Глава 1. Стоматологическое материаловедение как наука

Основной метод исследования в стоматологическом материаловедении — определение комплекса свойств и характеристик материалов, имеющих ключевое значение для их применения в условиях полости рта. Эти характеристики отражаются в изменениях следующих свойств материалов: теплопроводности, изменения размеров и объема при изменениях температуры, способности к впитыванию ротовых жидкостей и возможности провоцировать возникновение гальванических токов. Кроме того, важны и оптические свойства материалов, определяющие эстетическое качество восстановления зубов.

Изменения, происходящие в материале вследствие химических взаимодействий и реакций, отражают его химические свойства. Функциональные нагрузки, действующие на восстановительные стоматологические материалы, предъявляют требования к их механическим свойствам.

Результаты исследования свойств стоматологических материалов имеют не только теоретическое, но и практическое значение, так как позволяют регулировать свойства материалов путем изменения их состава, разработки оптимальных методов и технологий применения в различных областях стоматологии.

Весь комплекс свойств стоматологических материалов принято делить на физические, механические, химические и биологические (рис. 1.1). Важно учитывать аспекты, связанные с эстетикой, они влияют на внешний вид материала: цвет, полупрозрачность, блеск поверхности, флюоресценцию. Помимо этого, не будем забывать про технологические свойства материалов, определяющие удобство и эффективность их применения в клинической практике врача-стоматолога. Важно отметить, что технологические свойства включают не только физические, но и химические показатели. К физическим свойствам относят реологические, включающие вязкость, тиксотропию, текучесть материала. Из раздела химических будут рассмотрены время твердения и рабочее время материала.

Рис. 1.1. Основные свойства стоматологических материалов

Строго разграничить свойства стоматологических материалов не всегда возможно, поэтому для их характеристики чаще используют комплексные понятия: физико-механические и физико-химические свойства. Следует отметить, что на эстетические характеристики и параметры биосовместимости материалов влияют их физические и химические особенности.

К физическим свойствам материалов относят плотность, температуру плавления и кипения, тепло- и электропроводность, термические коэффициенты линейного и объемного расширения, поверхностное напряжение, цвет, фазовые превращения и множество других.

Материалы по физическим свойствам делят на две основные группы:

• изотропные (свойства материала одинаковы в любых направлениях, например металлы, каучук);
• анизотропные (свойства материала в различных направлениях неодинаковы, например дерево, волокна, слоистые пластики).

К химическим относят свойства, проявляющиеся при химическом взаимодействии материала или его компонентов со средой полости рта. Примером такого взаимодействия могут быть реакции между ионами фтора, кальция и фосфора, входящими в составы профилактических материалов, с твердыми тканями зуба. С химическими свойствами материалов связаны такие важные для применения в стоматологии процессы, как отверждение материалов, механизмы адгезионного взаимодействия восстановительного материала с окружающими тканями. Одно из требований, предъявляемых к конструкционным материалам в стоматологии, — их химическая инертность. Некоторые металлы и сплавы не используют для изготовления зубных конструкций из-за склонности к коррозии, что может привести к разрушению материала. К химическим свойствам материалов относят их окисляемость и растворимость, включая растворимость под воздействием окружающей среды полости рта и пищевых продуктов. Для оценки коррозионной устойчивости стоматологических материалов в различных условиях применяют метод испытаний в жидкости с полным погружением, паре, кипящем солевом растворе, атмосфере, лабораторных условиях.

Механические свойства — прочность на растяжение, сжатие, изгиб, кручение, удар, твердость и др. — характеризуют сопротивление материалов воздействию различных нагрузок и подчиняются законам механики — разделу физики, изучающему закономерности влияния энергии и силы на физические тела. Жевательные и другие функциональные нагрузки — силы, действующие на стоматологические материалы при замещении ими утерянных натуральных тканей зубов или зубного ряда. Механические свойства в значительной мере определяют область применения стоматологических материалов при восстановлении зубов.

В зависимости от выполняемой функции, характера пищи и вида зуба (резцы, клыки, премоляры, моляры) жевательная нагрузка на зубы колеблется в диапазоне от 50–500 Н, наибольшая нагрузка приходится на жевательные зубы. Под действием нагрузки в твердом теле происходят деформации. Различают упругие (обратимые) деформации, когда после снятия нагрузки твердое тело возвращается в свою первоначальную форму, и остаточные (необратимые) пластичные деформации, когда после прекращения действия нагрузки форма и размеры тела изменяются.

Прочность восстановительного материала имеет принципиальное значение для выбора вида восстановления зубов и зубочелюстной системы. Прочностью обычно называют способность какого-либо предмета или изделия (в детской стоматологии преимущественно пломбы или преформованной коронки) противостоять приложенным к ним нагрузкам, не разрушаясь и не проявляя излишнюю и необратимую деформацию.