Συγκριτική μελέτη μηχανικών ιδιοτήτων σύνθετων ρητινών και τεχνικών ελέγχου τους

Abstract

Objective: The objective of this study was in first place to characterize a range spectrum of mechanical properties of four representative types of modern dental resin composites and in second place to investigate their possible interrelations.Methods: Four composite resins were used, a microhybrid (Filtek Z-250), a nanofill (Filtek Ultimate), a nanohybrid (Majesty posterior) and an ormocer (Admira). The mechanical properties investigated were Flexural Modulus and strength (three point bending), Brinell hardness, Impact strength, and mode Ι and mode II Fracture Toughness employing SENB and Brazilian tests. Fractographic analysis was carried out in an SEM to determine the origin of fracture for specimens subjected to SENB, Brazilian and Impact Strength testing. The results were statistically analyzed employing ANOVA and Tukey post hoc test (a=0.05) while Pearson correlation was applied among the mechanical properties.Results: Statistical significant differences were found between the mechanical properties of materials tested apart from mode I Fracture Toughness measured by Brazilian test. The latter significantly underestimated the mode I Fracture Toughness due to analytical limitations and thus its validity is questionable. Fractography revealed that the origin of fracture is located at notches for fracture toughness tests and contact surface with pendulum for Impact strength testing. Pearson analysis illustrated a strong correlation between modulus of elasticity and hardness (r=0.87). Lower correlations were allocated between Flexural Modulus and Flexural Strength (r=0.40) and Flexural Strength and Hardness (r=0.39), and Impact Strength and hardness (r=0.40).Significance: Since the four types of dental resin composite tested exhibited large differences among their mechanical properties differences in their clinical performance is also anticipated.

Σκοπός: Σκοπός της ερευνητικής αυτής εργασίας ήταν η σύγκριση μηχανικών ιδιοτήτων τεσσάρων σύγχρονων σκευασμάτων συνθέτων ρητινών, τα οποία ανήκουν σε διαφορετική κατηγορία, και η διερεύνηση πιθανής συσχέτισης μεταξύ των ιδιοτήτων τους.Υλικά και μέθοδος: Χρησιμοποιήθηκαν τέσσερεις σύνθετες ρητίνες, μια μικροϋβριδική (Filtek Z-250), μια νανόκοκκη (Filtek Ultimate), μια νανοϋβριδική (Majesty Posterior), και μια κεραμομεταλλική (Admira). Οι μηχανικές ιδιότητες που μελετήθηκαν ήταν το μέτρο ελαστικότητας, η αντοχή στην κάμψη, η σκληρότητα κατά Brinell, η κρούση κατά IZOD, και ο συντελεστής δυσθραυστότητας τύπου Ι και τύπου ΙΙ, μέσω των τεχνικών SENB και Brazilian. Στη συνέχεια έγινε παρατήρηση σε ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης με σκοπό την ποιοτική ανάλυση της επιφάνειας θραύσης. Η στατιστική επεξεργασία έγινε με ανάλυση της διακύμανσης (Anova) κατά δύο κριτήρια (υλικό και τεχνική) για το συντελεστή δυσθραυστότητας, και κατά ένα κριτήριο (υλικό) για τις υπόλοιπες ιδιότητες. Ακολούθησε διαδικασία πολλαπλών συγκρίσεων (Tukey test HSD). Η διερεύνηση της συσχέτισης μεταξύ των μηχανικών ιδιοτήτων πραγματοποιήθηκε με τη μέθοδο Pearson.Αποτελέσματα: Παρουσιάστηκαν στατιστικά σημαντικές διαφορές μεταξυ των υλικών για όλες τις ιδιότητες, εκτός από το συντελεστή δυσθραυστότητας τύπου Ι με την τεχνική Brazilian. Η εγκυρότητα της τεχνικής Brazilian αμφισβητείται, εξαιτίας της έντονης υποεκτίμησης του συντελεστή δυσθραυστότητας. Η ανάλυση της επιφάνειας θραύσης υποδεικνύει ότι η έναρξη της θραύσης πραγματοποιήθηκε στο βάθος της εντομής στις δοκιμασίες συντελεστή δυσθραυστότητας, και στην περιοχή επαφής του δοκιμίου με το εκκρεμές στη δοκιμασία κρούσης. Βρέθηκε ισχυρή συσχέτιση μεταξύ σκληρότητας και μέτρου ελαστικότητας (r=0.87), ακολουθούμενη από μια ασθενέστερη συσχέτιση μεταξύ μέτρου ελαστικότητας και αντοχής στην κάμψη (r=0.40), αντοχής στην κάμψη και σκληρότητας (r=0.39), και κρούσης και σκληρότητας (r=0.40).Συμπεράσματα: Οι τέσσερεις τύποι συνθέτων ρητινών παρουσίασαν σημαντικές διαφορές μεταξύ των μηχανικών ιδιοτήτων τους, και αναμένονται διαφορές στην κλινική τους συμπεριφορά.