DOI: https://doi.org/10.4012/dmj.2024-111
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39647897
تاريخ النشر: 2024-12-06
المؤلف: Elifnaz Ozen Sutuven وآخرون
الموضوع الرئيسي: المواد السنية والترميمات
نظرة عامة
هدفت الدراسة إلى تقييم قوة الربط القصي (SBS) لمواد تيجان الراتنج النهائية المنتجة من خلال طرق التصنيع الإضافية (VarseoSmile Crown Plus، VS) والطرق الحذفية (Cerasmart270، CS)، مع التركيز على تأثيرات المعالجات السطحية المختلفة. تم إنشاء سبع مجموعات فرعية، كل منها خضعت لمعالجات سابقة مختلفة: الرمل (SB)، حمض الهيدروفلوريك (HF)، Multi Primer (MP)، تركيبات من هذه العلاجات، ومجموعة تحكم. تم ربط مركب بكل عينة باستخدام أسمنت راتنج ذاتي الالتصاق، وتم تقييم قيم SBS بعد دورة حرارية. أظهرت التحليلات الإحصائية أن متوسط SBS لـ VS كان أعلى بكثير من CS (p<0.001)، مع أعلى القيم التي لوحظت في مجموعات VS الفرعية المعالجة بـ SB-HF-MP، HF، SB-MP، وMP. تشير النتائج إلى أن مادة VS المصنعة بالإضافات أظهرت بشكل رئيسي فشلًا تماسكًا، بينما أظهرت مادة CS المصنعة بالحذف فشلًا لاصقًا. أدى تطبيق MP إلى تحسين ملحوظ في SBS لـ VS ولكنه لم يؤثر على CS. على العكس، فإن تركيبة SB وHF بدون MP أدت إلى أدنى قيم SBS لكلا المادتين. بشكل عام، تستنتج الدراسة أن VS تظهر خصائص ربط متفوقة مقارنة بـ CS، مع تأثيرات ملحوظة للمعالجات السطحية على نتائج قوة الربط.
مقدمة
تناقش مقدمة هذه الورقة البحثية التقدم في تقنيات التصميم بمساعدة الكمبيوتر (CAD) وتصنيع بمساعدة الكمبيوتر (CAM)، خاصة في سياق ترميم الأسنان. تسلط الضوء على مزايا التصنيع الإضافي مقارنة بالطرق التقليدية الحذفية، مثل الطحن، مع التأكيد على قدرتها على إنشاء تصاميم معقدة مع تقليل هدر المواد وتحسين الجدوى الاقتصادية. تحدد هذه القسم تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد الرائدة مثل عرض الضوء الرقمي (DLP) والتصوير المجسم (SLA)، مع ملاحظة أن DLP يتميز بدقته العالية وسرعة معالجته السريعة وفوائده الاقتصادية في التطبيقات السنية.
تستعرض الورقة أيضًا الدور الحاسم للالتصاق بين المواد الترميمية وهياكل الأسنان، والذي يتأثر بعوامل مختلفة بما في ذلك نوع المادة، الأسمنت الراتنجي، والمعالجات السطحية. تحدد عدة طرق لمعالجة السطح – مثل تآكل الجسيمات المحمولة جواً، وحمض الهيدروفلوريك، والسيلان – التي تعزز قوة الربط من خلال التداخل الميكانيكي الدقيق والتفاعلات الكيميائية. تهدف الدراسة إلى مقارنة قوة الربط القصي (SBS) لمواد تيجان الراتنج المصنعة بالإضافات والحذف تحت معالجات سطحية مختلفة، واختبار فرضيتين صفريتين بشأن تكافؤ قيم SBS عبر طرق التصنيع وتأثير المعالجات السطحية على هذه القيم.
طرق
في هذه الدراسة، تم تقييم نوعين من مواد التيجان: راتنج مطبوع ثلاثي الأبعاد (VarseoSmile Crown Plus، BEGO) وكتلة راتنج مليئة بجزيئات النانو (Cerasmart270، GC). تم إعداد ما مجموعه 140 عينة، مع 70 عينة من كل مادة، مقسمة إلى سبع مجموعات فرعية بناءً على معالجات سطحية مختلفة. كانت كل مجموعة فرعية تتكون من 10 عينات مختارة عشوائيًا. تم تقييم قوة الربط باستخدام أسمنت راتنج ذاتي الالتصاق (Rely X U200، 3M) المطبق على الأسطح المعالجة مسبقًا، مع استخدام أقراص مركبة (Filtek Z250، 3M) للاختبار.
خضعت العينات للشيخوخة الحرارية قبل قياس قوة الربط القصي (SBS) بوحدات ميغاباسكال (MPa) باستخدام جهاز اختبار عالمي (Instron Model 3345). وثقت الدراسة أيضًا أنواع الفشل التي لوحظت. تم تقديم تفاصيل محددة بشأن المواد وتركيباتها في الجدول 1، بينما يوضح الجدول 2 تطبيقات معالجة السطح، بما في ذلك مجموعة فرعية من الرمل حيث تم معالجة العينات بمادة الرمل من مسافة 10 مم عند ضغط 1.5 بار لمدة 20 ثانية، تليها تنظيف بالموجات فوق الصوتية.
