アライナー製造用熱可塑性ポリマーの機械的特性．インビトロ研究

Mechanical Properties of Thermoplastic Polymers for Aligner Manufacturing: In Vitro Study.

• Francesco Tamburrino
• Vincenzo D'Antò
• Rosaria Bucci
• Giulio Alessandri-Bonetti
• Sandro Barone
• Armando Viviano Razionale

抄録

クリアアライナー治療の需要の増加に伴い、メタルフリーの熱可塑性材料の使用は、矯正歯科のデジタルワークフローにおいて重要な役割を果たしている。クリアアライナーの製造に一般的に使用されている3種類の熱可塑性ポリマー、すなわちDuran、Biolon、Zenduraについて、熱成形（T.）、人工唾液中での保存（S.A.S.）、およびそれらの組み合わせが機械的特性に及ぼす影響を評価するために調査した。試験片の弾性率および降伏応力を特徴付けた。各材料は引張試験(ISO527-1)により各条件で特性を評価した。その結果、約３０％の減少を示したゼンデュラを除き、熱成形は降伏応力の有意な減少をもたらさないことが示された。その代わり、デュランとゼンデュラでは、熱成形後に弾性率の増加が見られました。デュランの降伏応力についても同様の増加が見られました。S.A.S.試験片では、供給者条件（A.S.）や単純に熱成形した場合と比較して、弾性率は一般的に減少します。降伏応力の減少は、代わりに、ゼンデュラについては有意である。この結果は、機械的特性に対する操作条件の影響が、特定のポリマーに応じて変化し得ることを実証した。信頼性が高く効果的な矯正治療を設計するためには、材料は、その機械的特性がシミュレーションされた口腔内環境で特徴付けられた後に選択されるべきである。

The use of metal-free thermoplastic materials plays a key role in the orthodontic digital workflow due to the increasing demand for clear aligner treatments. Three thermoplastic polymers commonly used to fabricate clear aligners, namely Duran, Biolon and Zendura, were investigated to evaluate the effect of thermoforming (T.), storage in artificial saliva (S.A.S.) and their combination on their mechanical properties. Elastic modulus and yield stress of the specimens were characterized. Each material was characterized for each condition through tensile tests (ISO527-1). The results showed that thermoforming does not lead to a significant decrease in yield stress, except for Zendura that showed about a 30% decrease. An increase of the elastic modulus of Duran and Zendura, instead, was observed after thermoforming. The same increase was noticed for the yield stress of Duran. For S.A.S. specimens, the elastic modulus generally decreases compared to supplier condition (A.S.) and simply thermoformed material. A decrease of yield stress, instead, is significant for Zendura. The results demonstrated that the impact of the operating conditions on the mechanical properties can vary according to the specific polymer. To design reliable and effective orthodontic treatments, the materials should be selected after their mechanical properties are characterized in the simulated intraoral environment.