Materialforskning kobolt/krom

Syfte och mål

När man har förlorat en eller flera tänder är det vanligt att man får konstgjorda tänder i porslin. Porslin i sig är inte tillräckligt starkt för att motstå krafterna i munnen. Därför måste det finnas en underkonstruktion i metall som porslinet binder till.

Materialen som vi har i munnen bör vara tåliga för belastning (vid tuggning) och en sur miljö (när vi stoppar mat i munnen), men även vara vävnadsvänliga (biokompatibla).

Guld och dess legeringar har sedan länge använts som material för underkonstruktion vid ersättning av förlorade tänder eller tandsubstans, men har på grund av ökade kostnader ersatts av oädla legeringar, som exempelvis kobolt-krom (Co-Cr). Co-Cr kännetecknas av hög styvhet och sträckgräns men uppvisar även god bindningsförmåga till porslin, vilket har inneburit att det har kunnat användas framgångsrikt vid metall-keramiska fasta tand- och implantatkonstruktioner.

Biokompatibiliteten för Co-Cr, i förhållande till andra material, till exempel titan, är dock ifrågasatt. Studier har nämnt risker som jonfrisättning från olika metaller som kan vara en bidragande orsak till negativa biologiska reaktioner i vävnaden.

Hos patienter med ortopediska höftledsimplantat av Co-Cr och titan har man kunnat se höjda halter av metalljoner. Ökade halter av metalljoner eller metallpartiklar hos dessa patienter har nämnts kunna påverka höftledsimplantatets livslängd. De eventuella negativa effekterna av jonfrisättning hos människan är dock okänd.

Det övergripande syftet med avhandlingen är att öka kunskapen kring material som används inom fast protetik, det vill säga på tänder och implantat. Mer specifikt vill projektet undersöka de vanligast rapporterade legeringarna (Co-Cr) och jämföra med titanmaterial i avseende på mekaniska egenskaper och biologiska aspekter.

Utmaning

Nya material och metoder implementeras snabbt inom tandvården. Materialen införs också innan de äldre materialen har blivit utvärderade. Kunskapen kring dessa material och dess framställningstekniker inom tandvården är bristfällig. Det kan påverka patientsäkerheten.

Resultat

Resultaten från delarbete 1, som är en enkätstudie riktad till alla tandtekniska laboratorier i Sverige, visade att fler än 30 olika Co-Cr legeringar används. Förutom att sammansättningen mellan dem var olika, var de även framställda på olika sätt; gjutna, frästa, lasersmälta och presintrat frästa. Baserat på resultaten från studie I, inkluderades Co-Cr-legeringar tillverkade med de fyra olika produktionsteknikerna. Även titan inkluderades som jämförelsematerial. Biologiskt svar (ex olika toxicitetstest) och mekaniska egenskaper (ex hållfasthet och hårdhet) studerades.
Trots att testerna pekade på att inget av materialen var toxiskt, fann vi skillnader i inflammationssvar för de olika materialen. Vi kunde även finna extremt små mängder av metaller som inte redovisades i säkerhetsdatabladen.
Resultaten visade att gjutet och presintrat fräst Co-Cr provocerade ett högre inflammationssvar från celler jämfört med fräst, lasersmält och de båda titanmaterialen. Lasersmält Co-Cr uppvisade de högsta värden avseende mekaniska egenskaper.

Effekt

Ökad kunskap kring material som används i stor utsträckning i munnen kommer att ha en positiv effekt på patientsäkerheten. Vi behöver även säkerställa hållbarhetsaspekten när det gäller användning av metaller i munnen, från gruvan där metallen utvinns till patientens mun.
Användningen av mer hållbara material, både avseende materialegenskaper, kostnad och miljöaspekt kommer att gynna både patienten och vår miljö.