Üretim Tekniklerinin ve Parlatma İşlemlerinin Protez Tabanı Rezinlerinin Yüzey Pürüzlülüğü Üzerindeki Etkisi

Özet

Bu makale, farklı üretim yöntemlerinin (ısıyla polimerize edilmiş PMMA, CAD-CAM frezelenmiş PMMA ve 3D baskılı reçine) ve cilalama tekniklerinin (600, 800 ve 1000 kumlu silisyum karbür aşındırıcı kağıtlar) tam protezler için kullanılan reçine bazlı malzemelerin yüzey pürüzlülüğü (Ra) üzerindeki etkilerini değerlendirmek için bir protokol sunmaktadır.

Özet

Bu çalışma, tam protezlerin imalatında kullanılan reçine bazlı malzemelerin yüzey pürüzlülüğü (Ra) üzerindeki çeşitli üretim tekniklerinin ve cilalama prosedürlerinin etkisini değerlendirmeyi amaçlamıştır. Üç farklı reçine malzemesinden toplam 90 numune üretildi: ısıyla polimerize edilmiş polimetil metakrilat (PMMA) reçinesi, CAD-CAM öğütülmüş PMMA reçinesi ve 3D baskılı reçine (n = 30). Her numunenin çapı 10 mm ve yüksekliği 2 mm olarak ölçüldü. Numunelerin yüzey pürüzlülüğü (Ra) değerleri, imalatı takiben ilk olarak bir temas profilometresi kullanılarak belirlenmiştir. Daha sonra, her bir numune grubu, akan su altında 600, 800 ve 1000 kumlu silisyum karbür aşındırıcı kağıtlarla parlatıldı. Daha sonra yüzey pürüzlülüğü (Ra) değerlerinin ikinci bir ölçümü yapıldı. Verilerin analizinde Kruskal-Wallis testi, Mann-Whitney U testi, Wilcoxon işaretli sıralar testi ve eşleştirilmiş örneklemler t-testi kullanıldı (p =0.05). Polisaj işlemi öncesinde yüzey pürüzlülüğü (Ra) açısından gruplar arasında istatistiksel olarak anlamlı bir fark tespit edildi (p < 0.001). Bununla birlikte, cilalama işlemini takiben öğütülmüş ve ısıyla polimerize edilmiş PMMA bazlı malzemeler arasında istatistiksel olarak anlamlı bir fark gözlenmemiştir. 3D baskılı numuneler, parlatma işlemi nedeniyle yüzey pürüzlülüğünde en dikkate değer iyileşmeyi gösterdi. Bununla birlikte, yüzey pürüzlülükleri, cilalamadan önce ve sonra diğer numunelere kıyasla istatistiksel olarak anlamlı derecede yüksek kalmıştır (p < 0.001). Tam protez kaide materyallerinin üretim yönteminin yüzey pürüzlülüğünü etkilediği gözlenmiştir. 3D baskı yöntemi kullanılarak üretilen temel malzemelerin yüzey pürüzlülük değerleri, cilalama öncesi ve sonrası frezelenmiş ve ısıyla polimerize edilmiş PMMA reçinesi ile üretilenlere göre daha yüksekti.

Giriş

Dişsiz alanların restorasyonu en yaygın olarak, anatomik faktörler veya ekonomik kısıtlamalar veya sistemik hastalıklar gibi hastaya bağlı durumlar nedeniyle implant destekli sabit protezlerin mümkün olmadığı durumlarda önemli bir alternatif olarak hizmet veren kısmi veya tam hareketli protezlerin kullanılmasıyla sağlanır¹. Bu protezlerde kullanılan temel malzemeler tipik olarak polimetil metakrilat (PMMA) içeren reçinelerdir. PMMA, işleme kolaylığı, onarılabilirliği ve parlatılabilirliği ile değer verilen uygun maliyetli bir malzemedir². Aynı zamanda uygun fizikokimyasal özellikler ve tatmin edici estetik sonuçlar gösterir³. PMMA reçinesinden çıkarılabilir protezler üretmek için sıvı reçine dökme ve sıkıştırma ve enjeksiyon kalıplama gibi kalıp doldurma teknikleri gibi çeşitli üretim yöntemleri kullanılmıştır.

