Tribological Tests of Nanocomposites for Direct Restoration of Teeth

• Autorzy: Ryniewicz W. , Herman M. , Ryniewicz A. M. , Bojko Ł. , Pałka P.

Warianty tytułu

PL

Badania tribologiczne nanokompozytów do odbudowy bezpośredniej zębów

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The development of the interphase structure of polymer nanocomposites provides them with tribological properties difficult to obtain in traditional microfiller composites and microhybrid composites. In material solutions, it is preferable to modify the parameters of the material in order to obtain properties that are as close to the hard tissues of the teeth as possible. The aim of the study is to compare the wear resistance of new light-cured nanocomposites and to analyse the surface layer and structure before and after the wear process. Recently developed modern materials were selected for the study. In nanocomposites, G-aenial, G-aenial X FLO, and Essentia, an optimal structure was found in SEM images before and after wear, as well as low resistance to sliding friction and resistance to tribological wear. All tested composites were characterized by suitable properties for clinical applications.

PL

Rozwinięcie struktury międzyfazowej nanokompozytów polimerowych nadaje im właściwości tribologiczne trudne do uzyskania w tradycyjnych kompozytach z mikrowypełniaczami i kompozytach mikrohybrydowych. W rozwiązaniach materiałowych preferuje się taką modyfikację parametrów tworzywa, aby uzyskać właściwości najbardziej zbliżone do tkanek twardych zębów. Celem pracy jest porównawcza ocena odporności na zużycie nowych nanokompozytów utwardzanych światłem oraz analiza warstwy wierzchniej i struktury przed i po procesie zużycia. Do badań wytypowano nowoczesne materiały, które zostały opracowane w ostatnim czasie. W nanokompozytach G-aenial, G-aenial X FLO i Essentia stwierdzono w obrazach SEM jednorodną strukturę na etapie opracowania klinicznego oraz strukturę pozbawioną wyraźnych zarysowań, złuszczeń i wykruszeń po procesie zużycia, a także małe opory ruchu w tarciu ślizgowym i odporność na zużycie tribologiczne. Wszystkie badane kompozyty charakteryzowały się odpowiednimi właściwościami do zastosowań klinicznych.

Słowa kluczowe

EN

structure; composite; nanoparticles; friction coefficient; wear

PL

struktura; kompozyt; nanocząstki; współczynnik tarcia; zużycie

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2018
• Tom: nr 4
• Strony: 97--105
• Opis fizyczny: Bibliogr. 30 poz., rys.

Twórcy

autor

Ryniewicz W.

• Jagiellonian University Medical College, Faculty of Medicine, Dental Institute, Department of Dental Prosthodontics, ul. Montelupich 4, 31-155 Cracow, Poland

autor

Herman M.

• Jagiellonian University Medical College, Faculty of Medicine, Dental Institute, Department of Dental Prosthodontics, ul. Montelupich 4, 31-155 Cracow, Poland

autor

Ryniewicz A. M.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Mechanical Engineering and Robotics, al. Mickiewicza 30, 30-059 Cracow, Poland

autor

Bojko Ł.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Mechanical Engineering and Robotics, al. Mickiewicza 30, 30-059 Cracow, Poland

autor

Pałka P.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Non-Ferrous Metals, al. Mickiewicza 30, 30-059 Cracow, Poland

