بررسی اثر یك UDMA جدید بر خواص مكانیكی كامپوزیت دندانی آزمایشی
فهرست مطالب
عنوان صفحه
فصل اول: مقدمه
1-1- دلایل انتخاب موضوع 2
1-2- بیان مسأله 4
1-3- تعریف واژه های عملیاتی 7
فصل دوم: بررسی پیشینه پژوهش
2-1- تاریخچه 10
2-2- مروری بر مقالات 14
فصل سوم: اهداف و فرضیات
3-1- هدف كلی 27
3-2- اهداف اختصاصی 27
3-3- فرضیات 28
فصل چهارم: مواد و روشها
4-1- متغیرهای تحقیق و مقیاس سنجش متغیرها 30
4-2- جامعه مورد بررسی، تعداد نمونه 32
4-3- طرح جمع آوری اطلاعات 32
4-4-طرح تجزیه و تحلیل آماری 36
4-5- مسائل اخلاقی و انسانی طرح 36
4-6- روش اجرای تحقیق 37
فصل پنجم: یافته ها
فصل ششم: بحث و نتیجه گیری
6-1- بحث 49
6-2- نتیجه گیری 56
6-3- مشکلات و پیشنهادات 57
منابع 58
ضمیمه 64
فهرست جداول
عنوان صفحه
جدول 4-1- ساختمان شیمیایی فیلر شیشه 35
جدول 5-1- مقادیر fracture toughness، استحکام خمشی و مدول خمشی نمونه های مختلف 39
فهرست اشکال
عنوان صفحه
شکل 4-1- قالب استفاده شده برای آزمون Fracture toughness 34
شکل 4-2- قالب استفاده شده برای آزمون استحکام خمشی 34
شکل 4-3- روش اندازه گیری خواص به روش 3-point bending 34
شکل 4-4- فیلر شیشه 40
شکل 4-5- مخلوط رزینهای Bis-GMA/TEGDMA/UDMA 40
شکل 4-6- مراحل تهیه کامپوزیت 40
شکل 5-1- چغرمگی شکست نمونه های شامل مقادیر مختلف IP-UDMA 41
شکل 5-2- استحکام خمشی نمونه های شامل مقادیر مختلف IP-UDMA 41
شکل 5-3- مدول خمشی نمونه های شامل مقادیر مختلف IP-UDMA 41
شکل 5-4- ارزیابی SEM سطح شکست با بزرگنمایی 8000 43
شکل 5-5- ارزیابی SEM سطح شکست با بزرگنمایی 100 43
شکل 5-6- ارزیابی سطح شکست توسط استریومیکروسکوپ 43
شکل 5-7- ارزیابی سطح شکست توسط استریومیکروسکوپ 43
شکل 5-8- منحنی نیرو به جابجایی برای آزمون چغرمگی شکست 44
شکل 5-9- منحنی نیرو به جابجایی برای آزمون استحکام خمشی 44
عنوان: بررسی اثر یک UDMA جدید برخواص مکانیکی کامپوزیت دندانی آزمایشی
چكیده:
اهداف: هدف از این مطالعه بررسی اثر UDMA جدید بر خواص مكانیكی كامپوزیت دندانی آزمایشی و مقایسه آن با كامپوزیتهایی كه است تنها براساس مونومرهای متداول بكار رفته در كامپوزیتهای دندانی (BisGMA/TEGDMA) می‌باشند.
روشها: یك ماتریكس رزینی حاوی 60% وزنی Bis-GMA و 40% وزنی TEGDMA تهیه شد. 5/0% وزنی كامفوركینون و 5/0% وزنی DMAEMA به عنوان آغازگر در سیستم حل شدند. سپس IP-UDMA با غلظتهای 5، 10، 20 و 30 phr به پایه رزینی در پنج گروه آزمایشی افزوده شدند. فیلرهای شیشه سایلنیزه با متوسط اندازه ذرات 4-2 میكرون به پایه رزینی اضافه شدند. 8 نمونه برای هر گروه آماده شد. بطوریكه كامپوزیتهای آزمایشی داخل قالبهای تست مربوطه قرار داده شده و به نمونهها از هر سمت 3 بار بصورت پوششی هر بار به مدت 40 ثانیه نور تابانده شد. لبه‌های نمونهها توسط كاغذ سمباده صاف شدند و در دمای محیط به مدت 24 ساعت قرار گرفتند.
