83
Главной целью стоматологического материаловедения
является создание комплекса «идеальных» материалов для
восстановления зубов и зубочелюстной системы. Именно
на это направлено изучение состава, строения и свойств
материалов для стоматологии, а также закономерностей
изменения этих свойств под влиянием физических, ме
-
ханических и химических факторов. Основным методом
и инструментом этого изучения в стоматологическом ма
-
териаловедении является определение комплекса свойств
материалов, имеющих принципиальное значение для их
применения в условиях полости рта.
Под действующими факторами полости рта подразу
-
меваются колебания температуры, высокая постоянная
влажность, присутствие электролитной среды. Перечис
-
ленные факторы влияют на такие физические свойства
материала как теплопроводность, размеры и объем при
повышении или понижении температуры, сорбция рото
-
вых жидкостей, возможность возникновения гальваниче
-
ских токов.
К физическим свойствам относятся и оптические
свойства материалов, определяющие эстетическое ка
-
чество восстановления зубов. Функциональные нагруз
-
ки, воздействующие на восстановительные материалы,
предъявляют определенные требования к их механиче
-
ским свойствам.
Результаты изучения свойств стоматологических ма
-
териалов имеют не только теоретическое, но и большое
практическое значение, связанное с регулированием
свойств путем изменения состава материалов и разработ
-
кой оптимальных методов и технологий применения ма
-
териалов в различных областях стоматологии.
Весь комплекс свойств можно разбить на физические,
ОСНОВНЫЕ ФИЗИКО-
ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
СТОМАТОЛОГИЧЕСКИХ
МАТЕРИАЛОВ
УДК: 616.31-74/-77]-615.011.4
Рахимова Х.Ж., Нурматова Ф.Б.
Ташкентский государственный стоматологический институт
Рис. 1.
Физико-химические свойства стоматологи-
ческих материалов.
Физико-химические свойства
стоматологических материалов
Адгезионные свойства
Химические
Физические
Плотность
Термические
свойства
Оптические свой-
ства
Реологические
свойства
Растворимость
Электрохимическая и
химическая коррозия
(металлов)
Окисление
Свойства реакций
механические, химические, эстетические, биологические
и технологические. Технологические свойства определя
-
ют возможность изготовления из того или иного материа
-
ла пломбы, зубной коронки или зубного протеза.
Строго разграничить свойства материалов на физиче
-
ские, химические и механические удается не всегда, по
-
этому для характеристики различных материалов чаще
пользуются такими комплексными понятиями как физи
-
ко-механические и физико-химические свойства. Следует
заметить, что с их физическими и химическими характери
-
стиками связаны не только эстетические свойства материа
-
лов, но и показатели биосовместимости.
К физическим свойствам относится плотность, теп
-
ло-электропроводность, а также реологические и оптиче
-
ские свойства материалов (рис. 1).
Коэффициент теплопроводности измеряют по количе
-
ству тепла в калориях в секунду, которое проходит через
образец материала толщиной 1 см и площадью попереч
-
ного сечения 1 см
2
, когда разница температуры на кон
-
цах образца составляет 1°С. Чем выше этот показатель, тем
более способно вещество пропускать через себя тепловую
энергию, и наоборот. Коэффициент теплопроводности (К)
выражается в кал/см*с*град (табл. 1).
Важным физическим свойством материалов, связан
-
ным с их теплопроводностью, является линейный коэф
-
фициент теплового (термического) расширения (КТЛР).
КТЛР показывает изменение относительной длины (ли
-
нейное изменение, отнесенное к единице длины) образца
данного материала, когда его температура возрастет или
упадет на 1°С. В таблице 2 приведены коэффициенты тер
-
мического расширения некоторых веществ, представляю
-
ПРОБЛЕМЫ СМЕЖНЫХ СПЕЦИАЛЬНОСТЕЙ
84
STOMATOLOGIYA
Таблица 1.
Значения коэффициента теплопрово-
дности (К) натуральных тканей в сравнении с рядом
восстановительных материалов
1*
Наименование материала
К, кал/см∙соС
Эмаль
0,95
Дентин
1,45
Кость
1,4
Цинк-фосфатный цемент
3,1
Стеклополиалкепатный цемент
1,5
Акриловый базисный материал
0,37
Амальгама
54
Сплав Au-Ag-Pd
300
Гипс
3,1
Гидроксиапатит
3,0
Вода
1,42
щих интерес для стоматологии.
