При наличии металлических зубных протезов в полости рта в ряде случаев возможно возникновение электрохимических процессов из-за наличия двух или нескольких сплавов металлов с разнородной кристаллической решеткой. Патологические изменения в полости рта могут возникать и при пользовании протезами из однородных металлов[1–3].
Термодинамическую возможность коррозии оценивают путем сравнения стандартных потенциалов каждого из металлов с потенциалами водородного и кислородного электродов, рассчитанных по формулам EH2 = -0,059 • pH и EO2 = 1,23 -0,059 • pH (с учетом вида деполяризации). Если потенциал металла меньше потенциала водородного или кислородного электрода, то коррозия термодинамически возможна, если потенциал металла больше – соответственно, наоборот. Для определения фактической возможности коррозии учитывают склонность металлов к пассивации в той или иной коррозионной среде. В своих исследованиях профессор Л.Д. Гожая [1] изучала коррозию конструкционных сплавов и установила, что она выражена в меньшей степени при наличии хрома, так как сплав пассивируется за счет образования на поверхности плотной фазы Cr2O3. Однако гальванопара золото-хромокобальт корродирует и приводит к накоплению в искусственной среде ионов хрома (2∙10-5%), никеля (5∙10-7%), железа (3∙10-5%).
Определяющим фактором в развитии заболеваний слизистой оболочки полости рта при наличии металлических включений, по утверждению Е.Л. Костиковой (2004), является не абсолютная величина электрического потенциала, а характер его распределения на поверхности мостовидного протеза: «…клинические симптомы гальванизма более выражены, когда гальванические токи текут преимущественно по тканям полости рта» [3].
За норму приняты показатели микротоков, возникающих между мостовидными протезами из сплава золота 900-й пробы у практически здоровых лиц: они составляют от 1 до 3 мкА (напряжение до 50 мВ) [4]. При гальванозе сила тока увеличивается. Однако прямой зависимости между электрическими показателями и выраженностью клинической картины не установлено. Электрохимические процессы по данным спектрального анализа [1] приводят к изменению содержания микроэлементов слюны, таких как железо, медь, марганец, хром, никель и др. Известно, что одним из важнейших факторов коррозии сплавов является рН среды [2]. Однако И.Д. Понякина и соавторы [9] установили, что снижение рН смешанной слюны не зависит от величины гальванических токов и наличия симптомов гальванизма. Ими была выдвинута гипотеза, что снижение рН слюны и развитие гальванизма связаны с локальными изменениями бактериального состава биопленки, контактирующей с металлическими протезами.
Один из методов диагностики гальванизма in vivo предложен в диссертационной работе С.Т. Пыркова [10]: электрический потенциал зубного протеза измеряется платиновым электродом оригинальной конструкции с экранированным проводом относительно хлорсеребряного электрода сравнения ЭВЛ-1МЗ. В качестве измерительного прибора использовали универсальный иономер ЭВ-74. Критерием гальваноза является величина разности потенциалов 50 мВ и более.
Для того чтобы снизить гальванизм в полости рта, создана и выпускается в промышленных целях очищающая пенка для полости рта под торговой маркой «Профессор Персин».
При наличии ряда хронических воспалительных заболеваний полости рта на фоне заболеваний желудочно-кишечного тракта, особенно при описторхозной инвазии, нередко нарушается местный микробный баланс, а при неудовлетворительной гигиене полости рта при наличии металлических включений до 80% случаев могут отмечаться явления гальванизма, приводящие не только к локальным, но и к общесоматическим симптомам, зачастую вызывающим развитие симптомокомплекса гальваноза. При этой патологии целесообразно осуществлять протезирование с использованием титанового сплава [5–7].
Обобщая изложенное, можно заключить, что при исследовании явлений гальванизма, а также при разработке (или оценке) эффективных профилактических средств необходимо учитывать материал, из которого изготовлены металлические коронки, рН и потенциал, возникающий между металлическими включениями, находящимися в полости рта.
Цель данного исследования
Оценить эффективность профилактических средств, снижающих интенсивность гальванических процессов в полости рта при сочетании титанового сплава с другими конструкционными сплавами.
Материалы и методы исследования
Экспериментальные исследования влияния пенок на свойства различных сплавов изучали с использованием специально изготовленной модельной установки, авторской конструкции [8], представленной на рисунке 1.
