Uzupełnienia bez metalu są teraz wysoce preferowane w uzębieniu przednim i bocznym ze względu na ich doskonałe właściwości optyczne i biokompatybilność1. Jednak główną wadą takich materiałów jest ich podatność na pękanie2. Większość ceramiki jest podatna na pęknięcia generowane przez naprężenia rozciągające, nawet przy niskim odkształceniu3. Złamania dentystycznych protez ceramicznych zwykle powstają w wyniku powolnego wzrostu pęknięć promieniowych spowodowanych długotrwałym narażeniem na naprężenia rozciągające powstające podczas żucia4. Ich słabości eskalują z wewnętrznymi wadami lub wadami w materiałach i wadami zewnętrznymi wynikającymi z produkcji i obróbki końcowej5. Wytrzymałość na zginanie, czyli zdolność do wytrzymywania naprężeń rozciągających, dentystycznych materiałów CAD/CAM można osiągnąć i porównać za pomocą standardowych testów, takich jak testy zginania jednoosiowego (zginanie 3-punktowe lub 4-punktowe) i dwuosiowe (kulka na pierścieniu, pierścień na pierścieniu i tłok na trzech kulkach). Tymczasem odporność na pękanie, czyli odporność materiału na powstawanie pęknięć, można wyprowadzić z jednokrawędziowej belki karbowej i testu wgniecenia. Jednak testy te nie mogą w pełni przewidzieć i przedstawić zachowania protez cementowych o różnych konfiguracjach anatomicznych6. Wprowadzono inne monotoniczne lub dynamiczne testy mechaniczne, aby uzasadnić ich działanie różnymi aspektami klinicznymi7,8.
Test obciążenia do złamania lub "zgniecenia korony" był szeroko stosowany w stomatologii do badania i porównywania wytrzymałości uzupełnień ceramicznych o skomplikowanych geometriach9,10. Monotoniczna jednoosiowa kompresja jest quasistatycznie wywierana na uzupełnienia w kierunku pionowym lub bocznym, aż do wystąpienia katastrofalnego pęknięcia. Wytrzymałość materiału na pękanie można określić na podstawie maksymalnej siły obciążenia, natomiast sposoby pękania, w tym miejsce i kierunek pęknięć, można badać pod mikroskopem. Dobra odbudowa powinna być w stanie wytrzymać zarówno naprężenia ściskające, jak i rozciągające spowodowane dobrowolną maksymalną siłą zgryzu, najwyższą siłą żucia generowaną przez mięśnie szczękowo-zwrotne pod wpływem biomechaniki czaszkowo-żuchwowej i szlaku odruchowego11,12, który może wynosić do 900 N w zębach tylnych3. Co więcej, bruksizm może mimowolnie zwiększyć siłę do 1,200 N w tym samym regionie13. Oprócz właściwości materiału (tj. modułu sprężystości), geometria, grubość, cement adhezyjny i rozkład wad mają wpływ na wytrzymałość każdej protezy14. Pojawiły się jednak argumenty dotyczące klinicznego znaczenia takich testów ze względu na niekliniczne duże siły i mechanizmy niepowodzenia, które nie są podobne do sytuacji klinicznych6,14. Test odporności zmęczeniowej obejmujący analizę naprężeń krokowych i stanu wewnątrzustnego może być bardziej realistycznym podejściem do przewidywania trwałości uzupełnień protetycznych7. Niemniej jednak obciążenie do pęknięcia jest nadal szybkim, prostym i powtarzalnym testem in vitro w celu porównania wytrzymałości nowych materiałów ceramicznych CAD/CAM wprowadzanych na rynek, w których dane producenta mogą nie być wiarygodne15,16,17. Wynik może odzwierciedlać tolerancję protezy na ekstremalne siły wynikające z działań parafunkcyjnych i nieoczekiwanych sytuacji klinicznych, takich jak gryzienie twardych nasion lub żwiru, co również powoduje awarię protez dentystycznych18,19,20,21.
Wraz z ich rosnącym zastosowaniem do rehabilitacji zębów bocznych, mechaniczna wydajność licówek okluzyjnych wykonanych z frezowanych i drukowanych materiałów CAD/CAM została zbadana pod kątem różnych aspektów, w tym rodzajów materiałów, projektów protetycznych, projektu przygotowania łącznika zęba, grubości, obróbki powierzchni, klejenia kleju i systemu cementu cementowego22,23. Jednak dane są nadal ograniczone, a materiały testowe pochodzą z ceramiki na osnowie szklanej i konwencjonalnych materiałów kompozytowych CAD/CAM. Alternatywny materiał hybrydowy, żywica nanoceramiczna, jest już dostępna. Twierdzi, że łączy w sobie siłę wypełniaczy nanoceramicznych i sprężystość matrycy żywicznej, która może być odpowiednia do cienkiej, minimalnie inwazyjnej odbudowy. Jednak jego wydajność mechaniczna, zwłaszcza w okolicy trzonowców, wymaga więcej dowodów potwierdzających implikacje kliniczne.
Do tej pory badacze nie dysponowali materiałami, które mogłyby zastąpić naturalne zęby w testach laboratoryjnych. Wysokociśnieniowy laminat z włókna szklanego (National Electrical Manufacturers Association; NEMA grade G10) o nazwie handlowej Garolit został zaproponowany jako materiał analogowy zębiny do badań mechanicznych ceramiki dentystycznej od 2010 roku14. Jest to termoutwardzalny materiał kompozytowy składający się z wielu warstw włókna szklanego nasączonego żywicą epoksydową pod wysokim ciśnieniem. Może wytrzymać warunki dużego naprężenia przy podobnych właściwościach elastycznych, zmęczeniu i sile wiązania adhezyjnego jak uwodniona zębina14,24. Zapewnia przewagę nad naturalnymi zębami w zakresie przygotowania próbek, standaryzacji i autoryzacji etycznej, z oszczędnością czasu dzięki zmniejszonym obawom o bezpieczeństwo biologiczne24. Obróbkę powierzchni można wykonać poprzez wytrawianie 5% lub 10% kwasem fluorowodorowym od 60 s do 90 s i nałożenie środka sprzęgającego silan14,24. Niemniej jednak badania nad protezami cementowanymi z tego materiału są ograniczone, a wiarygodność istniejących dowodów jest nadal wątpliwa24,25.
W tym badaniu opracowano protokół laboratoryjny dla monotonicznego testu obciążenia do złamania licówek okluzyjnych o grubości 1 mm przycementowanych do matryc głównych frezowanych z materiału analogu zębiny na niezamocowanej kuli ze stali nierdzewnej. Maksymalne nośności dwóch dentystycznych materiałów CAD/CAM: dwukrzemianu litu (LD) - IPS e.max CAD i nanoceramiki żywicznej (RNC) - Lava Ultimate, przy n = 15 na grupę, określono ilościowo i porównano statystycznie za pomocą niezależnego testu t dla dwóch prób i analizy statystycznej Weibulla. Wzorce pęknięć badano również za pomocą stereoskopowej mikroskopii optycznej i skaningowej mikroskopii elektronowej. Hipoteza badawcza była taka, że jest to odpowiednia metoda modelowania niewydolności licówek okluzyjnych w zastosowaniach klinicznych. Statystyczna hipoteza zerowa zakładała, że nie powinno być różnicy w maksymalnej nośności między licówkami okluzyjnymi wykonanymi z tych dwóch materiałów.