К химическим относятся свойства, которые проявля
-
ются при химическом взаимодействии материала или его
компонентов с окружающей средой полости рта. Приме
-
ром такого взаимодействия могут служить реакции между
ионами фтора, кальция и фосфора, входящими в состав
профилактических материалов, с твердыми тканями зуба.
Другой пример химического или электрохимического вза
-
имодействия – окисление некоторых материалов или их
компонентов (сплавов, амальгамы) под действием среды
полости рта или пищевых продуктов. С химическими
свойствами материалов связаны такие важные для приме
-
нения в стоматологии процессы, как твердение (отверж
-
дение) материалов, некоторые механизмы адгезионного
взаимодействия восстановительного материала с окружа
-
ющими тканями.
Механические свойства
материалов подчиняются
законам механики, т.е. раздела физики, изучающего зако
-
номерности влияния энергии и силы на физические тела.
Жевательные и другие функциональные нагрузки – силы,
которые действуют на стоматологические материалы при
замещении ими утерянных натуральных тканей зубов или
зубного ряда. В зависимости от функций, разжевывания
твердой или мягкой пищи, глотания и от вида зуба (резцы,
клыки, премоляры, моляры).
Следует помнить, что сила – вектор, действие которой
определяется численной величиной, направлением и точ
-
кой приложения. С точки зрения механических свойств
восстановительных материалов в стоматологии не менее
важно время действия силы.
Механические свойства твердых тел – прочность на
растяжение, сжатие, изгиб, кручение, удар, твердость и др.
Таблица 2.
Значения коэффициента линейного
термического расширения (α) для некоторых стома-
тологических материалов
2*
Наименование
материала
α,(1/оС)
х
10-6
Диапазон темпера
-
тур, оС
Коронка зуба
11,4
20-50
Корень зуба
8,3
20-50
1*
На основе данных W.J. O’Brien. Dental Materials and
Their Selection. – Quintessence Publ. Co., Inc. – 3-е изд.
Акриловый базис
-
ный материал
76
20-50
Амальгама
6,2
20-50
Цинкоксидэвгеноль
-
ный цемент
35
25-60
Гуттаперча
54,9
25-38
– характеризуют сопротивление материалов воздействию
различных нагрузок и в значительной мере определяют
область их применения при восстановлении зубов (рис. 2).
Под действием нагрузки в твердом теле проис
-
ходят изменения (деформации) или оно разрушает
-
ся. Различают упругие, или обратимые, деформации
(после снятия нагрузки к твердому телу возвращает
-
ся его первоначальная форма) и остаточные (необра
-
тимые или пластичные, после прекращения действия
нагрузки форма и размеры тела изменяются).
Материалы по физическим свойствам разделяют на:
- изотропные (свойства материала одинаковы в любых
направлениях, например, металлы, каучук);
- анизотропные (свойства в различных направлениях
не одинаковы, например, дерево, волокна, слоистые пла
-
стики).
При деформировании образца материала под действи
-
ем силы или нагрузки, помимо изменения его размеров
в продольном направлении, наблюдается изменение раз
-
меров и в поперечном. Так, при растяжении образца ма
-
териала, помимо продольного удлинения, наблюдается
его поперечное сужение. Отношение относительной по
-
перечной деформации к относительной продольной
деформации называют коэффициентом поперечной
деформации – коэффициентом Пуассона (ν – коэф
-
фициент Пуассона, характеризует упругие свойства
материала). Для большинства материалов ν =1/4 - 1/3.
Прочность восстановительного материала имеет
принципиальное значение для выбора конструкции зуб
-
ного протеза или любого вида восстановления зубов и
зубочелюстной системы. Прочностью обычно называют
способность какого-либо предмета или изделия, в нашем
2*
На основе данных W.J. O’Brien. Dental Materials and
Their Selection, Quintessence Publ. Co., Inc. – 3-е изд.,
жевательная нагрузка колеблется в диапазоне от 50 до
300 Н (иногда до 500 Н). Наибольшая нагрузка прихо
-
дится на жевательные (боковые) зубы. Механические
свойства определяют, как поведет себя материал под
действием этих сил.
