Proprietățile mecanice, fizice, optice și biologice ale zirconiului în funcție de generație

Abstract

Introducere. Zirconiul deține proprietăți mecanice, optice și biologice avansate. Recent, s-au înregistrat îmbunătățiri semnificative, conducând la producerea unei game largi pentru restaurări protetice în stomatologie. Scopul lucrării. Studierea procesului de îmbunătățire a proprietaților mecanice, fizice, optice și biologice ale zirconiului în funcție de generația sa și a conținutului de ytriu. Material si metode. Articolele despre progresele în ceramica de zirconiu dentară au fost căutate în perioada ianuarie 1989 – decembrie 2022, utilizând resursele Google Scholar, MEDLINE/PubMed, Web of Science și ScienceDirect. În această revizuire au fost incluse doar articole de cercetare și recenzii în limba engleză. În total, 79 de articole au fost selectate și incluse în această revizuire. Rezultate. Zirconiul este rezistent la atacurile erozive acide din cavitatea orală. Are o conductivitate termică extrem de scăzută, iar coeficientul de expansiune termică este de 10 × 10⁻⁶/°C și nu depinde de conținutul de ytriu. Zirconiul are cea mai mare duritate dintre diferitele materiale restaurative utilizate în stomatologie. Rezistența sa la flexiune și duritatea sunt extrem de mari în comparație cu alte materiale restaurative. Tenacitatea la fractură a 5Y-TZP este cu aproape 50% mai mică în comparație cu cea a 3Y-TZP, din cauza conținutului mai mare de ytriu și a prezenței fazei cubice. Adăugarea de ytriu în compoziția zirconiului îmbunătățește translucența, însă reduce rezistența din cauza diminuării fazelor tetragonale. 5Y-TZP este cu 20-25% mai translucid, dar are o rezistență la flexiune mai mică cu 40-50% comparativ cu 3Y-TZP. Concluzii. Zirconiul este un biomaterial restaurativ stabil, ale cărui proprietăți fizice, mecanice, optice și biologice se îmbunătățesc odată cu doparea acestuia cu ytriu și creșterea sa progresivă cu fiecare generație. Studiile pe animale și oameni au concluzionat că zirconiul este un material biocompatibil, iar efectul zirconiului stabilizat cu ytriu în vivo (implantat în mușchii paraspinali ai șobolanilor) nu au provocat citotoxicitate.

Background. Zirconia possesses advanced mechanical, optical, and biological properties. Recently, significant improvements have been recorded, leading to the development of a wide range of materials for prosthetic restorations in dentistry. Objective of the study. To study the improvement process of the mechanical, physical, optical, and biological properties of zirconia depending on its generation and yttrium content. Material and Methods. Articles on advances in dental zirconia ceramics were searched from January 1989 to December 2022, using resources such as Google Scholar, MEDLINE/PubMed, Web of Science, and ScienceDirect. Only research articles and reviews in English were included in this review. A total of 79 articles were selected and analyzed. Results. Zirconia is resistant to acidic erosive attacks in the oral cavity. It has extremely low thermal conductivity, and its thermal expansion coefficient is 10 × 10⁻⁶/°C, independent of yttrium content. Zirconia has the highest hardness among various restorative materials used in dentistry. Its flexural strength and hardness are significantly higher compared to other restorative materials. The fracture toughness of 5Y-TZP is almost 50% lower than that of 3Y-TZP due to the higher yttrium content and the presence of the cubic phase. Adding yttrium to zirconia improves translucency but reduces strength due to the decrease in tetragonal phases. 5Y-TZP is 20-25% more translucent but has 40-50% lower flexural strength compared to 3Y-TZP. Conclusion. Zirconia is a stable restorative biomaterial whose physical, mechanical, optical, and biological properties improve with yttrium doping and progressive advancements in each generation. Animal and human studies have concluded that zirconia is a biocompatible material, and in vivo tests of yttrium-stabilized zirconia (implanted in the paraspinal muscles of rats) did not show cytotoxic effects.