النتائج
أشارت نتائج اختبار ANOVA ثنائي الاتجاه إلى أن كل من نوع المادة (p<0.001، F=270.23) ونوع معالجة السطح (p<0.001، F=106.96)، بالإضافة إلى تفاعلهما (p<0.001، F=23.45)، أثرت بشكل كبير على قوة الربط القصي (SBS). كان متوسط SBS لمادة VS (23.44 MPa) أعلى بكثير من CS (16.37 MPa)، كما أكد اختبار Tukey HSD (p<0.05). لوحظت أعلى قيم SBS في مجموعات SB-HF-MP، SB-MP، وHF، مع عدم وجود اختلافات كبيرة بينها (p>0.05)، بينما تم تسجيل أدنى القيم في مجموعات التحكم وSB-HF (12.85 MPa و11.82 MPa، على التوالي).
كشف تحليل التفاعل بين المادة ومعالجة السطح أن قيم SBS لمجموعات VS الفرعية (SB-HF-MP، HF، SB-MP، وMP) لم تكن مختلفة بشكل كبير (p>0.05). ومن الجدير بالذكر أن مجموعة VS الفرعية SB-HF-MP أظهرت SBS أعلى بشكل ملحوظ مقارنة بمجموعة CS الفرعية SB-HF-MP (p=0.001). اختلفت أنماط الفشل بين المواد، حيث أظهرت VS بشكل رئيسي فشلًا تماسكًا وCS أظهرت فشلًا لاصقًا، على الرغم من أن المعالجات السطحية لم تؤثر بشكل كبير على نوع الفشل لأي من المادتين (p=0.426 لـ CS وp=0.927 لـ VS). توضح صور المجهر الإلكتروني الماسح (SEM) التغيرات في نسيج السطح بعد المعالجة، كاشفة عن أشكال أكثر سلاسة في مجموعات MP ومجموعة التحكم، بينما أدت معالجات SB وHF إلى زيادة عدم انتظام السطح.
المناقشة
تقيم قسم المناقشة في الدراسة قوة الربط القصي (SBS) لمواد تيجان الراتنج المصنعة بالإضافات (VS) والمواد المصنعة بالحذف (CS) بعد عدة معالجات سطحية. تشير النتائج إلى أن VS أظهرت قيم SBS أعلى بشكل ملحوظ مقارنة بـ CS، مما أدى إلى رفض الفرضية الصفرية الأولى. يُعزى هذا الاختلاف إلى الهياكل الدقيقة المميزة وتركيبات الحشو للمواد، حيث تحتوي VS على محتوى أقل من الحشو غير العضوي وبنية داخلية أكثر تعقيدًا قد تسهم في نمط فشلها التماسك. تبرز الدراسة أيضًا أنه بينما حسنت المعالجات السطحية مثل الرمل (SB) وحمض الهيدروفلوريك (HF) SBS لكلا المادتين، فإن تركيبة SB وتطبيق Multi Primer (MP) أسفرت عن أعلى قوى ربط، خاصة لـ VS.
تشير النتائج إلى أن فعالية المعالجات السطحية تختلف بين المواد، حيث يعزز SB التداخل الميكانيكي ويخلق HF مسام دقيقة تحسن الربط. ومع ذلك، أدت التطبيقات المتتالية لـ SB وHF بدون MP إلى أدنى قيم SBS، مما يشير إلى أن التنشيط الكيميائي ضروري لتحقيق الالتصاق الأمثل. تؤكد الدراسة على الحاجة إلى مزيد من البحث لاستكشاف مواد إضافية مصنعة بالإضافات وطرق ربط مختلفة، حيث قد لا تمثل النتائج الحالية السيناريوهات السريرية بالكامل بسبب الظروف والمواد المحددة التي تم اختبارها. بشكل عام، تؤكد الدراسة على أهمية اختيار المعالجات السطحية المناسبة لتعزيز قوة الربط لمواد تيجان الراتنج في التطبيقات السنية.
DOI: https://doi.org/10.4012/dmj.2024-111
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39647897
Publication Date: 2024-12-06
Author(s): Elifnaz Ozen Sutuven et al.
Primary Topic: Dental materials and restorations
Overview
The study aimed to evaluate the shear bond strength (SBS) of definitive resin crown materials produced through additive (VarseoSmile Crown Plus, VS) and subtractive (Cerasmart270, CS) manufacturing methods, focusing on the effects of various surface pretreatments. Seven subgroups were established, each subjected to different pretreatments: sandblasting (SB), hydrofluoric acid (HF), Multi Primer (MP), combinations of these treatments, and a control group. A composite was bonded to each sample using self-adhesive resin cement, and SBS values were assessed post-thermocycling. Statistical analysis revealed that the mean SBS of VS was significantly higher than that of CS (p<0.001), with the highest values observed in the VS subgroups treated with SB-HF-MP, HF, SB-MP, and MP. The findings indicate that the additively manufactured VS material predominantly exhibited cohesive failure, while the subtractively manufactured CS material showed adhesive failure. The application of MP notably enhanced the SBS of VS but did not affect that of CS. Conversely, the combination of SB and HF pretreatments without MP resulted in the lowest SBS values for both materials. Overall, the study concludes that VS demonstrates superior bonding characteristics compared to CS, with specific surface treatments significantly influencing bond strength outcomes.
