Сравнительная in vitro оценка изгибной прочности акриловых баз для протезов, армированных нано-PEEK и композициями PEEK–цирконий

Более прочные протезы для повседневной жизни

Во многих странах люди по‑прежнему полагаются на полные съемные протезы, чтобы есть, говорить и улыбаться с уверенностью. Однако эти пластиковые пластины, обычно изготовленные из акрила (PMMA), со временем могут треснуть или сломаться — часто прямо по центральной линии — после многолетнего изгиба при жевании. В этом исследовании рассматривается новый подход к повышению прочности баз протезов и снижению вероятности их разрушения путем введения сверхмелких армирующих частиц, с целью обеспечить пользователям более долговечные и надежные протезы.

Почему протезы так часто ломаются

Традиционные базы протезов изготавливают из розового акрила, который легко формуется, выглядит естественно и доступен по цене. Однако в повседневной эксплуатации протезы многократно изгибаются под действием жевательных нагрузок. Со временем постоянное сгибание создает микротрещины внутри материала, особенно в средней линии верхнего протеза, что в конечном счете может привести к внезапному перелому. Чтобы уменьшить такие отказы, исследователи по всему миру пытались усилить акрил различными типами микроскопических наполнителей и волокон, стремясь сохранить материал легким и комфортным, одновременно повышая его стойкость к разрушению.

Испытание крошечных помощников внутри пластика

В этом исследовании команда сосредоточилась на двух современных материалах: цирконии — очень твердой и прочной керамике — и PEEK — высокопрочном пластике, уже применяемом в костных и позвоночных имплантатах. Оба материала измельчили до наноразмера — в тысячи раз мельче человеческого волоса — и химически обработали их поверхности для лучшей адгезии с акрилом. Были изготовлены три типа плоских образцов: чистый акрил (контроль), акрил с 5% нано‑PEEK и акрил с гибридной смесью 5% (2,5% нано‑циркония + 2,5% нано‑PEEK). Образцы обрабатывали так же, как при изготовлении протезов, и выдерживали в искусственной слюне в течение месяца, чтобы имитировать условия полости рта.

Гнули до разрушения

Чтобы определить, какой материал прочнее, каждый образец помещали на две опоры и нагружали в центре до разрушения — стандартный тест на трехточечный изгиб. Чистый акрил показал ожидаемую умеренную сопротивляемость изгибу. Удивительно, но акрил, армированный только нано‑PEEK, не показал улучшения по сравнению с чистым материалом. Напротив, гибридная группа, содержащая как наночастицы циркония, так и PEEK, продемонстрировала заметный рост прочности, с наивысшими средними значениями изгибной прочности среди всех групп. Статистический анализ подтвердил, что это улучшение не было случайным: гибридный материал оказался значительно прочнее как контроля, так и версии с PEEK только.

Как материал выглядит вблизи

Затем команда изучила поверхности разрушения с помощью мощных электронных микроскопов. Чистый акрил выглядел пористым, с мельчайшими пустотами, которые действуют как слабые места, откуда начинаются трещины. В группе с PEEK нано‑PEEK склонялся к агломерации, образуя скопления вместо равномерного распределения. Эти скопления становились очагами напряжений, что объясняет отсутствие усиления прочности у этой версии. Гибридная группа продемонстрировала иное: наночастицы циркония и PEEK равномерно распределялись, материал выглядел более плотным и однородным, а внутренние пустоты в значительной степени заполнились. Такое равномерное распределение позволило твердым частицам циркония препятствовать распространению трещин, в то время как PEEK добавлял вязкость, способствуя лучшему распределению жевательных нагрузок. Химические тесты (FTIR) также указывали на взаимодействие акрила, циркония и PEEK на молекулярном уровне, что дополнительно улучшает их совместную работу под нагрузкой.

Что это означает для пользователей протезов

Для тех, кто ежедневно пользуется протезами, их поломка может быть болезненной, неловкой и дорогостоящей в ремонте. Это исследование показывает, что тщательно сконструированные наномасштабные армирования — при использовании сбалансированной смеси циркония и PEEK — могут сделать акриловые базы протезов заметно более устойчивыми к изгибу и разрушению, чем стандартный материал. Один только нано‑PEEK недостаточен, однако комбинация циркония и PEEK, при правильной обработке и равномерном распределении, по‑видимому, создает более прочную и долговечную основу. При проведении дальнейших длительных и клинических исследований этот подход может привести к протезам, которые служат дольше, реже ломаются и дарят пациентам больший комфорт и уверенность в повседневной жизни.

Цитирование: Alrais, S., Alghoraibi, I. & Salloum, A. In vitro comparative evaluation of the flexural strength of acrylic denture bases reinforced with nano-PEEK and PEEK–zirconia composites. Sci Rep 16, 7601 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-36102-3

Ключевые слова: прочность зубных протезов, акриловый нанокомпозит, армирование цирконием, зубные материалы PEEK, долговечность протезов