DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-025-00542-0
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40360511
تاريخ النشر: 2025-05-13
المؤلف: Burcu Kızılırmak وآخرون
الموضوع الرئيسي: المواد السنية والترميمات
نظرة عامة
تتناول هذه الفقرة تأثير حمض المعدة على خصائص الالتصاق للأكريليك المستخدم في أطقم الأسنان، وبشكل خاص تلك التي تم إنتاجها من خلال تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد وCAD/CAM، على أسنان الأطقم. تهدف الدراسة إلى فهم كيف تؤثر البيئات الحمضية، التي قد تحاكي الظروف في المعدة البشرية، على سلامة وأداء الأطراف الصناعية السنية.
تشير النتائج الرئيسية إلى أن التعرض لحمض المعدة يمكن أن يضعف بشكل كبير الرابطة بين المواد الأكريليكية وأسنان الأطقم، مما قد يؤدي إلى ضعف الوظائف وطول عمر الأطقم. تسلط هذه الأبحاث الضوء على أهمية مراعاة الاستقرار الكيميائي للمواد السنية في البيئات السريرية، خاصة للمرضى الذين يعانون من حالات قد تزيد من التعرض للحمض في تجويف الفم.
طرق البحث
في هذه الدراسة، تم إعداد ثلاثة أنواع من راتنج قاعدة طقم الأسنان (DBR) وعينات من الأسنان الاصطناعية: المعالجة بالحرارة (HP)، المفرومة بتقنية CAD/CAM (CAD)، والمطبوعة ثلاثية الأبعاد (3D). تم إنشاء ما مجموعه 84 عينة (n = 14 لكل مجموعة) بناءً على تحليل قوة إحصائية، مما يضمن هامش خطأ بنسبة 5%، وحساسية 0.4، ومستوى قوة 85%. تم توحيد أبعاد عينات DBR عند 10 مم في القطر و2 مم في الارتفاع، بينما كانت أبعاد الأسنان الاصطناعية 5 مم × 5 مم × 2 مم. تم تصنيع العينات باستخدام طرق متنوعة، بما في ذلك الطحن، والبلمرة الحرارية، والطباعة ثلاثية الأبعاد، مع تطبيق عمليات معالجة وتلاصق محددة وفقًا لتعليمات الشركة المصنعة.
بعد التصنيع، تم تعريض العينات للغمر في حمض معدي اصطناعي ومحاليل لعاب لمحاكاة التعرض طويل الأمد، بما يعادل 8 سنوات من التآكل. بعد الغمر، تم إعداد العينات للاختبار عن طريق تثبيتها على أنابيب PVC وتخزينها في ماء مقطر. تم استخدام آلة اختبار عالمية لقياس قوة الالتصاق القصوي (SBS) بسرعة رأسية قدرها 1 مم/دقيقة حتى حدوث الفشل. تم تصنيف أنماط الفشل إلى فشل لاصق، وفشل تماسك في الأسنان، وفشل تماسك في القاعدة، أو مختلط، وتم اختيار عينة واحدة من كل مجموعة لمزيد من التحليل باستخدام المجهر الإلكتروني الماسح (SEM) لفحص منطقة الالتصاق بتكبير x50.
النتائج
تم تحليل نتائج الدراسة حول قوة الالتصاق القصوي (SBS) لمجموعات مختلفة من راتنج قاعدة طقم الأسنان (DBR) وتركيبات الأسنان، بالإضافة إلى تأثير المحاليل المختلفة، باستخدام تحليل التباين الثنائي الاتجاه. أشارت النتائج إلى أن تركيبات DBR/الأسنان أثرت بشكل كبير على SBS، بينما كان لنوع المحلول تأثير غير ملحوظ. ومن الجدير بالذكر أن أعلى SBS تم تسجيله في مجموعة 3D-AS (الطباعة ثلاثية الأبعاد – لعاب اصطناعي)، بينما كان الأدنى في مجموعة CAD-GA (المفرومة بتقنية CAD/CAM – حمض معدي). تم تفصيل قيم SBS المتوسطة لجميع المجموعات في الجدول 2.
