Bài giảng Sứ nha khoa - Đại cương - Hoàng Tử Hùng

SỨ NHA KHOA BÀI GIẢNG ĐÀO TẠO LIÊN TỤC PHẦN THỨ NHẤT: ĐẠI CƯƠNG NGND. GS. BS. Hoàng Tử Hùng htuhung@yahoo.com www.hoangtuhung.com DÀN BÀI Mở đầu Lịch sử, Định nghĩa và Thuật ngữ Phân loại Qui trình chế tạo bột sứ Tăng cường độ bền của sứ LỊCH SỬ • Đồ gốm: Gốm là một trong những vật liệu được con người sử dụng sớm nhất, từ thời kỳ đồ đá, cách nay trên 10.000 năm*, ngày nay, vẫn phổ biến và phát triển. *sự xuất hiện của đồ gốm được coi là một mốc đánh dấu thời đạiđá mới. Đĩa sứ Trung hoa Thế kỷ 17 Ngói nóc thời Lê Thế kỷ 11 (Hoàng thành Thăng long) Gạch ống nước, lát đường (Hoàng thành Thăng long) LỊCH SỬ • Trong nha khoa* 1774, A. Duchâteau (người Pháp) đã thực hiệnhàm giả có răng sứ, công bố tại Viện hàn lâm phẫu thuật năm 1776, 1788, N. D. de Chémant công bố luận văn “A Dissertation on Artificial Teeth” mô tả việc thực hiện răng porcelain từ bột dẻo khoáng chất(mineral paste). 1884, M. L. Logan (người Mỹ) được cấp bằng sáng chế mão toàn sứ. *W. Hoffmann-Axthelm: History of Dentistry, 1981 ĐỊNH NGHĨA • Ceramic về mặt hoá học là một hỗn hợp chặt chẽ các nguyên tố kim loại và không kim loại, cho phép xuất hiện các liên kết cộng hóa trị hoặc liên kết ion (Stefen Bayne, Duane Taylor: Dental materials) • Sứ nha khoa là một hợp chất của kim lọai (aluminum- Al, calcium-Ca, lithium-Li, magnesium-Mg, potassium- K, sodium-Na, tin-Sn, titanium-Ti, zirconium-Zr) và không kim lọai (silicon-Si, boron-B, fluorine-F, oxygen- O), có thể sử dụng như một cấu trúc đơn lẻ (inlay, mão) hoặc như một trong nhiều lớp của một phục hình (Anusavice: Phillip’s Science of Dental Materials, 1996) ĐỊNH NGHĨA • Sứ nha khoa là một sản phẩm dùng trong nha khoa phục hồi, có bản chất là vật liệu vô cơ không kim loại, trải qua nung ở nhiệt độ cao để đạt được đặc tính mong muốn (J.M. Powers, R.L. Sakaguchi: Craig’s Restorative Dental Materials, 2006) THUẬT NGỮ • Porcelain: là các loại gốm làm từ nguyên liệu thô: kaolin, clay, fieldspar được nung đến 1200 – 1400°C. - Tùy theo thành phần và độ tinh khiết của nguyên liệu, người ta có thể thu được: sành, sứ, sứ cao cấp, men sứ - Pha tinh thể trong porcelain thường không cao, phụ thuộc vào thành phần nguyên liệu - Các sản phẩm của porcelain đa dạng: vật liệu dùng trong xây dựng, đồ dùng gia đình, đồ trang trí - Porcelain đã được sử dụng trong thời kỳ đầu cho sứ nha khoa THUẬT NGỮ • Sứ thủy tinh (glass-ceramic) là một chất rắn gồm: - Pha thủy tinh (glass) là pha bao bọc, vô định hình, và - Một hoặc nhiều pha tinh thể (crystalline) được tạo thành bởi sự tạo nhân tinh thể và lớn lên của các tinh thể trong thủy tinh. Quá trình tinh thể hóa được kiểm soát. • Trước đây, “gốm” để chỉ toàn bộ sản phẩm có chứa silic oxid SiO2 (silica): gạch, sành, sứ Hiện nay, “gốm” còn bao gồm các sản phẩm không chứa silica và không chứa oxi: các gốm kỹ thuật THUẬT NGỮ Gốm/sứ kỹ thuật (gốm/sứ tiên tiến) technical/engineering/advanced ceramics là các loại gốm được