Металлы и сплавы, применяемые в ортопедической стоматологии и хирургии

Классификация сплавов

По обеспечению нормального протекания тканевых реакций можно выделить две группы биосовместимых металлов: благородные металлы, сохраняющие чисто металлическую поверхность в органической среде: Au, Ir, Pt, Ru, Rh, Pd и Os и пассивные, «капсульные», металлы, покрытые слоем защитных оксидов: Ti, Zr, Nb, Та, Cr.

Большую группу металлических композитов, используемых в медицине, представляют высоколегирующие коррозионно-стойкие сплавы на основе черных и цветных металлов.

В настоящее время в стоматологии используется свыше 500 сплавов. Для изготовления хирургических инструментов, а также металлических конструкций, предназначенных для имплантации и протезирования, используются коррозионно-стойкие стали. Особое опасение в этих материалах вызывает не их биосовместимость, а бионесовместимость легирующих элементов (Со, Cr, Ni и др.). Негативное воздействие на организм человека, в частности на иммунную систему, оказывают ионы переходной группы железа (Со, Ni).

Однако использование сталей аустенитного и мартенситного классов с содержанием не менее 12 % Сг приводит к скачкообразному возрастанию электрохимического потенциала, и сталь переходит в категорию коррозионно-стойких. Важнейшим свойством коррозионностойких сталей является наличие области пассивного состояния в определенном диапазоне потенциалов. Причиной пассивности является образование на поверхности химически стойкой пленки гидратированного оксида хрома и оксида хрома шпинельного типа.

Международными стандартами (ISO, 1989) все сплавы металлов разделены на следующие группы:

• 1. Сплавы благородных металлов на основе золота (Аи).
• 2. Сплавы благородных металлов, содержащих 25...50 % золота или платины (Pt), или других драгоценных металлов.
• 3. Сплавы неблагородных металлов.
• 4. Сплавы для металлокерамических конструкций:
  • а) с высоким содержанием золота (> 75 %);
  • б) с высоким содержанием благородных металлов (золота и платины или золота и палладия (Pd) >75 %);
  • в) на основе палладия (более 50 %);
  • г) на основе неблагородных металлов:
    • • на основе кобальта Со с добавлением хрома Сг более 25 %, молибдена Мо - более 2 %;
    • • на основе никеля Ni с добавлением хрома более 11 %, молибдена - более 2 %.

Далее представлено более упрощенное подразделение на благородные и неблагородные сплавы. Сплавы на основе благородных металлов делят:

• • на золотые;
• • золото-палладиевые;
• • серебряно-палладиевые.

Сплавы металлов благородных групп имеют лучшие литейные свойства и коррозионную стойкость, однако по прочности они уступают сплавам неблагородных металлов.

Сплавы на основе неблагородных металлов включают:

• • хромоникелевую (нержавеющую) сталь;
• • кобальтохромовый сплав;
• • никелехромовый сплав;
• • кобальтохромомолибденовый сплав;
• • сплавы титана (Ti);
• • вспомогательные сплавы алюминия (А1) и бронзы для временного пользования;
• • сплав на основе свинца (РЬ) и олова (Sn), отличающийся легкоплавкостью.

Кроме того, применяемые в ортопедической стоматологии сплавы можно классифицировать по другим признакам:

• • по назначению (для съемных, металлокерамических, металлополимерных протезов);
• • природе компонентов сплава;
• • количеству компонентов сплава;
• • температуре плавления;
• • технологии переработки и т. д.

Еще раз подчеркнем основные требования, которые предъявляются к сплавам металлов, применяемых в клинике ортопедической стоматологии:

• 1) биологическая индифферентность и антикоррозионная стойкость к воздействию кислот и щелочей в небольших концентрациях;
• 2) высокие механические свойства (пластичность, упругость, твердость, высокое сопротивление износу и др.);
• 3) наличие определенных физических свойств (невысокой температуры плавления, минимальной усадки, небольшой плотности и т. д.) и технологических свойств (ковкости, текучести при литье и др.).

В табл. 3.2 приведены для сравнения свойства некоторых металлов, сплавов и других биоматериалов в сравнении с характеристиками натуральных костей и зубов.

Таблица 3.2

Некоторые механические характеристики металлов и других биоматериалов при комнатной температуре (Cook, 1986)

Металлический каркас зубного протеза - это его основа, которая должна полностью противостоять жевательным нагрузкам. Кроме того, он должен перераспределять и дозировать нагрузку, обладать определенными деформационными свойствами и не менять своих первоначальных свойств в течение длительного времени функционирования зубного протеза. Кроме общих требований, к сплавам предъявляются и специфические требования.

Если сплав металлов предназначен для облицовывания керамикой, ему необходимо отвечать следующим специфическим требованиям:

• 1) быть способным к сцеплению с фарфором;
• 2) температура плавления сплава должна быть выше температуры обжига фарфора;
• 3) коэффициенты термического расширения сплава и фарфора должны быть сходными [19-20].

Особенно важно соответствие коэффициентов термического расширения двух материалов, что предупреждает возникновение силовых напряжений в фарфоре, которые могут привести к отколу или трещине покрытия. В среднем коэффициент термического расширения у всех типов сплавов, которые используются для облицовывания керамикой, колеблется от 12,0 • 10 ⁶ °С ¹ до 14,8 • 10 ⁶ °С^_|.

Сочетание высоких прочностных свойств литого металлического каркаса зубного протеза и внешнего вида облицовки, достаточно точно имитирующей внешний вид натуральных зубов, позволяет создать эффективные и эстетичные зубные протезы.