Geleneksel yöntemler arasında en yaygın olarak kullanılan fabrikasyon tekniği, şişe pres yöntemi olarak da bilinen sıkıştırma kalıplamadır. Reçine malzemesinin bir şişe içindeki bir kalıba yerleştirilmesini, ardından kalıbı doldurmak ve istenen şekli elde etmek için basınç altında bastırılmasını içerir. Uzun yıllardır kullanımda olan matara paket pres yöntemi, uygulama kolaylığı ve düşük maliyet gibi avantajlar sunar. Bununla birlikte, laboratuvar prosedürlerinde el emeği ve zaman alıcı adımlar gerektirmesi, insan hatasına yatkınlık, reçinenin karıştırılması ve işlenmesi sırasında homojen bir yapı elde edememe riski ve polimerizasyon büzülmesi gibi bazı dezavantajları da vardır. Bununla birlikte, bilgisayar destekli tasarım üretimi (CAD/CAM) teknolojilerinin ortaya çıkmasıyla birlikte, üretimleri için frezeleme gibi eksiltici üretim teknikleri de kullanılmıştır⁴. Çalışmalar, frezeleme tekniği kullanılarak üretilen protez taban malzemelerinin, geleneksel yöntemler kullanılarak üretilenlere göre daha fazla eğilme mukavemetine ve taban adaptasyonuna sahip olduğunu göstermiştir ^5,6. Bu iyileştirmeler, frezelenmiş PMMA disklerinin imalatı sırasında uygulanan yüksek basınç ve sıcaklık seviyelerine bağlanabilir, bu da sonuçta daha az sayıda boşluk ^7,8,9 ile daha kompakt bir malzeme verir.

Diş hekimliğinde eksiltici üretim yoluyla üretilen malzemelerin fiziksel özellikleri üzerine yapılan araştırmalar, daha iyi bir uyum, daha fazla dayanıklılık ve gelişmiş boyutsal kararlılık dahil olmak üzere bir dizi avantajı ortaya çıkarmıştır ^5,10,11,12. Bununla birlikte, öğütme sırasında önemli miktarlarda atık oluşumu ve bu işlemle ilişkili yüksek maliyetler de dahil olmak üzere önemli dezavantajlar tespit edilmiştir¹³. Bu zorlukların yanı sıra geleneksel olarak üretilen protez tabanlarında gözlemlenen polimerizasyon büzülmesinin üstesinden gelmek için, eklemeli üretim yöntemleri, özellikle üç boyutlu (3D) baskı, uygulanabilir bir alternatif olarak ortaya çıkmıştır. 3D baskılı protez kaide malzemeleri, kolaylaştırılmış üretim süreçleri, gelişmiş boyutsal kararlılık ve minimum malzeme israfı dahil olmak üzere bir dizi avantaj sunar^ve bu da onları umut verici bir alternatif üretim yöntemi olarak konumlandırır ^8,14,15. Bununla birlikte, 3D baskı yoluyla üretilen protez tabanlarının, geleneksel veya frezeleme teknikleriyle üretilenlere kıyasla daha yüksek bir renk solması eğilimi gösterebileceği varsayılmaktadır¹⁶. Bu tür renk bozulmaları, uzun vadeli estetik çekicilik ve hasta memnuniyeti üzerinde etkilere sahip olabilir ve 3D baskılı protez tabanlarında kullanılan malzeme bileşimi ve yüzey işlemleri hakkında daha fazla araştırma yapılmasını gerektirir. 3D baskılı malzemelerin renginin solmasının başlıca nedenlerinden biri, doğası gereği pürüzlü yüzeyleridir. Pürüzlü yüzeylere sahip protez tabanları lekelenmeye ve renk bozulmasına karşı daha hassastır. Ayrıca, yüzey pürüzlülüğü biyofilm birikimine elverişli bir ortam sağlayarak Candida albicans gibi mikroorganizmaların aderansını arttırır. Bu mikrobiyal birikim hem ağız hijyeni hem de genel sağlık için tehlikelidir ve protez taban malzemelerinin yüzey düzgünlüğünü optimize etmenin önemini vurgular 17,18,19.

