوي، مما يشير إلى أن عمليات التصنيع الإضافية المحسنة يمكن أن تحقق أو تتجاوز أداء المواد التقليدية في التطبيقات السنية.
المناقشة
في هذه الدراسة، تم تقييم تأثير ظروف المعالجة اللاحقة على خصائص مواد أسس الأطقم المطبوعة ثلاثية الأبعاد، مع التركيز على استخدام النيتروجين أثناء المعالجة بالضوء. تشير النتائج إلى أن المعالجة في جو من النيتروجين تعزز بشكل كبير من درجة التحويل، السُمية الخلوية، وصلابة فيكرز للراتنج، بينما تظل قوة الانحناء وقابلية التلميع غير متأثرة. على وجه التحديد، أظهرت النتائج أن العينات المعالجة في النيتروجين حققت زيادة تتراوح بين 10-16% في درجة التحويل مقارنةً بتلك المعالجة في الهواء، مما يشير إلى تحسين كفاءة البلمرة وتقليل المونومرات المتبقية، والتي تُعرف بأنها تساهم في السُمية الخلوية.
تؤكد الدراسة على أهمية تحسين تقنيات المعالجة اللاحقة لتعزيز التوافق الحيوي للمواد السنية دون التأثير على خصائصها الميكانيكية. من الجدير بالذكر أن استخدام النيتروجين أثناء المعالجة بالضوء لم يحسن فقط من التوافق الحيوي ولكن أيضًا حافظ على صلابة السطح وقوة الانحناء، وهما أمران حاسمان لطول عمر وأداء الأجهزة السنية. يدعو المؤلفون إلى اعتماد غرف معالجة مملوءة بالنيتروجين في البيئات السريرية لضمان نتائج أفضل للمرضى، مع الاعتراف أيضًا بحدود تصميم الدراسة في المختبر والحاجة إلى مزيد من البحث لاستكشاف خصائص ميكانيكية إضافية وتأثيرات الشيخوخة في العالم الحقيقي.
DOI: https://doi.org/10.1007/s10856-026-07006-5
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41586940
Publication Date: 2026-01-26
Author(s): Karoline Gladrow et al.
Primary Topic: Dental materials and restorations
Overview
The study investigates the effects of nitrogen-aided postprocessing on the mechanical properties and cytotoxicity of 3D-printed denture bases, specifically using V-print dentbase material. The research hypothesizes that nitrogen postprocessing would enhance material properties while reducing cytotoxicity. Specimens were fabricated and categorized into aged and non-aged groups, with comparisons made to milled materials. Key assessments included Vickers hardness, flexural strength, polishability, cytotoxicity, and degree of conversion, analyzed using one-way ANOVA and Tukey HSD tests with a significance threshold of $p < 0.05$. Findings indicate that nitrogen postcuring significantly improves the degree of conversion, surface hardness, and biocompatibility of the 3D-printed materials, effectively reducing cytotoxicity without compromising mechanical properties such as flexural strength and polishability. The study concludes that utilizing nitrogen during postprocessing enhances the biocompatibility and hardness of 3D-printed dental resins, making it a recommended practice for producing dentures intended for contact with the oral mucosa.
Introduction
The introduction highlights the growing application of 3D printing in dentistry, particularly for devices such as study models, surgical guides, and orthodontic tools. Despite the advantages of additive manufacturing, including the ability to create complex structures and reduce waste, traditional subtractive methods remain dominant for long-term oral devices like dentures. Current denture fabrication processes are labor-intensive and time-consuming, often involving multiple steps that could be streamlined through 3D printing. However, the biocompatibility and mechanical properties of 3D-printed materials must be comparable to those used in conventional methods to ensure their viability in clinical practice.
The section emphasizes the importance of post-processing techniques, particularly nitrogen-aided post-curing, in enhancing the mechanical properties and biocompatibility of 3D-printed denture bases. Research indicates that optimizing post-processing can reduce the cytotoxicity associated with residual monomers while improving the durability of the printed parts. The study aims to investigate the effects of nitrogen post-processing on the polishability, flexural strength, Vickers hardness, and cytotoxicity of a specific 3D-printable denture material, hypothesizing that this method will enhance mechanical properties and minimize deterioration over time. The findings could significantly impact the future of denture manufacturing, promoting faster and more efficient production methods in dental care.
Results
The results of the study demonstrate that post-curing dental materials in a nitrogen atmosphere significantly enhances their biocompatibility and surface hardness compared to air post-curing. Specifically, nitrogen post-curing resulted in a higher degree of conversion (DC), as evidenced by ATR-FTIR analysis, which showed a notable reduction in the carbon-carbon double bond peaks at 1630-1640 cm$^{-1}$ and 1295-1320 cm$^{-1}$. This increase in DC correlates with a decrease in residual monomers, thereby improving biocompatibility. The findings indicate that while no surface achieved 100% conversion due to limited radical mobility, the nitrogen atmosphere effectively mitigates the cytotoxic effects associated with unreacted monomers.
Moreover, the study highlights that the mechanical properties, particularly flexural strength, were minimally affected by the post-curing process, with the subtractive material CediTEC exhibiting lower mechanical performance but advantageous plastic deformability. This characteristic is beneficial in dental applications as it reduces the risk of sudden failure under masticatory forces. Cytotoxicity tests further confirmed that specimens cured in nitrogen consistently demonstrated higher cell viability compared to those cured in air, particularly after aging. Overall, the data support the hypothesis that nitrogen post-curing not only enhances the material properties but also maintains biocompatibility, suggesting that optimized additive manufacturing processes can achieve or surpass the performance of traditional materials in dental applications.
Discussion
In this study, the impact of post-processing conditions on the properties of 3D-printed denture base materials was evaluated, focusing on the use of nitrogen during light curing. The findings indicate that curing in a nitrogen atmosphere significantly enhances the degree of conversion, cytotoxicity, and Vickers hardness of the resin, while flexural strength and polishability remain unaffected. Specifically, the results demonstrated that specimens cured in nitrogen exhibited a 10-16% higher degree of conversion compared to those cured in air, suggesting improved polymerization efficiency and reduced residual monomers, which are known to contribute to cytotoxicity.
The study emphasizes the importance of optimizing post-processing techniques to enhance the biocompatibility of dental materials without compromising their mechanical properties. Notably, the use of nitrogen during light curing not only improved biocompatibility but also maintained surface hardness and flexural strength, which are critical for the longevity and performance of dental appliances. The authors advocate for the adoption of nitrogen-flooded curing chambers in clinical settings to ensure better patient outcomes, while also acknowledging the limitations of the study’s in vitro design and the need for further research to explore additional mechanical properties and real-world aging effects.