Почему редкоземельные элементы могут быть использованы для окрашивания зубов?

Редкоземельные элементы сегодня широко используются в стоматологических материалах для создания цветов, похожих на настоящие зубы. Стабилизированный иттрием диоксид циркония - одна из самых распространенных керамик в стоматологии. Он прочен, безопасен для организма и обладает низкой теплопроводностью, что делает его отличным выбором для зубных имплантатов и коронок. Однако без окрашивания она выглядит мелово-белой и не соответствует естественному виду зубов. Редкоземельные элементы помогают добиться более близкого соответствия цвету зубов.

Почему используются редкоземельные элементы?

Редкоземельные элементы обладают особыми оптическими свойствами. Они создают стабильные и яркие цвета, идеально подходящие для создания естественного вида стоматологической керамики. Такие элементы, как церий (Ce), празеодим (Pr), эрбий (Er) и неодим (Nd), широко используются, поскольку они обеспечивают надежные, естественные оттенки и безопасны в небольших количествах. Эти элементы позволяют придать стоматологическим материалам естественные цвета, помогая пациентам добиться бесшовного вида зубных протезов.

Методы окрашивания редкоземельными элементами

Существует два основных способа окрашивания стоматологической керамики редкоземельными элементами: окрашивание методом погружения и смешивание порошка.

Иммерсионное окрашивание

При иммерсионном окрашивании материал из диоксида циркония замачивается в растворе красителя с редкоземельными элементами. Обычно этот этап происходит после частичного спекания материала. Краситель просачивается в цирконий, создавая цвет, который можно регулировать при последующей высокотемпературной обработке. Этот метод прост и широко используется, но требует осторожного обращения, чтобы избежать неравномерного окрашивания, из-за которого конечный продукт может выглядеть пестрым.

Во многих доступных сегодня красителях используются редкоземельные элементы, поскольку они обеспечивают надежные цвета. Эти красители могут быть подобраны для получения конкретного оттенка, что позволяет добиться лучшего соответствия естественному цвету зубов каждого пациента.

Смешивание порошка

В методе смешивания порошков редкоземельные красители смешиваются непосредственно с порошком диоксида циркония перед высокотемпературным спеканием. Во время нагревания ионы красителя смешиваются со структурой диоксида циркония, обеспечивая равномерный цвет по всему материалу. Этот метод обеспечивает равномерное окрашивание, уменьшая несоответствия, которые могут возникнуть при окрашивании погружением, например, отклонения из-за толщины материала. Порошковое смешивание создает однородный цвет и меньше влияет на яркость материала.

Однако добавление редкоземельных элементов в диоксид циркония может несколько изменить его свойства. Тщательное смешивание и корректировка обеспечивают равномерный цвет, не влияя на прочность материала.

Влияние окрашивания редкоземельными элементами на свойства материала

Стоматологическая керамика должна обладать двумя основными качествами: высокой прочностью и безопасностью для организма. Диоксид циркония хорошо справляется с обеими задачами, но добавление красителя иногда может повлиять на эти качества. Очень важно контролировать количество и тип используемых редкоземельных элементов.

Механические свойства

Зубные материалы должны выдерживать сильные нагрузки при откусывании, особенно в задней части полости рта. Моляры человека могут оказывать усилие до 700 Н и более, поэтому стоматологическая керамика должна обладать прочностью на изгиб не менее 800 МПа. Исследования показывают, что добавление небольшого количества редкоземельных элементов может незначительно повлиять на прочность диоксида циркония, но правильный контроль этих красителей позволяет сохранить материал достаточно прочным для клинического использования.

Безопасность и биосовместимость

Перед использованием в организме медицинские материалы должны пройти строгие тесты на безопасность, включая тесты на цитотоксичность, чтобы убедиться, что они не наносят вреда клеткам. Большинство редкоземельных элементов, используемых при окрашивании зубов, относятся к группе "легких редкоземельных". Хотя некоторые из этих элементов могут обладать небольшой токсичностью при высоких уровнях, ничтожные количества, используемые в зубных красках, безопасны. Исследования показывают, что небольшое количество легких редкоземельных элементов может даже помочь в профилактике рака. Таким образом, редкоземельные элементы безопасны и эффективны для создания натуральных цветов в стоматологической керамике.

Заключение

Редкоземельные элементы, такие как церий, празеодим, эрбий и неодим, позволяют добиться реалистичного цвета зубных протезов. С помощью таких методов, как иммерсионное окрашивание и смешивание порошков, диоксид циркония можно окрасить в цвет, соответствующий натуральным зубам, сохранив при этом прочность и безопасность. Тщательно контролируя тип и количество редкоземельных элементов, производители обеспечивают баланс между цветом и долговечностью. Такие компании, как Stanford Advanced Materials (SAM), поставляют высококачественные редкоземельные элементы для удовлетворения этих потребностей в современных стоматологических материалах.