Geleneksel ısıyla kürlenmiş veya frezelenmiş yöntemler kullanılarak üretilenlere kıyasla, 3D baskı yoluyla üretilen protez tabanlarında gözlemlenen artan yüzey pürüzlülüğü, üretim sürecinin doğal özelliklerine bağlanabilir. 3D baskı, her katmanın yüzeyde mikroskobik izler bıraktığı ve yüzey düzensizliklerine katkıda bulunduğu katman katman üretim tekniğine dayanır^14,17. Bu etki, düşük çözünürlüklü yazıcılarda daha belirgin hale gelir ve yüzey pürüzlülüğünü daha da şiddetlendirir⁴. Ek olarak, 3D baskıda kullanılan fotopolimer reçineler, bazı alanlarda tam polimerizasyon sağlayamayan ve yüzey kusurlarına^{yol açan ışık} kaynaklı polimerizasyona uğrar ^2,15. Yetersiz polimerizasyon veya yetersiz son işlem bu sorunu daha da karmaşık hale getirebilir³. Ayrıca, fotopolimer reçinelerin doğası ve ilgili hızlı polimerizasyon reaksiyonları, malzeme homojenliğini etkileyebilir ve böylece yüzey düzgünlüğünden^{ödün verebilir 5,13}. Buna karşılık, eksiltici frezeleme tekniği, malzemeyi önceden imal edilmiş bir bloktan çıkarır, bu da frezeleme frezlerinin yüksek hassasiyeti ve sürekli kesme işlemi^16,11 sayesinde daha düzgün ve pürüzsüz bir yüzey elde edilmesini sağlar. Son olarak, zımparalama ve cilalama gibi 3D baskıda gerekli olan işlem sonrası adımlar her zaman yeterli titizlikle gerçekleştirilemeyebilir ve bu da artık yüzey düzensizlikleri^{bırakır 8,10}. Toplu olarak, bu faktörler 3D baskılı protez kaideleri ile ilişkili artan yüzey pürüzlülüğünü açıklar. Bununla birlikte, yazıcı çözünürlüğü, malzeme optimizasyonu ve daha etkili işlem sonrası protokollerdeki gelişmeler, bu yüzey eksikliklerini azaltmak için umut vaat etmektedir⁹.

3D baskı teknolojisi, özellikle kavisli yüzeylerde belirgin olan "merdiven basamağı fenomeni" gibi zorluklar da sunabilir. Bu sorun, basılı yüzey pürüzsüzlükten yoksun olduğunda ve bunun yerine pürüzsüz bir yüzey yerine katmanlı, basamak benzeri bir yapı sergilediğinde ortaya çıkar ve bu da estetik açıdan kritik bölgelerde kullanılan malzemelerin renk stabilitesini olumsuz yönde etkileyebilir^20,21. Protez kaidelerindeki yüzey pürüzlülüğünün azaltılması için çeşitli teknikler önerilmiştir. Bunlar, su zımpara kağıdı ile mekanik parlatmayı, özel kimyasal ajanların uygulanmasını ve her iki yaklaşımın bir kombinasyonunu^içerir 17,22,23,24.

