CAD/CAM用ポリマーコンポジットの粗さと硬さに及ぼす3種類の食品模擬液の影響

Effects of three food-simulating liquids on the roughness and hardness of CAD/CAM polymer composites.

抄録

目的:

高性能ポリマーCAD/CAMコンポジットで製作されたインプラント支持フレームワークは、口腔内環境および日常のケアメンテナンスから生じる液体に曝される。そこで本研究では，3種類のCAD/CAM用ポリマーコンポジットブロックの表面特性に及ぼす食品模擬液（FSL）の影響について検討した．

OBJECTIVE: Implant-supported frameworks constructed from high-performance polymer CAD/CAM composites are exposed to liquids from the oral environment and routine care maintenance. Therefore, this study investigated the effect of food-simulating liquids (FSLs) on surface properties of three CAD/CAM polymer composite blocks.

方法:

調査したコンポジットは，(i)炭素繊維強化コンポジット（CarboCAD 3Dドリームフレーム：CC），(ii)ガラス繊維強化コンポジット（TRINIA：TR），(iii) 強化PEEK（DentoKeep：PK）であった．フィラー含有量は熱重量測定により求めた．表面特性は，粗さ，ビッカース硬さ（HV），マルテンス力/深さ圧子による特性，すなわち硬さ（HM），弾性率（E），クリープ（C）であった．特性測定は、研磨した試料をベースラインとして行い、可能であれば水、70%エタノール/水、MEK（メチルエチルケトン）の3種類の媒体中に37℃で1日および7日間保管した後、行った。試料は光および走査型電子顕微鏡用に選択された。統計解析は、二元配置反復測定ANOVA、一元配置ANOVA、多重比較検定(α=0.05)によって行われた。

METHODS: The composites investigated were (i) a carbon fibre-reinforced composite (CarboCAD 3D dream frame; CC), (ii) a glass fibre-reinforced composite (TRINIA; TR), and (iii) a reinforced PEEK (DentoKeep; PK). The filler contents were determined by thermo-gravimetry. The surface properties were roughness, Vickers hardness (HV), properties measured by Martens force/depth indentation, namely: hardness (HM), modulus (E) and creep (C). Property measurements were made at baseline on polished specimens and then, where possible, after 1- and 7-days storage at 37 ℃ in three different media: water, 70% ethanol/water and MEK (methyl ethyl ketone). Specimens were selected for light and scanning electron microscopy. Statistical analysis was performed by two-way repeated measures ANOVA, one-way ANOVA, and multiple comparison tests (α = 0.05).

結果:

ベースラインの粗さ，硬さ（HV，HM），弾性率（E）はフィラー含有量（wt%）とほぼ相関し，繊維強化複合材料はPKより粗く，硬く，硬いことがわかった．ベースライン時の粗さ（Sa）は0.202µmから0.268µm，HVは23.1から36.9，HMは224.5から330.6N/mm，Eは6から9.8GPaの範囲に分布していた．70%エタノールおよびMEK中でのエージングでは，水中よりも顕著な粗さおよび硬さの変化が観察された。FRCは70%エタノールよりもMEKの方が劣化が大きく，PKは70%エタノールで若干の変化が見られた。

RESULTS: The baseline roughness and hardness (HV, HM) and modulus (E) correlated approximately with filler content (wt%), with the fibre-reinforced composites being rougher, harder and stiffer than PK. At baseline, roughness (Sa) ranged from 0.202 to 0.268 µm; HV from 23.1 to 36.9; HM from 224.5 to 330.6 N/mm; E: from 6 to 9.8 GPa. After ageing in 70% ethanol and MEK, more pronounced roughness and hardness changes were observed than in water. MEK caused greater deterioration for the FRC than 70% ethanol, while PK specimens showed slight changes in 70% ethanol.

意義:

保存媒体は各CAD/CAMコンポジットの表面および機械的性質に悪影響を及ぼした．しかし，経時変化において，強化PEEKはこれらの特性においてより大きな相対的安定性を示した．しかしながら，この劣化は，インプラント支持フレームワークの各表面をベニア材料で完全に保護する必要性を示している可能性がある．

SIGNIFICANCE: Storage media adversely affected the surface and mechanical properties of each CAD/CAM composite. However, during ageing, the reinforced PEEK showed greater relative stability in these properties. Nevertheless, the deterioration may indicate the need for full protection by a veneer material on each surface of an implant-supported framework.