Основными патогенетическими факторами развития гальваноза служат гальванические токи, коррозия металлов и патологические изменения ротовой жидкости. Наличие в ротовой полости металлических протезов приводит к образованию гальванического элемента, который имеет возможность производить электрические токи в несколько раз большие, чем физиологические. В состав гальванического элемента входят два разнородных электрода: анод, на котором идут химические реакции окисления, и катод, на котором происходят реакции восстановления. Обмен ионами происходит через электролит – ротовую жидкость, в который погружены электроды. Металл отдаёт в ротовую жидкость положительно заряженные ионы, что приводит к возникновению на его поверхности отрицательного заряда.
Если в полости рта присутствуют хотя бы два разных сплава, то они будут обладать разными потенциалами, величина которых зависит от свойств металлов. Неблагородные сплавы чаще служат анодом, а благородные – катодом. Нередко катодом является металл, а анодом – слизистая оболочка полости рта. Гальваническую пару могут образовывать не только два разных металла, но также один металл и близлежащая биологическая ткань. Поэтому, даже в присутствии одного металла могут возникать выраженные гальванические токи [10, 11].
Присутствие повышенных индуцированных гальванических токов в полости рта приводит к усилению коррозии металлов и во многих случаях с этим связывается возникновение аллергонепереносимости к металлам.
Процессы коррозии в свою очередь инициируют повышение силы тока и разности потенциалов. Если у пациентов с металлическими ортопедическими конструкциями в полости рта разница потенциалов свыше 150 мВ и появляются клинические проявления непереносимости протезных материалов – это свидетельствует о развитии гальваноза полости рта. Тем не менее, у большинства пациентов, длительно использующих металлические зубные протезы, гальваноз отсутствует, что следует объяснить хорошей адаптацией организма к действию патологических факторов (индуцированным гальваническим токам, повышению концентрации ионов металлов, снижению pH слюны и др.) [1, 2, 5, 6, 7, 8].
При выборе конструкционных материалов зубных протезов анализируется коррозийная стойкость различных сплавов металлов. В связи с этим непосредственно перед протезированием in vitro проводится изучение коррозийной стойкости металлических сплавов путём создания гальванических пар из разных металлов и сплавов в искусственной слюне с температурой 37 °С. При известных значениях pH определяется ЭДС образовавшегося гальванического элемента, изучаются изменения поверхности металла и высвобождение металла в окружающую среду [3, 4, 8].
А.А. Коломейцев (2008), исследуя коррозийную стойкость сплавов в искусственной слюне по методу Fusayma T. (1963), рекомендует проводить измерение электрических потенциалов контактных пар при комнатной температуре (t 23°С) при значениях pH 4,5, 7,0, и 8,0 не менее 3-х раз для выявления возможных отклонений в разных участках исследуемых металлических конструкций. Из полученных значений потенциалов вычислялась разность потенциалов и ЭДС. На основании полученных результатов оценивалась коррозийная стойкость сплавов [9].
Christopher M.A. Brett (2004) при изучении коррозии в искусственной слюне обращает внимание на важность образования оксидной плёнки и адсорбции органических компонентов в присутствии и в отсутствии растворённого кислорода. Полученные результаты интерпретировались в свете возможной коррозии [11].
Цель исследования: изучить «in vitro» коррозийную стойкость разных сплавов металлов, применяемых в клинике ортопедической стоматологии.
Материалы и методы: Изучение коррозийной стойкости проводили «in vitro», путем создания гальванических пар из разнородных сплавов металлов (табл. 1), помещенных в чашку Петри с искусственной слюной на одинаковом расстоянии друг от друга – 50 мм. Измерение электрохимических потенциалов, с последующим расчётом ЭДС проводили после выдержки экспериментальных образцов сплавов в модели искусственной слюны (Gal et al, 2001) следующим составом в мг/л: 125.6 NaCl + 963.9 KCl + 189.2 KSCN + 654.5 KpPO4 + 200.0 мочевины, 763.2 Na2SO4.10pO + 178.0 NH4Cl + 227.8 CaCl2.2pO + 630.8 NaHCO3 (ph 6.8). Было изготовлено 45 пар образцов сплавов металлов, которые отражают разнообразие литых ортопедических конструкций. Экспериментальные образцы сплавов металлов перед началом исследования были тщательно отшлифованы и отполированы до зеркального блеска.
