СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ НАЗУБНЫХ ТЕРМОПЛАСТИЧЕСКИХ КАПП, ИМПРЕГНИРОВАННЫХ НАНОДИСПЕРСНЫМ ДИОКСИДОМ ЦЕРИЯ Российский патент 2025 года по МПК A61C7/08 

Изобретение относится к медицине, а именно к стоматологии, и может быть использовано в ретенционном периоде ортодонтического лечения у пациентов обоих полов разных возрастных групп после активного этапа лечения на различных конструкциях и аппаратах: брекет-системе, элайнерах, несъемных расширяющих аппаратах и др.

Назубные термопластические каппы в современной стоматологии используются в различных целях: для шинирования, лечения бруксизма, выравнивания зубов, депонирования лекарственных веществ при воспалительных заболеваниях тканях пародонта.

Одной из важнейших проблем современной ортодонтии является предотвращение рецидива зубочелюстно-лицевых аномалий. После нескольких лет ретенции процент удовлетворительных результатов регистрируется менее чем у 30% пациентов, и только в 20% случаев отсутствует тенденция к рецидиву (Little, 1998). Необходимость ретенции обусловлена особенностями анатомии и физиологии жевательного аппарата, взаимосвязью зубочелюстно-лицевой системы с другими физиологическими системами, гистологической перестройкой структурных и функциональных элементов под влиянием всех видов ортодонтического лечения и другими важными факторами.

Под ретенцией результатов лечения подразумевается комплекс мероприятий, направленных на сохранение достигнутых результатов во время активного ортодонтического лечения.

Вопросы рецидивов тесно связаны с состоянием тканей пародонта. Главным образом, это прикрепление уздечек, тяжей слизистой оболочки, глубина преддверия полости рта, окклюзионная интерференция, гингиво-мускулярные, пародонто-мускулярные рефлексы (Рубинов И.С., 1970). Если раньше условно считали, что период ретенции должен быть вдвое продолжительнее сроков активного лечения и зависит от формы и тяжести аномалии или деформации, возраста пациента, способа активного лечения, его длительности, то сейчас ортодонтию признали «более пожизненным, чем одноразовым действием» (Keso L.R., 2000).

Использование капповых аппаратов безусловно способствует предотвращению рецидивов аномалий зубных рядов, но, вместе с тем, каппы имеют ряд недостатков, основным из которых является высокими абсорбционными свойствами для микроорганизмов, что способствует развитию воспалительных реакций при длительной эксплуатации капп, а также развитию кариеса зубов. Чаще всего через 10-14 дней пользования пластинками резко возрастает количество штаммов гемолитического стрептококка, золотистого стафилококка, Streptococcus viridans, Neisseria perflava, что отсутствует при изготовлении из готовых пластин.

По данным Web of Knowledge, количество ежегодно публикуемых экспериментальных работ, посвященных нанодисперсному диоксиду церия, за последние 20 лет увеличилось более чем в 100 раз, что свидетельствует о возрастающем интересе исследователей к этому материалу. Вместе с тем многие свойства, присущие нанокристаллическому диоксиду церия, до сих пор остаются практически не исследованными. Можно констатировать, что дальнейшая разработка наноматериалов на основе СеО₂ и улучшение их функциональных характеристик являются междисциплинарной задачей, требующей участия специалистов в области химии, физики, материаловедения, биологии, медицины (Щербаков А.Б., Иванова О.С., Спивак Н.Я., Козик В.В., Иванов В.К.)

В результате проведенного патентного поиска были отобраны следующие источники информации.

Известен способ изготовления накусочной каппы (патент RU 2254828, опубл. 27.06.2005), заключающийся в изготовлении гипсовой модели челюсти по предварительным оттискам с последующим моделированием восковой заготовки накусочной каппы, отличающийся тем, что изготавливают силиконовую форму методом ручной формовки со сквозными литниковыми каналами, через которые осуществляют заполнение пластмассой пространства, образующегося после удаления восковой заготовки накусочной каппы; после полимеризации пластмассы силиконовую форму удаляют, срезают литники и места их прикрепления заполировывают.

Недостатком данного способа является сложность изготовления, недостаточная устойчивость к микробной адгезии.