كشف تحليل أنواع الفشل عن هيمنة فشل تماسك القاعدة في مجموعات 3D وHP، مع حدوث فشل تماسك في الأسنان فقط في مجموعات 3D. بالمقابل، أظهرت مجموعات CAD معدلًا مرتفعًا من الفشل اللاصق، دون ملاحظة أي فشل تماسك. كما أظهرت مجموعات GA (حمض المعدة) أيضًا زيادة في حدوث الفشل اللاصق. أبرزت صور المجهر الإلكتروني الماسح (SEM) نمط كسر مختلط في عينات HP وحددت مسامًا كبيرة وجزيئات غير منتظمة في هيكل الالتصاق لعينات CAD. في المقابل، أظهرت عينات 3D هيكلًا جيد البلمرة ومضغوطًا، يتميز بخطوط كسر حادة وأنماط شقوق دقيقة. تم تقديم توزيع مفصل لأنواع الفشل في الجدول 3، دون تأثير ملحوظ من محلول GA. تم تلخيص قيم SBS المحددة لكل مجموعة كما يلي: HP (12.90 ± 3.00 MPa)، CAD (6.39 ± 1.82 MPa)، و3D (14.95 ± 4.75 MPa).
المناقشة
في هذه الدراسة، تم تحليل قوة الالتصاق القصوي (SBS) للأسنان الاصطناعية المرتبطة بأنواع مختلفة من راتنجات قاعدة طقم الأسنان (DBR) باستخدام تحليل التباين الثنائي الاتجاه، مما كشف عن اختلافات كبيرة بين طرق الالتصاق. تم رفض الفرضية الصفرية التي تنص على عدم وجود اختلاف في قوة الالتصاق بين المواد المعالجة بالحرارة، والمفرومة بتقنية CAD/CAM، والمطبوعة ثلاثية الأبعاد، بينما تم قبول أن حمض المعدة لم يؤثر بشكل كبير على قوة الالتصاق. أشارت النتائج إلى أن الالتصاق الكيميائي بين DBR المعالج بالحرارة والأسنان الأكريليكية أسفر عن قوة التصاق مقبولة سريريًا تبلغ 12.16 ± 3.02 MPa، ويرجع ذلك إلى انتشار فعال للمونومر أثناء البلمرة. بالمقابل، أظهرت مجموعة CAD/CAM المفرومة قوة التصاق أقل، ربما بسبب محتوى المونومر المتبقي الأعلى وعدم كفاية إعداد سطح الالتصاق.
كما أبرزت الدراسة أن مجموعة الطباعة ثلاثية الأبعاد أظهرت أعلى SBS (14.95 ± 4.75 MPa)، متوافقة مع الأدبيات الحالية، وعانت بشكل أساسي من فشل تماسك، مما يدل على تلاصق قوي بين المواد. تشير النتائج إلى أن طريقة الطباعة ثلاثية الأبعاد، خاصة عندما يتم تحسينها للتوافق الكيميائي ومعالجة السطح، قد تقدم أداءً أفضل في الالتصاق مقارنة بالطرق التقليدية، مما يجعلها خيارًا قابلاً للتطبيق للمرضى الذين يعانون من مرض الارتجاع المريئي (GERD). تضمنت قيود الدراسة فحصًا لسطح معالجة واحد فقط لمجموعة CAD/CAM المفرومة وغياب التحقق في الجسم الحي، مما يشير إلى أن الأبحاث المستقبلية يجب أن تستكشف عوامل الالتصاق المختلفة وتأثيرات حمض المعدة على الخصائص الميكانيكية في البيئات السريرية.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-025-00542-0
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40360511
Publication Date: 2025-05-13
Author(s): Burcu Kızılırmak et al.
Primary Topic: Dental materials and restorations
Overview
This section examines the influence of gastric acid on the adhesion properties of denture acrylics, specifically those produced through 3D printing and CAD/CAM techniques, to denture teeth. The study aims to understand how acidic environments, which may mimic conditions in the human stomach, affect the integrity and performance of dental prosthetics.
Key findings indicate that exposure to gastric acid can significantly weaken the bond between the acrylic materials and the denture teeth, potentially leading to compromised functionality and longevity of the dentures. This research highlights the importance of considering the chemical stability of dental materials in clinical settings, particularly for patients with conditions that may increase acid exposure in the oral cavity.
