Materialval vid tandstödda MK-konstruktioner

BAKGRUND

Även om det blir allt vanligare med helkeramiska konstruktioner inom tandstödd protetik framstår metallkeramiska (MK) konstruktioner ofta som ett alternativ för många tandläkare, åtminstone vid större broar. MK är dock inget enhetligt begrepp; det finns flera olika material att välja mellan, alla med sina för- och nackdelar.

Jämförande egenskaper hos tre vanliga mk-material. Bearbetat från Anusavice.

GULDLEGERINGAR

Fördelar

• Lång erfarenhet av materialen
• Lätt att gjuta och bearbeta
• God porslinsbindning
• God korrosionsresistens

Nackdelar

• Hög kostnad

På 1950-talet påbörjades försök att binda porslin till metellegeringar för tandretinerade kronor och broar. De dittills mer frekvent använda guldlegeringarna med huvudsakligen guld, silver och koppar och med akrylfasader hade nackdelar som att akrylfasaderna blev matta och slets med tiden, likaså att man fick göra mycket kraftiga metalldelar för att undvika svikt i broarna.

De guld-platina-palladiumlegeringar som först användes var dyra, hade låg hållfasthet, var inte tillräckligt styva och man undvek att göra dem i mer än tre led på grund av detta. Den bristande styvheten bidrog till frekventa porslinsfrakturer och man hade också problem med porslinsbindningen. Med en tillsats av exempelvis järn, tenn och/eller iridium fick man ett bättre oxidskikt och därmed skapades förutsättningar för en starkare porslinsbindning.

Guld-palladium-silverlegeringar presenterades som ett alternativ men uppvisade problem med porslinsmissfärgningar på grund av silvret. Detta kunde undvikas med de vitare guld-palladiumlegeringar som lanserades 1977.

Kontaktallergi

Studier har visat att patienter med guld i munnen i större utsträckning har kontaktallergi för guld vid så kallat lapptest på huden. Å andra sidan kan inte symtom i munnen eller tecken på munslemhinnereaktioner säkert kopplas till dentalt guld eller positivt lapptest för guld. Den kliniska relevansen av dessa studier är därmed osäker.

PALLADIUM-SILVERLEGERINGAR

Fördelar

• Billigare än guldlegeringar
• Relativt korrosionsresistenta
• Mycket goda mekaniska egenskaper

Nackdelar

• Silver kan missfärga porslinet
• Risk för korsreaktioner hos nickelallergiker

Palladium-silverlegeringar introducerades 1974 som den första guldfria ädelmetallegeringen och till lägre kostnad än guldlegeringarna. Under 1980-talet presenterades flera andra palladiumlegeringar, bland annat med koppar och gallium. Dessa är dock mycket hårda och därmed svåra att polera, slår sig lätt och bildar mörka oxider vid porslinspåbränning, något som försämrar det estetiska resultatet. Samma problem med mörka oxidskikt ses också hos palladium-koboltlegeringar.

Kontaktallergi

Palladiumlegeringar har bättre mekaniska egenskaper än motsvarande guldlegeringar men har enligt vissa forskare en något högre korrosionsbenägenhet. Om detta har någon klinisk betydelse är dock omtvistat. Överkänslighet mot enbart palladium är ovanligt, däremot kan korsreaktioner förekomma hos nickelallergiker och det har därför rekommenderats att hos dessa undvika också palladium.

Palladiumpriset har varierat kraftigt de senaste decennierna och detta har bidragit till att intresset för legeringar med palladium har avtagit.

KOBOLT-KROMLEGERINGAR

Fördelar

• Billiga
• God porslinsbindning
• Mycket goda mekaniska egenskaper

Nackdelar

• Svåra att kallbearbeta, slipa och polera
• Slipdammet är farligt att inandas
• Risk för korsreaktioner hos nickelallergiker

Kobolt-krom är idag de vanligast använda MK-legeringarna i Sverige, huvudsakligen på grund av de goda mekaniska egenskaperna, den låga materialkostnaden och den goda porslinsbindningen. I USA är istället nickel-kromlegeringar marknadsdominerande. Inom EU är dessa legeringar dock inte tillåtna för tandretinerad protetik.

I Skandinavien, och inte minst i Sverige, såg man länge med viss skepsis på kobolt-kromlegeringar för permanenta kronor och broar. Orsaken var framför allt en oro för allergiska reaktioner mot nickel, ett ämne som oftast finns med i kobolt-kromlegeringar, om än i liten mängd. Rapporter om korsreaktioner mellan kobolt och nickel hos nickelallergiker och förekomsten av kromallergier bidrog till att det i Sverige först 1999 blev tillåtet att använda kobolt-kromlegeringar till permanenta, tandretinerade konstruktioner. Idag finns åtminstone ett 30-tal olika kobolt-kromlegeringar för kronor och broar på den svenska marknaden, med varierande sammansättning och därmed också egenskaper.

