Данная информация предназначена для специалистов в области здравоохранения и фармацевтики. Пациенты не должны использовать эту информацию в качестве медицинских советов или рекомендаций.
Ученые предложили новую технологию печати инструментов для стоматологии
Российские ученые НИТУ МИСИС и Сколтеха впервые предложили изготавливать важный стоматологический инструмент – самоадаптирующийся файл для очистки зубных каналов – при помощи селективного лазерного плавления (СЛП).
Исследователи достигли высокой разрешающей способности технологии СЛП
(порядка 100 мкм) и в ряде случаев, предложенная учеными технология позволит
сократить и удешевить производство инструментов. Результаты исследования
опубликованы в журнале Materials.
Нередко причиной возникновения зубной боли могут быть воспаления во
внутренних тканях зуба, которые находятся в корневых каналах. Во избежание
распространения инфекции, проводится эндодонтическая операция, при которой врач
очищает корневой канал от инфекции и проводит дезинфекцию образовавшейся полости
при помощи стоматологического файла.
С помощью классических файлов обрабатывать каналы неправильной и сложной
формы, например, С-образной, весьма затруднительно, поэтому врачам приходилось
расширять канал за счет удаления дентина, иногда оставляя значительное
количество инфицированных тканей внутри зуба.
Ситуация изменилась, когда появилась инновационная система САФ –
самоадаптирующийся файл, который представляет собой небольшую трубку, внутри
которой находится плоская сеточка с повышенной гибкостью, благодаря чему файл
может подстраиваться практически под любую анатомическую форму канала.
Самоадаптирующиеся файлы изготавливают из никелида титана – устойчивого к
коррозии материала с высокой биосовместимостью и со сверхупругими свойствами,
при помощи лазерной резки. Однако ввиду особенности формы инструмента, в
результате производства заготовки получается довольно много отходов и дорогой
материал используется очень неэффективно.
Российские ученые из Университета МИСИС и Сколковского института науки и
технологий впервые предложили изготавливать самоадаптирующиеся файлы при помощи
аддитивных технологий, а именно селективного лазерного плавления (СЛП). Как
отмечают исследователи, в ряде случаев, предложенная технология позволит
сократить и удешевить производство. Вместо «удаления» большого количества
материала из заготовки, в методе СЛП предполагается его послойное «добавление»
при печати. Таким образом, за счет возможности многократного использования
порошка количество отходов сократится до 70%.
«Основная задача данного исследования – изучить возможности использования
технологии для прямого лазерного выращивания специальных стоматологических
инструментов. Сложность заключалась в том, что традиционные методы 3D-печати не
приспособлены для производства изделий с размерным фактором менее 200-300 мкм, в
то время как структурный элемент стоматологического файла меньше – порядка 100
мкм. Мы предложили свой алгоритм слайсера для печати единичными векторами,
который увеличивает разрешающую способность технологии до ее физического
предела, если не брать в расчет аппаратные модификации классических СЛП
установок», – рассказал соавтор исследования Станислав Чернышихин, аспирант
Сколковского института науки и технологий.
Ученые изготовили прототипы эндодонтических самоадаптирующихся файлов из
никель-титанового сплава и продемонстрировали возможность изготовления
инструмента по технологии СЛП, также произвели оптимизацию технологических
параметров и выполнили механические испытания для достижения необходимых
функциональных свойств изделия.
«Объект для печати разделяется на отдельные слои толщиной порядка 30 микрон и
для каждого слоя выполняется одинаковый цикл: порошок наносится тонким слоем в
зону построения, лазер сканирует данный слой, локально сплавляя порошок, а
платформа построения опускается на толщину слоя. Таким образом, мы послойно
наращиваем объект заданной формы. Данная технология позволяет изготавливать
изделия сложной геометрии, в том числе имеющие внутреннюю пористость, и
проводить печать из некоторых материалов, которые сложно обрабатывать, например,
никелевые суперсплавы», – поясняет соавтор исследования, научный сотрудник
лаборатории «Катализ и переработка углеводородов» Университета МИСИС, Иван
Пелевин.
Как отмечают исследователи, другим возможным применением данной технологии
могут стать персонифицированные сверхупругие стенты для коронарных сосудов. Как
и в случае стоматологических файлов, стенты обладают сложной геометрией, и
элементами конструкции порядка 100 мкм. Однако для стентов необходимы довольно
глубокие исследования усталостных характеристик, биосовместимости и деградации
сверхупругости для напечатанного материала из-за непосредственного вмешательства
в тело человека в ходе стентирования.
В будущем ученые планируют значительно расширить исследования механических
свойств изделий для детального сравнения напечатанных изделий с файлами,
полученными по классической технологии – лазерной резке. В ближайшее время
полученные файлы будут протестированы учеными из МГМСУ на зубных макетах.
Заявка по патенту на изобретение на данном этапе проходит финальную
экспертизу. Исследования проводились при поддержке фонда РФФИ (20-51-56011) и
Программы трансляционных исследований и инноваций «Сколтеха».