Çıkarılabilir protez kaidelerinin özelliklerini karşılaştıran çok sayıda çalışmanın varlığına rağmen, farklı üretim yöntemlerinde renk bozulmasına katkıda bulunan önemli bir faktör olan yüzey pürüzlülüğü hakkında ayrıntılı bir araştırma yetersizliği olmuştur. Bu çalışmanın amacı, çağdaş protez bazlı üretim tekniklerinin ve mekanik polisaj prosedürlerinin yüzey pürüzlülüğü üzerindeki etkisini değerlendirmektir. Test edilecek ilk boş hipotez, 3D baskı, frezeleme veya geleneksel yöntemlerle üretilen protez taban malzemelerinin yüzey pürüzlülüğünde fark edilebilir bir fark olmadığıdır. İkinci boş hipotez, mekanik parlatmanın protez taban malzemelerinin yüzey pürüzlülüğü üzerinde hiçbir etkisi olmadığıdır.

Protokol

Kullanılan reaktiflerin, ekipmanın ve yazılımın ayrıntıları Malzeme Tablosunda listelenmiştir.

1. Numune hazırlama

1. Isı polimerize PMMA disklerinin üretimi
   1. 2 mm yükseklik ve 10 mm genişlik boyutlarında bir mum modeli oluşturun. Erimiş balmumu 2 mm yüksekliğinde ve 10 mm genişliğinde bir metal halkaya dökün ve soğumaya bırakın. Katılaştıktan sonra, 2 mm x 10 mm'lik bir mum modeli elde etmek için halkadan çıkarın.
   2. İki parçalı bir şişenin alt kısmına alçı dökün.
   3. Hazırlanan balmumu modelini, yarı gömülü olacak şekilde sıva içine yerleştirin. Şişenin üst kısmını sıva ile doldurmadan önce, bir ayırma sıvısı uygulayın (bkz. Malzeme Tablosu).
      NOT: İki kat sıvanın birbirine yapışmasını önleyin.
   4. Şişenin üst kısmını kapatın ve balmumu modelinin üst kısmını sabitlemek için üzerine alçı dökün. Alçı tamamen sertleştikten sonra, balmumu modelinin erimesini sağlamak için şişeyi ısıtın, ardından kalıptan çıkarın.
      NOT: Mumun yerine bir boşluk oluşacak ve akrilik malzemenin bu boşluğa dökülmesine izin verecektir.
   5. Sıvıyı ve ısıyla polimerize akrilik tozunu 22.5 g toz ila 10 mL sıvı oranında karıştırın. Akriliği şişenin içindeki boşluğa koyun.
   6. Akrilik malzemeyi kalıba yerleştirdikten sonra, şişeyi 100 °C'de kaynar suda 45 dakika boyunca polimerizasyona tabi tutun.
   7. Polimerizasyon tamamlandıktan sonra, şişeyi açın ve akrilik diski sıvadan dikkatlice çıkarın. Akrilik diski buhar kullanarak herhangi bir sıva kalıntısından temizleyin ve damıtılmış su ile durulayın.
2. CAD-CAM öğütülmüş polimetil metakrilat reçine disklerin üretimi
   1. 2 mm yüksekliğe ve 10 mm genişliğe sahip bir disk tasarlamak için tasarım yazılımı (Malzeme Tablosuna bakın) kullanın.
   2. 98,5 mm/25 mm CAD/CAM frezelenmiş PMMA diskini freze ünitesine yerleştirin. 2 mm x 10 mm boyutundaki tasarımı, freze takımı için 4 mm'lik bir boşluk bırakarak yazılımdaki diske yerleştirin.
   3. Keskin bir karbür frez kullanarak akrilik diskleri bloktan ayırın. Akrilik diskleri buhar kullanarak herhangi bir kalıntıdan temizleyin ve damıtılmış su ile durulayın.
3. 3D baskılı polimetil metakrilat reçine disklerin üretimi
   1. 2 mm yüksekliğinde ve 10 mm genişliğinde disk tasarımını tasarım yazılımından standart mozaikleme dili (STL) formatında dışa aktarın ve 3D yazıcının yazılımına aktarın.
   2. Destek yapılarını disk yüzeylerine 45 derecelik bir açıyla yerleştirin. Hareketli protezler için önerilen 0,5 mm mikronluk bir tabaka kalınlığı seçin. Baskı hızını 20-30 mm/sn olarak ayarlayın.
   3. Yazıcının kapağını açın. Tam protez reçinesini yerleştirin. Yazıcının kapağını kapatın.
   4. Ekranda karşınıza çıkacak olan yapım süresi için onayla butonuna basınız. Ekranda şu mesaj görüntülenecektir: "Yapı alanının temiz olduğunu onaylayın. Şimdi inşa etmeye başla?" Evet düğmesine basın.
      NOT: 3D baskı tamamlandıktan sonra, basılı protez veya diş parçaları tipik olarak yarı kürlenir. Bu aşamada, malzeme henüz tam mekanik özelliklerine ulaşmamıştır ve hala yumuşak alanlara sahip olabilir.
   5. Kürlemeden önce, fazla reçineyi çıkarmak ve daha pürüzsüz bir yüzey elde etmek için diskleri 20 dakika boyunca izopropil alkol (IPA) ile temizleyin.
   6. Diskleri ultraviyole (UV) ışık kaynağı kullanan bir son kürleme ünitesine yerleştirin. Bu cihaz, belirli bir dalga boyunda UV ışığı yayar ve malzemenin 30 dakika içinde eşit şekilde sertleşmesini sağlar.
      NOT: Kürleme ünitesi tipik olarak 360 derecelik UV ışığı yayar.
   7. Üretilen diskleri keskin bir karbür frez kullanarak baskı desteklerinden ayırın. Akrilik diskleri buhar kullanarak herhangi bir kalıntıdan temizleyin ve damıtılmış su ile durulayın.

