انقلاب در دندانپزشکی: روکش‌های دائمی زیرکونیا در کمتر از چند ساعت با چاپ سه‌بعدی

💎 زیرکونیا: استاندارد طلایی ترمیم‌های دندانی

روکش‌های دندانی، کلاهک‌هایی هستند که برای پوشاندن دندان‌های آسیب‌دیده یا پوسیده به کار می‌روند و همچنین می‌توانند به عنوان تکیه‌گاه برای بریج‌های دندانی عمل کنند. در حال حاضر، روکش‌های چاپ سه‌بعدی یک‌روزه موجود هستند، اما از رزین‌های سرامیکی استفاده می‌کنند که فاقد استحکام و دوام زیرکونیا هستند.

روکش‌های زیرکونیای موجود نیز معمولاً با فرآیند تراشکاری تولید می‌شوند که این روش:

• پیچیدگی طراحی را محدود می‌کند.
• خطر ایجاد ترک‌های ریز در ساختار را به همراه دارد.

فناوری جدید امکان چاپ سه‌بعدی ترمیم‌هایی مانند روکش‌ها، بریج‌ها و ونیرها را با استفاده از زیرکونیا در همان روز فراهم می‌کند و این فرآیند را سریع‌تر، شخصی‌تر و راحت‌تر می‌سازد.

⏱️ شکستن گلوگاه ۲۰ تا ۱۰۰ ساعته

چالش اصلی در چاپ سه‌بعدی زیرکونیا، زمان طولانی مورد نیاز برای عملیات پس از چاپ بود. پس از چاپ، روکش‌ها باید دو مرحله حیاتی را طی کنند:

1. جداسازی (Debinding): حذف رزین حاوی ذرات زیرکونیا.
2. تف‌جوشی (Sintering): تبدیل ذرات به یک ساختار جامد و مستحکم.

به گفته مجید میناری، استاد مهندسی مکانیک، «باز کردن اتصال، گلوگاه این فرآیند بوده است.» به طور سنتی، فرآیند جداسازی به دلیل نیاز به خروج آهسته گازهای پلیمری برای جلوگیری از ترک خوردن یا شکستن روکش، می‌تواند ۲۰ تا ۱۰۰ ساعت به طول انجامد. این زمان طولانی، ارائه ترمیم‌های دائمی زیرکونیا به صورت تجاری و در همان روز را غیرعملی می‌ساخت.

پیشرفت حاصل شده توسط تیم دانشگاه تگزاس در دالاس، زمان جداسازی روکش‌ها را به کمتر از ۳۰ دقیقه کاهش می‌دهد. این امر با استفاده از نمد گرافیت متخلخل و انتقال حرارت بهبود یافته محقق شد که به گاز آزاد شده اجازه می‌دهد به سرعت خارج شود و یک سیستم خلاء آن را از محیط خارج می‌کند.

«با فناوری ما، اگر پزشکی بخواهد روکش زیرکونیای چاپ سه‌بعدی را در کنار صندلی دندانپزشکی ارائه دهد، می‌تواند آن را تنها در عرض چند ساعت در اختیار بیمار قرار دهد.»
— مجید میناری، استاد مهندسی مکانیک

💰 حمایت مالی و چشم‌انداز تجاری‌سازی

این پروژه با همکاری آزمایشگاه دندانپزشکی Pan-AM، شرکت ۳DCeram Sinto Inc و دکتر امیرعلی زندی نژاد، متخصص پروتزهای دندانی، انجام شده است. از دیگر همکاران دانشگاه دالاس می‌توان به مهدی مصدق (نویسنده اول)، معین خاکزاد، زهرا سپاسی، کالیان ناندیگاما و دکتر گلدن کومار اشاره کرد.

این تیم اخیراً جایزه ۵۵۰,۰۰۰ دلاری بنیاد ملی علوم (NSF) را برای حمایت از تجاری‌سازی این فناوری دریافت کرده است. هدف از این بودجه، ارائه ترمیم‌های زیرکونیایی چاپ سه‌بعدی شده در مطب دندانپزشکی است که مزایای زیر را به همراه دارد:

• ارائه راه‌حل‌های قوی‌تر و قابل تنظیم‌تر نسبت به جایگزین‌های رزینی.
• امکان طراحی‌های پیچیده با خطر شکستگی کمتر در مقایسه با زیرکونیای آسیاب‌شده.
• کاهش ضایعات و هزینه‌ها.
• ارائه ترمیم‌های دائمی در یک جلسه درمانی.

یافته‌های این مطالعه در نسخه چاپی ماه سپتامبر مجله معتبر Ceramics International منتشر شده است. با اعتبارسنجی بالینی و تأییدیه‌های نظارتی بیشتر، این فناوری می‌تواند انتظار طولانی برای روکش‌های دائمی را به زودی به تاریخ بسپارد.