مشخصه‌یابی و ارزیابی ریزساختار، خواص فیزیکی و مکانیکی آمالگام‌های دندانی رایج در کشور

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار بیومتریال، آزمایشگاه بیوسرامیک و ایمپلنت، گروه مهندسی علوم زیستی، دانشکده علوم و فنون نوین، دانشگاه تهران، ایران

2 پزشک، اوزان، بلوار کریمخان زند، خیابان نجات‌الهی، شماره 277، تهران، ایران

3 دکتری شیمی، اوزان، بلوار کریمخان زند، خیابان نجات‌الهی، شماره 277، تهران، ایران

چکیده

مقدمه: آمالگام دندانی به­دلیل برخورداری از خواص فیزیکی و مکانیکی مناسب، مقرون­به­صرفه بودن و عملکرد بلندمدت بالینی می­تواند به­عنوان بادوام­ترین مواد دندانی ترمیمی در نظر گرفته شود. در این پژوهش، خواص فیزیکی و مکانیکی 9 آمالگام دندانی رایج در بازار مواد دندانی کشوربر اساس استاندارد جدید ISO 24234: 2015ارزیابی شده است. افزون­براین، مورفولوژی آلیاژ آنها توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی- گسیل میدانی (FE-SEM) مطالعه گردیده است.
مواد و روش ­ها: اختلاط پودر آلیاژ و جیوه در همه آمالگام­ها به کمک یک نوع آمالگاماتور صورت پذیرفت. ارزیابی ریزساختار آمالگام توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی- گسیل میدانی (FE-SEM) همراه با EDS به منظور بررسی ترکیب عناصر انجام شد. نمونه­های لازم برای انجام آزمون­های استحکام فشاری، خزش و تغییرات ابعادی حین سفت شدن به کمک قالب توصیه شده در استاندارد بر مبنای برنامه توصیه شده تهیه گردید. آنالیز واریانس یک طرفه و آزمون توکی در سطح 05/0 در تحلیل داده ها استفاده شد.
یافته­ ها: ارزیابی مورفولوژی آلیاژها نشان داد آمالگام­های“GK-110”  و “110 Plus” کاملاً از ذرات تراشه­ای و آمالگام­های Cinasilver، Solaloy وWorld Work  از ذرات شبه­کروی تشکیل شده بودند. از طرف دیگر، آلیاژهای ANA 2000، Contour، SDI GS-80 و Cinalux از مورفولوژی مخلوط کروی (شبه­کروی)/ تراشه­ای برخوردار بودند به­طوری­که به­صورت مقایسه­ای، در دو نوع Contour و SDI GS-80، ذرات کروی و در آمالگام­های ANA 2000 و Cinalux ذرات تراشه­ای، بیشتر مشاهده شد. ذرات کروی و شبه­کروی از ریزساختار ریزدانه­ برخوردار بودند. درصد خزش همه آمالگام­های بررسی شده از الزامات استاندارد ایزو تبعیت می­کرد. نتایج آزمون آنالیز واریانس یک سویه نشان داد استحکام فشاری یک ساعته آمالگام Cinasilver  به طور معناداری بیشتر از دیگر آمالگام­ها­ بود (05/0<P). بر اساس نتایج آزمون توکی اختلاف معناداری بین استحکام فشاری یک روزه Contour، Cinalux و Cinalux مشاهده نشد (05/0>P). کمترین ضریب تغییر استحکام فشاری در بین آمالگام­های مورد بررسی به آمالگام SDI gs-80  تعلق داشت. از لحاظ تعداد نمونه­های دارای استحکام بالاتر از حداقل مقدار الزام استاندارد در بین 10 نمونه آزمون، فقط آمالگام Cinasilver به طور کامل شرایط لازم را برای استحکام فشاری یک ساعته و یک روزه برآورده نمود. به­غیر از 110 Plus، بقیه آمالگام­ها دارای تغییرات ابعادی در حین سفت شدن مطابق با محدوده توصیه شده در استاندارد بودند.
نتیجه­ گیری: از بین آمالگام­های مورد بررسی آمالگام Cinasilver الزامات استاندارد ISO 24234: 2015 را از لحاظ استحکام فشاری یک ساعته و یک روزه، تغییرات ابعادی و خزش به طور کامل برآورده نمود. هر چند که آمالگام­های Cinalux، Contour و SDI gs-80 را می­توان جزو آمالگام­های پذیرفتنی پس از Cinasilver معرفی کرد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Microstructural Characterization and Physical and Mechanical Evaluation of Relevant Amalgams in Iran Dental Materials Market

نویسندگان [English]

  • Zahra Mohammadi 1
  • Abdorreza Sheikh-Mehdi Mesgar 1
  • Saeedreza Rahmdar 2
  • Elham Farhangi 3
1 Assistant Professor of Bomaterials, Faculty of New Sciences and Technologies, Department of Life Sciences Engineering, Bioceramics and Implants Laboratory, University of Tehran Tehran, Iran
2 MD, OWZAN, Karimkhanzand Blvd., Nejatollahi St., Tehran, Iran
3 PhD in chemistry, OWZAN, Karimkhanzand Blvd., Nejatollahi St., Tehran, Iran
چکیده [English]

