ジルコニアセラミックは、その優れた機械的特性、生体適合性、審美的な利点により、臨床現場で広く使用されています。ただし、150 ～ 400 度の温度と湿気の多い環境に長期間さらされると、ジルコニア セラミックは正方晶相から単斜晶相に変態します。この相転移は体積膨張を伴い、多数の微小亀裂が発生し、インプラントの機械的強度が大幅に低下します。この現象は低温劣化 (LTD) として知られています。このプロセスによって生成された微小亀裂は、空気中の水蒸気がセラミックにさらに浸透する経路を提供し、それによってさらなる相変態が促進され、より多くの微小亀裂が発生します。これらの微小亀裂は交差し、重なり合い、巨視的な亀裂へと伝播し、最終的には歯科インプラントの破損や破損につながります。
ジルコニアセラミックスは、低温劣化の問題に加えて、生物活性の欠如にも悩まされています。ジルコニア材料をインプラントとして口腔内に埋め込んだ場合、生体組織と安定した化学結合を形成することができません。時間の経過とともに、バイオフィルムの層がインプラントの周囲に形成され、インプラントを包み込み、最終的にはインプラントの緩みや破損を引き起こします。ジルコニアセラミックの生体不活性な性質により、歯科インプラントの分野での応用は大きく制限されます。
生体不活性ジルコニアセラミック表面が周囲の骨組織や他の組織と一体化できないことが、生体内インプラントの失敗の主な原因です。対照的に、生体活性セラミック材料は体内に骨のようなハイドロキシアパタイト層を形成し、隣接する骨の構成要素と化学的に結合します。したがって、ジルコニアの生理活性を高めることで、移植の成功率を向上させることができます。生物活性は、材料を動物に一定期間移植する生体内実験によっても検証できます。炎症反応が存在しないことに加えて、生体活性は、インプラントと骨組織の間の統合を分析することによって評価されます。-たとえば、新しい骨の形成、形態学的変化、取り外しトルク テストを評価します。
不活性材料の生物活性を向上させるには、一般に表面処理または生物活性物質の組み込みを使用して、有機官能基 (Zr-OH) を生成するか、表面に生物活性リン酸カルシウム (Ca-P) コーティングを堆積させ、それによって生物活性を強化します。
(1)生理活性物質の配合
生理活性物質を組み込むのが最も簡単で直接的な方法です。生理活性成分はジルコニア粉末と機械的に混合され、ジルコニアセラミック材料の生理活性が向上します。
例えば、Kishi S. et al. ZrO₂ セラミックにナノ HA を添加して複合材料を形成し、SBF 鉱化実験では表面に骨のようなアパタイト層が形成されました。コルテス DA ら。 Mg‑PSZセラミックスに珪灰石を添加し、複合材料を1550度で焼結しました。 ＳＢＦおよび１．５×ＳＢＦにそれぞれ７日間浸漬した後（最初の浸漬中に珪灰石粉末をＳＢＦ溶液に埋め込んだ）、表面は鉱物化してＨＡとなった。 Nogiwa‑Valdez AA 他ZrO2 に CaO-SiO2 生体活性ガラスを組み込んで複合材料を生成し、SBF 鉱化実験でサンプル表面に HA が形成されました。
(2) 表面改質
サンドブラストは確立された表面処理プロセスです。圧縮空気を使用して研磨粒子を高速で対象物の表面に噴射し、表面の粗さと清浄度を高めます。ジルコニアセラミック修復物の時代では、アルミナサンドブラストが製造時に最も一般的に使用される表面処理です。現在、研究者はさまざまなサンドブラストパラメータを採用しており、主に50～100μmのアルミナ粒子、ブラスト圧力0.1～0.5MPa、ブラスト時間10～30秒を使用しています。
熱酸エッチングは、ジルコニアと化粧磁器または樹脂の間の結合強度を高めることができます。ただし、このプロセスにはメタノールや塩酸などの危険な工業用化学薬品が含まれており、高い安全基準と複雑な手順が要求されます。現時点では、成熟した信頼性の高い熱酸エッチング装置が利用できないため、生産におけるその促進は制限されています。
レーザー処理は、表面を粗くすることで、ジルコニアとベニヤ磁器または樹脂の間の結合強度も高めます。
ジルコニアセラミックの表面にはガラス相がなく、シリカがほとんどまたはまったく含まれていないため、ベニヤ磁器層と化学反応することが困難になります。ジルコニアセラミック表面にシリコンコーティングを作成するためにさまざまな方法が使用されており、その表面の化学組成をガラスベースのベニヤ磁器と同様にし、それによってジルコニアと磁器の結合強度を高める化学反応を促進します。ただし、最適なシリコン コーティングの厚さはまだ決定されていません。現在のシリコンコーティング技術は多数あり、標準化されたサンプル調製および試験基準が欠如しているため、異なる研究間の比較が不十分になります。さらに、シリコンコーティングの製造に使用される一部の装置はまだ実験段階にあり、プロセスが複雑であるため、大規模生産にはまだ適していません。
低温プラズマは、ジルコニアと化粧磁器または樹脂の間の接着強度を高めることができます。ただし、治療パラメータは研究ごとに異なるため、比較が困難です。どのプラズマ処理が最良の結果をもたらすかは依然として不明であり、低温プラズマがジルコニアと化粧磁器または樹脂との間の化学結合を間接的に誘発できるかどうかも解明されていない。