歯科材料

歯科製品は、歯科で使用するために特別に製造された材料です。歯科製品にはさまざまな種類があり、その特徴は目的によって異なります。

仮詰めとは、長期間の使用を意図していない歯の詰め物です。治療効果を持つ可能性のある暫定的な材料です。仮詰めは、根管治療を複数回に分けて行う場合によく使用されます。各診察の間に、歯髄管系を口腔からの汚染から保護する必要があり、アクセス腔に仮詰めが行われます。例:

• 酸化亜鉛オイゲノール—殺菌作用があり、安価で除去が簡単。オイゲノールはクローブ油から抽出され、歯に鈍感な効果があり、歯痛を軽減します。噛む力がかからない限り、一時的な材料として適しています。最終的な修復材料が複合材料である場合、オイゲノールは結合/重合プロセスに悪影響を与えるため、禁忌です。^[1]また、歯髄組織に直接塗布すると、慢性炎症を引き起こし、歯髄壊死を引き起こす可能性があります。^[2]ブランドには、カルジノールやセダノールなどがあります。

歯科用セメントは、クラウンなどの間接修復物を天然の歯の表面に接着するために最もよく使用されます。例:

• 酸化亜鉛セメント - 唾液に触れると自己硬化し、硬化します。ブランド例: Cavit、Coltosol。
• リン酸亜鉛セメント
• 亜鉛ポリカルボキシレートセメント -エナメル質と象牙質に接着します。ブランド例: PolyF。
• グラスアイオノマーセメント
• 樹脂系セメント
• 銅系セメント

歯型とは、歯や口腔軟組織のネガ型であり、これをもとに正の模型を鋳造することができる。歯型は、補綴（義歯を作る）、矯正歯科、修復歯科、インプラント学、口腔外科などで利用される。^{[3] : 136–137}

患者の軟組織のアンダーカットは浅い場合も深い場合もあるため、正確な印象を得るためには、印象材の硬さが異なります。アンダーカットが浅い患者には硬質材料を使用し、アンダーカットが深い患者には弾性材料を使用します。これは、材料がアンダーカットの終点まで届くほど柔軟でなければならないためです。

印象材は、最初に混ぜたときには液体または半固体で、数分で固まり、口腔構造の跡が残るように設計されています。

一般的な歯科印象材には、アルギン酸ナトリウム、ポリエーテル、シリコーンなどがあります。歴史的には、石膏、酸化亜鉛オイゲノール、寒天が使用されていました。

歯のライニング材は大きな虫歯の修復に使用され、残存歯質と修復材の間に置かれます。その目的は象牙細管と敏感な歯髄を保護し、バリアのような構造を形成することです。歯の虫歯を削り取った後、歯科医は歯の根元に薄い層（約1/2mm）を塗布し、光硬化させます。^[4]虫歯が非常に大きく深い場合は、もう1層塗布することもあります。

歯科用ライニング材には多くの機能があり、その一部を以下に示します。

• ライニング材は、術後の過敏症から弱い歯を保護し、患者の不快感を軽減し、術後の歯の治癒を早めます。^[5]
• 歯科修復材の中には、樹脂系材料に含まれるアクリルモノマーやケイ酸塩材料に含まれるリン酸など、歯髄に毒性や刺激性を与えるものがある。裏装材はそのような刺激物から歯を守る。^[5]
• ライニング材は、患者が熱い食べ物や冷たい食べ物を摂取したときに歯髄が急激に温度変化しないように断熱層として機能し、熱伝導による痛みから患者を保護します。^{[3 ]}
• ライニング材は電気絶縁性があり、異なる金属（金やアマルガムなど）が隣接して配置されたガルバニック電池による腐食を防ぎます。 ^[3]

水酸化カルシウム

水酸化カルシウムは圧縮強度が比較的低く、粘性が高いため、厚い部分の空洞に適用するのは困難です。この問題を克服する一般的な方法は、水酸化カルシウムの薄い下塗りを施し、アマルガムの凝縮前にリン酸亜鉛で盛り上げることです。これにより、水酸化カルシウムが漏れ出すため、セメントの周囲に 比較的高いpH環境が生成され、殺菌効果が得られます。