Studier har påvisat förekomst av nickel även i, på papperet, nickelfria kobolt-kromlegeringar. Relevant ISO-standard kräver dock inte att fabrikanten anger beståndsdelar som ingår med mindre än 0,1 viktprocent.

Även om kobolt-kromlegeringar har använts i partialproteser sedan 1920-talet och senare i emaljretinerade broar och till kron- och broprotetik så finns det begränsad kunskap och relativt få kliniska studier som berör biokompatibiliteten. Inte heller från djurstudier finns mycket dokumentation avseende kobolt-krom.

Cellstudier har visat att kobolt-kromytor kan vara toxiska för fibroblaster och epitelceller och kan stimulera inflammationsreaktioner men om detta har någon klinisk betydelse är inte känt.

Vad som dock är visat är att slipdamm från bearbetning av kobolt-kromskelett kan vara hälsovådligt. Med nya framställningstekniker som fräsning och sintring istället för gjutning och förbättrat utsug på tandtekniska laboratorier kan dessa risker minskas.

Eftersom styvheten hos kobolt-kromlegeringar är så bra kan man minska dimensionerna ca 20 % jämfört med guldlegeringar men ändå bibehålla god böjhållfasthet.

Korrosionsbenägenheten är tack vare de kromoxider som bildas på ytan i allmänhet låg men varierar mellan olika legeringar och vilken framställningsteknik som har använts. Det har också rapporterats att korrosionsbenägenheten ökar vid upprepade porslinspåbränningar.

Länge ansågs bindningen mellan guldlegeringar och porslin vara bättre än den mellan kobolt-krom och porslin – det finns vissa svårigheter att skapa ett lagom tjockt oxidskikt på kobolt-kromytan. Detta behärskar man dock idag och studier visar att med rätt förbehandling kan en kobolt-kromyta uppvisa en väl så god porslinsbindning som en guldlegering. Bindningsstyrkan kan dock variera en hel del beroende på vilken kobolt-kromlegering som används. Porslinen som används för guld- och kobolt-kromlegeringar är i sig ganska snarlika och i princip kan samma typ av högbränt porslin användas till båda typerna av legeringar.

På samma sätt som vid arbete med guldlegeringar har restmaterial från gjutprocesser av kobolt-kromlegeringar i vissa fall återanvänts och omgjutits. Materialsammansättningen i den ”nya” legeringen blir därmed annorlunda. Huruvida detta påverkar exempelvis korrosions- och mekaniska egenskaper är omtvistat. Den traditionella vax- och gjuttekniken minskar dock i omfattning och ersätts i allt högre grad CAD/CAM, dels i form av olika fräsmetoder men än mer av lasersintringstekniker.

TITAN

Fördelar

• Billigt
• Goda mekaniska egenskaper
• Mycket biokompatibelt
• Hög korrosionsresistens
• Låg värmeledningsförmåga

Nackdelar

• Svårt att gjuta
• Mycket reaktivt
• Teknikkänsligt
• Lågbränt porslin måste användas

Inom implantatprotetiken lanserades kommersiellt rent (CP) titan, både gjutet, sammansvetsat från prefabricerade komponenter, gnisteroderat och fräst med hjälp av CAD/CAM, under 1990-talet som ett alternativ till gjutna guldlegeringar och detta koncept kom att överföras också till tandretinerade kronor och broar. Frästekniken har vidareutvecklats och på senare tid har också nya metoder, som elektronstrålesmältning (EBM) introducerats.

CP titans biokompatibilitet är väldokumenterad, inte minst från implantatområdet. In vitro-studier har dock visat att titan kan stimulera inflammationsmediatorer men den eventuella kliniska betydelsen av detta är okänd. Rapporter om titanöverkänslighet har förekommit men bör ifrågasättas då man har kunnat visa att det troligen är föroreningar av andra ämnen på titanytan som har framkallat reaktionerna. CP titan består aldrig av 100 % titan utan innehåller alltid rester av syre, kväve, järn, väte och kol som på olika sätt påverkar legeringens mekaniska egenskaper. Det har också hävdats att ytterst små restmängder från malmbrytningen eller tillverkningsprocesserna av exempelvis kobolt, krom och nickel kan finns i det vi tror vara “rent” titan.

Den låga densiteten gör legeringarna svåra att gjuta men de mekaniska egenskaperna är, förutom kallbearbetningsförmågan, i allmänhet bättre än jämförbara guldlegeringars.

Att binda porslin till titan är ytterst teknikkänsligt. I kontakt med syre sker en omedelbar oxidbildning på titanytan och det oxidskikt (α-case) som bildas vid gjutning har en svårkontrollerat tjocklek som dessutom tilltar vid högre temperatur. Detta ledde till stora problem med adhesiva porslinsfrakturer (mellan metall och porslin) i titanporslinerans början. Idag kan man genom att gjuta under argonskydd och med olika ytbehandlingstekniker hos skickliga tandtekniker hantera detta.