برای اندازه‌گیری چغرمگی شكست (Fracture toughness) و استحكام خمشی (Flexural strenght)، تست خمش سه نقطه‌ای با روشهای استاندارد انجام گرفت.
نتایج توسط آزمونهای آماری ANOVA و Tukey's test بررسی شدند.
یافتهها: گروه 10% UDMA بالاترین میزان Fracture toughness، و گروه 5% UDMA بالاترین استحكام خمشی را بین تمامی گروهها داشتند.
اهمیت: تهیه کامپوزیت دندانی با خواص بهتر یکی از اهداف دندانپزشکی ترمیمی میباشد. یافته ها پیشنهاد می کنند که افزودن UDMA جدید باعث خواص مکانیکی برتر در کامپوزیتهای دندانی می شود.
Effect of a novel uerthane dimethacrylate on the mechanical properties of an experimental dental composite
Abstract Objectives. The aim of this study was to investigate the influence of a new UDMA on the mechanical properties of an experimental resin composite and to compare these with the properties of composites based on conventionally used Bis-GMA/TEGDMA monomers.
Methods. A resin matrix containing 60 wt.% Bis-GMA and 40 wt.% TEGDMA was prepared. 0.5wt.% champhorquinone and 0.5 wt.% dimethyl aminoethyl methacrylate were dissolved in the resin as photo-initiator system. The new UDMA in five groups was added into the base resin matrix in different concentrations. Then these resins were loaded with 71wt.% silanized filler. Experimental composites were prepared by mixing the silane-treated filler with the resin matrix. The prepared pastes were inserted into the test molds and light cured. Fracture toughness, flexural strength and modulus of elasticity of these composites were evaluated using standard methods. Eight specimen of each group were prepared for each mechanical test and light cured. After 24hrs storage at room temperature 3-point bending test were performed with a span length of 20mm at a crosshead speed of 0.1mm/min for fracture toughness specimen and 0.5mm/min flexural specimen. Data were analyzed by ANOVA and Tukey's test (p=0.05).
Results. Resin composites with the new UDMA showed an increase in fracture toughness at the 10-20 phr of UDMA. Flexural strength also increased at the levels of 5-10 phr of the new monomer.
Significance. Preparation of dental resin composites with improved and tailor made properties is one of the goals in restorative dentistry. Findings suggest that adding the new UDMA will result in improved mechanical properties especially the fracture toughness.
فصل اول
مقدمه
1-1 دلایل انتخاب موضوع:
1- با انجام این تحقیق به این سوال پاسخ داده می شود كه آیا مونومر UDMA جدید می تواند خواص مكانیكی كامپوزیت ساخته شده از مونومرهای متداول (Bis-GMA / TEGDMA ) را بهبود بخشد.
2- توانایی انجام این تحقیق، در پژوهشگاه پلیمرو پتروشیمی ایران از نظر تخصصی و پرسنلی كاملاً وجود داشت.
3- با توجه به این كه دوام ترمیمهای كامپوزیتی با خواص مكانیكی
كامپوزیتها ارتباط مستقیم دارند، پیدایش یك تركیب جدید كامپوزیت دندانی كه بتواند این خواص را بالا ببرد، از جمله نیازها و اولویتها می باشد. امروزه پیدایش كامپوزیتی با مونومری متفاوت كه خواص مكانیكی برتری نسبت به مونومرهای موجود داشته باشد به عنوان یك چالش در مواد دندانی در نظر گرفته می شود.
4- ساخت این كامپوزیت آزمایشی بر اساس یك مونومر متفاوت و بررسی خواص مكانیكی آن در زمان محدود ( حدود 3 ماه ) انجام پذیر بود.