Bibliografia

• 1. Ferracane J. L.: Resin composite–state of the art. Dental Materials, 27, 1(2011), 29–38.
• 2. Cramer N. B., Stansbury J. W., Bowman C. N.: Recent advances and developments in composite dental restorative materials. Journal of dental research, 90, 4(2011), 402–416.
• 3. Demarco F. F., Corrêa M. B., Cenci M. S., Moraes R. R., Opdam N. J.: Longevity of posterior composite restorations: not only a matter of materials. Dental Materials, 28, 1(2012), 87–101.
• 4. Majewski S.: Współczesna protetyka stomatologiczna. Podstawy teoretyczne i praktyka kliniczna. Ed. Elsevier, Urban & Partner, Wrocław 2014.
• 5. El-Safty S., Akhtar R., Silikas N., Watts D. C.: Nanomechanical properties of dental resin-composites. Dental Materials, 28, 12(2012), 1292–1300.
• 6. Lazaridou D., Belli R., Krämer N., Petschelt A., Lohbauer U.: Dental materials for primary dentition: are they suitable for occlusal restorations? A two-body wear study. European Archives of Paediatric Dentistry, 16, 2(2015), 165–172.
• 7. Osiewicz M. A., Werner A., Pytko-Polonczyk J., Roeters F. J., Kleverlaan C. J.: Contact-and contact-free wear between various resin composites. Dental Materials, 31, 2(2015), 134–140.
• 8. Zhi L., Bortolotto T., Krejci I.: Comparative in vitro wear resistance of CAD/CAM composite resin and ceramic materials. Journal of Prosthetic Dentistry, 115, 2(2016), 199–202.
• 9. Ilie N., Hilton T. J., Heintze S. D., Hickel R., Watts D. C., Silikas N., Stansbury J. W., Cadenaro M., Ferracane J. L.: Academy of Dental Materials guidance – resin composites: part I – mechanical properties. Dental Materials, 33, 8(2017), 880–894.
• 10. Chen H., Clarkson B. H., Sun K., Mansfield J. F.: Self-assembly of synthetic hydroxyapatite nanorods into an enamel prism-like structure. Journal of colloid and interface science, 288, 1(2005), 97–103.
• 11. Herman M., Ryniewicz A. M., Ryniewicz W.: The analysis of determining factors of enamel resistance to wear. Pt. 1, Identification of biological and mechanical enamel structure and its shape in dental crowns. Engineering of Biomaterials, 13, 95(2010), 10–17.
• 12. Ryniewicz W., Herman M., Ryniewicz A. M.: The analysis of enamel resistance to wear determining factors. Pt. 2, Study of superficial layer and microhardness in tooth enamel. Engineering of Biomaterials, 14, 102(2011), 23–27.
• 13. Wieczorek A., Loster J., Ryniewicz W., Ryniewicz A. M.: Dentinogenesis imperfecta: hardness and Young’s modulus of teeth. Acta of Bioengineering and Biomechanics, 15, 3(2013), 65–69.
• 14. Mundhe K., Jain V., Pruthi G., Shah N.: Clinical study to evaluate the wear of natural enamel antagonist to zirconia and metal ceramic crowns. Journal of Prosthetic Dentistry, 114, 3(2015), 358–363.
• 15. Sajewicz E., Wojda S.: Tribological interactions between tooth enamel and composite dental materials. Biosurface and Biotribology, 3, 4(2017), 144–154.
• 16. Wojda S., Szoka B., Sajewicz, E.: Tribological characteristics of enamel–dental material contacts investigated in vitro. Acta of bioengineering and biomechanics, 17, 1(2015), 21–29.
• 17. Bianchi E. C., da Silva E. J., Monici R. D., de Freitas C. A., Bianchi A. R. R.: Development of new standard procedures for the evaluation of dental composite abrasive wear. Wear, 253, 5(2002), 533–540.
• 18. Ryniewicz W., Herman M., Ryniewicz A. M., Bojko Ł., Pałka P., Ryniewicz A., Madej T.: Tribological tests of the nanomaterials used to reconstruct molars and premolars with the application of the direct method. Tribologia, 3(2017), 155–164.
• 19. Dziedzic K., Zubrzycka-Wróbel J., Józwik J., Barszcz M., Siwak P., Chałas R.: Research on tribological properties of dental composite materials. Advances in Science and Technology Research Journal, 10, 32(2016), 144–149.
• 20. Drummond J. L.: Degradation, fatigue, and failure of resin dental composite materials. Journal of Dental Research, 87, 8(2008), 710–719.
• 21. Ramalho A., de Carvalho M. B., Antunes P. V.: Effects of temperature on mechanical and tribological properties of dental restorative composite materials.Tribology International, 63(2013), 186–195.
• 22. Ayatollahi M. R., Yahya M. Y., Karimzadeh A., Nikkhooyifar M., Ayob A.: Effects of temperature change and beverage on mechanical and tribological properties of dental restorative composites. Materials Science and Engineering: C, 54(2015), 69–75.
• 23. Preis V., Grumser K., Schneider-Feyrer S., Behr M., Rosentritt M.: Cycle-dependent in vitro wear performance of dental ceramics after clinical surface treatments. Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials, 53(2016), 49–58.
• 24. Han L., Ishizaki H., Fukushima M.: Morphological analysis of flowable resins after long-term storage or surface polishing with a mini-brush. Dental Materials Journal, 2009; 28: 277–284.
• 25. Takanashi E., Kishikawa R., Ikeda M.: Influence of abrasive particle size on surface properties of flowable composites. Dental Materials Journal, 2008; 27: 780-6.
• 26. Li C., Liu Z., Liu G., Ding Y.: Experimental investigations of mechanical characteristics and tribological mechanisms of nanometric zirconia dental ceramics. Open Materials Science Journal, 5(2011), 178–183.
• 27. Ryniewicz A. M., Ryniewicz W., Madej T.: The tribological research of the dental materials used in prosthetic reconstructions.Tribologia: tarcie, zużycie, smarowanie, 6(2005), 5–16.
• 28. Takamizawa T., Barkmeier W. W., Tsujimoto A., Scheidel D., Erickson R. L., Latta M. A., Miyazaki M.: Mechanical properties and simulated wear of provisional resin materials. Operative Dentistry, 40, 6(2015), 603–613.
• 29. Altaie A., Bubb N. L., Franklin P., Dowling A. H., Fleming G. J., Wood D. J.: An approach to understandig tribological behaviour of dental composites through volumetric wear loss and wear mechanism determination; beyond material ranking. Journal of Dentistry, 59(2017), 41–47.
• 30. Ryniewicz W., Ryniewicz A.: Modelowanie mechaniki kontaktu filarów i uzupełnień protetycznych metodą elementów skończonych. Implantoprotetyka, 1(2004), 31–36.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).