بهبود خواص لومینسانس چینی دندانپزشکی با استفاده از سیلیکون کارباید

1016 بازدید
مدت زمان مطالعه 3 دقیقه

بهبود خواص لومینسانس چینی دندانپزشکی با استفاده از سیلیکون کارباید

مقدمه: یک ماده ترمیمی ایده آل دندانی باید خواص بازتاب نور، انتشار و فلورسانس مشابه دندان طبیعی داشته باشد. دندانهای طبیعی همواره تحت نور فرابنفش فلورسانس آبی شدید منتشر میکنند که این خود باعث سفیدتر و براقتر دیده شدن دندانها در نور روز میشود. یکی از محدودیتها در تلاش برای مشابه سازی مواد ترمیمی، ساختار منحصر به فرد دندان طبیعی است.

مواد و روشها: در یک بررسی آزمایشگاهی یک نمونه شاهد (بدون سیلیکون کارباید) و سه نمونه از چینی دندانپزشکی با درصدهای مختلف تخلخل با افزودن 1، 2 و 3 درصد سیلیکون کارباید تهیه و شدت لومینسانس آنها با اسپکتروفوتومتر بررسی و با دندان طبیعی مقایسه شدند.

یافته ها: تصویر 1، الگوی XRD نمونه 2 درصد وزنی سیلیکون کاربید را بعد از سینترینگ در دمای 1150 درجه سانتیگراد نشان میدهد.

همانطور که در این نمودار دیده میشود، در ساختار نمونه بعد از سینتر شدن سیلیسیم کاربید دیده نمیشود، بلکه سیلیسیم به صورت SiO₂ در ساختار وجود دارد. نتایج نشان میدهد بعد از سینتر شدن SiC اکسید شده و به صورت SiO₂، CO₂ درآمده است. تشکیل لایه محافظ SiO₂ بر روی سطح به دلیل انجام فرآیند در اتمسفر هوا رخ داده است.

در تصویر 2 (B ،A و C) نتایج آنالیز SEM از نمونه ها با درصد سیلیکون کارباید 1 تا 3 درصد نمایش داده شده است.

تصویر 1: الگوی XRD نمونه پرسلن با مقدار سیلیکون کارباید 2 وزنی بعد از سینتر شدن در دمای 1150 درجه سانتیگراد

تصویر 2: A) نمونه 1 درصد، B) نمونه 2 درصد، C) نمونه 3 درصد سیلیکون کارباید

با توجه به تصاویر SEM میتوان افزایش درصد تخلخل را در اثر افزایش سیلیسیم کارباید در دمای 1150 درجه سینتر مشاهده کرد. در مقدار 1 درصد کاربید سیلیکون به دلیل کم بودن کربن در ساختار، حجم گاز CO₂ ناشی از اکسیداسیون کم بوده در نتیجه تخلخل های کروی بسیار ریزی تشکیل شده است. در حالت کلی تخلخل هایی که به این روش ایجاد میشوند ایزوله و غیر پیوسته هستند و به دلیل ویسکوزیته بالای فاز مایع نمیتوانند از ساختار خارج شوند (تصویر A-2) و میانگین اندازه تخلخلها از 100 میکرون تجاوز نمیکنند. در مقدار 2 درصد کاربید سیلیسیم به دلیل افزایش حجم کربن نسبت به حالت اول مقدار گاز بیشتری ایجاد شده و تخلخل های پیوسته بیشتری به وجود می آیند که اندازه آنها 120 میکرومتر میباشد (تصویر B-2). در حالت سوم با سیلیسیم کاربید 3 درصد، بیشترین حجم گاز CO₂ در ساختار ایجاد شده است که باعث ایجاد تخلخل های به هم پیوسته و بزرگ میشود (تصویر C-2). در این حالت اندازه تخلخل ها تا 170 میکرومتر افزایش یافته است. در حقیقت با افزایش درصد سیلیکون کارباید حجم گاز ایجاد شده افزایش می یابد و از به هم پیوستگی این گازها تخلخلهایی با اندازه بزرگتر ایجاد میشود.

تصویر 3 مقدار سیلیسیم کاربید را در اندازه تخلخل ها برای نمونه های سینتر شده در دمای 1150 به مدت 20 دقیقه نشان میدهد. در شرایط یکسان نمونه های با درصد سیلیکون کاربید 3 درصد بیشترین تخلخل و نمونه های با درصد کاربید سیلیسیم 1 درصد کمترین تخلخل را دارا میباشند. با افزایش مقدار سیلیکون کارباید در ساختار اندازه تخلخل ها افزایش یافته است که در مقادیر 2 تا 3 درصد این افزایش قابل ملاحظه است.

تصویر 4، نتایج به دست آمده از اسپکتروسکوپی نوری را بر روی هر یک از چهار نمونه چینی دندانپزشکی و نیز نمونه دندان طبیعی را به صورت میانگین شدت نور خروجی در گروههای مختلف به تفکیک درصد تخلخل نمونه نشان میدهد. ساختار دندان طبیعی در محدوده مینا و عاج تقریبا مشابه و دارای 30 درصد مواد معدنی (غیرآلی شامل پروتئینها) و آب 70 درصد هیدروکسی آپاتیت CA₁₀(PO₄)₆(OH)₂ از نظر وزنی و به ترتیب 55 درصد و 45 درصد از نظر حجمی است.

همانطور که در شکل 4 نشان داده شده است با افزایش تخلخل شدت انتشار فوتونها در مقایسه با هم و با نمونه کنترل افزایش داشته و به دندان طبیعی نزدیک شده است. با افزایش سیلیکون کارباید در ساختار، تخلخلهایی ایجاد میشود که به سبب آن شدت رسیدن فوتونها به فتوسل افزایش مییابد. تفاوت میان نمونه شاهد و نمونه های همراه با سیلیکون کارباید موید این مطلب است. در درصدهای بالاتر سیلیکون کارباید شدت فوتونها افزایش یافته و به دندان طبیعی نزدیکتر شده است، که نشان دهنده تأثیر مناسب ایجاد تخلخلهای به هم مرتبط در چینی دندانپزشکی بر روی خواص لومینسانس آن میباشد.