Рис. 1. Вид полезной модели, имитирующей состояние полости рта с имеющимися металлическими зубными протезами, с помощью которой можно провести определение разницы электрических потенциалов (ΔU) в двух точках
Обозначения: 1 — измерительный прибор «Иономер универсальный ЭВ-74»; 2 — металлические пластинки сплава металла; 3 – платиновый электрод, установленный на металлический сплав; 4 — эбонитовый брусок; 5 – магнитная мешалка; 6 – вращающаяся часть магнитной мешалки; 7 – хлорсеребряный электрод сравнения ЭВЛ-1МЗ; 8 – стеклянная емкость с раствором искусственной слюны
Электроды изготовлены из различных сплавов, применяемых в стоматологии (табл. 1). Расстояние между электродами 4 см.
Таблица 1
Состав конструкционных сплавов и размеры электродов
|
№ элект-рода |
Состав сплава |
Размеры электрода,см |
|
1 |
Co/Cr для металлокерамики |
5*1,0 |
|
2 |
Co/Cr для бюгелей |
5*0,9 |
|
3 |
Co/Cr для бюгелей. Напыление – нитрид титана. |
5*1,0 |
|
4 |
Wiron: Ni — 64,5%; Cr — 22%; Mo — 10%; Si — 2,1%; Nb-Mn-B |
3*0,9 |
|
5 |
Титановый сплав |
8,4*0,8 |
|
6 |
Нержавеющая сталь 20Х25Н20С2; Cr — 25%; Ni — 20%; Si — 2,5%; C — 0,2%; Mn —1,5% |
4,1*1,0 |
|
7 |
Нержавеющая сталь 20Х25Н20С2;Cr — 25%;Ni — 20%; Si — 2,5%; C — 0,2%; Mn — 1,5% с напылением – нитридом титана |
4,0*1,0 |
Сплавы исследовались до и после погружения в водные системы, из которых образуются пенки.
В таблице 2 приведены торговые названия пенок и экспериментальные данные по измерению поверхностного натяжения растворов, из которых они образуются. Значение величины поверхностного натяжения указывает на то, что вещества, находящиеся в растворах, – поверхностно-активные (ПАВ).
Таблица 2
Наименование пенок и величина поверхностного натяжения растворов
|
№ пп |
Наименование пенки |
σ, эрг/см2 |
|
1 |
Двойная мята |
44,3 |
|
2 |
Очищающая |
49,2 |
|
3 |
Цитрус, мята |
47,3 |
На проведение клинического исследования получено разрешение локального этического комитета УГМУ (протокол № 1 от 20.02.2015 г.). Клинические исследования проводили на 7 пациентах-добровольцах (это 6 женщин и 1 мужчина в возрасте от 45 до 62 лет, у которых в течение последних 2 лет не было обострений хронических заболеваний организма и считающих себя здоровыми). Исследования проводились после подписания информированного согласия. У пациентов с металлическими конструкциями зубных протезов в полости рта измеряли в разных частях конструкций потенциалы по методу, предложенному С.Т. Пырковым [10]. Затем пациенты дважды полоскали полость рта дистиллированной водой с рН=5,56, и после обработки полости рта пенкой № 3 им снова измеряли разность потенциалов металлических конструкций указанным выше методом. Экспериментальные исследования (in vitro) влияния пенок на свойства различных сплавов проводили с использованием специально изготовленной модельной установки, представленной на рисунке 1. При этом измерения разности потенциалов проводили двумя методами: с использованием специального платинового электрода [10] и непосредственным измерением разности потенциалов стандартным потенциометром. Из данных, представленных в таблице 3, видно, что результаты измерений ΔU с использованием модельной установки и метода, изложенного выше, совпадают (табл. 3).