Известен способ (RU 2531445), в котором изготавливают гипсовую модель зубного ряда. Область дефектов зубного ряда дополняют искусственными акриловыми зубами с подбором их цвета. При дефекте зуба осуществляют его восполнение. Затем на полученной модели с закрепленными на ней искусственными зубами изготавливают каппу из целлюлозной пластмассы. Из полученной пластины вырезают каппу. Производят обрезку каппы по зубодесневой линии восстанавливаемых зубов. После препарирования опорных зубов производят припасовку каппы с искусственными зубами к зубному ряду пациента с нанесением на внутреннюю поверхность искусственных акриловых зубов розовой эластической пластмассы и заполнения внутренней поверхности каппы в области обработанных зубов самотвердеющей пластмассой. Заполнение каппы самотвердеющей пластмассой временного протеза осуществляют по меньшей мере два раза. Первый слоем пластмассы холодной полимеризации толщиной 1,0-1,5 мм для восполнения убыли твердых тканей, второй - 0,5-1,0 мм для восстановления розовой эстетики и фиксации искусственных акриловых зубов. Способ позволяет замещать дефекты зубных рядов, предупредить развитие рецидивов после проведенного ортопедического или ортодонтического перемещения зубов за счет изготовления и фиксации прочной и эстетичной конструкции с акриловыми зубами и самотвердеющими пластмассами на зубной ряд пациента.

Недостатком данного способа является использование акриловых пластмасс на основе метилмебтакрилатов, а также довольно большая толщина каппы, что создает дополнительные неудобства при использовании.

Известен способ изготовления капп для выпрямления зубов или капп для защиты зубов (ЕР 3705077 опубл. 09.09.2020) Аппарат представляет собой слой твердого полимера, который покрывает верхний, нижний или оба ряда зубов, оказывая на зубы корректирующие силы для выравнивания их положения. Опционально эти прозрачные каппы могут также включать в себя проволоку для более быстрого лечения. В этом изобретении описывается метод непосредственной 3D-печати каппы или каппы из жидкого фотополимера.

Недостатком данного способа является то, что изготавливается двухчелюстная каппа, которую можно использовать только при сомкнутых челюстях, что создает неудобство при приеме пищи и использованию каппы в ограниченное время (ночное). Кроме этого, изготовление каппы достаточно сложное при этом сама каппа не обладает достаточными прочностными свойствами.

Задачей предлагаемого технического решения является повышение эффективности ортодонтического лечения за счет достижения в ретенционном периоде фиксации положения зубов и уменьшения побочных эффектов в ретенционном периоде и повышение гидрофобных свойств назубных капп и их износостойкости.

Техническим результатом является повышение качества покрытия термопластических капп для улучшения их гидрофобности и износостойкости, способствующих снижению скорости износа и увеличению срока службы. Назубные каппы, изготовленные с использованием данного метода, могут быть также использованы для депонирования лекарственных веществ, для шинирования, при бруксизме для профилактики повышенной стираемости зубов, а также для домашних и профессиональных систем отбеливания зубов.

Кроме этого, современные исследования показали высокую антибактериальную активность нанодисперсного диоксид церия, а также то, что наночастицы диоксида церия не выделяются с импрегнированных поверхностей [1].

Технический результат достигается тем, что предлагаемый способ является безопасным, эффективным для интеграции наночастиц диоксид церия в термопластический материал, за счет нагрева пластины полиэтилентерефталата до температуры 134°С с последующим прессовании на модели челюсти с использованием вакуумной помпы при этом наночастицы диоксида церия наносятся на поверхность пластины эмульсии содержащие 65 масс. % ПТФЭ-смолы (политетрафторэтилен) в виде порошка, порошок нанодисперсного диоксида церия (размер частиц 4-10 нм) в объеме 5 масс. %, которые диспергировали в дистиллированной воде (30 масс. %).

Кроме этого, внедрение нанодисперсного диоксида церия способствует усилению базиса каппы к деформации, что в целом способствует сохранению заданных физико-механических свойств каппы на весь период использования, сокращению сроков ретенционного периода и уменьшению продолжительности ортодонтического лечения. Техническая сущность предлагаемого решения заключается в способе изготовлении модифицированной каппы.