85
Прочность
Упругость
(эластичность)
Пластичность
Твердость
Растяжение
Сжатие
Сдвиг
Кручение
Физико-механиче
-
ские свойства
Виды нагружения
и деформации
σ
р
σ
пр
F
сила
S
Площадь
L
o
L
1
Рис. 3.
Основные параметры механических свойств
материала при растяжении.
σ
пр
– предел пропорциональности
Прочность при растяжении:
Деформация ΔL
На
пряж
ение σ, МПа
случае зубного протеза или пломбы, противостоять при
-
ложенным к ним нагрузкам, не разрушаясь и не проявляя
излишнюю и необратимую деформацию.
Важным показателем, определяющим жесткость ма
-
териала и его способность выдерживать приложенные
нагрузки без значительных деформаций, является по
-
казатель модуля Юнга – модуля упругости (эластич
-
ности). Его определяют, зная данные напряжения и
деформации, которые возникают в образце материала
под действием приложенной силы, нагрузки (рис. 3).
По данным литературы, показатели модуля упруго
-
сти эмали и дентина натуральных зубов колеблются в
широком диапазоне, в зависимости от вида зуба и метода
испытаний. Модуль упругости при сжатии эмали может
достигать 46000-48000 МПа, а дентина – 11000-18000.
Прочность при сжатии данных натуральных тканей в
среднем может составлять до 300 МПа.
Из практического опыта известно, что керамика спо
-
собна разрушаться мгновенно и внезапно без видимой
деформации или течения. Металлы способны течь и уд
-
линяться до 120% от их первоначальной длины, прежде
чем разрушиться. Полимеры в основном не прочны и бо
-
лее эластичны, чем металлы и керамика. Знание состава
и особенностей структуры этих материалов позволяет
объяснить перечисленные различия.
Существует возможность теоретически предсказать
прочность материала, исходя из его строения, данных проч
-
ности межмолекулярных и межатомных связей. Это так
называемая теоретическая прочность материала. Однако
показатели реальной прочности материалов, полученные
из испытаний, во много раз (10-100) ниже теоретической
расчетной прочности. Реальные изделия или образцы, изго
-
товленные из различных материалов, не имеют идеально
гладкой поверхности.
Большинство изделий в стоматологии – пломбы, ис
-
кусственные коронки, мостовидные несъемные зубные
протезы и т.п. – имеют неправильную геометрическую
форму с изгибами, углами, надрезами, в которых будут
концентрироваться напряжения под действием жеватель
-
ных нагрузок.
Такие участки изделий обычно называются концен
-
траторами напряжения. Величина напряжения вокруг
концентратора может во много раз превышать среднее
значение напряжения в теле или образце. Причем рост
напряжения вокруг концентратора будет зависеть от
формы концентратора. Крошечные царапины, практиче
-
ски всегда находящиеся на поверхности всех материалов
даже после полирования, ведут себя как тонкие и острые
надрезы, вершины которых настолько остры и тонки,
что могут попасть в межмолекулярные пространства в
структуре материала.
Таким образом, концентрация напряжения в вер
-
шинах этих крошечных царапин может приводить к
напряжениям, достигающим значений теоретической
прочности данного материала при относительно низком
σ
р
σ
пр
F
сила
S
Площадь
L
o
L
1
σ
р
σ
пр
F
сила
S
Площадь
L
o
L
1
Деформация
Напряжение
Закон Гука
Модуль Упругости
L
0
ΔL =
L
1
-L
0
σ = , МПа
МПа
F
S
σ = E
ΔL
ΔL
E =
σ
σ
p
=
МПа
F
p
S
ПРОБЛЕМЫ СМЕЖНЫХ СПЕЦИАЛЬНОСТЕЙ
86
STOMATOLOGIYA
значении среднего напряжения. Когда концентраторы
действуют в хрупком материале, таком как керамика, в
нем образуется трещина, которая мгновенно распростра
-
няется по материалу, приводя к его разрушению.
