В ТГУ созданы импортозамещающие коронки и имплантаты для стоматологии

24 марта 2022

Физикотехник ТГУ Владимир Промахов — об импортозамещающих коронках и имплантатах из керамики

Ученые научно-образовательного центра «Аддитивные технологии» в ТГУ работают над продуктами, созданными из керамического материала. Он прочный и износостойкий, а также биосовместимый. Одно из направлений работы центра — стоматология. Под эту задачу разработчики будут создавать малое инновационное предприятие (МИП) и массово производить материалы для стоматологических коронок и имплантаты из керамики. Причем, весь процесс производства будет происходить на территории России, а значит — импортозамещать зарубежные аналоги.

О том, как ученые Томского государственного университета работают над новыми керамическими материалами для стоматологии и договариваются с партнерами, рассказал заместитель директора НОЦ Владимир Промахов.

Перспективный материал

Аддитивные технологии [технологии послойного наращивания и синтеза объектов] открывают новые возможности для создания материалов со структурными особенностями, которые можно регулировать. То же касается и керамических композитов. Они прочные и долго не поддаются трещинам. Ранее ученые ТГУ создали новые материалы для 3D-печати изделий из керамики. Они адаптировали под аддитивные технологии нанопорошки — оксиды алюминия и циркония. Физикотехники научились изготавливать из этих соединений материалы для 3D-печати керамических деталей, чтобы весь цикл производства изделий был полностью импортозамещающим.

Для керамических материалов применяются многостадийные процессы, в ходе которых детали изготавливаются за две или более операции. Первая стадия — обеспечивает основные геометрические формы. Вторая — спекания — задает изделию основные свойства материала.

В медицине керамические материалы стали использоваться достаточно давно. Например, в стоматологии. С 2010 года технология установки зубных коронок в России стала переходить с металлокерамики на цельнокерамические коронки, рассказывает заместитель директора научно-образовательного центра «Аддитивные технологии» Владимир Промахов.

Владимир Промахов

Коронки с полной анатомией зуба

Металлокерамические коронки, по словам Промахова, более дорогие и менее качественные. В процессе стоматолог делает слепок, создает модель по нему, и зубной техник отливает по модели металлическое основание, а на него в печи напекает керамический слой. Так получается двойной материал. Однако для пациента коронка из металлокерамики может обернуться аллергией или ограничением на некоторые процедуры.

С помощью цифровой технологии CAD/CAM, автоматизирующей процесс создания зубных протезов, можно полностью перейти на керамические материалы, тем самым сделав их производство быстрее и дешевле.

«Делается слепок, он сканируется в 3D-сканере, создается модель всех зубов пациента. Ставится в программу, станки с ЧПУ в течение получаса выпиливают коронку с высокой точностью, далее проводится обработка и спекание коронки. Клеится такая коронка лучше и используется дольше. Лет через 10 от металлокерамики в России отойдут точно, так как продвинутые клиники работают только на керамических коронках», — говорит Владимир Промахов.

Для производства специального керамического материала под эти коронки ученые создали марку Nova, которая поможет заменить импортные материалы. Это небольшой круглый блок, похожий на шайбу, с четкими параметрами качества. Из него зуботехники уже могут выпиливать коронку нужной им формы, толщины или цвета.

DSC_5840_Nova_Promahov.jpg

Цвета материала для коронок стоматологи подбирают по шкале Vita. Доктор смотрит оттенок эмали пациента, терапевт делает слепок и говорит зубным техникам, например, — А2. Это номер цвета. Зуботехнические лаборатории по заказу выпиливают коронку, обрабатывают, спекают и подкрашивают, если нужно. Так ученые производят и продают керамику, зуботехнические лаборатории делают коронки, а врачи их устанавливают.

«Самая передовая наша вещь — мы разработали материал с полной анатомией. Это когда керамический блок уже имеет в своей структуре градиент по цвету и прозрачности. Блок делается уже слоями, и каждый слой имеет разную плотность, прозрачность, оттенок. У нас получается анатомическая форма в том смысле что кончик более прозрачный, а у корня более темный», — рассказывает ученый.

У компании уже выстроена четкая сеть партнеров, которые опробовали материал. Сейчас ученые вместе с партнерами согласовывают цены и объемы поставок.

Чемодан имплантатов

Имплантаты, рассказывает Промахов, в рыночном плане являются более сложной историей, так как в их отношении стоматологи все еще консервативны. Они привыкли работать на титане. Однако есть множество зарубежных компаний — в США, Швейцарии или Испании, где уже 10-15 лет качественно ставятся керамические зубные имплантаты.

Работа с керамическими имплантатами, говорит ученый, может быть большим полем для фундаментальных исследований. Сложной задачей является установка двухкомпонентного имплантата. Когда пациенту нужно заменить один зуб, ему ставят однокомпонентный имплантат: просверлили, поставили, прикрепили коронку. Но когда делаются мосты от трех единиц, стоматолог вживляет от двух до шести имплантатов, а бывает и больше. Позиционирование имплантатов в челюсти может быть разным, объясняет Владимир Промахов. Нельзя выставить имплантат очень ровно, чтобы абатмент [переходная часть между искусственным корнем в десне и коронкой, выступающей над ней] был ровен в позициях.

«Делаются двухкомпонентные имплантаты, когда есть сам имплантат, а абатмент крепится под углом к имплантату, и тем самым хирурги ловят угол, чтобы протез встал хорошо. Это ювелирная работа», — говорит физикотехник.

Ученые сейчас находятся на стадии проектирования дизайна имплантатов с врачами. Здесь, по словам Владимира, нет универсальной технологии разработки имплантата. Нужна разработка хирургических протоколов. В конечном виде это может представлять условный чемоданчик у хирурга, в котором будет набор разных имплантатов с разными геометрией, абатментами и сверлами.

Владимир Промахов рассказывает, что в ТГУ провели свое исследование о том, как клетки живут и размножаются на поверхности керамических материалов. Выяснилось, что керамика «выигрывает» примерно на 20% по сравнению с титаном и никелид титаном. Научная публикация об этом исследовании готовится к выпуску.

«Мы начали со стоматологических имплантатов. Технология у нас уже есть, мы сейчас сертифицируем ее, чтобы уже можно было ставить реальным пациентам. В течение года этот вопрос решится, к концу года пилотные партии будем реализовывать», — поясняет Промахов.