Микро-сдвиговая прочность сцепления 3D-печатного гибридного керамического материала при обработке поверхности нетермической плазмой: лабораторное исследование

Почему важна прочность зубных реставраций

Люди сохраняют свои зубы дольше, чем когда-либо раньше, и современная стоматология всё чаще опирается на компьютерные коронки и пломбы для восстановления сломанных или изношенных зубов. Новый класс материалов — 3D-печатная гибридная керамика — стремится объединить эстетические качества фарфора с прочностью и ремонтопригодностью пластиков. Однако даже лучшая коронка может потерпеть неудачу, если клей, удерживающий её на зубе, слаб. В этом исследовании ставится простой, но важный вопрос: как лучше подготовить поверхность этих 3D-печатных материалов, чтобы зубной цемент надежно сцеплялся и служил дольше во рту?

Новые материалы для индивидуальных зубных протезов

Традиционные зубные коронки часто вытачивают из керамических блоков на фрезерных станках. Хотя этот метод надёжен, он приводит к большим отходам материала, с трудом воспроизводит очень сложные формы и может стирать антагонистические зубы, поскольку керамика очень твёрдая. Трёхмерная печать меняет эту картину: она позволяет послойно создавать сложные формы с гораздо меньшими отходами и отличной подгонкой. Гибридная керамика — материалы, в которых керамические частицы напоминают стекло, а связующее похоже на смолу — особенно привлекательны для 3D-печати. Они легче поддаются ремонту, бережнее относятся к противоположным зубам и выглядят естественно. Тем не менее их поверхности частично пластичные, что означает: обычные методы склеивания, разработанные для классической керамики, не всегда работают так же эффективно.

Как исследователи проверяли сцепление

Команда сосредоточилась на коммерческой 3D-печатной гибридной керамике, предназначенной для постоянных коронок и мостов. Они напечатали небольшие диски из этого материала и приклеили к каждому диску крошечные цилиндры распространённого самоклеящегося композитного цемента. Перед склеиванием поверхности дисков обрабатывали пятью разными способами. Одни просто подвергали воздействию струи низкотемпературного ионизированного газа — так называемой нетермической атмосферной плазмы, которая может очищать и энергетически «активировать» поверхность без нагрева или механического повреждения. Другие шлифовали пескоструйкой с использованием либо мелких, либо крупных частиц оксида алюминия. Две группы сочетали оба метода — сначала пескоструйную обработку, затем плазму. После отверждения цемента образцы многократно выдерживали в горячей и холодной воде для имитации температурных колебаний во рту, а затем подвергали испытанию на сдвиг, измеряющему силу, необходимую для сдвига цемента с керамики.

Что давало наилучший результат для материала, похожего на зуб

Результаты показали, что разные методы обработки поверхности не равнозначны. В целом добавление плазменной обработки повышало прочность сцепления по сравнению только с пескоструйной обработкой. Самые прочные соединения получались, когда диски сначала лёгко шлифовали мелкими частицами, а затем обрабатывали плазмой. Эта комбинация превзошла как грубую обработку крупными частицами, так и только пескоструйную обработку. Микроскопические изображения разрушенных образцов подтвердили наблюдения: в группе с наилучшими результатами отказы чаще случались внутри самого цемента или как смешанный тип — цемент и керамика, а не чисто по стыку между ними. Такая картина указывает на то, что интерфейс между 3D-печатной керамикой и цементом стал прочнее, чем один из соединяемых материалов.

Почему плазма лучше простой шершавости

Пескоструйная обработка широко используется в стоматологии, потому что она создаёт шероховатость и даёт цементу больше точек захвата. Но она также может вносить мелкие трещины в хрупкие материалы и, при чрезмерной агрессии, повредить гибридную керамику. Плазма действует иначе: удаляя микроскопические загрязнения и делая поверхность более благоприятной для смачивания, она улучшает распределение и проникновение цемента, не вырезая материал. В этом исследовании лёгкая пескоструйная обработка мелкими частицами создавала тонкую текстуру, а плазма «включала» поверхностную химию, помогая цементу заполнить и сцепиться в крошечных углублениях. Крупные, более агрессивные частицы, напротив, вероятно, ослабляли керамику и снижали выгоду от обработки.

Что это может значить на приёме у стоматолога

Для пациентов технические детали сводятся к более надёжным коронкам, изготовленным с меньшими отходами и большей гибкостью технологий 3D-печати. Исследование показывает, что обработка 3D-печатной гибридной керамики комбинацией мягкой пескоструйной обработки и низкотемпературной плазмы может помочь цементу лучше захватывать поверхность, что потенциально снижает риск расшатывания или разрушения коронок в области склейки. Работа проведена в лабораторных условиях, а не в полости рта пациентов, поэтому клинические испытания ещё необходимы. Тем не менее результаты указывают стоматологам и зубным техникам на перспективный, менее травматичный способ подготовки этих современных материалов, чтобы высокотехнологичные коронки оставались прочно прикреплёнными на годы.

Цитирование: El-Shazly, M., Alkaranfilly, G., El-Ghazawy, M.O. et al. Micro-shear bond strength of 3D printed hybrid ceramic with non-thermal plasma surface treatment: in-vitro study. Sci Rep 16, 11237 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-43647-w

Ключевые слова: 3D-печатные зубные коронки, гибридная керамика, обработка поверхности плазмой, зубное сцепление, пескоструйная обработка