$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Odbudowa obszarów bezzębnych jest najczęściej osiągana za pomocą częściowych lub całkowitych protez ruchomych, które służą jako ważna alternatywa w przypadkach, gdy stałe protezy oparte na implantach nie są możliwe do wykonania ze względu na czynniki anatomiczne lub warunki związane z pacjentem, takie jak ograniczenia ekonomiczne lub choroby ogólnoustrojowe1. Materiałami bazowymi stosowanymi w tych protezach są zazwyczaj żywice zawierające polimetakrylan metylu (PMMA). PMMA jest ekonomicznym materiałem cenionym ze względu na łatwość obróbki, możliwość naprawy i polerowania2. Wykazuje również korzystne właściwości fizykochemiczne i zadowalające efekty estetyczne3. Do produkcji protez ruchomych z żywicy PMMA zastosowano różne metody wytwarzania, takie jak nalewanie płynnej żywicy i techniki wypełniania formy, takie jak kompresja i formowanie wtryskowe.
Wśród tradycyjnych metod, najczęściej stosowaną techniką wytwarzania jest formowanie tłoczne, znane również jako metoda tłoczenia kolbowego. Polega na umieszczeniu materiału żywicznego w formie w kolbie, a następnie sprasowaniu go pod ciśnieniem w celu wypełnienia formy i uzyskania pożądanego kształtu. Stosowana od wielu lat metoda prasowania opakowań kolb oferuje takie zalety, jak łatwość aplikacji i niski koszt. Ma jednak również pewne wady, w tym wymóg pracy ręcznej i czasochłonnych etapów procedur laboratoryjnych, podatność na błąd ludzki, ryzyko nieuzyskania jednorodnej struktury podczas mieszania i przetwarzania żywicy oraz skurcz polimeryzacyjny. Jednak wraz z pojawieniem się technologii projektowania wspomaganego komputerowo (CAD/CAM), subtraktywne techniki wytwarzania, takie jak frezowanie, zostały również zastosowane w ich produkcji4. Badania wykazały, że materiały bazowe protez wykonane techniką frezowania mają większą wytrzymałość na zginanie i adaptację podłoża niż te wykonane metodami konwencjonalnymi5,6. Ulepszenia te można przypisać podwyższonym poziomom ciśnienia i temperatury stosowanym podczas produkcji frezowanych dysków PMMA, co ostatecznie daje bardziej zwarty materiał ze zmniejszoną liczbą pustych przestrzeni7,8,9.
Badania nad właściwościami fizycznymi materiałów wytwarzanych metodą subtraktywnej produkcji w stomatologii wykazały szereg korzyści, w tym lepsze dopasowanie, większą trwałość i zwiększoną stabilność wymiarową5,10,11,12. Niemniej jednak zidentyfikowano znaczne wady, w tym generowanie znacznych ilości odpadów podczas mielenia oraz wysokie koszty związane z tym procesem13. Aby sprostać tym wyzwaniom, a także spadkowi polimeryzacji obserwowanemu w konwencjonalnie wytwarzanych podstawach protez, metody wytwarzania przyrostowego, w szczególności druk trójwymiarowy (3D), pojawiły się jako realna alternatywa. Drukowane w 3D materiały bazowe do protez oferują szereg korzyści, w tym usprawnione procesy produkcyjne, zwiększoną stabilność wymiarową i minimalne straty materiału, co pozycjonuje je jako obiecującą alternatywną metodę produkcji8,14,15. Niemniej jednak przypuszcza się, że podstawy protez wykonane za pomocą druku 3D mogą wykazywać większą skłonność do przebarwień w porównaniu z tymi wykonanymi technikami konwencjonalnymi lub frezarskimi16. Takie przebarwienia mogą mieć wpływ na długoterminową estetykę i zadowolenie pacjenta, uzasadniając dalsze badania nad składem materiałowym i obróbką powierzchni zastosowaną w podstawach protez drukowanych w 3D. Jedną z głównych przyczyn przebarwień materiałów drukowanych w 3D jest ich z natury szorstka powierzchnia. Podstawy protez o chropowatych powierzchniach są bardziej podatne na przebarwienia i przebarwienia. Ponadto chropowatość powierzchni zapewnia środowisko sprzyjające gromadzeniu się biofilmu, zwiększając przyleganie mikroorganizmów, takich jak Candida albicans. Ta akumulacja drobnoustrojów jest niebezpieczna zarówno dla higieny jamy ustnej, jak i ogólnego stanu zdrowia, co podkreśla znaczenie optymalizacji gładkości powierzchni materiałów bazowych protez17,18,19.
