Диоксид циркония как современный материал для зубных протезов и имплантатов

В последнее время в ортопедическую стоматологию активно внедряется безметалловое протезирование на основе фрезерования блоков из диоксида циркония, стабилизированного иттрием. В связи с этим повышается интерес к возможностям керамических имплантатов как основы для несъемных керамических протезов. С расширением применения дентальных имплантатов накапливаются сведения об осложнениях имплантации и недостатках титановых имплантатов. Однако, несмотря на наличие керамических имплантатов в арсенале производителей, они редко применяются в настоящее время в клинической практике из-за сомнения в их прочности.

Цель исследования – экспериментальное сравнение структуры поверхности, состава и прочности керамических и титановых имплантатов.

Материал и методы

В качестве объектов для сравнения возможностей керамики из диоксида циркония, стабилизированного иттрием, и титана взяты дентальные имплантаты из этих материалов. Структура поверхности, химический состав и прочность керамических дентальных имплантатов изучали на примере неразборных керамических имплантатов ICX (Medentis, Германия), изготовленных, по данным производителя, из диоксида циркония, стабилизированного иттрием; для сравнения использовались результаты идентичных исследований титановых имплантатов (Grade 4, упрочненный методом холодной прокатки) той же фирмы. Изучение микроструктуры поверхности имплантатов и ее химического состава проводили в технопарке «Сколково» (Москва); использовался инвертированный металлографический системный микроскоп OLYMPUS GX-51 (OLYMPUS, Япония) с одновременным фотографированием поверхности имплантатов с увеличениями от 50 до 1000. Также применяли сканирующий электронный микроскоп PHENOM («PhenomWorld», Голландия) с возможностью элементного анализа материала. Химический состав поверхности имплантатов изучали с использованием спектрометра с индуктивно связанной плазмой ULTIMA-2 (HORIBA Jobin Yvon S.A.S», Франция) с чувствительностью концентрации химических элементов 10^–5 – 10^–7% масс.

Результаты и обсуждение

При анализе элементного состава керамических имплантатов ICX (Medentis, Германия) подтверждены данные производителя, а именно, имплантаты состоят из 57,04 Вес. % циркония, 38,92 Вес. % кислорода, 3,82 Вес. % иттрия, и 0,22 Вес. % титана (в сумме диоксид циркония составляет 95,96 Вес. %). Поверхность керамического имплантата из диоксида циркония, стабилизированного иттрием, имеет моноклинную зернистую структуру с размером зерна 0,3–0,5 мкм, с глубиной шероховатости до 0,6 мкм; зерна имеют пологие пики, а шероховатость щелевидная между зернами.

В сравнении с керамическим имплантатом титановый имплантат ICX (Medentis, Германия) имеет более выраженную кратерообразную текстурированность поверхности с величиной кратеров 1,5–2,0 мкм и их более острыми стенками, что характерно для поверхности SLA. Статическая нагрузка керамического имплантата, изготовленного из диоксида циркония, стабилизированного иттрием, приводила к разлому керамического имплантата при высоких показателях – в среднем 803,20 ± 7,12 МПа. В этих же условиях титановый имплантат выдерживал нагрузку 864,61 ± 10,17 МПа, т. е. на 7,1% больше. Оба имплантата имеют большой запас прочности относительно функциональной нагрузки, обычно не превышающей 250 Н (что соответствует 250 Па). О прочности имплантатов свидетельствуют и динамические нагрузки, которые в условиях значительных усилий (не менее 600 МПа, т. е. на 20% меньше критических нагрузок) не приводили к разрушению имплантатов в течение 460 тыс. циклов перемежающейся нагрузки (идентичной пятилетнему сроку эксплуатации имплантатов с периодичностью приема пищи три раза в день).

Заключение

Диоксид циркония, стабилизированный иттрием, представляет собой чрезвычайно перспективный материал для несъёмного протезирования, в том числе на дентальных имплантатах. Керамические имплантаты из диоксида циркония, стабилизированного иттрием, по результатам стендовых испытаний, обладают высокой прочностью, не разрушаясь при многократной динамической нагрузке. Керамические дентальные имплантаты из диоксида циркония обладают прочностью, сопоставимой с титановыми имплантатами, при статических и динамических стендовых испытаниях.