Our journals
Submit manuscript Sign in / Sign up
Advanced search
Article sections

MATERIALS FOR ALIGNER THERMOFORMING

Research article
Degtev I.A.
Kazumyan S.V.
Bilalova F.A.
Borisov V.V.
Basin E.M.
DOI:
https://doi.org/10.23670/IRJ.2021.106.4.048
Issue: № 4 (106), 2021
Published:
2021/04/19
PDF

МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ТЕРМОФОРМОВАНИЯ ЭЛАЙНЕРОВ

Обзорная статья

Дегтев И.А.1, *, Казумян С.В.2, Билалова Ф.А.3, Борисов В.В.4, Басин Е.М.5

1 ORCID: 0000-0001-9256-8741;

2 ORCID: 0000-0002-1420-0770;

3 ORCID: 0000-0003-2332-7551;

4 ORCID: 0000-0001-6233-0775;

1, 2, 3, 4, 5 Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова Минздрава России, Москва, Россия

* Корреспондирующий автор (funnybarboss[at]mail.ru)

Аннотация                                                                                      

Примерно у 80% населения обнаруживаются те или иные нарушения нормальной физиологии височно-нижнечелюстного сустава, это связано со сложностью задач, стоящих перед ВНЧС, и его топографической особенностью. Примерно трети пациентов, приходящих из-за проблем с ВНЧС, требуется специализированное ортодонтическое лечение с помощью различных ортодонтических конструкций. Современный метод лечения патологического прикуса с помощью элайнеров позволяет не только добиться исправления патологии, но и выполнить ортодонтическое лечение комфортно для пациента. Сегодня в своей работе стоматологи-ортодонты все чаще используют систему коррекции прикуса, основанную на применении элайнеров, а не более традиционную брекет-систему. Это объясняется рядом преимуществ, которые заключены в использовании элайнеров: они относятся к съемным ортопедическим конструкциям, то есть в отличие от брекет-систем могут сниматься, что обеспечивает легкую гигиену полости рта, элайнеры изготавливаются индивидуально для каждого пациента (под его модель челюсти), их ношение незаметно, что способствует психологическому комфорту пациента. Цель данной работы - обзор методов работы с элайнерами и материалов, которые используются для их изготовления.

Ключевые слова: элайнеры, полимеры в стоматологии, термоформирование, биополимеры для элайнеров.

MATERIALS FOR ALIGNER THERMOFORMING

Review article

Degtev I.A.1, *, Kazumyan S.V.2, Bilalova F.A.3, Borisov V.V.4, Basin E.M.5

1 ORCID: 0000-0001-9256-8741;

2 ORCID: 0000-0002-1420-0770;

3 ORCID: 0000-0003-2332-7551;

4 ORCID: 0000-0001-6233-0775;

1, 2, 3, 4, 5 I.M. Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenov University), Moscow, Russia

* Corresponding author (funnybarboss[at]mail.ru)

Abstract

Approximately 80% of the population have physiology disorders of the temporomandibular joint due to the complexity of its functions and topographical characteristics. Approximately one third of patients with TMJ problems require specialized orthodontic treatment with various orthodontic designs. The modern method of treating malocclusion with the help of aligners allows not only to correct the pathology but also to perform orthodontic treatment while retaining the comfort of patients. Today, orthodontists are increasingly using a bite correction system based on the use of aligners rather than a more traditional bracket system.  This is due to a number of advantages in the use of aligners: they belong to removable orthodontic appliances, which, unlike braces, can be removed, therefore providing easy oral hygiene. These aligners are made individually for each patient (based on the model of their jaw), wearing them is unobstructive, which contributes to the psychological comfort of the patient. The purpose of this paper is to review the methods of working with aligners and the materials used for their manufacture.

Keywords: aligners, polymers in dentistry, thermoforming, biopolymers for aligners.

Введение

Первое впечатление о человеке мы делаем, часто исходя из его внешнего вида. Широкая улыбка, правильные пропорции лица, хорошая одежда - эти факторы располагают к вам, производят приятное впечатление. Благодаря этому достигается лучшая социализация человека. Элайнеры-это съёмный ортодонтический аппарат, представляющий собой специальные каппы на зубы из поликарбоната. Были разработаны в 1998 году компанией Инвизилайт (Invisalign 1998), с 2008 года производятся в России. Актуальность их использования растет с каждым годом.