Introduction: Dental amalgam is considered as the most tolerable restorative dental material due to its proper physical and mechanical properties, cost-effectiveness, and long term clinical performance. In this study, the physical and mechanical properties of nine relevant amalgams in Iranian dental material market were investigated based on ISO 24234: 2015. Moreover, the morphological characterization of dental amalgam alloy was evaluated using field emission scanning electron microscopy (FE-SEM).
Materials and Methods: An amalgamator was utilized to mix the amalgam alloy powder with mercury. In addition, the investigation of the microstructure of dental amalgam was conducted using FE-SEM equipped with an Energy Dispersive Spectroscopy system to analyze the composition of the elements. The required samples for the evaluation of compressive strength, creep, and dimensional changes during hardening were prepared using the recommended standard template based on the suggested program. The data were analyzed using one-way ANOVA and Tukey's test. P-value less than 0.05 was considered statistically significant.
Results: The evaluation of morphological characteristics of amalgams showed that amalgams, namely “GK-110” and “110 Plus” were prepared from lath cut particles. In addition, amalgams, such as “Cinasilver”, “Solaloy”, and “World Work” were composed of spheroid-like particles. However, alloys, including ANA 2000, Contour, SDI GS-80, and Cinalux showed mixed morphologies of spherical (or spheroid-like) and lath cut particles. Regarding the mixed alloys, “Contour Regular Kerr” and “SDI GS-80 Regular Set” contained more spherical particles. However, higher levels of lath cut particles were observed in “ANA 2000” and “Cinalux”. The homogenous and fine-grained microstructures were observed in spherical and spheroid-like particles. All studied dental amalgams comply with the requirements for creep according to the standard ISO 24234: 2015. The results of one-way ANOVA revealed that one-hour compressive strength of Cinasilver amalgam was significantly higher than that of the other amalgams (P<0.05). According to Tukey Post Hoc analysis, there was no significant difference regarding one-hour compressive strength in Contour, Cinalux, and Cinasilver (P>0.05). Out of all studied amalgams, SDI gs-80 showed the lowest coefficient of variation regarding compressive strength. In terms of the number of specimens with higher strength more than the minimum strength requirement of the standard, Cinasilver amalgam completely met the standard requirements for one hour and one day. Except for 110 Plus amalgam, the other amalgams met the requirement regarding the dimensional changes during the hardening within the specified standard range.
Conclusion: The results indicated that amalgam “Cinasilver” met the standard requirements of ISO 24234: 2015regarding creep, dimensional changes, and compressive strength in one hour and a day.  However, amalgams, namely Cinalux, Contour, and SDI gs-80 may be considered as appropriate amalgams.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Alloy morphology
  • Compressive strength
  • Creep
  • Dental amalgam
  • Dimensional changes during hardening

مقدمه

آمالگام دندانی از جمله مواد ترمیمی دندانی به­شمار می­رود که از نقطه­نظر کاربرد در دندانپزشکی از قدمت قابل توجهی برخوردار بوده و با وجود حضور مواد رقیب در این حوزه کاربردی، همچنان جایگاه خود را در بازار حفظ نموده است.(1) این ماده، آلیاژی متشکل از جیوه به­همراه پودر آلیاژ آمالگام است. پودر آلیاژ آمالگام از سه­ جزء اصلی؛ نقره (60-40 درصد)، قلع (30-25 درصد) و مس (30-15 درصد) تشکیل شده است.(2) حاصل اختلاط جیوه و پودر آلیاژ، درحقیقت کامپوزیتی چندفازی است که به­دلیل برخورداری از ویژگی مومسانی می­تواند حفره آماده­شده دندان را به­طرز مناسبی پر نماید. آمالگام دندانی از جمله مواد دندانی به­ شمار می­آید که از قدمت و مقبولیت بالایی برخوردار بوده و پژوهش­های گسترده مهندسی و کلینیکی را پشت سر گذاشته است و امروزه همچنان به­عنوان یک پرکننده با استحکام بالا و ارزان­قیمت مورد توجه است.

آلیاژهای آمالگام دندانی به­شیوه­های گوناگونی دسته­بندی شده­اند. در مرسوم­ترین روش دسته­بندی، این آلیاژها به دو گروه؛ آلیاژهای کم­مس (کمتر از 6 درصد وزنی) و پرمس (بیشتر از 6 درصد وزنی) تقسیم­بندی شده است.(3) آلیاژهای پرمس که از دهه 1960 میلادی از نقطه­نظر کاربردی مورد توجه بوده­اند معمولاً به دو گـروه تک­جزئی و مخلوط دسته­بندی می­شوند. این نـوع دسته­بندی مبتنی بر مورفولوژی پودر آلیاژ آمالگام صورت گرفته است. آلیاژهای پرمس بر اساس مخلوط شکل­های مختلف پودر به دو دسته؛ آلیاژهای مخلوط و آمالگام­های تک­جزئی دسته­بندی می­شوند.

هدف از انجام این تحقیق، مشخص­ نمودن مورفولوژی ذرات پودر آلیاژ و ارزیابی استحکام فشاری، خزش و تغییرات ابعادی چندین محصول تجاری رایج موجود در بازار کشور بر اساس استاندارد جدید ایزو ISO 24234: 2015 بود.

