חוקרים מאוניברסיטת טקסס בדאלאס פיתחו טכנולוגיה המאפשרת שיקום שיניים בהדפסת תלת מימד באותו יום העשויים מזירקוניה, החומר בעל תקן הזהב לעבודות שיניים קבועות.
הצוות עובד כדי להפוך את הטכנולוגיה, שיכולה לשמש עבור כתרים, גשרים, פורנירים ושחזורים אחרים, לזמינה מסחרית עם תמיכה מהקרן הלאומית למדע (NSF).
אנו נרגשים לקדם את המסחור של שחזורי שיניים קבועים של זירקוניה מודפסים בתלת מימד בצד הכיסא. מכיוון שניתן להדפיס את הכתרים בהתאמה אישית לכל מטופל באותו היום, גישה זו מציעה התאמה אישית רבה יותר, טיפול מהיר יותר ונוחות קבלת שיקום קבוע בביקור בודד".
ד"ר מג'יד מינארי, פרופסור להנדסת מכונות בבית הספר להנדסה ומדעי המחשב אריק ג'ונסון
כתרים דנטליים הם כובעים שמניחים מעל שיניים פגומות או נרקבות. הם גם יכולים לשמש כתומכים בגשר שיניים, המחליף שן חסרה. שחזורים מודפסים בתלת מימד הופיעו כאופציה שמציעה התאמה אישית והתאמת צבעים טובים יותר, כמו גם תהליך ייצור יעיל יותר שיכול להפחית עלויות ובזבוז. עם זאת, כתרים מודפסים בתלת מימד, הזמינים כרגע באותו יום, עשויים משרף קרמי שאינם חזקים כמו זירקוניה.
ובעוד שכתרי זירקוניה לאותו יום זמינים גם הם, הם אינם מודפסים בתלת מימד; במקום זאת, הם נטחנים, תהליך הכולל גילוף של הכתר מגוש זירקוניה. שחזורי זירקוניה אלו מתמודדים עם אתגרים ומגבלות במורכבות התכנון ובסיכונים למיקרו סדקים במהלך כרסום או סינטר.
החוקרים של UT Dallas ושותפי הפעולה שלהם פתרו אתגר בייצור שחזורי זירקוניה מודפסים בתלת-ממד על ידי צמצום משמעותי של הזמן הכרוך בעיבוד שחזור זירקוניה לאחר הדפסתו בתלת-ממד. החוקרים מסבירים את גישתם במהדורה המודפסת של ספטמבר של כתב העת קרמיקה בינלאומית. השיטה תדרוש אימות קליני ואישור רגולטורי לפני שתהפוך לזמינה מסחרית.
לאחר שכתר זירקוניה מודפס בתלת מימד, עליו לעבור שני שלבים מרכזיים: דה-binding ו-sintering. בשלב ביטול הכריכה, חום מופעל בהדרגה כדי לשרוף את השרף שהחזיק את חלקיקי הזירקוניה במקומם במהלך ההדפסה. תהליך זה יכול להימשך בין 20 ל-100 שעות. לאחר הסרת השרף, הכתר עובר סינטר – תהליך שריפה בטמפרטורה גבוהה הדומה לאפיית חימר בכבשן – הממזג את חלקיקי הזירקוניה למוצק צפוף ומוקשה.
"ביטול הכריכה היה צוואר הבקבוק בתהליך", אמר מינארי, מחבר המאמר המקביל. "זה חייב להיעשות באיטיות רבה. אם מזרזים את זה, הפולימר שנשרף הופך לגז, ואם הגז הזה לא יכול לברוח, הכתר עלול להיסדק או להישבר. זמן ביטול כריכה של 20 עד 100 שעות אינו מעשי עבור שירות שיניים באותו יום. כתוצאה מכך, שחזורי זירקוניה קבועים בהדפסת תלת מימד אינם זמינים עדיין מסחרית".
הטכנולוגיה של הצוות מפחיתה את זמן ביטול הכריכה לפחות מ-30 דקות – פריצת דרך שיכולה לאפשר שיקום שיניים קבוע באותו יום. הגישה שלהם משלבת העברת חום משופרת עם שימוש לבד גרפיט נקבובי, שיכול להגיע לטמפרטורות מעל 2,550 מעלות פרנהייט. הלבד מכסה את השחזור המודפס בתלת מימד, ומאפשר לגז המשתחרר מהשרף לברוח, בעוד מערכת ואקום מסירה בו זמנית את הגז.
"השילוב של כל התכונות הללו הוא מה שגורם לזה לעבוד", אמר מינארי. "עם הטכנולוגיה שלנו, אם מתרגל רוצה להציע כסא כתר זרקוניה מודפס בתלת-ממד, הוא יוכל לספק אותו למטופל תוך מספר שעות בלבד."
צוות UT Dallas בראשות Minary, בשיתוף עם Pan-AM Dental Laboratory, קיבל לאחרונה פרס של 550,000 דולר (מענק 2431684) באמצעות פרויקט Partnerships for Innovation – Technology Translation של NSF לתמיכה במסחור הטכנולוגיה.
פרויקט המסחור כולל גם את 3DCeram Sinto Inc. בגרנד לדג', מישיגן; וד"ר Amirali Zandinejad, פרוסטודנט בארלינגטון, טקסס, ופרופסור חבר לשעבר במכללת אוניברסיטת טקסס A&M לרפואת שיניים.
תורמים אחרים הקשורים ל-UT Dallas כוללים מהדי מוסאדה, מחבר ראשון ודוקטורנט להנדסת מכונות; Moein Khakzad PhD'25; דוקטורנטית לכימיה זהרה ספסי; סטודנט לתואר שני בהנדסת מכונות Kalyan Nandigama; וד"ר גולדן קומאר, פרופסור חבר להנדסת מכונות.
בנוסף ל-NSF, המחקר במאמר נתמך גם על ידי משרד חיל האוויר האמריקאי למחקר מדעי.
