Development of 3D-printable crown with mechanically compatible to human enamel

2022 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21K21047
• Research Institution: Kyushu Dental College
• Principal Investigator: 袖山 美奈子 九州歯科大学, その他部局等, 特別研修員 (40911037)
• Project Period (FY): 2021-08-30 – 2023-03-31
• Keywords: 3Dプリント / 歯冠修復物 / ポリマー含浸セラミックス

Outline of Annual Research Achievements

積層造形法(3Dプリント)は造形物の形状任意性に優れ、2種類以上の材料を複合的に造形できることから補綴装置の作製方法として注目されている。一方、 エナメル質と同等の力学的性質をもつ歯科材料は存在しない。そこで本研究では、申請者らの独自技術を基盤とし、エナメル質と同じ力学的性質をもつ3D プリ ント冠を創製することを目的とする。
3Dプリント用レジン（前駆体）は、次のように行なった。まず、ナノシリカ、HEMA、TEGDMA、POE、PrOHを所定の重量比になるように自公転ミキサーを用いて練和した。さらに光重合開始剤と光吸収剤を加え、再度自公転ミキサーを用いて練和した。得られた前駆体レジンを3Dプリント用レジンとした。これを市販の3Dプリンターを用いて所定の形状に造形した。造形物の表面に残存した未重合モノマーをイソプロピルアルコールにて超音波洗浄 にて除去した後、技工用光重合器にてポストキュアを5分間行うことで試料を得た。得られた造形物とSTLデータを比較することで造形精度について評価した。
造形精度の造形精度は、光吸収剤の添加量によって変化し、光吸収剤を1wt%添加したものが最も良いことがわかった。造形物の表面清浄は、アルコールの洗浄時間に影響を受けることがわかった。本実験条件下では、1分以内の超音波洗浄が良いことが示唆された。さらに、焼成条件の最適化について検討した。3Dプリントした造形物を電気炉にて焼成し、亀裂の発生の有無を調べた。焼成温度である1150℃まで仮焼をせずに昇温した場合、多くの亀裂が発生した。一方、600℃にて仮焼を行なったのち、1150℃にて焼成した試料は亀裂の発生が少なくなることがわかった。以上のことから、3Dプリントの条件だけでなく、洗浄方法や焼成条件が重要であることが明らかとなった。