2. Yüzey pürüzlülüğünün ölçülmesi

NOT: Parlatma işleminden önce ve sonra numunelerin yüzey pürüzlülük ölçümlerini yapın.

1. Profilometrenin kalibrasyonu
   1. Cihazı açmak için Güç düğmesini basılı tutun. Ana ekran göründüğünde, Başlat düğmesine basın.
      NOT: Tarayıcı ucu "Geri Dönüyor" mesajıyla açılacaktır.
   2. Gri alana dokunmadan kalibrasyon panelini açın ve metin kullanıcıya bakacak şekilde tarayıcı ucunun altına yerleştirin.
      NOT: Tarayıcı ucunu gri örtü alanın üzerine yerleştirin.
   3. Kalibrasyonu başlatmak için kontrol panelindeki Menu/Enter düğmesine basın. Calib Measurement (Kalibre Ölçümü ) seçeneğini seçin ve Start (Başlat ) düğmesine basın.
      NOT: Kalibrasyon tamamlandıktan sonra, önceki menüye dönmek için kırmızı düğmeye iki kez basın ve ana menüyü açmak için mavi düğmeye basın.
   4. Yüzey pürüzlülüğü okuma ayarlarını, 0,25 mm/sn hızda ve 0,01 μm çözünürlükte, 0,8 mm'lik bir kesme değeri ile 0,5 mm'yi kapsayacak şekilde ayarlayın.
2. Numunelerin yüzey pürüzlülüğü ölçümü
   1. Numuneyi, yüzeyi tarayıcı ucuna değecek şekilde panele yerleştirin.
      NOT: İletişim kurulmazsa, ekranda kırmızı bir uyarı belirecektir. Temas yapılmadıkça ve gösterge maviye dönmedikçe ölçüm yapılmayacaktır.
   2. Tarayıcı ucu yüzey taramasını tamamladıktan sonra, ekranda görüntülenen sayısal verileri bir Excel dosyasına kaydedin.
      NOT: Her numuneyi üç kez ölçün ve değerleri kaydedin. Ölçümleri tamamladıktan sonra, ekran karardığında Güç düğmesini basılı tutarak ve ardından Başlat düğmesine bir kez basarak cihazı kapatın.

