Micromechanical retention and chemical bonding to polycrystalline dental ceramics : studies on aluminum oxide and stabilized zirconium dioxide.

DSpace Repository

Micromechanical retention and chemical bonding to polycrystalline dental ceramics : studies on aluminum oxide and stabilized zirconium dioxide.

Show full item record

Files for download

Thesis without ...
Facebook

Simple item record

Publication Doctoral Thesis
Title Micromechanical retention and chemical bonding to polycrystalline dental ceramics : studies on aluminum oxide and stabilized zirconium dioxide.
Author(s) Papia, Evaggelia
Date 2014
English abstract
Researchers are constantly developing new dental materials to replace missing teeth. One material group receiving major focus is ceramic materials; more specifically, oxide ceramics; and, in particular, yttrium dioxide-stabilized tetragonal polycrystalline zirconium dioxide (Y-TZP). In addition, one of the major challenges is to ensure retention of oxide ceramic-based restoration in the mouth, in a tissue preserving way. Success in traditional cementation of dental restorations relies on a geometric form that establishes the macromechanical retention, the surface structure of the dental restoration, the tooth substance (micromechanical retention) and the cement itself. In clinical situations when macromechanical retention is insufficient, it may be necessary to use an adhesive cementation technique. Reliable adhesive bonding between the restoration, the cement, and the tooth substance requires micromechanical retention and cement that achieves chemical retention. In oxide ceramics, chemical retention has been difficult to achieve and unpredictable. Various techniques have been proposed for modifying the surface of oxide ceramic-based restorations making adhesive cementation technique a possible treatment option. The overall aim of this thesis is to evaluate and develop techniques for modifying the surface of oxide ceramics that enable durable bonding between the restorations and adhesive cement systems. Additionally, the thesis will inventory existing methods for achieving a bondable surface on oxide ceramics and how these methods affect the materials. Study I evaluated bond strength between several adhesive cement systems and densely sintered aluminum oxide. Two of six of the cement systems studied showed acceptable bonding to densely sintered aluminum oxide. The choice of surface treatment for the oxide ceramic should be based on the cement system to be used. Study II described a modified-additive technique for producing bondable Y-TZP and evaluated the resulting surface structure and bond strength. Surface-modified Y-TZP showed a rougher surface structure and higher bond strength than unmodified Y-TZP. Study IV extended these evaluations with additional surface analysis and flexural strength testing. The results showed increased surface roughness, with a chemical composition of glass and with a content of monoclinic phase. Compared to unmodified Y-TZP, glass-modified Y-TZP showed lower flexural strength values that increased with the use of cement. Study III was a systematic literature review to inventory existing methods for achieving a bondable surface on oxide ceramics. This study also evaluated which methods provide clinically relevant bond strength and classified the various surface treatments into seven main groups: as-produced, grinding/polishing, airborne particle abrasion, surface coating, laser treatment, acid treatment, and primer treatment. Abrasive surface treatment, as well as silicacoating treatment, combined with the use of a primer treatment can result in sufficient bond strength for the bonding of oxide ceramics. This conclusion, however, needs to be confirmed by clinical studies. There is no universal surface treatment; the choice should be based on the specific materials. Together, the results of this thesis demonstrate that different surface treatments/modifications of oxide ceramics increase the bond strength between ceramics and adhesive cement systems. Surface modification with a glass medium was particularly effective. All surface treatment, however, affects the material properties and the resulting dental restoration. Choice of surface treatment should be made based on the restoration materials: the oxide ceramics and the adhesive cement systems.
Swedish abstract