Основными преимуществами элайнеров являются: эстетичность конструкции - незаметны на зубах человека, легкость осуществления индивидуальной гигиены - их можно снимать и надевать без помощи врача, они не повреждают слизистую полости рта (гладкая поверхность) и эмаль зубов (к зубам не надо приклеивать жестких металлических или керамических пластинок, есть лишь замки из биосовместимого пластика), к элайнерам быстро привыкаешь и они не ощущаются во рту [1]. Недостатками элайнеров являются: ограниченный функционал- с их помощью нельзя вылечить пациента с сильной патологией прикуса (при тремах и диастемах), а также их цена.

Процесс создания элайнера

Многоэтапное создание элайнеров начинается в кабинете стоматолога. Сначала врач снимает слепок с челюсти пациента, на которой будет производится лечение. Затем производится 3D(трехмерное) -сканирование этого слепка [2], [3]. В случае, если врач использует инфраоральный сканер, то он получает 3D модель, которая сразу выводится на компьютере. По завершении сканирования стоматолог вносит скан в компьютерную программу, позволяющую наглядно показать пациенту состояние до и после, в этой же программе создается серия 3D-моделей будущих элайнеров, затем они распечатываются и отправляются на производство капп.

Материалы

В производстве на данный момент используются пластины из различных материалов, которые накладывают на модель челюсти пациента, затем помещают в вакуумформер, который придает пластине форму челюсти, потом готовая каппа может обдуваться специальным лаком, способствующим застыванию полимера [7]. Создается набор капп, которые пациент будет носить во время ортодонтического лечения. Характеристики элайнеров, такие как лучшая или худшая биосовместимость, гипоаллергенность, устойчивость к суровым условиям в ротовой полости, простота в формировании самой каппы и отделение от гипсовой модели челюсти зависят от материала пластин, которые будут использоваться в создании элайнера [8]. Первым типом материалов, является группа, созданная на основе винилацетатных соединений и полимеров-популярной комбинацией в наши дни. Рабочей формой являются тонкие пластины винилацетата и этилполимера толщиной от 2 до 4 мм, бесцветные или имеющие различные цветовые оттенки. Винилацетатные и этилполимерные пластинки выпускаются различной толщины, которая указывается на промышленной упаковке. При производстве элайнера материалы накладываются на готовую модель послойно, в определенной последовательности. Благодаря своим физическим свойствам, элайнер из этого материала успешно выдерживает динамическое воздействие, сочетает в нужных пропорциях мягкость и твердость. Материал может использоваться как универсальный, кроме случаев, когда планируется масштабное ортодонтическое вмешательство [6]. Вторым типом материалов является комбинация нейлона и силикона. С их помощью австралийская компания Myofunctional Research Co. (MRC) производят трейнеры (аналог элайнеров). Нейлон- его макромолекулы имеют конформацию плоского зигзага с образованием множественных водородных связей, из-за этого он обладает высокой степенью кристалличности (40—60 %) и температурами стеклования и плавления. Нейлон не растворяется в большинстве органических растворителей и не поддаётся воздействию слабых растворов кислот, щелочей и солёной воды. Для материала, который используется в изготовлении капп важна устойчивость при воздействии высоких температур (обработка в вакуумформере), нейлон такой устойчивостью обладает, но подвергается деструкции при воздействии УФ излучения. Поэтому он не применяется как самостоятельный материал. Из-за неустойчивости нейлона к УФ-излучению в трейнерах системы Myobrance он используется для создания каркаса, который облицовывают силиконом. Силикон, который состоит из цепочек из кремния и кислорода, устойчив к воздействию ультрафиолета и химически инертен, поэтому является отличным покрытием для нейлонового каркаса. Трейнеры из этого материала не рекомендуются к использованию в странах, где много яркого солнца (сильный ультрафиолетовый фон). Третьим типом материалов является полиуретан. Полиуретан является производным полиола и изоцианата. В стоматологии пользуется спросом как материал-эластомер, то есть тот, который после растяжения возвращается в свое исходное состояние. Также низкая масса, стойкость к кислотам и растворителям, возможность при производстве полиуретана запрограммировать необходимый коэффициент трения, и получить материал с очень низким или высоким показателем. Каппы из полиуретана невидимы. Пациент должен носить их весь день, делая перерывы лишь на прием пищи и чистку зубов. Therapon Transpa - новый материал от компании Zirkonzahn. Эта смола обладает высокой прозрачностью (что придает эстетический вид), материал полностью биосовместим, также смола легко обрабатывается и очень хорошо полируется. Материал отличается низким уровнем износа и особенно устойчив к деформации (что важно в жестких условиях ротовой полости). Материал может использоваться в случаях, когда требуется провести исправление диастем или трем. Duran-он же полиэстр, является невидимым ретейнером (часто имеет вид прозрачных капп из силикона), его сильные стороны: высокая химическая инертность, теплостойкость, прозрачность, высокая устойчивость к царапинам(ударопрочность) и легко очищаемая поверхность. Эти свойства Duran позволяют использовать его не только в стоматологии, но и во многих других областях. Выпускается в виде круглых пластин. Является часто используемым материалом в силу своих ударопрочности и инертности. Biocryl “C” и Biocryl “М’’-материал из группы твердых пластин, которые не содержат остаточный мономер; выпускаются прозрачными, поверхность материала получается зеркальной или цветной (зеленый, синий) используется для изготовления протезов, шин, ортодонтических пластинок; хорошее соединение с автополимеризатами. Биопласт- гипоаллергенный пластик высокого качества, который используется для изготовления разной продукции (производится из возобновляемых источников биомассы, такие как кукурузный крахмал, солома, щепа, даже опилки). Он не содержит токсических веществ, поэтому абсолютно безопасен для организма. Компания SheyGroup производит пластины для термоформирования. Уникальностью этих пластин можно считать разнообразие цветов (красный, синий, белый с черным, фиолетовый) и форм (круглая, квадратная). Может использоваться пациентами, страдающими от аллергии [9], [10], [11].