Zwiększona chropowatość powierzchni obserwowana w podstawach protez wytworzonych za pomocą druku 3D, w porównaniu do tych wytwarzanych przy użyciu konwencjonalnych metod utwardzanych termicznie lub frezowanych, może być przypisana nieodłącznym cechom produkcji, process. 3D drukowanie opiera się na technice wytwarzania warstwa po warstwie, gdzie każda warstwa pozostawia mikroskopijne ślady na powierzchni, przyczyniając się do nierówności powierzchni14, 17. Efekt ten staje się bardziej wyraźny w przypadku drukarek o niższej rozdzielczości, co dodatkowo pogarsza chropowatość powierzchni4. Dodatkowo żywice fotopolimerowe wykorzystywane w druku 3D ulegają polimeryzacji indukowanej światłem, która może nie osiągnąć pełnej polimeryzacji w niektórych obszarach, co prowadzi do niedoskonałości powierzchni2,15. Nieodpowiednia polimeryzacja lub niewystarczająca obróbka końcowa mogą jeszcze bardziej skomplikować ten problem3. Co więcej, charakter żywic fotopolimerowych i zachodzące w nich szybkie reakcje polimeryzacji mogą wpływać na jednorodność materiału, pogarszając w ten sposób gładkość powierzchni5,13. W przeciwieństwie do tego, technika frezowania subtraktywnego usuwa materiał z prefabrykowanego bloku, co skutkuje bardziej jednolitą i gładką powierzchnią dzięki wysokiej precyzji frezowania wierteł i ciągłemu procesowi skrawania16,11. Wreszcie, etapy obróbki końcowej wymagane w druku 3D, takie jak szlifowanie i polerowanie, nie zawsze mogą być wykonywane z odpowiednią dokładnością, pozostawiając szczątkowe nierówności powierzchni8,10. Łącznie czynniki te wyjaśniają zwiększoną chropowatość powierzchni związaną z podstawami protez drukowanych w 3D. Jednak postępy w zakresie rozdzielczości drukarki, optymalizacji materiałów i bardziej efektywnych protokołów przetwarzania końcowego dają nadzieję na złagodzenie tych braków powierzchni9.
Technologia druku 3D może również stanowić wyzwanie, takie jak "zjawisko schodków", szczególnie widoczne na zakrzywionych powierzchniach. Ten problem pojawia się, gdy drukowana powierzchnia nie jest gładka, a zamiast tego wykazuje warstwową, schodkową strukturę, a nie gładkie wykończenie, co może negatywnie wpłynąć na stabilność kolorów materiałów użytych w obszarach o krytycznym znaczeniu estetycznym20,21. Zaproponowano różne techniki zmniejszania chropowatości powierzchni podstaw protez zębowych. Należą do nich polerowanie mechaniczne za pomocą wodnego papieru ściernego, stosowanie specjalistycznych środków chemicznych oraz połączenie obu podejść17,22,23,24.
Pomimo istnienia licznych badań, które porównywały właściwości ruchomych podstaw protez, brakowało szczegółowych badań nad chropowatością powierzchni, kluczowym czynnikiem przyczyniającym się do powstawania przebarwień, w różnych metodach wytwarzania. Celem pracy jest ocena wpływu współczesnych technik wytwarzania protez zębowych oraz procedur polerowania mechanicznego na chropowatość powierzchni. Wstępna hipoteza zerowa, która ma zostać przetestowana, polega na tym, że nie ma zauważalnej różnicy w chropowatości powierzchni materiałów bazowych protez wytwarzanych za pomocą druku 3D, frezowania lub metod konwencjonalnych. Druga hipoteza zerowa mówi, że polerowanie mechaniczne nie ma wpływu na chropowatość powierzchni materiałów bazowych protez.