مواد و روش­ها

در این تحقیق، 9 برند رایج آمالگام دندانی انتخاب شد (جدول 1). مورفولوژی پودر آلیاژ آمالگام توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی مجهز به EDS برای ارزیابی نیمه­کمّی اجزاء (FE-SEM; Tescan) انجام پذیرفت. استحکام فشاری یک­ساعته و یک­روزه و همچنین، تغییرات ابعادی و خزش یک­هفته­ای آمالگام­ها نیز بـراساس استاندارد ISO 24234: 2015 اندازه­گیری گردید.(4)

اختلاط پودر آلیاژ و جیوه توسط آمالگاماتور باید در شرایط مناسب صورت پذیرد. تولیدکننده­ها در بروشور خود شرایط لازم همچون نوع آمالگاماتور و درنتیجه، فرکانس آن و همچنین زمان اختلاط را ارائه می­نمایند. تمام آمالگام­های مورد پژوهش از نوع کپسولی بود. از آنجایی­که در این مطالعه از آمالگاماتور کارخانه شهید دکتر فقیهی نوع RPM: 4500  استفاده شد از این­رو، برای یافتن زمان مناسب یعنی پیدا کردن زمان مطلوب اختلاط توسط این آمالگاماتور به­منظور دستیابی به مخلوطی همگن با توام مناسب جهت پر کردن حفره دندانی (در اینجا هدف پر کردن قالب آماده­سازی نمونه است.) بر اساس ارقام توصیه­شده شرکت­های تولیدکننده، آزمایش­هایی توسط یک اپراتور معین و با تجربه صورت گرفت و زمان مناسب برای هر آمالگام به دست آمد.


 

جدول 1 : آمالگام­های دندانی مورد استفاده در این تحقیق به­همراه زمان مناسب اختلاط توسط آمالگاماتور FD-5000 و ترکیب شیمیایی پودرهای آلیاژ بر حسب درصد وزنی سه عنصر اصلی که توسط تولیدکننده در بروشور محصول خود ادعا کرده است.

برند آمالگام

تولیدکننده

زمان مناسب اختلاط (ثانیه)

توسط آمالگاماتور FD-5000

Cu

Sn

Ag

110Plus

HANGZHOU YINYA NEW MATERIALS, China

15

25

30

45

ANA2000

Nordiska Dental, Sweden

9

1/26

8/30

1/43

Contour

Kerr Corporation, USA

10

28

31

41

GK-110

AT & M Biomaterials Co, China

14

25

32

43

SDI GS-80

SDI limited, Australia

9

7/28

3/31

40

Cinalux

Shahid Faghihi Co, Iran

13

20

31

49

Cinasilver

Shahid Faghihi Co, Iran

10

14

26

60

Solaloy

Trent Dent, England

15

24

31

45

World Work

World Work Srl, Italy

7

5/25

30

5/44


آماده­سازی نمونه­ها بر اساس استاندارد ISO 24234: 2015 انجام شد. بدین منظور از یک وسیله با مشخصات استاندارد برای پرس کردن آمالگام استفاده شد. همچنین بخش­های مختلف آماده­سازی نمونه باید در دوره­های زمانی تعیین شده در استاندارد انجام شود. دستگاه مورد نظر که به­صورت قالب خاصی طراحی شده و در این مطالعه مورد بهره­برداری قرار گرفته در تصویر 1 قابل مشاهده است.

 

 

تصویر 1 : قالب استفاده شده در تهیه نمونه­های آزمون­های فیزیکی و مکانیکی براساس الزامات استاندارد ISO 24234: 2015

 

از دستگاه آزمون مکانیکی (SANTAM:STM-20, Tehran, Iran) به منظور اعمال فشار و انجام آزمون اندازه­گیری استحکام فشاری استفاده شد. اعمال فشار توسط دستگاه بر سمبه قالب در دو مرحله بر اساس استاندارد وارد شد به­طوری ­که، در هر دو مرحله فشار MPa14 اعمال گردید. در مورد هر برند تعداد 10 نمونه تحت آزمون قرار گرفت. پس از آماده­سازی، نمونه­ها در دمای °C37 در دو بازه زمانی یک­ساعت و 24 ساعت در انکوباتور نگهداری شدند. پس از گذشت زمان­های فوق، دو سطح فوقانی و تحتانی نمونه توسط کاغذ سمباده 1200 پرداخت شد و سپس توسط سوسپانسیون آلومینا پولیش گردید. نمونه آماده­شده توسط دستگاه آزمون مکانیکی با سرعت تیغه دستگاه (crosshead speed)mm/min 5/0 مورد آزمون قرار گرفت. استحکام فشاری طبق رابطه 1 به دست آمد:

σ = 4F/πd2(رابطه 1)

کهدر آن؛ F نیروی اعمالی به N، d قطر نمونه به mm و σ استحکام فشاری به MPa است.

پس از ارزیابی همسانی واریانس داده­های استحکام فشاری، از آزمون آنالیز واریانس یک سویه (One-way ANOVA) جهت مقایسه آمالگام­ها استفاده شد. به منظور مقایسه دو به دوی محصولات از آزمون Tukey Post-Hoc استفاده شد.