Kvarstår gör dock problemen med att man måste använda lågbrända porsliner med sämre mekaniska egenskaper, detta på grund av den fasomvandling i materialet som sker vid temperaturer över 882,5 °C. Som en följd av detta är ytliga kohesiva porslinsfrakturer (i porslinet) inte alltför ovanliga.

Sammansättning hos olika sorters CP titan. Bearbetat från Anusavice  och Gascone P.

NATIONELLA RIKTLINJER 2022

Referenser

Ahlgren, C. Dental gold and contact allergy. Thesis, Malmö 2009

Anusavice KJ. Dental ceramics. In: Anusavice, KJ, ed. Phillip’s science of dental materials. St Louis, Missouri, Elsevier 2003.

Anusavice KJ, Gascone P. Dental casting and soldering alloys. In: Anusavice, KJ, ed. Phillip’s science of dental materials. St Louis, Missouri, Elsevier 2003

Arvidson K, Cottler-Fox M, Hammarlund E, Friberg U. Cytotoxic effects of cobaltchromium alloys on fibroblasts derived from human gingiva. Scand J Dent Res 1987;95: 356-363

Ekblom K, Smedberg JI, Moberg LE. Clinical evaluation of fixed partial dentures made in Sweden and China. Swed Dent J. 2011; 35(3):111-21

Geurtsen W. Biocompatibility of dental casting alloys. Crit Rev Oral Biol Med 2002;13: 71-84

Erneklint C, Mårtensson H: Basmetallegeringar för metallkeramik – tandtekniska aspekter. Kunskapscentrum för Dentala Material, Socialstyrelsen, Stockholm 2006

Evans EJ. Cell damage in vitro following direct contact with fine particles of titanium, titanium alloy and cobalt-chrome-molybdenum alloy. Biomaterials 1994; 15: 713-717

Haag P. Porcelain veneering of titanium–clinical and technical aspects. Thesis, Malmö 2011

Harloff, T. , Hönle, W. , Holzwarth, U. , Bader, R. , Thomas, P. and Schuh, A. (2010) Titanium allergy or not? ”Impurity” of titanium implant materials. Health, 2, 306-310.

Hjalmarsson L, Smedberg J-I, Aronsson G, Wennerberg A. Cellular responses to cobalt-chrome and CP titanium – an in vitro comparison of frameworks for implant-retained oral prostheses. Swed Dent J. 2011; 4: 177-186

Joias RM, Tango RN, Junho de Araujo JE, Junho de Araujo MA, Ferreira Anzaloni Saavedra Gde S, Paes-Junior TJ, Kimpara ET. Shear bond strength of a ceramic to Co-Cr alloys. J Prosthet Dent. 2008; 99(1):54-9

Kassapidou M, Franke Stenport V, , Johansson CB. Cobalt-chromium alloys in fixed prosthodontics in Sweden. Acta Biomaterialia Odontologica Scandinavica 2017:3(1):53-62.

Kassapidou M, Hjalmarsson L, Johansson CB, Hammarström Johansson P, Morisbak E, Wennerberg A, Franke Stenport V. Cobalt-chromium alloys fabricated with four different techniques: Ion release, toxicity of released elements and surface roughness. Dent Mater. 2020 Nov;36(11).

Pettersson M, Kelk P, Belibasakis GN, Bylund D, Molin Thorén M, Johansson A. Titanium ions form particles that activate and execute interleukin-1β release from lipopolysaccharide-primed macrophages. J Periodontal Res. 2017;52(1):21-32.

Roberts HW, Berzins DW, Moore BK, Charlton DG. Metal-ceramic alloys in Dentistry: A Review. J Prosthodont. 2009; 18(2):188-94

Sicilia A, Cuesta S, Coma G, Arregui I, Guisasola C, Ruiz E, Maestro A. Titanium allergy in dental implant patients: a clinical study on 1500 consecutive patients. Clin Oral Implants Res 2008; 19(8):823-35

Tschernitschek H, Borchers L, Geurtsen W. Nonalloyed titanium as a bioinert metal – a review. Quintessence Int 2005; 36: 523-530

Tuncdemir AR, Karahan I, Polat S, Malkoc MA, Dalkiz M. The effect of repeated porcelain firings on corrosion resistance of different dental alloys. J Adv Prosthodont 2013; 5(1):44-50

Walczak M, Drozd K. Effect of recasting of CoCrMoW dental alloy on its microstructure and corrosion resistance. Current Issues in Pharmacy and Medical Sciences. 2013;26(4):425-9.

Wataha JC, Shor K. Palladium alloys for biomedical devices. Expert Rev Med Devices. 2010; 7(4):489-501

Örtorp A. On titanium Frameworks and Alternative Impression techniques in Implant Dentistry. Thesis, Göteborg 2005