3Dプリント義歯床材料の生体力学的挙動

Biomechanical Behavior of a 3D-Printed Denture Base Material.

抄録

目的:

総義歯の製作において、付加製造（AM）ポリマーと熱硬化型アクリル樹脂（AR；対照）の関連材料特性（曲げ強さ[σf]、弾性率[E]、吸水性[Wsp]および溶解性[Wsl]、生体適合性）を評価し、両材料から製作された義歯が臨床使用において許容可能な材料特性を示すという仮説を検証する。

PURPOSE: To evaluate relevant material properties (flexural strength [σf], elastic modulus [E], water sorption [Wsp] and solubility [Wsl], and biocompatibility) of an additive manufacturing (AM) polymer vs a heat-curing acrylic resin (AR; control) for the manufacture of complete dentures, testing the hypothesis that fabrications from both materials would present acceptable material properties for clinical use.

材料と方法:

σf、E、Wsp、およびWslはISO 20795-1:2013規格に従って評価し、生体適合性はMTTおよびSRBアッセイを用いて評価した。円盤状の試験片を作製し、Wsp試験（n=5）、Wsl試験（n=5）、および生体適合性試験（n=3）に使用した。σfとEを評価するため、棒状の試験片（n=30）を作製し、37℃の蒸留水中で48時間または6ヶ月間保存した後、変位速度が一定（5±1mm/分）の万能試験機で曲げ試験を行った。σf、E、Wsp、Wsl、および生体適合性試験のデータは、Student t検定（α=0.05）を用いて統計的に分析した。σfとEのデータにはワイブル解析も用いた。

MATERIALS AND METHODS: The σf, E, Wsp, and Wsl were evaluated according to the ISO 20795-1:2013 standard, and the biocompatibility was evaluated using MTT and SRB assays. Disk-shaped specimens were fabricated and used for Wsp (n = 5), Wsl (n = 5), and biocompatibility (n = 3) testing. For assessment of σf and E, bar-shaped specimens (n = 30) were fabricated and stored in 37°C distilled water for 48 hours or 6 months before flexural testing in a universal testing machine with a constant displacement rate (5 ± 1 mm/minute). Data from σf, E, Wsp, Wsl, and biocompatibility tests were statistically analyzed using Student t test (α = .05). Weibull analysis was also used for σf and E data.

結果:

評価された材料特性について、2つの材料間に有意差が認められた。AMポリマーの曲げ強さには6ヵ月間の水貯蔵は影響しなかったが、σfとWslの値は不十分であった。

RESULTS: Significant differences between the two materials were found for the evaluated material properties. Water storage for 6 months did not affect the flexural strength of the AM polymer, but this material showed inadequate σf and Wsl values.

結論:

6ヵ月の水保存後の生体適合性および強度安定性は十分であったが，総義歯に推奨されるAMポリマーは，本研究で評価された材料特性を改善するためにさらなる開発が必要である．

CONCLUSIONS: Despite adequate biocompatibility and strength stability after 6 months of water storage, the AM polymer recommended for complete dentures needs further development to improve the material properties evaluated in this study.