Заключение

На сегодняшний день наиболее популярными являются материалы на основе винилацетата, материал Duran, Bioplast. Выбор этих материалов обусловлен оптимальным соотношением цена-качество и максимальным функционалом. В данной статье было показано разнообразие современных пластиков для термоформирования элайнеров.

Конфликт интересов Не указан. Conflict of Interest None declared.

Список литературы / References

  1. Гянджали, Н.Т. Брекет-техника или элайнеры / Н.Т. Гянджали // Бюллетень медицинских интернет-конференций, компьютерные и информационные науки. 2014. -4.-№4.-P. 370-378.
  2. Иванова В.А. Высокая точность конструкций при применении 3D-печати в имплантологии / В.А Иванова, В.В. Борисов, В.Н. Платонова, и др. // Актуальные проблемы медицины. - 43. -№1.-P. 93-101.
  3. Арыхова, Л.К. Цифровой дизайн улыбки / Л.К. Арыхова, В.В. Борисов, А.В. Севбитов // Вестник Авицены. -22. -№2.-P. 296-299.
  4. Jindal, P., M. Mechanical and geometric properties of thermoformed and 3D printed clear dental aligners // F. Juneja, L. Siena, D. Bajaj, et al. // Am J Orthod Dentofacial Orthop - 2019 - Nov;156(5):694-701 - DOI: 10.1016/j.ajodo.2019.05.012.
  5. Prozorova, G. F. Chemical modification of functional polymers / G.F. Prozorova, N.P. Kuznetsova, K.A. Korzhova // Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2020. -10.-№1.-P. 169-173.
  6. Штана В.С. Обзор современных материалов в ортопедической стоматологии / В.С. Штана, И.П. Рыжова // Актуальные проблемы медицины. -42.-№1.-P. 55-66.
  7. Волчкова И.Р. Влияние предварительной обработки поверхности термопластических материалов (полиэфирэфиркетона и полиоксиметилена на связывание с композитными и акриловыми материалами) / И.Р. Волчкова, А.В. Юмашев, В.Ю. Дорошина, и др. // Клиническая стоматология. 2018. № 2 (86). С. 78-80.
  8. Шакарьянц А.А. Выбор пластин при изготовлении капп, необходимых для систем домашнего отбеливания, изготавливаемые методом термоформирования / А.А. Шакарьянц, С.Д. Даньшина // Актуальные вопросы стоматологии. материалы межрегиональной заочной научно-практической конференции с международным участием, посвященной 85-летию профессора В.Ю. Миликевича. 2017. С. 414-417.
  9. ProForm Keystone. Материалы для вакуумной формовки [Электронный ресурс] URL: www.dentald.ru/material_dlya_termoformirovaniya (дата обращения 09.2020)
  10. Kopperud, H.M. Identification and quantification of leachable substances from polymer-based orthodontic base-plate materials / H.M. Kopperud, I.S. Kleven H. Wellendorf // Eur J Orthod 2011 Feb;33(1):26-31.
  11. Харитонов, Д.Ю. Сравнение морфологических и структурных характеристик костной ткани человека и остеопластического материала “Биопласт-Дент” / Д.Ю. Харитонов, Е.А. Домашевская, Е. Азарова и др. // Фундаментальные исследования. 2014. - 7. - №10. - P. 1389-1394.