جهت بررسی تغییرات ابعادی، نمونه­ها بر اساس استاندارد ایزو به روش قبل تهیه شد.(4) اعمال فشار در دو مرحله بـر آمالگام صورت پذیرفت تا استوانه­ای بـا ابعاد تعیین شده در استاندارد تهیه شود. سپس نمونه در دستگاه میکروکاتور (Johansson Mikrokator, Sweden)  که در آون °C37 قرار داشت جایگذاری گردید. تغییرات طول نمونه، درحالی­که در زیر دستگاه میکروکاتور در دمای °C37 واقع شده بود پس از مدت زمان­های 5 دقیقه و 24 ساعت ثبت گردید. سپس تغییرات ابعادی از رابطه 2 محاسبه شد(4):

(رابطه 2)              

که در آن؛  تغییرات ابعادی بین 5 دقیقه و 24 ساعت، ld طول نمونه پس از 24 ساعت و  درصد تغییرات ابعادی است. آزمون تغییرات ابعادی برای هر برند بر اساس استاندارد ایزو 5 دفعه تکرار شد. تغییرات ابعادی اندازه­گیری شده باید در محدوده توصیه شده توسط استاندارد باشد. به طور خلاصه هنگامی که نمونه در زیر سوزن میکروکاتور قرار می­گیرد به دلیل انبساط یا انقباض طول نمونه دچار تغییر می­گردد. طول نمونه با دقت µm 5/0 اندازه­گیری شد.

بر اساس استاندارد ایزو، نمونه­های خزش همانند نمونه­های استحکام تهیه شد.(4) سپس به­مدت یک­هفته در دمای °C37 قرار داده شد. پس از اندازه­گیری طول، نمونه تحت تنش MPa36 به­مدت یک­ساعت قرار گرفت و طول نمونه اندازه­گیری شد. بعد از آن، برای مدت زمان 3 ساعت دیگر همین میزان تنش بر نمونه اعمال گردید و مجدداً طول آن ثبت شد. درصد کرنش خزش از رابطه 3 به­دست آمد(4):

(رابطه 3)                                     

که در آن؛ تغییر طول نمونه بین یک­ساعت و 4 ساعت، l0 طول اولیه نمونه و درصد کرنش خزش است. آزمون خزش برای هر نوع آمالگام سه بار تکرار شد. بر اساس استاندارد ایزو باید در هر سه دفعه، نتیجه آزمون الزامات درصد خزش را برآورده نماید. طول با دقت mm 01/0 اندازه­گیری شد.داده ها به وسیله آزمون آنالیز واریانس یک طرفه و مقایسه های دو به دو، آزمون توکی انجام شد. سطح معنی داری 05/0 در نظر گرفته شد.

یافته­ها

در جدول 1، زمان مناسب به­دست آمده جهت اختلاط هر یک از آمالگام­ها توسط یک آمالگاماتور مشابه نشان داده شده است. در تصویر 2، میکروگراف­های میکروسکوپ الکترونی روبشی از پودر آلیاژهای مورد مطالعه قابل مشاهده است. ملاحظه می­شود آمالگام­های مورد بررسی از سه مورفولوژی؛ تـراشه­ای، تراشه­ای/کروی (شبه­کروی) و کروی/ شبه­کروی تشکیل شده­اند. دو نمونه 110 Plus و GK-110 از ذرات صرفاً تراشه­ای تشکیل یافته­اند. در مقابل، آمالگام­های Cinasilver، Solaloy و World Work دارای مورفولوژی تقریباً مشابه به­صورت شبه­کروی هستند. آلیاژهای ANA 2000، Contour، SDI GS-80 و Cinalux از مورفولوژی مخلوط کروی (شبه­کروی)/ تراشه­ای تشکیل شده­اند. همان­طورکه در تصویر 2 مشاهده می­شود در آمالگام­های مخلوط، دو نوع Contour و SDI GS-80 دارای ذرات کروی بیشتر بوده و آمالگام­های ANA 2000 و Cinalux از ذرات تراشه­ای بیشتری (در مقایسه با نوع کروی یا شبه­کروی) تشکیل شده­اند. قطر ذرات کروی معمولاً کمتر از 40 میکرون و طول ذرات تراشه­ای تا 140 میکرون بود. ذرات کروی و شبه­کروی، ریزساختار بسیار ریزدانه و کاملاً هموژن از خود نشان دادند (تصویر 3). ارزیابی ذرات به کمک EDS مؤید آن ­است ­که که ذرات تراشه­ای از دو فاز غنی از Ag-Sn (فاز روشن) و Cu-Sn (فاز تیره) تشکیل شده­اند (تصویر 4). چنین فازهایی درخصوص ذرات کروی یا شبه­کروی هم وجود داشت هر چند که فازها به­طور بسیار ریز در کنار هم قرار گرفته بودند. در شکل 5 آنالیز MAP از ذرات آلیاژ آمالگام Cinasilver به عنوان نمونه نشان داده شده است. در این تصویر، توزیع عناصر Ag، Cu و Sn در ذرات شبه­کروی مشاهده می­شود.


 

 


 

تصویر 2 : تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی از ذرات آلیاژ آمالگام (بزرگنمایی همه تصاویر یکسان و پانصد برابر، ×500 است.)