また、セメントによる歯髄組織の刺激効果により、 石灰化を開始し、二次象牙質の形成を刺激するという独特の効果もあります。

水酸化カルシウムは放射線不透過性があり、優れた断熱・電気絶縁体として機能します。しかし、圧縮強度が低いため、アマルガム充填に耐えることができません。これに対処するには、その上に強力なセメントベース材料を配置する必要があります。^{[3] [6]}

ケイ酸カルシウムベースのライナーは水酸化カルシウムの代替品となり、その生体活性と密封性から歯科医に好まれています。^{[7] [8]}この材料は生物学的反応を引き起こし、組織との結合を形成します。^[9]これらは、ケイ酸塩および樹脂ベースの充填材の歯髄覆蓋剤およびライニング材として一般的に使用されています。^[3]

通常、グリコール サリチレートと酸化亜鉛と水酸化カルシウムを含むペーストの2つのペーストとして供給されます。混合するとキレート化合物が形成されます。光活性化バージョンも利用可能で、これには重合活性剤、ヒドロオキシエチルメタクリレート、ジメタクリレートが含まれており、光活性化により変性メタクリレートモノマーの重合反応を引き起こします。^[3]

ポリカルボキシレートセメント

ポリカルボキシレートセメントは、アマルガムの凝縮に抵抗する圧縮強度を持っています。酸性ですが、分子量が高く、ポリアクリル酸がリン酸よりも弱いため、リン酸セメントよりも酸性度が低くなっています。象牙質とエナメル質と強力に結合し、歯冠シールを形成できます。さらに、電気および熱絶縁体であり、フッ化物を放出して細菌を静菌します。また、放射線不透過性であるため、優れたライニング材です。^[3]

このような材料は一度固まるとステンレス鋼の器具と強く結合するため、取り扱いには注意が必要である。^[3]

ポリカルボキシレートセメントは、一般的に合着剤や窩洞のベース材として使用されます。しかし、硬化反応中にゴム状になり、ステンレススチール製の器具に付着する傾向があるため、ほとんどの技工士は深い窩洞には使用しません。

これは通常、酸化亜鉛を含む粉末と水性ポリアクリル酸を含む液体として供給されます。反応は、ポリ酸の酸基と反応する酸化亜鉛との酸塩基反応で構成されます。これにより、塩マトリックスによって結合された未反応の酸化亜鉛コアと、亜鉛イオンと架橋したポリアクリル酸鎖の反応生成物が形成されます。^[3]

グラスアイオノマー

グラスアイオノマー（GI）は、すべてのライニングの中で最も強い圧縮強度と引張強度を持っているため、クラスIIの虫歯などの高応力を受ける領域でのアマルガム凝縮に耐えることができます。 GIは、ほとんどの修復材料との互換性が高く、熱的および電気的に絶縁し、エナメル質と象牙質に接着するため、ライニング材料として使用されます。 GIライニングには、接着修復ミックスに比べて粒子サイズの小さいガラスが含まれており、より薄いフィルムを形成できます。 一部のバリエーションは放射線不透過性もあり、X線虫歯検出に適しています。 さらに、GIは未反応のガラスコアからフッ化物を放出するため、細菌静止性があります。^[3]

GIは通常、複合樹脂の裏打ち材として、または矯正用バンドの接着材として使用されます。 ^[3]

この反応は、カルシウムアルミニウムケイ酸塩ガラス粉末とポリアクリル酸との間の酸塩基反応です。これらは粉末と液体の形で提供され、パッド上で混合されるか、または使い捨てのカプセルに入っています。樹脂改質 GI には光開始剤(通常はカンファーキノン) とアミドが含まれており、^[3] LED 光硬化装置で光硬化されます。硬化は、酸塩基反応と化学的に活性化された重合の組み合わせによって行われます。

酸化亜鉛オイゲノール

酸化亜鉛オイゲノールはライナーの中で最も圧縮強度と引張強度が低いため、クラス V の窩洞など、小さいまたは応力を受けない領域での使用に限定されます。この窩洞ライナーは、強度、剛性、断熱性を提供するために、高強度ベースで使用されることがよくあります。酸化亜鉛オイゲノールは、亜鉛による殺菌特性と歯髄への鈍化作用により、歯髄に害を与えることなく深い窩洞のライナーとして使用できます。ただし、オイゲノールは樹脂ベースの充填材に影響を及ぼす可能性があり、重合を妨げ、変色を引き起こすことがあります。したがって、両方を併用する場合は注意が必要です。また、放射線不透過性であるため、X 線で充填材を視認できます。^[3]