Всем пациентам основной группы были изготовлены модифицированные каппы, импрегнированные нанодисперсным диоксидом церия.

Методика импрегнации нанодисперсного диоксида церия на поверхность назубных термопластических капп.

1. После активного этапа ортодонтического лечения - снятия брекет-системы, активного несъемного или съемного аппарата в полости рта снимается оттиск зубов и челюсти из силикона.

2. На основе полученного оттиска изготавливается гипсовая модель из супергипса 4 класса. Для заполнения оттиска и исключения появления пор в гипсовой модели используется вибросистема JG-201. После полного отверждения гипса модель освобождается от остатков слепочной массы для последующего изготовления каппы.

3. Модель помещается в аппарат для изготовления капп Plastvac Р7 - вакуумформер (Бразилия).

4. Для изготовления каппы необходима одна пластина, например, пластина Cristal (PET-G) из полиэтилентерефталата (жесткие, прозрачные) (Бразилия). Толщина - 1,0 мм Размер пластин - 125×125 мм.

5. Предварительно изготавливали эмульсию, содержащую 65 масс. % порошка ПТФЭ-смолы (политетрафторэтилен), порошок нанодисперсного диоксида церия (размер частиц 4-10 нм) в объеме 5 масс. %, которые диспергировали в дистиллированной воде (30 масс. %), с помощью магнитной мешалки UED-10 в течение 15 мин с подогревом до 50°С и при скорости перемешивания 500 об/мин в объеме 2 мл.

6. Полученную эмульсию в объеме 2 мл распределили на пластине, закрепленной в вакуумформере с помощью вибросистемы JG-201 в течение 2 мин.

7. Вакуумформер разогревается до 134°С, при прогибе пластины на 10-12 мм, производилось формование с использованием вакуума в течение 20 сек.

8. После остывания каппу снимали с гипсовой модели для последующей обработки.

9. Каппу обрезали с помощью ножниц с вестибулярной стороны от экватора зубов, до середины альвеолярного отростка, обходя уздечки и тяжи слизистой оболочки 3-5 мм, а с небной стороны на верхней челюсти или язычной стороны нижней челюсти на 3 мм ниже десневой линии.

Поскольку из уровня науки известно, что температура плавления нанодисперсного церия около 600°С [2,3], то, как при температуре смешивания в эмульсии при нагреве до 50°С, так и при прессовании каппы при температуре 134°С, нанодисперный церий не теряет своих физико-химических и биомедицинских свойств, вместе с тем, адсорбируется на поверхности пластины из полиэтилентерефталата в составе ПТФЭ-смолы, что способствует увеличению гидрофобности каппы, снижению коэффициента истирания.

Полученные образцы капп сравнивали со стандартными каппами без добавления нанодисперсного церия на износостойкость с помощью трибоиспытаний и гидрофобность поверхности с помощью измерения статистического угла контакта с водой. Было исследовано всего 40 образцов -20, изготовленных стандартным способом без покрытия нанодисперсным диоксидом церия и 20 с покрытием.

Трибоиспытания поверхности капп осуществляли на трибометре TRIBOtechnic (Франция) в условиях сухого трения при возвратно-поступательном перемещении образца относительно диска шарика из оксида алюминия диаметром 6 мм. Скорость перемещения образца 25 мм/с, нагрузка на шарик 12 Н, длина трека 5 мм, скорость вращения 200 об/мин и продолжительность теста 30 мин.

Средний параметр износа для образцов с покрытием нанодисперсным церием составил 0,41×10^-4 мм³/Нм и коэффициент трения 0,44, в то время как для капп, изготовленных из пластин полиэтилентерефталата без использования покрытия из нанодисперсного диоксид церия средний коэффициент износа, составил 2,54×10^-4 мм³/Нм, а коэффициент трения - 1,23.

Для измерения статического угла контакта жидкости с поверхностью материала из остатков материала после обрезания каппы готовили формы размером 1×1 см с ровной поверхностью, помещали их на предметный столик оптического тестера угла контакта Goniometerg Lr-Sdc-100 при комнатной температуре, использовали иглу диаметром 0,5 мм - диаметр капли, составлял 1,5 мм, измерения проводили в трех точках для каждого образца. Для каждого образца покрытия случайным образом измеряли в трех местах и их среднее значение принимали за фактический статический угол контакта с водой с помощью полууглового метода.