3. Parlatma prosedürü

1. Öğütücü/Parlatıcı makinesine 600 kumlu silisyum karbür zımpara kağıdı yerleştirin.
2. Makinenin su kaynağını açın. Numuneleri dönen zımpara kağıdına 10 saniye boyunca uygulayın ve ölçülen tüm yüzeyin temas ettiğinden emin olun.
3. İşlemi 800 ve 1000 kumlu silisyum karbür zımpara kağıtlarıyla, her numune için yeni bir tabaka kullanarak sırayla tekrarlayın. Akrilik diski buhar kullanarak herhangi bir kalıntıdan temizleyin ve damıtılmış su ile durulayın.

4. İstatistiksel analiz

1. İstatistiksel analizler yapın.
2. Gruplar arasındaki anlamlı farklılıkları belirlemek için Kruskal-Wallis testini ve ikili Mann-Whitney U testini (Bonferroni düzeltmesi ile) uygulayın.
3. 0,05'in altındaki bir p değerini istatistiksel olarak anlamlı olarak düşünün.

Sonuçlar

Polisaj işleminden önce çalışma gruplarında yüzey pürüzlülük değerlerinin ölçümü şu değerleri vermiştir: HP grubu için 2.13 (IQR 0.84), 3D baskılı grup için 4.21 (2.73) ve ML grubu için 0.99 (0.54). Mekanik parlatma işleminden sonra, tüm gruplarda yüzey pürüzlülüğü değerlerinde bir azalma gözlendi ve cilalama sonrası SR değerlerinin ölçümü aşağıdaki sonuçları verdi: HP grubu için 0.29 (0.06), 3D baskılı grup için 0.41 (0.05) ve ML grubu i...

Tartışmalar

Bu çalışmada, farklı üretim tekniklerinin ve cilalama prosedürlerinin tam protezlerin imalatında kullanılan reçine bazlı malzemelerin yüzey pürüzlülüğü (Ra) üzerindeki etkisi kapsamlı bir şekilde değerlendirilmiştir. İstatistiksel analiz, tüm gruplar arasında yüzey pürüzlülük değerlerinde önemli farklılıklar olduğunu ortaya koydu ve 3D baskı yoluyla üretilen numuneler, cilalamadan önce ve sonra en yüksek pürüzlülük değerlerini sergiled...

Malzemeler

Name	Company	Catalog Number	Comments
3-dimensionally printed resin	Dentabase, Asiga, Australia	https://www.asiga.com/materials-dental/	complete denture material
Asiga Composer Software	Asiga, Australia	https://www.asiga.com/software-composer/	3D Printer software
CAD-CAM milled polymethyl methacrylate resin	M-PM Disc, Merz Dental, Germany	A2: SKU 1019085	complete denture material
Curing unit	Lilivis, Huvitz, South Korea	https://www.medicalexpo.com/prod/huvitz/product-80194-1066733.html	3D light curing
Exocad software	Align Technology, Germany	https://exocad.com/company/about-us/	desing software
Grinder/Polisher machine	Buehler Inc, Phoenix Beta, Germany		polishing
Milled Unit	Dentifa PRO2,IFA Machinery Design Engineering Services Industry and Trade Ltd. Co., Turkey	http://www.dentifa.com/	Milling of the CAD-CAM milled polymethyl methacrylate resin discs
Polimerized polymethyl methacrylate resin	Probase, Ivoclar, Liechtenstein	https://www.ivoclar.com/en_us/products/removable-prosthetics/probase-hot-cold	complete denture material
Profilometer	Surftest SJ-210, Mitutoyo, Japan	178-561-12A	surface roughness measurement
Separating agent	Ivoclar Vivadent Separating Fluid	https://www.ivoclar.com/en_li/products/removable-prosthetics/probase-hot-cold	separating agent
SPSS28 software	IBM Corp., Armork, NY,USA	https://www.ibm.com/spss	statistical analyses