Det pågår en ständig utveckling av olika dentala material avsedda för att ersätta förlorad tandsubstans. En materialgrupp som är särskilt intressant är höghållfasta keramiska material, oxidkeramer så som yttriumdioxidstabiliserad tetragonal polykristallin zirkoniumdioxid (Y-TZP). Förutom utveckling av material, är en av de större utmaningarna att få tandersättningar att sitta fast i munnen på ett vävnadsbesparande sätt. Vid traditionell cementeringsteknik, fästs tandstödda ersättningar med vattenbaserade cement, vars vidhäftning dels är beroende av att tänderna slipas i syfte att skapa en geometrisk form för att åstadkomma makromekanisk retention och dels av ytstrukturen på tand och tandersättning som skapas under processen och utgör mikromekanisk retention. I kliniska situationer med otillräcklig makromekanisk retention kan det vara nödvändigt att använda adhesiv cementeringsteknik. En förutsättning för en tillförlitlig adhesiv bindning mellan tandersättning, cement och befintlig tand är mikromekanisk retention och resinbaserade cement som möjliggör en kemisk bindning. Det senare har visat sig vara svårt och oförutsägbart att uppnå för oxidkeramer. Olika tekniker för modifiering av oxidkeramers cementeringsyta har föreslagits för att möjliggöra adhesiv cementeringsteknik. Övergripande mål med föreliggande avhandlingsarbete var att utveckla och utvärdera metoder för att modifiera polykristallina keramers yta och därigenom möjliggöra kombinerad mekanisk och kemisk bindning mellan oxidkeramer och adhesiva cementsystem. I delarbete I utvärderades bindningsstyrkan mellan olika adhesiva cementsystem och en tätsintrad aluminiumoxidbaserad keram. Två av sex undersökta cementsystem uppvisade acceptabel bindning till aluminiumoxid. Valet av ytbehandling på oxidkeramen bör baseras på vilket cementsystem som ska användas. I delarbete II presenterades och utvärderades en ny framställningsteknik för ytmodifierad Y-TZP, lämpad för adhesiv cementeringsteknik. Ytmodifieringen visade ökad mikrostruktur och högre bindningsstyrka jämfört med obehandlad Y-TZP. Uppföljning gjordes i delarbete IV med ytterligare ytanalyser och hållfasthetstest. En kemisk sammansättning med glas och monoklin fas identifierades med ökad ytråhet. Ytmodifieringen med glasmedium resulterade i lägre hållfasthet som dock ökade i samband med cementering. Delarbete III var en systematisk litteraturöversikt med syfte att inventera olika metoder för ytbehandling/modifiering av oxidkeramer och utvärdera vilka av dessa som ger kliniskt relevant bindningsstyrka. Indelningen av de olika ytbehandlingarna var: fabriksproducerad, slipad/polerad, sandblästrad, ytmodifierad med olika typer av täckande lager, laser-, syra- och primerbehandlad. Sandblästring eller kiseltäckning av cementeringsytan kombinerat med primer utmärkte sig med högre värden på bindningsstyrkan, något som dock ännu inte blivit bekräftat i kliniska studier. Det finns ingen universell ytbehandling. Valet av ytbehandlingar bör baseras på vilket material som ska användas. Sammanfattningsvis visar resultaten i avhandlingen att olika ytbehandlingar av oxidkeramer, i synnerlighet ytmodifiering med glasmedium, kan öka bindningsstyrkan mellan keram och adhesivt cementsystem. All ytbehandling påverkar dock materialets egenskaper och slutligen tandersättningen. Valet av ytbehandling bör göras utifrån specifika materialval, avseende både keram och respektive cementsystem.
Publisher Malmö University, Faculty of Odontology
Series/Issue Doctoral dissertation in odontology
ISBN 978-91-7104-539-3
978-91-7104-540-9
Pages 110
Language eng (iso)
Subject(s) alumina
aluminium oxide
bond strength
oxide ceramics
polycrystalline dental ceramics
stabilized zirconium dioxide
Y-TZP
zirconia
adhesive cements
Medicine
Research Subject Categories::ODONTOLOGY
Included papers
  1. Papia E, Vult von Steyern P. Bond strength between different bonding systems and densely sintered alumina with sandblast-ed surfaces or as produced. Swed Dent J 2008; 32: 35–45.

  2. Papia E, Zethraeus J, Ransbäck P-Å, Wennerberg A, Vult von Steyern P. Impaction-modified densely sintered yttria-stabilized tetragonal zirconium dioxide (Y-TZP): Methodology, surface structure and bond strength. Journal of Biomedical Materials Research: Part B – Applied Biomaterials 2012; 100(3): 677-84. doi: 10.1002/jbm.b.31992.

  3. Papia E, Larsson C, du Toit Madeleine, Vult von Steyern P. Bonding between oxide based ceramics and adhesive cement systems: A systematic review. J Biomed Mater Res Part B 2014; 102(2): 395-413. doi: 10.1002/jbm.b.33013.

  4. Papia E, Jimbo R, Chrcanovic BR, Andersson M, Vult von Steyern P. Surface structure and mechanical properties of im-paction-modified Y-TZP. Submitted

Handle http://hdl.handle.net/2043/16893 (link to this page)
Buy print http://webshop.holmbergs.com...16893 (print-on-demand service)

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record

Search


Browse

My Account

Statistics