酸化亜鉛オイゲノールは、圧縮強度が低いため簡単に除去できるため、通常は一時的な充填剤/接着剤として使用されます。また、複合樹脂と互換性がないため、アマルガムの裏地として使用されます。^[3]

これは2つのペーストシステムとして供給されます。2つのペーストを同じ長さで紙パッドに分配し、混ぜます。^[3]

歯科修復材料は、通常は虫歯（う蝕）による歯の構造損失を補うために使用されますが、歯の摩耗や歯の外傷による損失も補うために使用されます。また、このような材料は、個人の歯の外観を変える 美容目的で使用されることもあります。

理想的な歯科修復材料の物理的特性には多くの課題があります。理想的な材料は、強度、接着性、外観において天然の歯の構造と同一です。このような材料の特性は、物理的特性、生体適合性、美観、用途の 4 つのカテゴリに分類できます。

• 優れた修復材料の物理的特性には、熱伝導率と熱膨張率が低いこと、摩耗や擦過傷などのさまざまな力や磨耗に対する耐性、化学的侵食に対する耐性などがあります。また、歯に対する接着強度も良好でなければなりません。日常的な咀嚼力と条件に対して、材料が疲労することなく耐えなければなりません。

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  生体適合性とは、歯と身体のシステムの生物学的平衡と材料がどの程度共存するかを指します。詰め物は粘膜、歯、歯髄と密接に接触するため、生体適合性は非常に重要です。現在の歯科材料の一部に共通する問題には、材料からの化学物質の漏出、歯髄の炎症、そしてまれにアレルギー反応などがあります。材料硬化のさまざまな段階で発生する化学反応の副産物のいくつかを考慮する必要があります。
• 歯科材料の放射線不透過性は、修復物を歯や周囲の構造物から区別し、材料の骨構造への吸収を評価し、患者に害を及ぼす可能性のあるセメントの溶解やその他の欠陥を検出することを可能にする重要な特性です。^[要出典]セメント、複合材、歯内シーラー、骨移植、アクリル樹脂はすべて、放射線不透過性材料の添加によって恩恵を受けます。^[11]これらの材料の例には、酸化亜鉛、二酸化ジルコニウム、二酸化チタン、硫酸バリウム、フッ化イッテルビウム(III)が含まれます。^{[12] [13] [14]}
• 理想的には、充填材は色合い、透明度、質感において周囲の歯の構造と一致するべきです。
• 歯科技工士は、操作や成形が容易で、発生する必要のあるあらゆる反応の化学的性質が予測可能または制御可能な材料を必要とします。

直接修復とは、歯の空洞に直接配置され、フィットするように形作られる修復物です。直接修復材料の硬化反応の化学的性質は、生物学的適合性が高くなるように設計されます。熱や副産物は、修復中に歯と接触しながら反応を起こす必要があるため、歯や患者に損傷を与えることはありません。これにより、最終的に材料の強度が制限されます。硬い材料は操作に多くのエネルギーを必要とするためです。使用される充填材の種類は、材料の持続期間にわずかな影響を及ぼします。臨床研究の大部分は、奥歯の歯の色の充填物の年間失敗率 (AFR) が 1% から 3% の間であることを示しています。根管治療 (歯内療法) を受けた歯の AFR は 2% から 12% です。失敗の主な理由は、充填物の周囲に発生する空洞と、実際の歯の破損です。これらは、個人の空洞リスクと歯ぎしり (歯ぎしり) などの要因に関連しています。^[15]

アマルガムは、水銀（43％～54％）と、主に銀、スズ、亜鉛、銅でできた粉末合金（一般にアマルガム合金と呼ばれる）の混合物から構成される金属充填材です。 ^{[16]アマルガムは、セメントの助けを借りたり、}蟻継ぎと同じ原理を使用して充填物を固定する技術を使用しなければ、歯の構造に付着しません。