Таблица 3
Результаты измерений разницы потенциалов
|
Время |
ΔU, мВ (установка) |
U(1), мВ |
U(5), мВ |
ΔU, мВ [6] |
|
11.25 |
4,5 («плывет») |
– |
– |
– |
|
11.40 |
106,5–107,4 |
360 |
260 |
100 |
|
11.45 |
116,3–118,4 |
360 |
250 |
110 |
|
11.50 |
123,4–126,0 |
360 |
240 |
120 |
|
11.55 |
130,6–132,5 |
370 |
240 |
130 |
|
12.00 |
137,2–138,4 |
370 |
240 |
130 |
|
12.05 |
140,9–141,2 |
380 |
240 |
140 |
|
12.10 |
143,5–144,2 |
370 |
230 |
140 |
|
12.15 |
145,2–145,1 |
380 |
230 |
150 |
|
12.20 |
145,7 |
380 |
230 |
150 |
Результаты и их обсуждение
Экспериментальные данные по определению влияния пленки № 3 на электрохимические процессы в полости рта при наличии металлических зубных протезов (in vivo) представлены в таблице 4. Из полученных данных следует, что обработка полости рта пенкой № 3 лишь в одном случае (пациент № 4) привела к существенному снижению разности потенциалов. В связи с этим представляет практический интерес поиск альтернативных методов, позволяющих выбрать наиболее эффективное средство для снижения явлений гальванизма при наличии определенных сплавов в полости рта.
Таблица 4
Результаты определения разности потенциалов в полости рта пациентов до и после применения пенки № 3
|
№ п/п пациента |
Разница электрических потенциалов (ΔU, мВ) в полости рта в начале исследования |
Разница электрических потенциалов (ΔU, мВ) после применения пенки профессора Л.С. Персина |
|
1 |
180 |
180 |
|
2 |
220 |
200 |
|
3 |
240 |
240 |
|
4 |
250 |
20 |
|
5 |
130 |
90 |
|
6 |
50 |
50 |
|
7 |
200 |
210 |
Последующие эксперименты проводились на модельной установке (рис. 1) для гальванопар, составленных из сплава титана и других сплавов. Результаты представлены в таблице 5.
Таблица 5
Разность потенциалов, измеренная на модельной установке, для различных гальванопар, находящихся в модельном растворе слюны
|
Гальванопары |
5–1 |
5–2 |
5–3 |
5–4 |
5–6 |
5–7 |
|
ΔU, мВ |
90–142 |
165–140 |
28–2 |
30–70 |
55–5 |
25–0 |
Из анализа данных (табл. 5) следует: в гальванопарах с титаном (сплав № 5) более низкие значения разности потенциалов (ΔU) имеют сплавы № 3, 4, 6, 7. Сплавы № 1 и № 2 имеют разность потенциалов более 100 мВ. После взаимодействия с ПАВ, которые содержатся в пенке № 3, в гальванопаре «5–2» снижается разность потенциалов (рис. 2).
Сплав № 1 в гальванопаре с титановым сплавом (сплав № 5) имеет высокое значение разности потенциалов, которое не снижается при обработке пенками № 1, 2, 3 (рис. 3).
Рис. 2. Изменение разности потенциалов гальванопары «2–5», находящейся в растворе искусственной слюны, до и после обработки пенкой № 3 для полости рта (проф. Л.С. Персина)
Рис. 3. Изменение разности потенциалов гальванопары «1–5», находящейся в растворе искусственной слюны, до и после обработки пенками № 1, 2, 3 для полости рта (проф. Л.С. Персина)
Выводы
1. Выбор профилактических средств для снижения интенсивности явлений гальванизма в полости рта (при известных конструкционных сплавах) целесообразно осуществлять с использованием разработанной авторской модельной установки.
2. Кобальтохромовый сплав для металлокерамики нецелесообразно сочетать с конструкциями из сплава титана, так как он имеет высокое значение разности потенциалов (90 мВ и более), которое не снижается при обработке специальными пенками, предназначенными для снижения явлений гальванизма.
3. У пациентов с хроническим описторхозом протезирование с использованием титанового сплава нецелесообразно, если другие металлические включения в полости рта выполнены из кобальто-хромового сплава (для металлокерамики). В этом случае использование специальных пенок не позволяет снизить разность потенциалов, поэтому такие протезы должны быть удалены. Кобальто-хромовый сплав для бюгелей можно сочетать с титановым сплавом при использовании для профилактики гальваноза пенки № 3 (цитрус, мята).
Рецензенты:
Мандра Ю.В., д.м.н., доцент, проректор по научной и инновационной работе ГБОУ ВПО «Уральский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения РФ, г. Екатеринбург;
Григорьев С.С., д.м.н., доцент профессор кафедры терапевтической стоматологии ГБОУ ВПО «Уральский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения РФ, г. Екатеринбург.