Introduction
The introduction of this research paper discusses the advancements in computer-aided design (CAD) and computer-aided manufacturing (CAM) technologies, particularly in the context of dental restorations. It highlights the advantages of additive manufacturing over traditional subtractive methods, such as milling, emphasizing its ability to create complex designs with reduced material waste and improved cost-effectiveness. The section identifies digital light projection (DLP) and stereolithography (SLA) as leading 3D printing technologies, with DLP noted for its high resolution, rapid processing speed, and economic benefits in dental applications.
The paper further examines the critical role of adhesion between restorative materials and tooth structures, which is influenced by various factors including the type of material, resin cement, and surface treatments. It outlines several surface pretreatment methods—such as airborne-particle abrasion, hydrofluoric acid etching, and silanization—that enhance bonding strength through micro-mechanical interlocking and chemical interactions. The study aims to compare the shear bond strength (SBS) of additively and subtractively manufactured resin crown materials under different surface pretreatments, testing two null hypotheses regarding the equivalence of SBS values across manufacturing methods and the impact of surface treatments on these values.
Methods
In this study, two types of crown materials were evaluated: a 3D-printed resin (VarseoSmile Crown Plus, BEGO) and a nanoparticle-filled resin CAD/CAM block (Cerasmart270, GC). A total of 140 specimens were prepared, with 70 specimens from each material, further divided into seven subgroups based on different surface pretreatments. Each subgroup consisted of 10 randomly selected specimens. The bonding strength was assessed using self-adhesive resin cement (Rely X U200, 3M) applied to the pretreated surfaces, with composite discs (Filtek Z250, 3M) used for testing.
The specimens underwent thermal aging before measuring the shear bond strength (SBS) in megapascals (MPa) using a universal testing device (Instron Model 3345). The study also documented the types of failures observed. Specific details regarding the materials and their compositions are provided in Table 1, while Table 2 outlines the surface pretreatment applications, including a sandblasting subgroup where specimens were treated with sandblasting material from a distance of 10 mm at 1.5 bar pressure for 20 seconds, followed by ultrasonic cleaning.
Results
The results of the two-way ANOVA test indicated that both material type (p<0.001, F=270.23) and surface pretreatment type (p<0.001, F=106.96), as well as their interaction (p<0.001, F=23.45), significantly influenced the shear bond strength (SBS). The mean SBS for the VS material (23.44 MPa) was significantly higher than that for the CS material (16.37 MPa), as confirmed by the Tukey HSD test (p<0.05). The highest SBS values were observed in the SB-HF-MP, SB-MP, and HF subgroups, with no significant differences among them (p>0.05), while the lowest values were recorded in the control and SB-HF subgroups (12.85 MPa and 11.82 MPa, respectively).
Analysis of the interaction between material and surface pretreatment revealed that the SBS values for the VS subgroups (SB-HF-MP, HF, SB-MP, and MP) were not significantly different (p>0.05). Notably, the VS subgroup SB-HF-MP exhibited a significantly higher SBS compared to the CS subgroup SB-HF-MP (p=0.001). Failure modes varied between materials, with VS predominantly showing cohesive failure and CS exhibiting adhesive failure, although surface pretreatments did not significantly affect the type of failure for either material (p=0.426 for CS and p=0.927 for VS). Scanning electron microscopy (SEM) images illustrated the surface texture changes post-treatment, revealing smoother morphologies in MP and control subgroups, while SB and HF treatments resulted in increased surface irregularities.
Discussion
The discussion section of the study evaluates the shear bond strength (SBS) of additively manufactured resin (VS) and subtractively manufactured resin (CS) crown materials following various surface pretreatments. The findings indicate that VS exhibited significantly higher SBS values compared to CS, leading to the rejection of the first null hypothesis. This difference is attributed to the distinct microstructures and filler compositions of the materials, with VS having lower inorganic filler content and a more complex internal structure that may contribute to its cohesive failure mode. The study also highlights that while surface treatments such as sandblasting (SB) and hydrofluoric acid (HF) improved SBS for both materials, the combination of SB and multi-primer (MP) application yielded the highest bond strengths, particularly for VS.
The results suggest that the effectiveness of surface pretreatments varies between materials, with SB enhancing mechanical interlocking and HF creating microporosities that improve bonding. However, consecutive applications of SB and HF without MP led to the lowest SBS values, indicating that chemical activation is crucial for optimal adhesion. The study emphasizes the need for further research to explore additional additively manufactured materials and different bonding methods, as the current findings may not fully represent clinical scenarios due to the specific conditions and materials tested. Overall, the study underscores the importance of selecting appropriate surface treatments to enhance the bond strength of resin crown materials in dental applications.