5- با توجه به اینكه در این طرح یك نوع مونومر كاملاً جدید مورد استفاده قرار گرفت که احتمالا می توانست تأثیرات مثبتی روی خواص كامپوزیت داشته باشد، میزان هزینه منظور شده برای طرح در مقابل نوآوری آن بسیار ناچیز بود.
6- با توجه به تجربیات ارزشمندی كه در زمینه ساخت و بررسی خواص كامپوزیت و همچنین سنتز مونومرهای مختلف در پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران وجود داشت و همچنین با توجه به اینكه مونومر فوق در آزمونهای اولیه خواص خوبی را ارائه داده بود، به كار بستن تجربیات عملی قبلی همراه با استفاده از علوم روز میتوانست منجر به انجام پژوهشی مطابق با استانداردهای جهانی و مرزهای دانش گردد.
بدیهی است گام نهادن در وادی علوم مواد دندانی نیاز به انجام پژوهشهایی از این نوع دارد كه می تواند باعث ارتقاء دانش و سربلندی ایران شود.
1-2- بیان مسأله:
پیدایش مونومر Bis-GMA و كامپوزیتهای دندانی توسط Bowen و معرفی آنها به دندانپزشكی ترمیمی بسیار موفقیت آمیز بود، بطوریكه به زودی این مواد به عنوان مواد پر كننده زیبا مورد قبول واقع شدند. امروزه هدف نهایی تحقیقات كامپوزیتهای دندانی پیشرفته این است كه موادی تولید كنند كه بتوانند در تمامی موارد جایگزین آمالگام گردند]1[.
تاكنون مواد گوناگونی از جمله آلیاژهای گالیوم، كامپوزیتهای بهبود یافته، گلاس آینومرهای تقویت شده و انواع مختلف سرامیكها مورد مطالعه قرار گرفته اند.
ملاحظات كلیدی برای مقبول بودن یك ماده مناسب شامل: قیمت پائین تر، ملاحظات محیطی، مقاومت سایشی و مقاومت در برابر شكستگی، و راحتی كاربرد كلینیكی می باشد. تا كنون هیچ ماده ای كه تمامی این خواص را دارا باشد تهیه نشده است ولی با توجه به پیچیدگی و قیمت بالای سرامیكهای دندانی و آلیاژهای فلزی، كامپوزیتهای دندانی بهترین امكان برای ایجاد یك ماده جایگزین واقعی برای آمالگام در آینده نزدیك هستند]2[.
گرچه كامپوزیتهای دندانی امروزی كاربرد كلینیكی آسانی دارند، زیبا هستند و قیمت نسبتاً پائینی دارند ولی همواره سه مشكل عمده در ارتباط با دوام كلینیكی آنها مطرح می باشد: انقباض حین پخت شدن، مقاومت پائین به شكستگی، علاوه بر اینها كامپوزیتها سایش بیشتری نسبت به سرامیكها دارند]4[. با وجود اینکه خواص مکانیکی کامپوزیت بیشتر تحت تأثیر فیلر است ولی ماتریکس ارگانیک نیز در استحکام، سفتی (stiffness) و مقاومت در برابر سایش نقش قابل توجهی دارد. تغییراتی که تا کنون در کامپوزیتهای تجاری ایجاد شده بیشتر روی تکنولوژی فیلر بوده است در حالیکه مونومر رزینی تقریبا بدون تغییر باقی مانده است]3[.
مقاومت در برابر شكست پائین كامپوزیتهای دندانی امروزی خصوصیتی است كه كاربرد آنها را بسیار محدود می سازد]4[.
تا كنون توجه بسیاری برای سنتز مونومرهای جدید شده است تا جایگزینی برای فائق آمدن بر این مشكلات فراهم شود]5[.
انتظار می رود كه با استفاده از مونومرهایی با خواص مطلوبتر بتوان دوام كلینیكی ترمیمهای كامپوزیت را بیشتر كرده و موارد كاربرد آنها را گسترش داد]3[.
