Zirkonia-keraamilla hyviä ominaisuuksia hammassiltamateriaalina

Vastaväittäjä: Ralph Luthardt, professori, Ulmin yliopisto, Saksa

Kustos: Pekka Vallittu, professori, Turun yliopisto

Esitarkastajat: Matthias Kern, professori, Kielin yliopisto, Saksa ja Margareta Molin Thoren, professori, Uumajan yliopisto, Ruotsi

Ohjaajat: Pekka Vallittu, professori, Turun yliopisto ja Timo Närhi, professori, Turun yliopisto

Väitöskirja tarkastettiin 22.10.2010 Turun yliopistossa.

Zirkoniasta on tullut viimeaikoina yksi käytetyimmistä metallittomista biomateriaaleista hammashoidossa. Sitä voidaan käyttää hammassiltojen ja -kruunujen runkomateriaalina kullan sijaan sekä materiaalina hammasimplanttijatkeissa. Zirkonia on väriltään valkoinen, mikä on selkeä etu metallisiin runkoihin verrattuna.

Tämän väitöskirjatutkimuksen tavoitteena oli selvittää, vaikuttavatko tietyt hammassiltojen valmistuksessa käytetyt zirkonian käsittelyt, kuten tiivistyspolttoaika, värjäys- tai lämpökäsittelyt materiaalin ominaisuuksiin. Lisäksi tavoitteena oli selvittää yksilöllisesti valmistettujen hammasimplanttijatkeiden kuormankantokykyä ja marginaalialueen tarkkuutta verrattuna eräisiin kaupallisesti saataviin zirkonia-implanttijatkeisiin.

Eri tavoin käsiteltyjen (lyhyempi tiivistyspolttoaika, väri- ja lämpökäsittelyt) zirkonia-koekappaleiden mekaanisia ominaisuuksia, kuten taivutuslujuutta ja pintakovuutta tutkittiin. Pyyhkäisyelek-tronimikroskooppia (SEM) käytettiin analysoimaan mahdollisia muutoksia zirkonian pinnassa. Röntgendiffraktio-analyysia (XRD) käytettiin arvioimaan mahdollisia faasimuutoksia monokliinisesta tetragonaaliseen kiderakenteeseen. Implanttijatkeiden muotoisten koekappaleiden kuormankantokykyä mitattiin ja jatkeiden marginaalialueiden tarkkuutta implanttimallin päällä tutkittiin.

Tulokset osoittivat, että lyhyempi tiivistyspolttoaika tai lämpösyklikäsittely eivät vaikuttaneet kiekon muotoisten koekappaleiden kestävyyteen. Zirkonian värjäys heikensi materiaalin kestävyyttä verrattuna värjäämättömiin koekappaleisiin. Lisäksi värjääminen vaikutti koekappaleiden mittasuhteisiin, sillä värjätyt koekappaleet kutistuivat tiivistyspolton aikana vähemmän kuin värjäämättömät koekappaleet. Posliinin päällepolttoa jäljittelevät lämpökäsittelyt eivät vaikuttaneet zirkonian mekaanisiin ominaisuuksin. Tutkittaessa kiderakenteen faasimuutoksia zirkonia-koekappaleiden pinnalla havaittiin, että termosyklikäsittely vedessä lisäsi monokliinistä faasia, mutta väri- tai lämpökäsittelyt eivät. Yksilöllisesti valmistetut zirkonia-implanttijatkeet olivat mekaanisilta ominaisuuksiltaan yhtä lujia kuin kaupalliset verrokit. Marginaalinen mittatarkkuus ei ollut kuitenkaan yhtä hyvä.

Tutkimustulokset tuovat tarkempaa tietoa jo kliinisessä käytössä olevasta materiaalista ja luovat uusia näkökulmia materiaalin kliiniselle testaamiselle. Materiaalin värjäyksen seurauksena heikentyneet mekaaniset ominaisuudet sekä mittasuhteiden muutokset tulee ottaa huomioon valmistettaessa hammassiltoja ja -kruunuja zirkoniasta. Zirkoniasta voidaan valmistaa mekaanisesti kestäviä yksilöllisiä keinojuurijatkeita, mutta niiden mittatarkkuutta täytyy arvioida tarkasti kliinisen käytön kannalta.

Tutkimustyö on tehty Turun yliopiston hammaslääketieteen laitoksella ja Turun Kliinisen Biomateriaalikeskuksen (TCBC) tiloissa.

Väitöskirjan verkkojulkaisun osoite: https://www.doria.fi/handle/10024/63990