アマルガムは、コスト効率、強度、耐久性に優れているため、今でも世界各地で広く使用されています。しかし、金属色は見た目が美しくなく、歯の色をした代替品が次々と登場し、ますます類似した特性を備えています。水銀の既知の毒性のため、アマルガムの使用については議論があります。スウェーデン政府は、2009年6月に水銀アマルガムの使用を禁止しました。^[17]研究によると、アマルガムの使用は議論の余地があり、人体の水銀レベルを上昇させる可能性がありますが、これらのレベルは、世界保健機関と米国環境保護庁によって設定された安全閾値レベルを下回っています。ただし、遺伝的変異により、これらの閾値レベルよりも水銀に対して敏感な特定の集団が存在します。彼らは、神経伝達物質の処理障害によって引き起こされる神経障害など、アマルガム修復によって引き起こされる悪影響を受ける可能性があります。^[18]

コンポジットレジン充填物（ホワイト充填物とも呼ばれる）は、ナノ粒子^{[19] [20] [21]}または粉末ガラスとプラスチック樹脂の混合物であり、天然の歯の外観に似せて作ることができます。アマルガム充填物よりも美容的には優れていますが、コンポジットレジン充填物は通常より高価です。ビス-GMAベースの樹脂には、内分泌かく乱化学物質として知られているビスフェノールAが含まれており、乳がんの発生に寄与する可能性があります。ただし、アマルガムよりもコンポジット修復を選択しても、腎臓や内分泌の損傷のリスクは追加されません。^[18] PEXベースの材料にはビスフェノールAが含まれておらず、入手可能な材料の中で最も細胞毒性が低いです。

現代の複合樹脂のほとんどは光硬化型フォトポリマーで、光に当てると硬化します。その後、研磨して最大限の審美効果を得ることができます。複合樹脂は硬化時にわずかに収縮し、材料が窩洞形成部の壁から離れます。これにより、歯は微小漏洩や再発性虫歯に対してわずかに脆弱になります。適切な取り扱い技術と適切な材料の選択により、微小漏洩を最小限に抑えたり、なくしたりすることができます。

状況によっては、コンポジット樹脂を使用すると、アマルガムや間接的な修復方法などの他の歯科材料に比べて歯の構造の除去が少なくて済みます。これは、コンポジット樹脂がマイクロメカニカル結合によってエナメル質（および象牙質も、それほど強力ではないが）に結合するためです。歯の構造の保全は歯の保存の重要な要素であるため、多くの歯科医は可能な限り、アマルガム充填材ではなくコンポジットなどの材料を使用することを好みます。

一般的に、コンポジット充填材は、非常に目立つ部分（中切歯や笑ったときに見えるその他の歯など）の虫歯病変を充填する場合や、歯の構造の保存が最優先される場合に使用されます。

複合樹脂と歯の接着は、特に水分汚染と準備された表面の清潔さによって影響を受けます。水分制御技術が効果的でない歯の修復には、他の材料を選択できます。

近年、歯科で「スマート」な材料を使用するという概念が大きな注目を集めています。従来のグラスアイオノマーセメント (GIC) は、歯科で多くの用途があります。それらはある程度、歯髄と生体適合性があります。臨床的には、この材料は当初、人体の失われた骨組織を置き換える生体材料として使用されていました。

GIC 充填物はガラスと有機酸の混合物です。

GIC 充填の窩洞形成は複合樹脂と同じです。GIC は酸塩基反応によって化学的に硬化します。材料成分を混合すると、窩洞形成に材料を配置した後は、光硬化は必要ありません。最初の硬化後、GIC が完全に硬化するにはまだ時間がかかります。

GIC が他の修復材料に比べて優れている点は、接着剤を使わずに虫歯に埋め込むことができることです。また、結合メカニズムが重合反応ではなく酸塩基反応であるため、収縮や微小漏れが発生しないことも利点です。さらに、GIC にはフッ素が含まれており、これが虫歯の予防に重要です。GIC はフッ素を放出するため、フッ素を含む歯磨き粉を使用することで「再充填」できます。つまり、虫歯のリスクが高い患者の治療に使用できます。

GIC は歯の色をしていますが、透明度はさまざまで、審美性は複合樹脂ほど高くありません。光硬化樹脂を含む新しい配合は、より優れた審美性を実現できますが、従来の GIC ほどフッ素を放出しません。

