Бериллий в стоматологических сплавах

Приват-доцент д-р. Р. Штритцель
Бего Бремер Гольдшлегерай

Бериллий используется в основном в атомной промышленности, при производстве самолетов и ракет, в рентгеновских технологиях и, наконец, в металлургии[8]. Бериллий образует с множеством элементов интерметаллиды, так называемые бериллиды. Бериллий растворим в никеле, кобальте и меди[10].

В стоматологии бериллий используется в некоторых никелиево-хромовых сплавах. Сведения о содержании бериллия обязательно должны указываться на упаковке, если это содержание превышает уровень 0,02 % массы. Не допускается содержание бериллия свыше 2% массы [1,2].

Содержание бериллия в продаваемых стоматологических сплавах составляет около 1,5% массы. Декларирование процентного содержания от массы не имеет решающего значения, так как бериллий имеет очень низкую плотность (1,85 г/см?). Если это содержание пересчитать на процентное содержание атомного веса, то получается значение в четыре раза выше (таблица 1). Отсюда следует, что каждый 11-й элемент в этом сплаве — бериллий. Бериллий после никеля и хрома наиболее часто встречающийся элемент в этом сплаве!

Таблица 1. Процентное содержание бериллия от массы и от атомного веса в предлагаемом на рынке никелиево-хромовом сплаве (Rexillium III/Jeneric Pentron company). Очевидно, что каждый 11-й атом в сплаве — бериллий, каждый 1.42-й атом — никель.

Кроме того, бериллий высвобождается на поверхность сплава. Светлым цветом сплав обязан оксиду бериллия. Это предпочитается зубными техниками, так как они считают более эстетичным такой каркас в сравнении с темным оксидом никелиево-хромовых сплавов без содержания бериллия (снимок1). Но с другой стороны, оксид бериллия повышает высвобождение ионов [4-7].

Снимок 1. Цвета оксидов сплавов Wiron NT и Verabond

Согласно MEYER никелиево-хромовые сплавы можно разделить на пять групп[28], в зависимости от содержания в них хрома. Суть состоит в том, что чем больше содержание хрома, тем выше коррозионная устойчивость. Более простая классификация — на две группы. Одна группа представляет сплавы с содержанием хрома более 20%, а другая группа — с содержанием хрома менее 15%. Последняя группа считается неустойчивой в оральной среде [11,37,38]. Все бериллиесодержащие сплавы попадают в эту группу. Коррозионная устойчивость зависит не только от содержания хрома. С повышением содержания бериллия коррозионная устойчивость уменьшается [12-14,18,26].

Путем экспериментального исследования определялось коррозионное поведение двух предлагаемых на рынке никелево-хромовых сплавов (таблица 2). Самая большая разница между этими сплавами закючалась в содержании хрома. Verabond содержит хрома менее 15%, Wiron Nt — более 20%. В отличие от сплава Verabond сплав Wiron NT не содержит бериллия.

Талица 2. Состав и производители сплавов Verabond и Wiron NT

Итак, в результате этого эксперимента показано, что содержание хрома имеет жесткое отношение к коррозии. В таблице 2 представлены результаты коррозионного анализа.

Исследуемые образцы были помещены на четыре недели в коррозионные растворы (хлорид натрия, молочную кислоту, по 0,1 mol/л; pH =2,3). Через 1, 4, 7, 14,21 и 28 дней растворы были подвергнуты спектроскопическому анализу на поглощение атомов. Сплав Verabond по сравнению со сплавом Wiron NT показал очень высокую отдачу ионов вначале. Через четыре недели освобождение бериллия (без учета других элементов) было в десятки раз выше, чем общее освобождение ионов в сплаве Wiron NT (рисунок 2).

Рисунок 2. Суммарное освобождение ионов сплавов Verabond и Wiron NT через четыре недели. Учитывайте, пожалуйста, логарифмическую шкалу. Увеличение вдвое высоты означает десятикратное увеличение показателя!

На основе этих экспериментальных данных интересно посмотреть снова на процентное содержание по массе и атомному весу на рисунке 3. Две верхних секторных диаграммы показывают состав по процентному содержанию по массе (слева) и атомному весу (справа). Нижние секторные диаграммы показывают освобождение ионов в процентном содержании по массе (слева) и рассчитанное процентное содержание по атомному весу (справа).

10% массы — бериллий. При пересчете на процентное содержание по атомному весу (= число освобожденных ионов) содержание бериллия возрастает до значения более 40%. Другими словами, каждый второй освобожденный ион — ион бериллия.

Коррозия — это ключ к биосовместимости. Чем выше количество освобожденных ионов, тем выше риск нежелательных биологических реакций. Кроме того, оказывается воздействие и на другие свойства. Например, прочность связки между керамикой и металлическим каркасом. На рисунке 4 показано уменьшение прочности связки, возникающее из-за коррозии.

Рисунок 3. Процентное содержание по массе и атомному весу сплавов в зависимости от их составов и освобожденных ионов после коррозионного анализа.

Для определения влияния коррозии на прочность связки были изготовлены исследуемые образцы (25 мм * 3 мм * 0,5 мм) из сплавов Verabond или Wiron NT и покрыты керамикой ОМЕГА (фирма ВИТА, Германия). Несколько штук каждого вида (n = 6) были помещены в вышеназванный коррозионный раствор на десять дней. По истечении этого времени был проведен трехпозиционный анализ по Schwickerath. Исследуемые образцы, которые не были подвержены химическому воздействию, дали высокие результаты. После химического воздействия исследуемые образцы из сплава Verabond потеряли более 20% прочности связки (Wiron NT 4%). Этот результат показывает, что низкая коррозионная устойчивость чрезвычайно влияет на прочность связки. Поэтому высокое содержание хрома важно не только для коррозионной устойчивости, оно также обуславливает хорошую связку.

Рисунок 4. Прочность связки керамики (ВИТА ОМЕГА) и сплавы Verabond и Wiron Nt после трехпозиционного анализа на прочность связки по Schwickerath

Бериллий известен как токсичный элемент, и в экспериментах на животных доказана его канцерогенность [19,22,25,27,29,32,33,39]. Он накапливается в организме (костях, легких), что может привести с годами к проблемам со здоровьем. [30]. Бериллий и все его производные считаются канцерогенами (класс IIIA2 по [9]).

Концентрация бериллия в человеческой крови составляет до 0,26чг/л. В то время как кровь зубных техников содержит бериллий в объеме 0,34 чг/л (предельные величины: 0,04-1,7) [3]. Бремя техников — это пыль и пары. Т.к. мелкие частицы веществ могут проникать в легкие, существует биологическая опасность. [17]. Это зафиксировано в некоторых случаях [15,23,31,34,35].

Минимальная зарегистрированная летальная доза 0 из воздуха составляет около 0,1 мг/м3. Курильщики вдыхают бериллий в большом количестве (0,47-0,74 чг/сигарета) [21]. Бериллий накапливается в костях [24]. Т.к. бериллий является земным щелочным металлом, он проторивает дорогу в организм таким же элементам (например, кальций, магнезий). Другим органом-мишенью являются легкие, независимо от ресорбции. Вывод идет через почки. В отличие от вдыхания или всасывания оральный прием кажется не таким опасным[21]. Но с другой стороны, из-за кумулятивной способности бериллия к этому вопросу следует относиться очень серьезно. Нежелательные биологические реакции в оральной среде зарегистрированы [16,20,36,40,41].

Материал предоставлен ООО "ЭХО"

 

Статья принадлежит сайту stom.ru