Modern technologies for the manufacture of glass-ceramic dental prostheses

Abstract

The relevance of the problem of improving the quality of life and protecting human health in the context of the successful development of the modern society was presented. A literary review of well-known modern technologies for the design and manufacture of dental prostheses was carried out, as well as the leading domestic and foreign companies that were engaged in this were given. The history of the development of materials for obtaining clinical restorations (crowns, inlays, onlays, etc.) was considered and the main directions of the development of innovative ceramic materials for dental prosthetics were outlined. Based on the analysis of the properties of various types of materials for dental prosthetics, the prospects of using glass-ceramic materials in the development of dental prostheses have been substantiated. The chemical compositions of lithium silicate glasses for the synthesis of the glass matrix have been developed and the technological parameters for the production of glass-ceramic dental prostheses have been selected (Тgl. melting = 1350–1400 °С, Тheat treatment = 600–650 °С). Preliminary heat treatment before the formation of products ensures the formation of the required number of the nucleus of crystalline phase and the prerequisites for creating a volume crystallized structure under conditions of shortterm heat treatment. The glass-ceramic prosthesis with a formed interpenetrating sitallized structure was obtained by the method of hot pressing with a short exposure (18-20 min). It was found that the obtained glass-ceramic material containing lithium disilicate as a crystalline phase in an amount of 40-60 vol. %, had high values of bending strength (σ = 400 MPa) and fracture toughness. The indicated mechanical properties of the developed materials, along with the approximate values of their modulus of elasticity to natural teeth, will significantly extend the service life of products under conditions of significant alternating loads that arise during the chewing cycle. A comparative assessment of the competitiveness of the developed dental prostheses based on lithium disilicate with world analogues was carried out, in particular the products of Ivoclar Vivadent and Vita Zahnfabrik, in terms of the main operational parameters. The positive effect of the introduction of domestic developed glass-ceramic dental prostheses to reduce import dependence has been determined.

Представлено актуальність питань поліпшення якості життя та охорони здоров’я людини в розрізі успішного розвитку сучасного суспільства. Проведено літературний огляд відомих сучасних технологій проектування та виготовлення стоматологічних протезів, а також наведено передові вітчизняні та закордонні компанії, які цим займаються. Розглянуто історію розвитку матеріалів для одержання клінічних реставрацій (коронок, вставок, накладок тощо) та означено основні напрямки розробок інноваційних керамічних матеріалів для зубопротезування. На основі проведеного аналізу властивостей різних видів матеріалів для зубопротезування обґрунтовано перспективність застосування склокерамічних матеріалів при розробці стоматологічних протезів. Розроблено хімічні склади літійсилікатних стекол для синтезу скломатриці та обрано технологічні параметри одержання склокерамічних стоматологічних протезів (Тварки = 1350–1400 °С, Ттермообробки = 600– 650 °С). Попередня термічна обробка перед формуванням виробів забезпечує утворення необхідної кількості зародків кристалічної фази та передумови для створення об’ємнозакристалізованої структури в умовах короткотривалої термічної обробки. За методом гарячого пресування з короткотривалою витримкою (18–20 хв) було одержано склокерамічний протез зі сформованою взаємопроникною ситалізованою структурою. Встановлено, що отриманий склокерамічний матеріал, який містив в якості кристалічної фази дисилікат літію у кількості 40– 60 об. %, відрізнявся високими значеннями міцності на згин (σ = 400 МПа) та в’язкості руйнування. Вказані механічні властивості розроблених матеріалів поряд з наближеними значеннями їх модуля пружності до природних зубів дозволять суттєво подовжити термін експлуатації виробу в умовах значних знакозмінних навантажень, які виникають в процесі жувального циклу. Проведено порівняльну оцінку конкурентоздатності розроблених стоматологічних протезів на основі дисилікату літію зі світовими аналогами, зокрема продукції компаній Ivoclar Vivadent та VITA Zahnfabrik за основними експлуатаційними параметрами. Визначено позитивний ефект від впровадження вітчизняних розроблених склокерамічних стоматологічних протезів задля зниження імпортозалежності.