 

 

 

تصویر 3 : ریزساختار ریزدانه ذرات کروی آلیاژ آمالگام (SDI GS-80) و آلیاژ آمالگام شبه­کروی (Cinasilver)

 


 

تصویر 4 : میکروگراف FE-SEM از ذره تراشه­ای آلیاژ آمالگام Cinalux به­همراه طیف EDS از فازهای غنی از Ag-Sn و Sn-Cu

 

 

تصویر 5 : آنالیز MAP ذرات شبه­کروی آلیاژ آمالگام Cinasilver و توزیع عناصر Ag، Cu و Sn

 


نتایج اندازه­ گیری استحکام فشاری پس از یک­ساعت و یک­روز در جدول 2 نشان داده شده است. مشاهده می­شود در تمام آمالگام­های مورد بررسی با گذشت زمان از یک ساعت به 24 ساعت، متوسط استحکام فشاری با افزایش روبرو شده است (نتایج تحلیل آماری تغییرات استحکام با گذشت زمان و مقایسه آنها در مرجع (2) آورده شده است). در جدول­های 2 و 3 نتایج آزمون توکی به ترتیب برای استحکام فشاری یک ساعته و یک روزه ارائه شده است.

اختلاف آماری معناداری بین استحکام فشاری یک روزه Cinasilver با دیگر آمالگام­ها وجود داشت. بیشترین استحکام فشاری یک روزه به آمالگام Cinasilver تعلق داشت. به علاوه اختلاف آماری معناداری بین استحکام فشاری یک روزه آمالگام­های 110Plus، ANA 2000، GK-110، Solaloy و World work مشاهده نشد. بیشترین استحکام فشاری یک روزه به آمالگام­های Contour، Cinalux و Cinasilver تعلق داشت. اختلاف آماری معناداری بین این سه نمونه مشاهده نشد.


 

 

 


 

 

جدول 2 : خواص فیزیکی و مکانیکی اندازه­گیری شده محصولات بر اساس استاندارد ISO 24234: 2015

آمالگام

خواص

خزش

(%)

تغییر ابعادی حین سفت شدن

(%)

استحکام فشاری در یک ساعت (MPa)

استحکام فشاری در 24 ساعت (MPa)

(x)

انحراف معیار±میانگین

درصد تغییرات (%)

(x)

انحراف معیار±میانگین

درصد تغییرات (%)

110Plus

(0)

6/188±6/14

6/14

(0)

2/72±7/8

0/12

17/0 تا +09/0

3/0- 2/0

ANA2000

(0)

9/194±9/32

9/16

(8)

5/101±7/9

6/9

+01/0 تا +03/0

3/0- 1/0

Contour

(7)

6/405±0/93

9/22

(0)

1/78±3/10

2/13

+03/0 تا +06/0

3/0- 1/0

GK-110

(0)

2/226±5/36

2/16

(0)

5/56±6/13

1/24

+03/0 تا +08/0

3/0- 1/0

SDI GS-80

(0)

4/320±5/15

8/4

(10)

1/147±9/10

4/7

+01/0 تا + 04/0

3/0- 1/0

Cinalux

(7)

9/382±7/60

8/15

(10)

5/176±7/15

9/8

+02/0 تا +03/0

3/0- 2/0

Cinasilver

(10)

3/456±2/29

4/6

(10)

1/166±5/30

4/18

+07/0 تا +08/0

4/0- 3/0

Solaloy

(0)

4/205±0/17

3/8

(0)

4/84±5/7

9/8

+01/0 تا + 04/0

0/1- 1/0

World Work

(0)

1/234±5/49

2/21

(10)

6/125±4/10

3/8

+01/0 تا +02/0

2/0- 1/0

(x): تعداد نمونه­های دارای استحکام بالاتر از حداقل مقدار الزام استاندارد در بین 10 نمونه آزمون

 

جدول 3 : مقایسه دو به دوی آمالگام­ها برای استحکام فشاری یک ساعته بر اساس آزمون توکی (اعداد ردیف اول نشاندهنده میانگین اختلاف و اعداد داخل پرانتز ارزش P را نشان می­دهد. اختلاف آماری معنادار توسط علامت * نشان داده شده است.)

World Work

Solaloy

Cinasilver

Cinalux

SDI gs-80

GK-110

Contour

ANA 2000

110 Plus

4/53

*(0001/0>)

2/12

(6376/0)

0/93

*(0001/0>)

3/104

*(0001/0>)

9/74

*(0001/0>)

7/15

(2966/0)

9/5

(9922/0)

3/29

*(0008/0)

110 Plus

1/24

*(0116/0)

1/17-

(1958/0)

6/64

*(0001/0>)

0/75

*(0001/0>)

6/45

*(0001/0>)

0/45-

*(0001/0>)

4/23

*(0161/0)

ANA 2000

 

5/47

*(0001/0>)

3/6

(9880/0)

0/88

*(0001/0>)

4/98

*(0001/0>)

0/69

*(0001/0>)

6/21-

*(0360/0)

Contour

 

1/69

*(0001/0>)

9/27

*(0017/0)

6/109

*(0001/0>)

0/120

*(0001/0>)

6/90

*(0001/0>)

GK-110

 

5/21-

*(0376/0)

7/62-

*(0001/0>)

0/19

(1020/0)

4/29

*(0007/0)

SDI gs-80

 

9/50-

*(0001/0>)

1/92-

*(0001/0>)

4/10-

(8065/0)

Cinalux

 

5/40-

*(0001/0>)

7/81-

*(0001/0>)

Cinasilver

 

2/41

*(0001/0>)

Solaloy

 

World Work

 

 

جدول 4 : مقایسه دو به دوی آمالگام­ها بر اساس آزمون توکی برای استحکام فشاری 24 ساعت (اعداد ردیف اول نشاندهنده میانگین اختلاف و اعداد داخل پرانتز ارزش P را نشان می­دهد. اختلاف آماری معنادار توسط علامت * نشان داده شده است.)