GIC の最も重要な欠点は、十分な強度と靭性がないことです。従来の GIC の機械的特性を改善するために、樹脂改質アイオノマーが販売されています。GIC は通常、硬化後は弱くなり、水中では安定しませんが、反応が進むにつれて強度が増し、湿気に対する耐性が高まります。

新世代の GIC は組織の再生を目的としており、粉末または溶液の形で生体活性物質を使用して局所組織の修復を誘発します。これらの物質は溶解したイオンまたは骨形成タンパク質などの成長因子の形で化学物質を放出し、細胞の活性化を刺激します。

GIC はコンポジットレジンと同じくらい高価です。コンポジットレジンほど摩耗しませんが、一般的に根面う蝕やシーラントに使用するのに適した材料と考えられています。

グラスアイオノマーと複合樹脂を組み合わせたこの詰め物は、ガラス、有機酸、光硬化時に硬化する樹脂モノマーの混合物です（従来のグラスアイオノマーICの酸塩基反応に加えて光活性化重合）。コストは複合樹脂と同程度です。グラスアイオノマーICよりも耐久性は優れていますが、複合樹脂ほどではありません。成人の歯の咬合面には推奨されません。^[22]また、水分のコントロールができない場合にも推奨されません。^{[23] [24]}

一般的に、RMGIC は従来の GIC よりも優れた審美的結果を達成できますが、純粋な複合材料ほど優れているわけではありません。

^[25]複合樹脂とGIC技術のもう一つの組み合わせであるコンポマーは、基本的にフィラー、ジメタクリレートモノマー、二官能性樹脂、光活性剤および開始剤、親水性モノマーで構成されています。フィラーは樹脂の割合を減らし、機械的強度を高めるとともに、材料の外観を改善します。

コンポマーは RMGIC よりも優れた機械的特性と美的特性を備えていますが、用途を制限するいくつかの欠点があります。

• コンポマーは摩耗特性が弱いです。
• 樹脂が含まれているため、重合時に収縮し、歯の組織に接着することができず、接着材が必要になります。
• 放出されるフッ素濃度は低いため、フッ素の貯蔵庫として機能することはできません。
• 非常に汚れやすいため、口腔液の吸収により、装着後すぐに汚れが現れます。

コンポマーは機械的特性が比較的弱いため、応力を受ける修復には適していませんが、より低い負荷が予想される乳歯列には使用できます。

歯科用サーメットは銀サーメットとも呼ばれ、銀を加えることでグラスアイオノマーセメントの耐摩耗性と硬度を向上させるために開発されました。その他の利点としては、歯の組織に直接接着することと、放射​​線不透過性であるため、将来レントゲン写真を撮影したときに二次う蝕の特定に役立つことです。

しかし、サーメットは見た目が悪く、白ではなく金属のように見えます。また、圧縮強度、曲げ強度、溶解性はGICと同等で、これが両方の材料の主な制限要因となっています。さらに、フッ素の放出はGICよりも劣っています。臨床研究では、サーメットの性能が低いことが示されています。これらすべての欠点により、この修復材料の使用は減少しました。^[26]

間接修復とは、まず歯を準備し、次に歯型を取って歯科技工士に送り、歯科医の処方箋に従って修復物を製作するものです。

磁器の詰め物は硬いが、対合歯の摩耗を引き起こす可能性がある。その硬さと剛性により、摩耗力に耐えることができ、天然歯の外観を模倣するため審美的にも優れている。 ^{[3] : 91–92}しかし、脆くもあり、臼歯の詰め物には必ずしも推奨されない。 ^{[3] : 91–92}磁器材料は、焼成した材料を溶融塩に浸して表面のナトリウムイオンとカリウムイオンの交換を可能にすることで強化することができる。これにより、外層に圧縮応力がうまく発生し、焼成後の冷却を制御し、ひび割れ防止剤として機能し、磁器との適合性が高いアルミナまたはアルミナ粉末のコアである純アルミナインサートを使用することで強化される。 ^{[説明が必要] [3] : 91–92}

歯の色に似た歯科用複合材料は、直接充填材として、または間接インレーの構成材料として使用され、通常は光によって硬化されます。^[27]