پلیمریزاسیون نوری دی متاکریلات توسط نور مرئی در حضور یك آغاز گر نوری مناسب منجر به تشكیل ساختار شبکه ای (Cross-Linked) می شود كه در مواد دندانی كاربرد دارد. رزینهای با پایه آکریلات بعلت واكنش پذیری بالای مونومرهای آکریلات بیشترین استفاده را در سیستم های نورپخت (light – cure) دارند. امروزه دی متاکریلاتهای جدید بسیاری به عنوان جایگزین برای مواد ماتریکس کامپوزیتهای دندانی بکار رفته است تا خواص بهتری برای کامپوزیتهای دندانی حاصل شود]11[.
در پژوهشی که در پژوهشگاه پلیمرو پتروشیمی ایران انجام شد، یک نوع مونومر رزینی یورتان دی متاکریلات (UDMA) جدید با وزن مولکولی بالاتر، با واکنش دو اکی والان ایزوفورون دی ایزوسیانات (IPDI) و یک اکی والان پلی اتیلن گلیکول 400 (PEG400) سنتز شده است. نتایج موجود این UDMA جدید نشان دادند که این مونومر درجه تبدیل (degree of conversion) بالاتری در مقایسه با مونومر Bis-GMA ای که بطور معمول استفاده می شود، دارد. همچنین refracfive index آن خیلی نزدیك به refractive index فیلرهای شیشه ای می باشد كه در كامپوزیتهای دندانی بكار می روند.]11[ مطالعه حاضر، یك تحقیق اولیه برای كاربرد این UDMA به عنوان مونومر کامپوزیتهای دندانی می باشد. در این مطالعه برخی خواص مکانیکی کامپوزیت سنتز شده با درصدهای مختلف این UDMA اندازه گیری شد و با خواص كامپوزیتی كه تنها بر پایه Bis-GMA/TEGDMA بود، مقایسه گردید.
از آنجائیكه كامپوزیتهای امروزی برای ترمیم دندانهای خلفی نیز بكار می روند، احتمالاً شکست (Fracture) ترمیم می تواند دلیل قابل توجهی برای Failure آن باشد.
ممكن است نتایج مطرح شده در این تحقیق بتوانند شاخص مفیدی از مقاومت به چنین شكستهایی باشند. همچنین می توان با تحقیقات بیشتر روی خواص دیگر كامپوزیت ساخته شده با این مونومر جدید، آن را به كارخانه های سازنده به عنوان كامپوزیتی با خواص مكانیكی بالا ارائه نمود.
1-3- تعریف واژه های عملی
چغرمگی شکست (Fracture toughness): یک خصوصیت ذاتی است که توانایی ماده برای مقاومت در برابر انتشار ترک (crack) از درزهای (flaw) موجود را نشان میدهد ]14[.
KIC: شدت استرس بحرانی در نوک درز (flaw) را شرح میدهد که باعث انتشار ترک (crack) تحت شرایط (Mode I , tensile) Plane-Strain می شود ]14[.
Plane strain: حالتی از توزیع کرنش (strain) در ماده است که در آن مولفههای کرنش در یکی از جهتهای (مثلا جهت z) صفر است. یعنی و فقط مولفه های کرنش در یک صفحه صفر نیستند. با توجه به اینکه معادلات استفاده شده برای اندازه گیری Fracture toughness برای شرایط plane strain (کرنش صفحه ای) بدست آورده شده است، درنمونه سازی برای آزمون ضخامت نمونه به اندازهای انتخاب میشود که این شرایط برقرار باشد. نمونههای انتخاب شده برای آزمون Fracture toughness در کار حاضر مطابق استاندارد E399 انتخاب شدند که در آنها نمونهها به اندازه کافی ضخیم هستند (معادل mm5/2) تا شرایط plane strain برقرار باشد
جهت دریافت فایل بررسی اثر یك UDMA جدید بر خواص مكانیكی كامپوزیت دندانی آزمایشی لطفا آن را خریداری نمایید