Литература
1. Ремизов А.Н. Медицинская и биологическая физика.
– М.: Высш. шк., 2004. – С. 64-69, 129-145, 246-248.
2. Рубин А.Б. Биофизика. – М., 2004. – Т. 1, 2. – С. 171-
174, 178, 295.
3. Стефани Д.В., Вельтищев Ю.Е. Стоматологиче
-
ское материаловедение: Учеб. пособие. – М., 2008. – С.
20-28.
4. Davidovits P. Physics in Biology and Medicine. – 2013.
– P. 57-59.
5. Harten U. Physik fur Mediziner. – Springer, 2011. – С.
10, 70-71.
Рассматриваются вопросы стоматологического ма
-
териаловедения, создание комплекса «идеальных» ма
-
териалов для восстановления зубов и зубочелюстной
системы. Именно на это направлено изучение состава,
строения и свойств материалов для стоматологии, а так
-
же закономерностей изменения этих свойств под влияни
-
ем физических, механических и химических факторов.
Основным методом и инструментом этого изучения в
стоматологическом материаловедении является опреде
-
ление комплекса свойств материалов, имеющих принци
-
пиальное значение для их применения в условиях поло
-
сти рта.
Ключевые слова:
стоматологическое материало
-
ведение, «идеальные» материалы для восстановления
зубов, физические свойства.
The main aim of dental material authority is to create
complex of “ideal” materials for reconstruction of teeth
and dentoalveolar system. As a result, this is the basis for
researching composition, structure and properties of materials
for dentistry, as well as consistent patterns of changes of these
properties due to physical, mechanical and chemical agencies.
The basic method of this contemplation in dental material
authority is to identify complex of materials’ properties,
which have principal meaning for using it in oral cavity.
2018 йилнинг “Фаол тадбиркорлик, инновацион
ғоялар ва технологияларни қўллаб-қувватлаш йили”
деб эълон қилиниши ҳар бир соҳада инновацияларни
қўллашга ундамоқда. Шу қаторда, тиббиёт соҳасида,
айниқса, стоматологияда ҳам инновацион ғоя ва техно
-
логияларни қўллаш мақсадида тиббиётни ўрганишда
мобил иловалар мавжуддир. Улар орқали мавзулар тез
ва тушунарли тарзда
ўзлаштирилади.
Соғлиқни сақлаш
ходимлари томонидан
мобил қурилмалардан
фойдаланиш клиник
амалиётнинг кўплаб
жиҳатларини
ўзгар
-
тирди. Мобил қурил
-
малардан фойдаланиш
соғлиқни сақлаш ша
-
роитида одатий ҳолга
айланди, бу платформалар учун тиббий дастурий ило
-
валарни (дастурларни) ривожлантиришнинг жадал ўси
-
шига олиб келди. Кўп сонли иловалар ҳозир тиббиёт
ходимлари ёки талабаларига ёрдам бериш учун жуда
кўп муҳим вазифаларга эга. Масалан, ахборот ва вақтни
бошқариш, тиббиёт ёзувларини сақлаш ва улардан фой
-
даланиш, алоқа, маълумотнома ва ахборот йиғиш, бе
-
морни текшириш ва мониторинг қилиш, клиник қарор
қабул қилиш, шунингдек, тиббий таълим ва тренинглар.
Мобил қурилмалар ва иловалар стоматологлар учун
жуда кўп фойда келтиради. Чунончи, клиник жиҳатдан
қарорлар қабул қилишни яхшилаш ва касал натижала
-
рини ижобий ҳал қилиш учун кўрсатиладиган тиббий
ёрдам воситаларига киришни сезиларли даражада оши
-
ради. Бироқ, ушбу дастурлар тақдим этаётган имтиёз
-
ларга қарамасдан, иложи борича мураккаб воситалар
-
нинг тиббий амалиётга тўғри қўлланилишини ва
СТОМАТОЛОГИЯНИ
ЎРГАНИШДА МОБИЛ
ИЛОВАЛАРНИНГ ЎРНИ
УДК: 371.315:004:[616.31
Фазилова Л.А.
Тошкент давлат стоматология институти