樹脂マトリックスに埋め込まれたナノセラミック粒子は脆くないため、オールセラミックの間接充填材よりも割れたり欠けたりしにくくなっています。セラミック充填材よりも天然歯のように、また樹脂や金の充填材のように噛むときの衝撃を吸収します。同時に、オール樹脂の間接充填材よりも耐摩耗性に優れています。CAD /CAMシステムで使用するためにブロックで入手できます。 ^{[医学的引用が必要]}

金の詰め物は耐久性に優れ、摩耗しにくく、反対側の歯に過度の摩耗を引き起こすことはありませんが、熱や冷気を伝導するため、刺激を与えることがあります。金の詰め物には、14 または 18 カラットの金で作られた鋳造金の詰め物 (金のインレーとオンレー) と、層ごとに磨かれた純粋な 24 カラットの金箔の 2 つのカテゴリがあります。長年、金の詰め物は歯科修復材料のベンチマークと考えられてきました。しかし、歯科用磁器の最近の進歩と消費者の審美的結果への焦点により、金の詰め物の需要は減少しています。金の詰め物は非常に高価な場合もありますが、非常に長持ちするため、長期的には金の修復の方がコストがかからず、痛みも少なくなります。金のクラウンが 30 年もつことも珍しくありません。^{[医学的引用が必要]}

鉛の詰め物は 18 世紀に使用されていましたが、柔らかいため 19 世紀には不評となりました。これは鉛中毒が認識される前のことでした。

南北戦争時代の歯科ハンドブックによると、19 世紀初頭から金属詰め物は鉛、金、錫、プラチナ、銀、アルミニウム、アマルガムで作られていた。ペレットを虫歯の穴より少し大きめに丸め、器具で所定の位置に圧縮し、患者の口の中で形を整えて磨いた。詰め物は通常「高め」に残され、患者が食べ物を噛んでいる間に最終的な圧縮、つまり「突き固める」ことが起こった。南北戦争中、金箔は最も人気のある詰め物の材料だった。錫とアマルガムもコストが低いため人気があったが、あまり重視されていなかった。

19 世紀半ばの歯科診療に関するある調査^[要出典]では、南北戦争の 南軍兵士7 人の遺体から発見された歯の詰め物がリスト化されていました。詰め物は次のような材料でできていました。

• 金箔：耐久性と安全性に優れているため好まれます。
• プラチナ: 硬すぎて柔軟性がなく、箔に成形するのが難しいため、ほとんど使用されません。
• アルミニウム: 展性がないため不合格でしたが、一部のアマルガムに添加されています。
• 錫と鉄: 南北戦争中に非常に人気のあった充填材だったと考えられています。患者が金よりも安価な材料を要求したときに錫箔が推奨されましたが、錫箔は急速に摩耗しました。たとえ安価で迅速に交換できたとしても、特にChapin A. Harrisは、錫箔が口の中で酸化して虫歯の再発を引き起こすのではないかと懸念していました。錫は黒ずむため、奥歯にのみ推奨されました。
• トリウム: 当時、この元素の放射能は知られておらず、歯科医はおそらくスズを扱っていると思っていたのでしょう。
• 鉛とタングステンの混合物: おそらく散弾銃の弾丸から。鉛は柔らかく、咀嚼によってすぐに磨り減り、健康に有害な影響があることが知られていたため、19 世紀にはほとんど使用されませんでした。

アクリルは義歯、人工歯、印象トレー、顎顔面矯正器具、仮歯（暫定）の製作に使用されます。硬化時に熱と酸を発生する可能性があり、さらに収縮するため、歯髄炎や歯周炎を引き起こす可能性があるため、歯の充填材として使用することはできません。 ^[28]

詰め物には寿命があり、コンポジット材は5～7年でアマルガムよりも故障率が高いようです。^[29] 歯をどれだけ清潔に保ち虫歯を予防するかは、修復に選んだ材料よりも重要な要素でしょう。^[30]

北欧歯科材料研究所（ NIOM）は、北欧諸国の歯科製品を評価するためにいくつかのテストを行っています。欧州連合では、歯科材料は医療機器指令に従って医療機器に分類されています。米国では、食品医薬品局が歯科製品の規制機関です。

• 歯科印象材のユーザーガイド: https://www.youtube.com/watch?v=-keGMbCHC2A
• 歯科材料ファクトシート、カリフォルニア州歯科医師会、2004 年 5 月