phát triển gần đây nhằm đáp ứng những đòi hỏi của công nghệ hiện đại Gồm hai nhóm lớn: – Gốm oxid: zirconium oxide (zirconia: ZrO2), aluminum oxide (alumina: Al2O3), titania (TiO2) – Gốm không chứa oxi: tungsten carbide (WC), silicon carbide (SiC), boron carbide (B4C) THUẬT NGỮ Ceramic khác Chú ý: tất cả porcelain (gốm sứ, men sứ) và glass-ceramic (sứ thủy tinh) là ceramic (gốm sứ), nhưng còn nhiều sản phẩm khác cũng là “ceramic” Glass-ceramic (Sứ thủy tinh) Porcelain (Sứ, men sứ) TÓM TẮT PHẦN MỞ ĐẦU Có nhiều định nghĩa về sứ và về sứ nha khoa, định nghĩa của craig phù hợp với quan niệm về sứ nói chung và sứ nha khoa nhất. Sứ thủy tinh gồm hai pha: Pha thủy tinh và pha tinh thể. Quá trình tinh thể hóa được kiểm soát. Pha tinh thể càng nhiều, sứ càng có độ bền cao nhưng càng kém trong. Sứ oxid ngày nay có nhiều ứng dụng trong nha khoa PHÂN LOẠI GỐM SỨ Phân loại theo nhóm sản phẩm: có 3 loại chính -Gốm xây dựng: gạch, ngói, sứ vệ sinh -Gốm gia dụng và mỹ nghệ (porcelain): chén, đĩa, bình, vật trang trí -Gốm kỹ thuật, gồm: - gốm thủy tinh - gốm oxid - gốm không chứa oxi Rất nhiều loại vật liệu vô cơ và gốm sứ được sử dụng trong la bô nha khoa cũng như trên lâm sàng. Trong nha khoa phục hồi, porcelain đã được sử dụng từ thế kỷ XVII, gần đây, phát triển nhiều loại sứ thủy tinh và sứ oxid. PHÂN LOẠI SỨ NHA KHOA 1- Phân loại theo nhiệt độ thiêu kết (nung) Từ những năm 40 của thế kỷ trước, gồm bốn loại: • Sứ nung nhiệt độ cao (high-fusing ceramic): 1315 - 1370º C • Sứ nung nhiệt độ trung bình (medium-fusing ceramic): 1090 - 1260º C • Sứ nung nhiệt độ thấp (low-fusing ceramic): 870 - 1065º C • Sứ nung nhiệt độ cực thấp (ultra low-fusing ceramic): khỏang 800º C PHÂN LOẠI SỨ NHA KHOA 2- Phân loại theo pha tinh thể Sứ gồm hai pha: pha thủy tinh (glassy/vitreous phase) pha tinh thể (crystalline phase). Tùy vào bản chất hóa học và lượng pha tinh thể, có các loại thường gặp sau: • Zirconia (ZrO2) Alumina (Al2O3) • Feldspar (KAlSi3O8) Leucite (KAlSi2O6) • Spinel (MgAl2O4) Lithium disilicate (Li2Si2O5) • Lithium phosphate (Li3PO4)Fluorapatite (Ca5(PO4)3F) Vật liệu toàn sứ có tỷ lệ tinh thể cao (từ 35 đến 99%) PHÂN LOẠI SỨ NHA KHOA 3- Phân loại theo kỹ thuật chế tác 1. Thiêu kết (nung): là quá trình xử lý nhiệt để sứ đạt được độ cứng chắc, điều này đạt được khi nhiệt độ đạt đến sự chảy nhớt (viscous flow) bột sứ. Thiêu kết là phương pháp chế tác truyền thống, thông dụng: các phục hình sứ-kim loại và lớp phủ bên ngoài sườn sứ của nhiều loại phục hình toàn sứ được làm theo cách này. 2. Ép nóng (heat press) 3. Vi tính trợ giúp (CAD/CAM) 4. Đúc trượt (slip cast) (Trong ứng dụng nha khoa, các kỹ thuật ép nóng, đúc trượt đều ít nhiều có vi tính trợ giúp). PHÂN LOẠI SỨ NHA KHOA 4- Phân loại theo ứng dụng Sứ có ba ứng dụng chính: 1.Làm phục hình sứ-kim loại: mão (chụp), cầu, 2.Làm phục hình toàn sứ: mão, cầu, inlay onlay, mặt dán 3. Răng sứ làm sẵn cho hàm giả. QUI TRÌNH CHẾ TẠO SỨ NHA KHOA Gốm sứ dùng trong nha khoa bao