Таблица 1
Состав и применение стоматологических сплавов металлов, использованных в эксперименте
Название сплава |
Страна производитель |
Состав |
Область применения |
|
System KN |
Германия |
Ni- 62,0 %
Cr - 25,0% |
Cплав для отливки несъёмных ортопедических конструкций |
|
System MG |
Германия |
Co-62,0% Cr-30,0% Mo-5,5% Si-1,0% Mg-0,6% C-0,6% |
Стоматологический сплав для бюгельного протезирования и для отливки несъёмных ортопедических конструкций |
|
Superbond |
США |
Ni – 61 % Cr – 25 % Mo – 10.5% Si-1.5% Ti менее 1 % |
Применяется в ортопедической стоматологии для изготовления металлических каркасов металлокерамических зубных протезов, как одиночных коронок, так и нагруженных мостов |
|
Dentan 20/14 |
Германмя |
Fe- 44,0% Ni – 27 % Cr – 23 % , Mo – 2% |
Стоматологический сплав для изготовления цельнолитых, облицованных пластмассой или покрытых нитридом титана коронок и мостов.
|
|
Biosil F |
Германия |
Co-64,8% Cr-28,5% Mo-5,3% Si-0,5% Mn-0,5% C-0,4%
|
Сплав универсален в применении для модельного литья. Он наилучшим образом подходит для изготовления кламмерных протезов. |
|
Auriloy Partial |
США |
Ni -62,00 % Cr-22,00 % W- 11,00 %, Si -3,00 % Al- 2,00 % La <1 % |
Сплав для изготовления бюгельных протезов. |
|
Сплав ПД-190 (серебряно-паладиевый сплав) |
Россия |
Ag-78% Pd-18,5 |
Применяются при протезировании вкладками, коронками и мостовидными протезами. |
|
Cплав на основе золота (750 пробы) |
Россия |
Au-75% Cu-13% Ag-5% Cd-5% Латунь-2% |
Данный сплав применяется для изготовления всех видов кламмеров, штифтов, бюгелей, вкладок и других видов или частей зубных протезов, требующих литья высокой прочности и точности |
В качестве электродов использовали хлор – серебреный электрод и электрод на основе никеля. Каждое измерение проводили трижды с выведением среднего значения по каждому показателю. Так как эти электроды соединены с цифровым вольтметром, то на шкале прибора мы получали цифровые значения электрохимического потенциала исследуемого сплава. Установления электродных потенциалов начинали после предварительной выдержки сплавов в течении 30сек., 6ч., 24ч., 48ч. при температуре 370 С (рис. 1, 2, 3).
Рис. 1. Размеры исследуемого образца сплава металла
Рис. 2. Расположение образцов сплавов металлов в чашке Петри
Рис. 3. Измерение электрохимических потенциалов in vitro
Каждый образец измеряли не менее 3 раз с целью определения среднего арифметического. Полученные результаты потенциалов вводили в таблицу, с помощью которой проводили расчёт ЭДС (E) между исследуемыми сплавами. Всего проведено 450 измерений «in vitro».
Результаты исследований
Результаты измерения разности электрохимических потенциалов, позволяют говорить о наличии изменения ЭДС в указанных промежутках времени 30сек., 6ч., 24ч., 48ч. в сторону как увеличения, так и уменьшения показателей во времени в парах экспериментальных образцов. Увеличение показателя ЭДС свидетельствует об усилении коррозии, и как следствие, повышение вероятности возникновения гальваноза полости рта. Низкие значения ЭДС гальванической пары допускают возможность ее совместного использования в полости рта конкретного пациента.
Полученные результаты сравнительного анализа значений ЭДС 45 комбинаций экспериментальных образцов сплавов гальванических пар позволили провести лабораторную систематизацию биосовместимости и коррозионной стойкости конструкционных сплавов металлов по категориям для прогнозирования возможных осложнений.
-
категория A – допустимо совместное применение сплавов в полости рта, вероятность развития гальваноза отсутствует, показатели ЭДС до 80мВ;
-
категория B – допустимо совместное применение сплавов, но возможно развитие гальваноза полости рта, показатели ЭДС от 80 до 100мВ;
-
категории C – не рекомендовано к совместному применению в полости рта, вероятность развития гальваноза наиболее высока, показатели ЭДС >100 мВ.
Показатели разности потенциалов, превышающие 100 мв (категория С), обнаружились при сочетании сплавов благородных и не благородных металлов, а также ортопедических конструкций с металло-защитным покрытием.
Заключение
Предварительное изучение электрохимических потенциалов сплавов металлов, применяемых в клинике ортопедической стоматологии, «in vitro», показало необходимость длительного и детального изучения сплавов металлов на предмет их взаимодействия перед применением в стоматологической практике.
Рецензенты:
Михальченко В.Ф., д.м.н., профессор кафедры терапевтической стоматологии ВолгГМУ, г. Волгоград;
Фирсова И.В., д.м.н., профессор, заведующая кафедрой терапевтической стоматологии ВолгГМУ, г. Волгоград.