マウスガードへの応用を目指した3Dプリントポリマー材料の機械的特性の評価

Evaluation of Mechanical Properties of 3D-Printed Polymeric Materials for Possible Application in Mouthguards.

抄録

カスタムマウスガードは、歯、顎関節、口腔の軟組織を衝撃力から保護するものとして、様々なスポーツ種目で使用されている。本研究の目的は、柔軟な高分子3Dプリント可能材料の機械的特性を評価し、口腔内プロテクターの作製に最も好ましい物性を有する材料を選択することである。評価のために4種類の3Dプリント可能な高分子材料を選択した：IMPRIMO LC IBT (Scheu-Dental, Iserlohn, Germany)、Keyortho IBT (EnvisionTEC, Gladbeck, Germany)、IBT (Formlabs, Somerville, MA, USA)、Ortho IBT (NextDent, Utrecht, Netherlands)である。合計176個のサンプル（各材料から44個）を、ステレオリトグラフィー（SLA）技術を用いて3Dプリントした。引張強さ、曲げ強さ、ノッチ靭性、ショア硬さ、収着性および溶解性試験を実施した。材料の比較は、一連の分散分析（一元配置分散分析）とボンフェローニ・ポストホックテストを用いて行った。統計分析は、IBM SPSS Statistics 28.0.0 ソフトウェア（IBM, New York, NY, USA）を用いて行った。各素材には、個々の試験結果に応じて1から4までの点数が割り当てられ、マウスガード保護機能におけるパラメータの有意性に応じて試験に指標が与えられた。各試験で各素材が獲得した点数に試験指数を乗じ、結果を集計した。その結果、最もマウスガードに適した材料は、EnvisionTEC社のKeyortho IBTであった。

Custom mouthguards are used in various sports disciplines as a protection for teeth, temporomandibular joints, and soft tissues of the oral cavity from impact forces. The purpose of this research was to evaluate the mechanical properties of flexible polymeric 3D-printable materials and to select a material with the most favourable physical properties for making intraoral protectors. Four 3D-printable polymeric materials were selected for the evaluation: IMPRIMO LC IBT (Scheu-Dental, Iserlohn, Germany), Keyortho IBT (EnvisionTEC, Gladbeck, Germany), IBT (Formlabs, Somerville, MA, USA), and Ortho IBT (NextDent, Utrecht, Netherlands). A total of 176 samples (44 from each material) was 3D-printed using the stereolitography (SLA) technique. Tensile strength, flexural strength, notch-toughness, Shore hardness, sorption, and solubility tests were conducted. The materials were compared using a series of analyses of variance (one-way ANOVA) with Bonferroni post hoc tests. Statistical analyses were performed with the use of IBM SPSS Statistics 28.0.0 software (IBM, New York, NY, USA). Each material was assigned a score from 1 to 4 depending on the individual test results, and tests were given indexes according to the significance of the parameter in the mouthguard protective function. The number of points obtained by each material in each test was then multiplied by the test index, and the results were tabulated. The material with the highest result among the ones studied-most suitable for the application in mouthguard fabrication-was Keyortho IBT from EnvisionTEC.