gồm nhiều chủng loại (gốm thủy tinh, gốm kỹ thuật loại oxyd, gốm chịu lửa, xi măng) Sau đây là tóm tắt qui trình sản xuất bột sứ dùng trong kỹ thuật “đắp sứ” CHẾ TẠO SỨ NHA KHOA Trường thạch (fieldspar): là một loại đá tự nhiên có cấu trúc tinh thể, đục, màu từ xám đến hồng. • là một silicate nhôm kali (potassium aluminum silicate - K2O•Al2O3•6SiO2). Thành phần hoá học của trường thạch thường gồm: – Silica (SiO2): 64%; – Alumina (Al2O3): 18%; – Soda (Na2O), Potash (K2O): 8-10%. • Nóng chảy ở 1150º C, tạo thành leucite (KAlSi2O6)(pha tinh thể) và thủy tinh nóng chảy. CHẾ TẠO SỨ NHA KHOA • Trường thạch được khai thác từ mỏ, nghiền nhỏ, • Loại bỏ sắt và mica (thường có trong trường thạch không tinh khiết): chỉ chọn sử dụng những phần trường thạch có màu sáng, • Nghiền thành bột mịn, loại bỏ những hạt lớn hoặc quá nhỏ, • Rung trên một mặt nghiêng có rãnh từ tính để loại bỏ một lần nữa sắt còn lại. CHẾ TẠO SỨ NHA KHOA •Nung bột mịn trường thạch đến ~1200º C,
Hỗn hợp leucite và thủy tinh •Làm lạnh nhanh trong nước để khối sứ bị rã thành bột •Thêm các chất màu: • titanium oxide: vàng nâu; • manganese oxide: xanh nhạt pha đỏ; • oxid sắt: nâu; • cerium tạo tính phát huỳnh quang (trước đây dùng uranium oxide, oxide thiếc, titanium, zirconium được dùng để làm các chất che màu. CHẾ TẠO SỨ NHA KHOA Sản phẩm của quá trình là bột sứ trường thạch nha khoa (feldspathic dental porcelain) có hai pha: • Pha thủy tinh với các tính chất đặc trưng: dòn, trong, nứt vỡ không theo hướng nhất định • Pha tinh thể leucite (KAlSi2O6): – chiếm 10-20% – có hệ số dãn nở nhiệt cao (>20 x 10¯ 6 /° C). Leucite cũng được dùng để làm tăng độ bền của sứ trong phục hình toàn sứ (lượng leucite lên tới 45%). CÁC PHƯƠNG PHÁP TĂNG CƯỜNG ĐỘ BỀN CỦA SỨ 1. Biện pháp nội sinh Tăng cường pha tinh thể Nguyên tắc: đưa vào một pha tinh thể phân tán có độ bền cao, làm tăng sức đề kháng đối với sự lan & làm lệch vết nứt Biến đổi tăng độ bền: ZrO2 có 2 dạng tinh thể: *tứ giác (tetragonal) bền vững ở khoảng 1170 - 2370o C, *đơn nghiêng (monoclinic) bền vững ở nhiệt độ dưới 1170o C. Cho thêm 3 mole % yttrium oxid (3Y-TZP)
Dạng tứ giác trở nên bền vững ở nhiệt độ thường do cảm lực (stress-induce): Dưới tác động lực, ZrO2 biến đổi từ pha tứ giác kém bền vững thành phađơn nghiêng bền vững do đặc tính cơ học cuả (3Y-TZP). TĂNG CƯỜNG ĐỘ BỀN CỦA SỨ 2. Biện pháp ngoại sinh: tạo một lớp chịu lực ở bề mặt. Tạo lớp ion bề mặt • Tạo sự trao đổi ion dựa trên khuyếch tán (diffusion-based ion exchange): trong mạng pha thủy tinh: ion kiềm nhỏ (natri) thành ion lớn hơn (kali). Thực hiện trong bồn muối nóng chảy 450 - 480o C, ứng dụng trong sứ nha khoa từ những năm 90. Độ dày: khoảng 140µm Làm láng • Làm láng (glazing): nướng lại, tạo một lớp sứ láng; không có ý nghĩa để làm tăng độ bền uốn của sứ trường thạch. • “Glaze” là loại thủy tinh có độ dãn nở thấp, đặt trên bề mặt sứ, nung ở nhiệt độ cao. Độ co của lớp sứ bên dưới lớn hơn, do đó làm giảm kích thước các rạn nứt