Список литературы на английском языке / References in English

  1. Ganjali, N. T. Breket-tehnika ili jelajnery [Bracket-technique or aligners]. JOURNAL Vestnik medicinskih Internet-konferencij [Bulletin of medical Internet conferences, Computer and Information Sciences], 2014. -4.-№4.-P. 370-378. [in Russian]
  2. Ivanova V. A. Vysokaja tochnost' konstrukcij pri ispol'zovanii 3D-pechati v implantologii [High accuracy of constructions when using 3D printing in implantology] / Ivanova V. A. V. V. Borisov, V. N. Platonova, et al. // Aktual'nye problemy mediciny [Actual problems of medicine], 2020. - 43. -№1.-P. 93-101. [in Russian]
  3. Arachova, L. K. Cifrovoj dizajn ulybki [Digital smile design] / Arachova, L. K., V. V. Borisov, A.V. // Vestnik Aviceny [Bulletin of Avicenna], 2020. -22. -№2.-P. 296-299. [in Russian]
  4. Jindal, P. Mechanical and geometric properties of thermoformed and 3D printed clear dental aligners / Jindal, P., M., F. Juneja, L. Siena, D. Bajaj, et al. // Am J Orthod Dentofacial Orthop - 2019 - Nov;156(5):694-701
  5. Prozorova, G. F. Chemical modification of functional polymers / G. F. Prozorova, N. P. Kuznetsova, K. A. Korzhova // Izvestiya vuzov. Applied chemistry and biotechnology. 2020. -10.-№1.- P. 169-173.
  6. Stana V. S. Obzor sovremennyh materialov v ortopedicheskoj stomatologii [Review of modern materials in prosthetic dentistry] / Stana V. S., I. P. Ryzhov // Aktual'nye problemy mediciny [Actual problems of medicine], 2019. -42.-№1.-P. 55-66. [in Russian]
  7. Volchkova I.R. Vliyanie predvaritel'noi obrabotki poverkhnosti termoplasticheskikh materialov (poliefirefirketona i polioksimetilena na svyazyvanie s kompozitnymi i akrilovymi materialami) [Effect of surface pretreatment of thermoplastic materials (polyether etherketone and polyoxymethylene) on binding to composite and acrylic materials)] / Volchkova I.R., Yumashev A.V., Doroshina V.Yu., et al. // Klinicheskaya stomatologiya [Clinical dentistry], 2018. № 2 (86). P. 78-80. [in Russian]
  8. Shakaryan A.A. Vybor plastin pri izgotovlenii kapp, neobkhodimykh dlya sistem domashnego otbelivaniya, izgotavlivaemye metodom termoformirovaniya [Selection of plates for the production of mouthguards required for home bleaching systems, manufactured by thermoforming] / A.A. Shakaryan, S.D. Danshina // Aktual'nye voprosy stomatologii. materialy mezhregional'noi zaochnoi nauchno-prakticheskoi konferentsii s mezhdunarodnym uchastiem, posvyashchennoi 85-letiyu professora V.Yu. Milikevicha [Topical issues of dentistry. materials of the interregional correspondence scientific and practical conference with international participation dedicated to the 85th anniversary of Professor V. Yu. Milikevich] 2017. 414-417. [in Russian]
  9. ProForm Keystone. Materials for vacuum forming [Electronic resource] URL: https://clck.ru/UCMVJ (accessed 24.09.2020)
  10. Kopperud, H.M. Identification and quantification of leachable substances from polymer-based orthodontic base-plate materials / H.M. Kopperud, I.S. Kleven H. Wellendorf // Eur J Orthod 2011 Feb;33(1):26-31.
  11. Kharitonov, D. Yu. Sravnenie morfologicheskih i strukturnyh harakteristik kostnoj tkani cheloveka i osteoplasticheskogo materiala " Bioplast-Dent" [Comparison of morphological and structural characteristics of human bone tissue and osteoplastic material "Bioplast-Dent"] / Kharitonov, D. Yu., E. Domashevskaya, E. A. Azarova et al. // Fundamental'nye issledovanija [Fundamental research], 2014. - 7. - №10. - P. 1389-1394. [in Russian]