The Effect of Aging on Biaxial Flexural Strength of Lithium Disilicate and Strength Gradient Zirconia

In de wereld van de moderne tandheelkunde zijn de materialen die worden gebruikt om ontbrekende of beschadigde tanden te vervangen geëvolueerd van eenvoudige vullingen naar geavanceerde keramiek die het uiterlijk en gevoel van natuurlijk glazuur nabootsen. Hierbij springen twee soorten keramiek eruit vanwege hun balans tussen schoonheid en duurzaamheid: lithiumdisilicaat, een op glas gebaseerd materiaal dat bekend staat om zijn levensechte verschijning, en zirkonia, een taai, kristallijn keramiek dat uitzonderlijke sterkte biedt. Voor een succesvolle tandheelkundige restauratie moet het bestand zijn tegen de meedogenloze krachten van kauwen en de constante schommelingen in temperatuur veroorzaakt door hete koffie en koud ijs. In de loop van de tijd kunnen deze herhaalde spanningen ervoor zorgen dat er microscopische scheurtjes ontstaan, wat potentieel kan leiden tot het breken van het materiaal. Wetenschappers en clinici moeten weten of deze materialen jaren van dergelijke slijtage kunnen overleven zonder hun structurele integriteit te verliezen, of dat de dagelijkse cyclus van warm en koud, gecombineerd met de druk van bijten, hen uiteindelijk zal verzwakken.

Een team van onderzoekers aan de Universiteit van Jordanië zette zich erin om deze vraag te beantwoorden door twee specifieke tandheelkundige keramieken op de proef te stellen. Ze richtten zich op een populair lithiumdisilicaatproduct en een nieuwer, sterkte-gradiënt zirkonia-materiaal, dat is ontworpen om in samenstelling te variëren van binnen naar buiten om een balans te vinden tussen sterkte en esthetiek. Om de barre omstandigheden van een menselijke mond te simuleren, maakten de onderzoekers veertig kleine, platte schijfjes van deze materialen, elk twee millimeter dik en tien millimeter breed. Ze verdeelden deze schijfjes in vier groepen om te zien hoe de materialen standhielden onder verschillende omstandigheden. Twee groepen dienden als controle, die de materialen in hun verse staat vertegenwoordigden. De andere twee groepen werden onderworpen aan een intensief kunstmatig verouderingsproces dat ontworpen is om vijf jaar klinisch gebruik na te bootsen. Dit proces bestond uit twee afzonderlijke uitdagingen: eerst werden de schijfjes herhaaldelijk ondergedompeld in heet water van 55 graden Celsius en vervolgens in koud water van 5 graden Celsius gedurende 6.000 cycli, om de thermische schok van eten en drinken te simuleren. Direct daarna werden de verouderde schijfjes onderworpen aan meer dan een miljoen cycli van mechanische druk, waarbij een kracht van 50 Newton 1,5 keer per seconde werd uitgeoefend, wat de repetitieve handeling van kauwen nabootst.

Zodra de simulatie van de veroudering voltooid was, testten de onderzoekers de sterkte van elk afzonderlijk schijfje. Ze plaatsten elk schijfje op een testmachine en pasten een constante, toenemende kracht toe in het midden totdat het schijfje verbrijzelde. Deze methode stelde hen in staat om de exacte hoeveelheid druk te meten die het materiaal kon weerstaan voordat het bezweek. De resultaten toonden een duidelijk en significant verschil tussen de twee materialen aan. De zirkonia-schijfjes bleken veel sterker, met een gemiddeld breekpunt van ongeveer 1.185 megapascal, vergeleken met de lithiumdisilicaat-schijfjes, die gemiddeld breken bij ongeveer 473 megapascal. Dit bevestigde dat het zirkonia-materiaal een veel groter vermogen heeft om breuk onder spanning te weerstaan. Echter, de meest verrassende bevinding betrof het verouderingsproces zelf. Ondanks de intense thermische cycli en de meer dan een miljoen kauwsimulaties, veranderde de sterkte van geen van beide materialen op een statistisch significante manier. De zirkonia die verouderd was geweest, behield net zoveel sterkte als de verse zirkonia, en hetzelfde gold voor het lithiumdisilicaat.

De studie keek ook dieper naar de betrouwbaarheid van de materialen door te analyseren hoe consistent hun sterkte was over de verschillende monsters heen. Hoewel de zirkonia in totaal sterker was, varieerde de sterkte van het ene schijfje naar het andere, terwijl het lithiumdisilicaat een meer uniforme prestatie liet zien over de hele linie, ondanks dat het zwakker was. Dit suggereert dat hoewel zirkonia zwaardere belastingen kan verwerken, het breukpunt iets minder voorspelbaar is dan dat van het op glas gebaseerde keramiek. Uiteindelijk geeft het onderzoek aan dat voor deze specifieke materialen de combinatie van thermische schok en repetitieve kauwkrachten, zelfs wanneer deze versneld zijn om vijf jaar gebruik te simuleren, hun vermogen om breuk te weerstaan niet aantast. De bevindingen suggereren dat beide materialen hun mechanische integriteit behouden onder deze omstandigheden, wat de geruststelling biedt dat ze robuust genoeg zijn voor langdurig gebruik in de mond, mits ze worden geselecteerd voor de juiste klinische situaties op basis van hun inherente verschillen in sterkte.