World Work

Solaloy

Cinasilver

Cinalux

SDI gs-80

GK-110

Contour

ANA 2000

110 Plus

5/45

(4188/0)

8/16

(9962/0)

7/267

*(0001/0>)

3/194

*(0001/0>)

8/131

*(0001/0>)

6/37

(6730/0)

3/217

*(0001/0>)

3/6

(0000/1)

110 Plus

2/39

(6217/0)

5/10

(9999/0)

4/261

*(0001/0>)

0/188

*(0001/0>)

5/125

*(0001/0>)

3/31

(8478/0>)

7/210

*(0001/0>)

ANA 2000

 

5/171-

*(0001/0>)

2/200-*(0001/0>)

7/50

(2743/0)

7/22-

(9734/0>)

2/85-

*(0029/0>)

4/179-

*(0001/0>)

Contour

 

9/7

(0000/1)

8/20-

(9845/0)

1/230

*(0001/0>)

7/156

*(0001/0>)

2/94

*(0006/0>)

GK-110

 

3/86-

*(0024/0)

0/115-

*(0001/0>)

9/135

*(0001/0>)

5/62

(0784/0)

SDI gs-80

 

8/148-

*(0001/0>)

5/177-

*(0001/0>)

4/73

*(0182/0)

Cinalux

 

2/222-

*(0001/0>)

9/250-

*(0001/0>)

Cinasilver

 

7/28

(9006/0>)

Solaloy

 

World Work

 


در جدول 2، تغییرات ابعادی آمالگام­های مورد بررسی پس از سفت شدن نشان داده شده است. در این جدول نتایج اندازه­گیری خزش آمالگام­ها نیز نشان داده شده است. نتیجه آزمون اندازه­گیری خزش، درصد کرنش است. مشاهده می­شود که در تمام آمالگام­های مورد بررسی درصد کرنش (خزش) کمتر از 5/0 درصد بوده است.

بحث

استحکام فشاری آمالگام توسط دستگاه پرس توصیه­شده توسط استاندارد ایزو اندازه­گیری می­شود. فشار دومرحله­ای به کار رفته در این آزمون به­دلیل خروج جیوه واکنش نکرده در نظر گرفته شـده است. در جدول 5، الزامات خواص آمالگام دندانی بر اساس استاندارد ISO 24234: 2015 ارائه شده است. در این استاندارد جدید در مقایسه با استاندارد سال 2004، حداقل استحکام فشاری یک ساعته و یک روزه به ترتیب از 80 به 100 و از 300 به 350 مگاپاسکال افزایش پیدا کرده است. بر اساس استاندارد جدید، برای اندازه­گیری استحکام فشاری باید تعداد 10 نمونه مورد آزمون قرار گرفته و از بین این 10 نمونه باید حداقل 8 نمونه دارای استحکام فشاری بزرگتر از حداقل استحکام توصیه­شده در استاندارد باشد. در جدول 2 تعداد نمونه­های دارای استحکام بزرگتر از حد استاندارد به صورت (x) نشان داده شده است. مشاهده می­شود که در بین آمالگام­های مورد بررسی چهار آمالگام ANA 2000، Cinalux، Cinasilver و World work این الزام را برآورده می­کنند. این در حالی است که برای استحکام فشاری یک روزه فقط آمالگام Cinasilver معیار فوق را تأمین می­نماید. شایان ذکر است که آمالگام­های Contour و Cinalux در رتبه بعد با 7 نمونه موفق از 10 نمونه قرار دارند هر چند که هر دو نوع آمالگام مورد اشاره دارای متوسط استحکام بالاتر از MPa 350 بوده و اختلاف آماری معناداری با Cinasilver نشان ندادند. بنابر این به قطعیت نمی­توان دو آمالگام Contour وCinalux  را ناموفق از لحاظ استاندارد معرفی کرد. خطای آماده­سازی و در نتیجه به دست آوردن نتایج نادرست می­تواند در این مورد محتمل باشد. با بررسی جدول­های 3 و 4 ملاحظه می­­شود آمالگام SDI اختلاف معناداری را با گروه آمالگام­های با استحکام پایین نشان می­دهد هر چند که در مقایسه با آمالگام­های با استحکام بالا نیز اختلاف  معنادار قابل مشاهده است. این آمالگام معیار تعداد نمونه­های دارای حداقل استحکام یک ساعته بر اساس استاندارد را به طور کامل برآورده می­سازد هر چند که در خصوص استحکام فشاری یک ساعته به دلیل برخورداری از استحکام فشاری نزدیک به MPa 350 اما کوچکتر از آن نتوانست معیار فوق را برآورده نماید. با اعمال معیار استحکام یک روزه حداقل  MPa350 در استاندارد جدید ایزو هیچیک از نمونه­های استحکام آمالگام SDI نتوانستند معیار فوق را برآورده نمایند. شایان توجه است که با در نظر گرفتن معیار MPa 300  برای استحکام فشاری یک روزه بر اساس استاندارد قدیمی ایزو می­توان ادعا نمود که از بین 10 نمونه، 8 نمونه آمالگام SDI معیار اشاره شده را برآورده می­سازند.

