Effect of non-thermal plasma treatment on the bonding property of Bio-HPP post and core materials

عندما يتضرر السن في عمقه، بحيث لا يتبقى منه هيكل طبيعي كافٍ لحمل التاج، يلجأ أطباء الأسنان غالباً إلى إدخال وتد (post) داخل الجذر ليعمل كمرساة. ولعقود من الزمن، كانت الأوتاد المعدنية هي المعيار السائد، لكنها صلبة ويمكن أن تسبب أحياناً تصدع السن لأنها لا تنحني مثل العظام الطبيعية. أما البديل الأحدث، المكون من بوليمر عالي الأداء معزز بجزيئات سيراميك دقيقة، فيقدم حلاً أكثر مرونة يحاكي حركة السن الطبيعية. ومع ذلك، فإن هذه المادة خاملة كيميائياً وناعمة، مما يجعل لصقها بإحكام بالسن أمراً صعباً للغاية. وإذا فشل هذا الالتصاق، يمكن للترميم بأكمله أن يرتخي أو يسقط. ومن هنا، يكمن التحدي في إيجاد طريقة لجعل هذه المادة الحديثة والزلقة تلتصق بقوة دون إتلافها أو استخدام مواد كيميائية قاسية قد تؤذي المريض.

لقد سعى الباحثون لحل هذه المشكلة عبر اختبار تقنية تسمى "معالجة البلازما غير الحرارية". تخيل شعاعاً من الطاقة غير المرئية يمكنه تنظيف وتعديل سطح ما كيميائياً دون توليد حرارة. ومن خلال قذف سطح الأوتاد البوليمرية بأنواع مختلفة من الغازات في هذه الحالة من الطاقة، أمَل الفريق في إنشاء سطح يمكن لأسمنت الراتنج (resin cement) أن يتشبث به بقوة. وقد اختبروا ثلاثة غازات محددة: الهواء العادي، والأكسجين النقي، والنيتروجين. كان الهدف هو معرفة ما إذا كانت هذه العملية قادرة على تحويل السطح الأملس وغير اللاصق للوتد إلى شيء يمكن للغراء التمسك به، وتحديد أي غاز هو الأفضل.

ولإيجاد الإجابة، أخذ الفريق أربعين سناً بشرية تم خلعها لأسباب أخرى وجهزوها لاستقبال هذه الأوتاد. واستخدموا جهاز كمبيوتر لتصميم ونحت أربعين وتداً مخصصاً من كتل المادة البوليمرية، مع ضمان ملاءمة كل منها تماماً للمساحة المُعدة. ثم قُسمت هذه الأوتاد إلى أربع مجموعات؛ حيث لم تتلق المجموعة الأولى أي معالجة، لتكون بمثابة خط أساس للمقارنة، بينما تلقت المجموعات الثلاث الأخرى معالجة بواحد من الغازات الثلاثة باستخدام جهاز البلازما. وبعد معالجة الأسطح، قام الباحثون بتثبيت الأوتاد في الأسنان باستخدام غراء أسنان قياسي وانتظروا أسبوعاً كاملاً حتى تماسك كل شيء. بعد ذلك، قاموا بتقطيع الأسنان إلى مقاطع رقيقة لاختبار مدى صعوبة دفع الأوتاد للخارج، حيث قاسوا القوة المطلوبة لكسر الارتباط عند أعماق مختلفة داخل الجذر.

كانت النتائج واضحة وحاسمة. فقد تماسك الأوتاد غير المعالجة بقوة متوسطة بلغت حوالي 8.00 ميجاباسكال (وهي وحدة قياس للضغط). أما كل مجموعة تلقت معالجة بالبلازما فقد تماسكَت بشكل أفضل بكثير؛ حيث تطلب نزع الأوتاد المعالجة بالهواء أو الأكسجين قوة تقارب 13.35 و13.42 ميجاباسكال على التوالي. ومع ذلك، حققت الأوتاد المعالجة بغاز النيتروجين أفضل أداء على الإطلاق، إذ تطلبت قوة متوسطة بلغت 18.19 ميجاباسكال لكسر الارتباط. وهذا يعني أن المعالجة بالنيتروجين جعلت الأوتاد أقوى بمرتين تقريباً من الأوتاد غير المعالجة. كما وجد الباحثون أن موقع الوتد كان مهماً؛ إذ كان الارتباط أقوى بالقرب من قمة السن ويضعف كلما اتجه الوتد لأسفل نحو طرف الجذر، بغض النظر عن نوع المعالجة المستخدمة.

وعند الفحص الدقيق لأسطح المواد تحت مجاهر قوية، تبين سبب نجاح هذه المعالجة بهذا الشكل الكبير. فقد كانت الأوتاد غير المعالجة ذات سطح أملس نسبياً مع بعض الخدوش الناتجة عن التلميع. أما الأوتاد المعالجة بالبلازما، فقد أظهرت حُفراً صغيرة وسطحاً أكثر نظافة، مما يشير إلى أن الطاقة قامت بنحت طبقات مجهرية. كما أظهر التحليل الكيميائي أن المعالجة قد غيرت التركيبة السطحية، حيث أضافت ذرات الأكسجين والنيتروجين مع إزالة بعض الكربون. هذا التحول الكيميائي خلق مجموعات قطبية جديدة على السطح يمكنها التفاعل بقوة أكبر مع الغراء. وبينما حسنت جميع الغازات السطح، إلا أن معالجة النيتروجين خلقت نوعاً معيناً من المجموعات الكيميائية التي بدت وكأنها تشكل اتصالاً متيناً للغاية مع أسمنت الراتنج، مما يفسر تفوقها على غيرها.

كما فحصت الدراسة كيفية فشل المواد عند دفعها بعيداً. في المجموعة غير المعالجة، انزلق الغراء ببساطة عن الوتد، مما يشير إلى ضعف الارتباط بينهما. أما في المجموعات المعالجة، فقد حدث الفشل عادةً بين الغراء والسن نفسه، وليس بين الغراء والوتد. ويعد هذا التحول علامة حاسمة على النجاح؛ فهو يعني أن الارتباط بين الوتد والغراء أصبح قوياً جداً لدرجة أن أضعف نقطة في النظام بأكمله انتقلت لتصبح في بنية السن، وليس في الواجهة بين المادتين. وهذا يشير إلى أن معالجة البلازما قد نجحت بالفعل في حل مشكلة الالتصاق للبوليمر، مما يجعله خياراً أكثر جدوى لترميم الأسنان.

وعلى الرغم من أن الدراسة أجريت في بيئة مخبرية مضبوطة ولم تختبر مدى صمود هذه الروابط عبر سنوات من المضغ أو تغيرات درجات الحرارة، إلا أن النتائج تقدم مساراً واعداً للمستقبل. يوضح البحث أن البلازما غير الحرارية، وخاصة مع غاز النيتروجين، يمكنها فعلياً تجهيز هذه الأوتاد البوليمرية المتطورة للالتصاق. ومن خلال تحويل مادة يصعب التصاق بها إلى مادة تتماسك بقوة، يمكن لهذه التقنية أن تساعد أطباء الأسنان على استخدام هذه الأوتاد المرنة والصديقة للأسنان بثقة أكبر، مما قد يقلل من خطر كسور الجذور ويحسن من طول عمر عمليات ترميم الأسنان.