Methods
In this study, three types of denture base resin (DBR) and artificial teeth specimens were prepared: heat-polymerized (HP), CAD/CAM-milled (CAD), and 3D printed (3D). A total of 84 specimens (n = 14 per group) were created based on statistical power analysis, ensuring a 5% margin of error, 0.4 sensitivity, and 85% power level. The dimensions for the DBR specimens were standardized at 10 mm in diameter and 2 mm in height, while the artificial teeth measured 5 mm x 5 mm x 2 mm. The specimens were fabricated using various methods, including milling, heat polymerization, and 3D printing, with specific curing and bonding processes applied according to manufacturer instructions.
Following fabrication, the specimens were subjected to immersion in artificial gastric acid and saliva solutions to simulate long-term exposure, equivalent to 8 years of wear. After immersion, the specimens were prepared for testing by fixing them to PVC pipes and storing them in distilled water. A universal testing machine was employed to measure the shear bond strength (SBS) at a crosshead speed of 1 mm/min until failure occurred. The failure modes were categorized as adhesive, cohesive in teeth, cohesive in base, or mixed, and one specimen from each group was selected for further analysis using scanning electron microscopy (SEM) to examine the bonding area at a magnification of x50.
Results
The results of the study on the shear bond strength (SBS) of various denture base resin (DBR) and teeth combinations, as well as the influence of different solutions, were analyzed using a two-way factorial ANOVA. The findings indicated that the DBR/teeth combinations significantly affected SBS, while the type of solution had an insignificant impact. Notably, the highest SBS was recorded in the 3D-AS (3D printed-Artificial Saliva) group, whereas the lowest was found in the CAD-GA (CAD/CAM-milled-Gastric Acid) group. The mean SBS values for all groups are detailed in Table 2.
Analysis of failure types revealed a predominance of cohesive base failures in the 3D and HP groups, with cohesive tooth failures occurring exclusively in the 3D groups. Conversely, the CAD groups exhibited a high rate of adhesive failures, with no cohesive failures noted. The GA (gastric acid) groups also showed a heightened incidence of adhesive failures. Scanning electron microscopy (SEM) imaging highlighted a mixed fracture pattern in the HP samples and identified significant porosities and irregular particles in the bond structure of the CAD specimens. In contrast, the 3D specimens demonstrated a well-polymerized and compact structure, characterized by sharp fracture lines and fine crack patterns. The detailed distribution of failure types is presented in Table 3, with no discernible effect from the GA solution. The specific SBS values for each group are summarized as follows: HP (12.90 ± 3.00 MPa), CAD (6.39 ± 1.82 MPa), and 3D (14.95 ± 4.75 MPa).
Discussion
In this study, the shear bond strength (SBS) of artificial teeth bonded to various denture base resins (DBR) was analyzed using two-way factorial ANOVA, revealing significant differences among the bonding methods. The null hypothesis stating no difference in bond strength between heat-polymerized, CAD/CAM milled, and 3D printed materials was rejected, while it was accepted that gastric acid did not significantly affect bond strength. The findings indicated that the chemical bonding between heat-polymerized DBR and acrylic teeth resulted in a clinically acceptable bond strength of 12.16 ± 3.02 MPa, attributed to effective monomer diffusion during polymerization. In contrast, the CAD/CAM milled group exhibited lower bond strength, potentially due to higher residual monomer content and inadequate bonding surface preparation.
The study also highlighted that the 3D printed group demonstrated the highest SBS (14.95 ± 4.75 MPa), consistent with existing literature, and primarily experienced cohesive failures, indicating strong inter-material bonding. The results suggest that the 3D printing method, particularly when optimized for chemical compatibility and surface treatment, may offer superior bonding performance compared to traditional methods, making it a viable option for patients with gastroesophageal reflux disease (GERD). Limitations of the study included the examination of only one surface treatment for the CAD/CAM milled group and the lack of in vivo validation, suggesting that future research should explore various bonding agents and the effects of gastric acid on mechanical properties in clinical settings.