استحکام فشاری آمالگام به مورفولوژی پودر آلیاژ آمالگام وابسته است.(6و5) ذرات تراشه­ای علت خواص مکانیکی پایین آمالگام­های 110 Plus و GK-110 هستند. از سوی دیگر، درخصوص آمالگام­های با مورفولوژی آلیاژ کروی/شبه­کـروی یعنی Cinasilver، Solaloy و World Work تفاوت قابـل ملاحظه­ای در مقادیر استحکام مشاهده می­شود. با بررسی ترکیب آلیاژ آنها (جدول 2) ملاحظه می­گردد Cinasilver از مقادیر بالایی نقره در ترکیب خود برخوردار است. لازم به ذکر است در بین فازهای تشکیل­دهنده آمالگام پس از ترکیب با جیوه، فاز Ag3Sn باقیمانده از پودر آلیاژ، مستحکم­ترین فاز بوده و پس از آن، Ag-Hg و Sn-Hg قرار دارند.(9-7) آمالگام Cinasilver از بالاترین مقدار نقره در بین آمالگام­های مورد بررسی برخوردار است. آمالگام Cinalux نیز در بین آمالگام­های با مورفولوژی دوگانه تراشه­ای/ کروی از بالاترین مقدار نقره برخوردار است. آمالگام Contour از جمله آمالگام­های با بالاترین استحکام فشاری 24 ساعته بود که علت آن را می­توان به ذرات کروی آلیاژ و همچنین اندازه کوچک ذرات آن نسبت داد.


 

جدول 5 : الزامات خواص آمالگام دندانی بر اساس استاندارد ISO 24234: 2015

حداکثر خزش

(%)

تغییر ابعادی مجاز حین سفت شدن

(%)

حداقل استحکام فشاری در یک ساعت

(MPa)

حداقل استحکام فشاری در 24 ساعت

(MPa)

 
 

0/2

10/0 تا +15/0

100

350

 


در جـدول 2، ضریب تغییر (Coefficient of Variation; CV) ذکـر شده است که حاصل تقسیم انحراف معیار (Standard Deviation) به متوسط استحکام می­باشد. با اینکه این مفهوم در استاندارد ایزو برای ارقام استحکام استفاده نشده است امـا محاسبه آن می­توانـد نگرش اولیه و ابتدایی درخصوص پراکنـدگی ارقام استحکام حول مقدار متوسط ارائه نماید و به ­عنوان فاکتور مناسبی برای تکرارپذیری ارقام استحکام مطرح باشد به ­طوری ­که، هر چه این مقدار کوچکتر باشد پراکندگی ارقام کمتر بوده است. با مقایسه ضریب تغییر استحکام یک­ساعته ملاحظه می شود که آمالگام­های GK-110 و Cinasilver  دارای ضریب تغییر بالایی هستند. این در حالی است که آمالگام Cinasilver از لحاظ ضریب تغییر استحکام فشاری یک روزه در بین آمالگام­های با کمترین ضریب تغییر قرار دارد. مقایسه ضرایب تغییر استحکام فشاری یک ساعته و یک روزه نشان می­دهد در بین آمالگام­های مورد بررسی آمالگام SDI را می­توان در مجموع به عنوان آمالگام با کمترین ضریب تغییر استحکام فشاری معرفی نمود. با اینکه آمالگام Contour همچون SDI دارای آلیاژ با مورفولوژی کروی است اما ضریب تغییر استحکام فشاری یک روزه آن  بالاترین مقدار در بین آمالگام­هاست. بر این اساس مقادیر پایین ضریب تغییر آمالگام SDI را نمی­توان به مورفولوژی کروی شکل آلیاژ آن نسبت داد.

بر اساس استاندارد ایزو  ISO 24234: 2015تغییرات ابعادی مجاز حین سفت شدن آمالگام باید در محدوده 10/0 تا 15/0+ درصد قرار داشته باشد. ملاحظه می­شود تغییرات ابعادی تمام آمالگام­ها به جز 110Plus در محدوده توصیه شده توسط استاندارد قرار دارند. درخصوص تغییرات ابعادی، ارقام ارائه شده از سوی تولیدکننده آمالگام 110 Plus حاکی از آن است که اصلاً ادعایی مبنی بر تبعیت از استاندارد نشده است. این ویژگی، از جمله خواص با اهمیت آمالگام بوده و در استاندارد ایزو، الزام مؤکد برای اندازه­گیری آن وجود دارد. نشت لبه­ای به تغییرات ابعادی وابسته است.(10) اعتقاد بر این است آمالگام­های تشکیل شده از ذرات تراشه­ای آلیاژ به دلیل میزان بالاتر استفاده از جیوه در تهیه آمالگام دارای تغییرات ابعادی بیشتری هستند.(11) صحت این موضوع را می­توان با مقایسه تغییرات ابعادی 110Plus و GK-110 با مقادیر سایر آمالگام­ها تأیید نمود (جدول 2).