Использование данного метода позволяет определить контакт между каплями жидкости и покрытием. При попадании на поверхность жидкость не может заполнить все канавки на поверхности и некоторые воздушные поры. Измерение статического угла жидкости показывает гидрофобные свойства материала. Чем выше значение угла, тем гидрофобность выше. С увеличением количества канавок площадь контакта между каплей и твердым телом поверхности уменьшается, а площадь контакта между каплей жидкости и воздухом увеличивается. Наличие воздуха поддерживает каплю, предотвращая проникновение, и, следовательно, угол контакта увеличивается. Так для образцов покрытых нанодисперсным диоксидом церия средние значения измерений статического угла жидкости на поверхности составили 2,392, а для образцов без покрытия 1,328.

Клинические испытания

Пациентам было изготовлено 20 капп с использованием покрытия из нанодисперсного диоксида церия и 20 стандартных капп в ретенционном периоде после завершения ортодонтического лечения пациентов для удержания и фиксации положения зубов в зубном ряду. Наблюдения проводили в течение 1 года. Стандартные каппы в среднем служили 6 месяцев и теряли упругость, а также изменялись в форме и размерах, появлялись в местах наибольшей нагрузки поры. Через полгода требовалась замена каппы на новую. Во всех случаях применения модифицированных капп они находились в эксплуатации на полгода больше, т.е. в течение года у пациентов без потери физико-механических свойств и не вызывали осложнений: заболеваний пародонта и сохраняли ретенционную функцию (удержание зубов в новом положении. Использование модифицированных капп в ретенционном периоде имеет значительное экономическое преимущество по сравнению со стандартными каппами для пациентов, так как может использоваться в течение более длительного времени и не требует изготовления новой в течение периода ретенции.

Библиографические ссылки:

1. Синтез и биомедицинские применения нанодисперсного диоксида церия / А.Б. Щербаков, О.С. Иванова, Н.Я. Спивак [и др.]; Нац. исслед. - Томск: Издательский Дом Томского государственного университета, 2016. - 476 с.

2. Кузнецова С.А., Халипова О.С., Козик В.В. Пленки на основе диоксида церия: получение, свойства, применение. - Томск: Издательский Дом Томского государственного университета, 2016. - 200 с.

3. Иванов В.К. Нанокристаллический диоксид церия как основа для создания функциональных материалов биомедицинского назначения // Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2023. Т. 14, №1. С. 23-26.

Изобретение относится к медицине, а именно к стоматологии, и может быть использовано в ретенционном периоде ортодонтического лечения у пациентов после этапа лечения на различных конструкциях и аппаратах: брекет-системе, элайнерах, несъемных расширяющих аппаратах и др. Способ изготовления назубных термопластических капп характеризуется тем, что каппу изготавливают в вакуумфомере из полиэтилентерефталатной пластины при температуре 134°С на гипсовой модели челюсти. При этом на внешнюю поверхность наносят эмульсию, содержащую 65 масс. % порошка ПТФЭ-смолы и порошка нанодисперсного диоксида церия с размером частиц 4-10 нм в объеме 5 масс. %, которые диспергируют в дистиллированной воде 30 масс. % и распределяют по поверхности пластины с помощью вибросистемы. После чего формируют каппу при прогибе пластины на 10 мм с использованием вакуума в течение 20 сек. Достигается повышение качества покрытия термопластических капп для улучшения их гидрофобности и износостойкости, способствующих снижению скорости износа и увеличению срока службы. 1 пр.

Способ изготовления назубных термопластических капп, характеризующийся тем, что каппу изготавливают в вакуумфомере из полиэтилентерефталатной пластины при температуре 134°С на гипсовой модели челюсти, отличающийся тем, что на внешнюю поверхность наносится эмульсия, содержащая 65 масс. % порошка ПТФЭ-смолы и порошка нанодисперсного диоксида церия с размером частиц 4-10 нм в объеме 5 масс. %, которые диспергируют в дистиллированной воде 30 масс. % и распределяют по поверхности пластины с помощью вибросистемы с последующим формованием каппы при прогибе пластины на 10 мм с использованием вакуума в течение 20 сек.