Учёные в США ускорили изготовление зубных коронок из циркония в десятки раз

Американские исследователи сообщили о важном достижении в стоматологии: 3D-печать прочных зубных коронок из диоксида циркония стала значительно быстрее. Если раньше изготовление таких конструкций требовало долгого ожидания, то теперь ключевой этап обработки удалось сократить с десятков часов до менее чем получаса.

Разработкой занялась команда Техасского университета в Далласе. Как пишет Antyweb, ученые сосредоточились на главной проблеме 3D-печати циркониевых стоматологических изделий. Диоксид циркония давно считается одним из лучших материалов для коронок благодаря своей прочности, долговечности и сходству с натуральным зубом. Однако его производство с помощью аддитивных технологий оставалось слишком медленным, что увеличивало число визитов к стоматологу и повышало стоимость лечения.

До сих пор пациентам и врачам приходилось выбирать между скоростью и качеством. Более быстрые решения основывались на менее прочных материалах, тогда как цирконий, считающийся золотым стандартом, требовал длительного изготовления. Новый подход, по словам специалистов, не снимает все ограничения сразу, но устраняет одну из самых серьезных технических преград.

Циркониевые коронки широко применяются для восстановления зубов, поврежденных кариесом, а также используются как опора для мостов. В современной стоматологии особенно важны не только эстетика, но и способность материала выдерживать нагрузку и сохранять свойства в течение долгого времени. Именно поэтому диоксид циркония ценится особенно высоко.

Хотя коронки из циркония, изготовленные в течение одного дня, уже существуют, обычно их получают не с помощью печати, а методом фрезеровки из готовых блоков. Такой способ эффективен, но ограничивает возможности по созданию сложной формы и может повышать риск микротрещин во время обработки или последующего спекания.

Согласно обзору исследований за 2024 год, цирконий, созданный с помощью 3D-печати, способен обеспечивать клинически приемлемую точность прилегания. Более того, в ряде случаев он даже превосходит фрезерованные аналоги по соответствию цвету и форме естественных зубов. Именно это и подтолкнуло ученых к поиску способа ускорить процесс.

Наиболее трудным этапом долгое время оставалось удаление связующего вещества — так называемый дебиндинг. При печати изделие формируется из керамической массы, смешанной с отверждаемой смолой. После завершения печати внутри заготовки остается большое количество органических компонентов, которые необходимо удалить перед окончательным спеканием при высокой температуре.

Сложность заключается в том, что слишком быстрый нагрев вызывает выделение газов, которые не успевают выйти наружу и разрушают структуру изделия изнутри. Именно поэтому традиционный дебиндинг занимает от 20 до 100 часов. При этом каждая коронка требует точной индивидуальной подгонки под челюсть и соседние зубы пациента.

Новая технология основана на сочетании быстрого теплообмена, вакуумной среды и использования пористого графитового войлока. Этот материал способен нагреваться до температуры свыше 1400 градусов по Цельсию, а его структура помогает эффективно выводить газы, образующиеся при удалении связующего.

В результате исследователям удалось полностью удалить связующее вещество менее чем за 30 минут. При этом свойства полученного материала оказались сопоставимы с образцами, изготовленными традиционным способом. Авторы работы заявляют, что время обработки удалось сократить в 40–200 раз, а энергопотребление — более чем в 3500 раз по сравнению со стандартными методами термического дебиндинга.

Если технология успешно пройдет дальнейшие испытания, стоматологи смогут изготавливать индивидуальные циркониевые коронки за один прием. По словам разработчиков, речь идет не только о коронках, но и о мостах, винирах и других керамических реставрациях.

Для пациентов это может означать меньше визитов в клинику, более быстрое лечение и потенциальное снижение затрат. Медицинские учреждения, в свою очередь, получат больше свободы в проектировании конструкций и смогут обслуживать больше людей без потери качества.

Впрочем, исследователи подчеркивают: до массового внедрения технологии еще предстоит пройти клиническую проверку и получить одобрение регулирующих органов. Пока основное внимание уделено инженерной стороне процесса и характеристикам материала, а не долговечности таких коронок при многолетнем использовании у пациентов.

Источник: Antyweb