براساس استاندارد ایزو درصد خزش آمالگام باید حداکثر 2 درصد باشد. نتایج به­دست آمده نشان داد تمام آمالگام­ها از لحاظ مقادیر کرنش خزشی از الزام استاندارد ایزو تبعیت می­نمایند. صحت لبه­ای (Marginal integrity) به خزش وابسته است.(12)اعتقاد بر این است خزش آمالگام با افزایش نسبت جیوه به آلیاژ افزایش یافته و با افزایش کسر حجمی فازهای Ag-Hg و  Cu-Sn(ή( کاهش می­یابد.(13) آمالگام­های مستعد خزش بالا آمالگام­های دارای فاز Sn-Hg(γ2) هستند زیرا این فاز دارای خاصیت پلاستیسیته بوده و به فاز Ag-Hg اجازه لغزش می­دهد. شایان ذکر است در دمای دهان انسان دو فاز Ag-Hg و
Sn-Hg(γ2)  به ترتیتب در 78 و 94 درصد دمای ذوب خود قرار دارند؛ در نتیجه لغزش دانه­های درشت Ag-Hg می­تواند رخ دهد.(14)بر مبنای ادعای تولیدکننده­ها هیچ کدام از آمالگام­های مورد بررسی در این پژوهش حاوی فاز Sn-Hg(γ2) نیستند. به طور کلی آلیاژهای پرمس به دلیل جلوگیری از تشکیل فاز  (γ2) Sn-Hg خزش را کاهش می­دهند. در حقیقت حضور فاز )ή( Cu-Snباعث قفل شدن و جلوگیری از لغزش در مرزدانه­های فاز Ag-Hg می­شود.(16و15)

نتیجه ­گیری

نتایج  این پژوهش نشان داد در بین آمالگام­های مورد بررسی، آمالگام Cinasilver از بیشترین استحکام فشاری یک ساعته برخوردار است. بیشترین استحکام فشاری یک روزه به آمالگام­های Contour، Cinalux و Cinasilver تعلق داشت. اختلاف آماری معناداری بین این سه نمونه مشاهده نشد. در بین آمالگام­های مورد بررسی آمالگام Cinasilver تمام الزامات استحکام فشاری استاندارد ایزو را برآورده نمود. از نقطه نظر خزش، تمام آمالگام­های مورد مطالعه در این پژوهش از حداکثر خزش کمتر از 2 درصد برخوردار بوده و الزامات استاندارد ایزو را برآورده کردند. به جز آمالگام 110Plus همه آمالگام­های مورد مطالعه در این پژوهش الزامات ایزو در خصوص تغییرات ابعادی مجاز حین سفت شده را برآورده کردند.

1.       Sakaguchi RL. Craig’s restorative dental materials.4thed. New York: Mosby;2018.
2.       Mohammadi Z, Mesgar AS, Rahmdar SR, Farhangi E. Effect of setting time and artificial saliva on the strength evaluated by different methods of dental silver amalgam: acomparative study. Material wissenschaft Werkstofftechnik 2018; 48(2):1-8.
3.       Black J, Hastings G. Handbook of biomaterial properties. Berlin: Springer Science & Business Media; 2016.
4.       International Organization for Standardization. Dentistry-dental amalgam, ISO 24234.Geneva: International Organization for Standardization;2015.
5.       Chen KI, Ju CP, Lin JH. Effect of particle configuration on structure and properties of dispersed Pd-containing dental amalgam. Biomaterials 1999; 20:1851-66.
6.       Daxies EH, KuhAT. The morphological characterization of dental amalgam alloy powders. Biomaterials 1984; 5(6):314-7.
7.       Vrijhoef A, Driessens FC. Long-term phase changes in dental amalgam after setting. J Biomed Mater Res1974; 8(6):435-42.
8.       Joska L, Bystriansky J, Novak P. Dental amalgam-the effect of the technology of alloy powder preparation on the corrosion behaviour and the release of mercury. Materials Corrosion2003; 54(3):152-6.
9.       Suchatlampong C, Goto S, Ogura H. Early compressive strength and phase-formation of dental amalgam.Dent Mater J1995;14(2):143-51.
10.    Paffenbarger GC, Rupp NW, Patel PR. Dimensional change of dental amalgam and a suggested correlation between marginal integrity and creep. J Am Dent Assoc1979;99(1):31-7.
11.    Powers JM, Wataha JC. Dental Materials-e-book: properties and manipulation. New York: Elsevier Health Sciences; 2017.
12.    Von Fraunhofer JA. Dental materials at a glance. New Jersey: John Wiley & Sons; 2013.
13.    Espevik S, Sörensen SE. Creep of dental amalgam. Scand J Dent Res1975; 83(1):245-53.
14.    Mahler DB, Adey JD. Factors influencing the creep of dental amalgam. J Dent Res1991;70(11):1394-400.
15.    Al-Deen HJ, Haleem AH, Tuma MS. Improvement of dental amalgam properties by increasing copper content. Int J SciEng Res 2014;5:730-7.
16.    Razavi SH, Mirdamadi S, Hormozi MM. Investigating the physical and mechanical properties of high-copper and silver dental-filling amalgam alloys. Iran J Materials SciEng 2011;8(1):40-7.