Исследователям из Германии удалось разработать новый класс стеклокерамических материалов с нанокристаллической структурой, который, вероятно, может идеально подходить для применения в стоматологии благодаря своей высокой прочности и оптическим характеристикам.

Самым прочным материалом в нашем организме является зубная эмаль, которая приводится в движение наиболее сильными мышцами нашего тела – когда мы кусаем свежее яблоко и отбивную, наши зубы создают огромное давление. По словам профессора Кристиана Рюсселя (Christian Rüssel) из Университета им. Фридриха Шиллера в Йене, пломбы, стоматологические мосты и зубные протезы должны выдерживать такие же усилия, которые приходится выдерживать и нашим природным зубам.

Использовавшиеся в настоящее время в стоматологии керамические материалы не так хорошо подходят для изготовления протезов, поскольку они не обладают достаточной прочностью.

Рюсселю с соавторами удалось получить новый класс стеклокерамических материалов с нанокристаллической структурой, которые лучше подходят для применения в стоматологии благодаря своей высокой прочности и оптическим характеристикам.

Рис. 1. Стеклокерамические материалы получали
в соответствии со строго определенным
температурным режимом. (Фото: Jan-Peter Kasper).

Стеклокерамические материалы, которые получают на основе оксидов магния, алюминия и кремния, отличаются весьма высокой прочностью. Рюссель поясняет, что исследователям из его группы удалось получить материал, который в пять раз прочнее керамики, в настоящее время применяющейся в стоматологии. Химики из Йены уже длительное время работали над получением керамики высокой плотности, планируя, правда, применять ее не в стоматологии, а в других областях – например, для создания новых жестких дисков для компьютеров. Тем не менее,

исследователи убеждены, что оптические характеристики нового материала позволят использовать его, в том числе и в стоматологии.

Предполагается, что материалы, которые должны применяться для изготовления зубных протезов, не должны отличаться по оптическим свойствам от естественных зубов. В то же самое время для стоматологических материалов важен не только правильный цвет и тон – зубная эмаль частично прозрачна, чего бы и хотелось добиться и для керамики стоматологического назначения.

Для получения стеклокерамического материала, обладающего всеми необходимыми свойствами, его необходимо получать в соответствии со строго определенным температурным режимом: первоначально исходные материалы подвергали плавлению при температуре около 1500°C, смешивали, охлаждали расплав и раскалывали застывшую массу на маленькие кусочки. Затем полученный материал снова подвергали плавлению и снова охлаждали, и, наконец, на завершающем этапе нанокристаллы образовывались при контролируемом нагревании материала до 1000°C.

Последняя процедура кристаллизации является наиболее важной для прочности получающегося продукта. Рюссель отмечает, что с технической точки зрения получение нанокристаллического стеклокерамического материала напоминало эквилибристику – материал со слишком высокой степенью кристалличности рассеивает свет, мутнеет и напоминает внешним видом штукатурку. Секрет нового стеклокерамического материала, разработанного исследователями из Йены, заключается в консистенции нанокристаллов, размеры которых, в среднем, составляли 100 нм, будучи достаточно небольшими, чтобы не рассеивать свет в значительной степени и выглядеть полупрозрачно, подобно эмали настоящих зубов.