Биомеханики Пермского Политеха нашли эффективный способ продлить срок службы зубных протезов. Каркас из композиционного материала на основе стекловолокна увеличил прочность конструкции на 78 %, по сравнению с аналогами. Она оказалась в 2 раза более стойкой к образованию трещин. По словам ученых, долговечные протезы смогут повысить качество жизни около 5 млн россиян.
Исследование прошло при поддержке гранта РФФИ и Правительства Пермского края. Результаты работы биомеханики Пермского Политеха и их коллеги из ПГМУ им. Е.А. Вагнера опубликовали в «Российском журнале биомеханики».
— По прогнозам, к 2025 году более половины населения западных стран составят люди старше 50 лет. Полное отсутствие зубов из-за осложнений кариеса и пародонтоза — по-прежнему актуальная проблема, а частичные и полные съемные протезы остаются востребованными. Например, сейчас в России ими пользуются около 5 млн человек. Компании ежегодно производят порядка 1 млн протезов для пациентов с полным отсутствием зубов. Чтобы обеспечить прочность протезов и сделать их более функциональными, мы усовершенствовали конструкцию, — рассказывает доцент кафедры вычислительной математики, механики и биомеханики Пермского Политеха, кандидат физико-математических наук Владислав Никитин.
По словам ученых, сейчас для основы протеза чаще всего используют акриловую пластмассу на основе полиметилметакрилата. Она эстетична, технологична и точно воспроизводит поверхность человеческой ткани, с которой контактирует протез. Но пластмасса не обеспечивает необходимой прочности, жесткости и твердости. Чтобы избежать поломок, протез армируют сплавами металлов. В этом случае возникают другие проблемы: металл и пластмасса непрочно «сцепляются» друг с другом, и на протезе могут образоваться микротрещины и сколы. Кроме того, протез недостаточно фиксируется на верхней челюсти из-за увеличения веса.
Исследователи усовершенствовали конструкцию протеза для пациентов с полным отсутствием зубов. Они укрепили пластмассовую основу с помощью каркаса. Его изготовили из стекловолокна Trinia — высокопрочного легкого материала. Он схож по структуре и обеспечивает химический «контакт» с пластмассой. Стекловолокно уже показало эффективность по физико-механическим и технологическим свойствам в ортопедических конструкциях.
Биомеханики сравнили свойства трех образцов из пластмассы: без добавок, с укреплением металлической сеткой Renfert и с каркасом из материала Trinia. Испытания они провели на базе Научного центра порошкового материаловедения Пермского Политеха. Для эксперимента ученые использовали универсальную испытательную машину Instron 5885. Образцы толщиной 1,5–2 мм биомеханики создали по технологии компрессионного прессования. Каркас из материала Trinia исследователи изготовили с помощью компьютерного фрезерования.
Образцы со стекловолокном Trinia оказались на 77,7 % прочнее, чем пластмасса без добавок, и на 55,7 % — чем образцы с металлической сеткой. Кроме того, их стойкость к возникновению трещин в 2 раза выше, чем у аналогов.
По словам ученых, новая конструкция позволит увеличить срок службы протезов и повысить качество жизни пациентов.
