Klassifisering av legeringer

Legeringene kan inndeles etter anvendelsesområder slik de er beskrevet i den gjeldende ISO-standarden for metaller og legeringer (ISO 22674: 2016) (2). Standarden inndeler legeringene i 6 typer, betegnet 0 til 5, uavhengig av materialtype. I praksis er det aktuelt med type 3 - 5 i innlegg, kroner og broer. Type 5 har høyest krav til styrke (500 megapascal flytegrense, «proof strength») og har også krav til elastisitetsmodul (E-modul, stivhet) på minst 150 gigapascal (GPa). I praksis vil type 5 kun inkludere noen uedle legeringer, slik som kobolt-krom-legeringer, men ikke titan fordi deres elastisitetsmodul er lavere enn 150 GPa (figur 2). For de øvrige legeringstype (0 - 4) setter ikke standarden krav til elastisitetsmodul.

En annen, men ikke standardisert inndeling, kan gjøres på grunnlag av sammensetning. Grovt sett kan legeringene deles i de uedle («base metals») og de som inneholder edle metaller, så som gull, palladium og platina. Det er verdt å merke seg at sølv ikke er et edelt metall i denne sammenheng. Ofte anvendes det uttrykk som «precious», «semi-precious» og «non-precious». Disse betegnelsene er ikke harmoniserte og gir ingen presis informasjon om sammensetning eller egenskaper, men ofte regner man at «non-precious» er det samme som uedle legeringer, gjerne kobolt-krom.

Kobolt-krom-legeringer består typisk av ca. 60 % kobolt og 25 % krom i tillegg til elementer som molybden og wolfram. De er velkjente fra avtakbare partialproteser, men nå er det en rekke ulike versjoner for faste proteser og kroner. Disse inneholder legeringselementer som gjør at de kan anvendes til metall-keramteknikk. (tabell 1).

Titan er også et uedelt metall. Det kan anvendes til kroner og broer i form av nær rent titan («commercially pure» - CP-titan, grad 1 - 4) eller som titanlegering med typisk 6 % aluminium og 4 % vanadium (Ti6Al4V). De sistnevnte betegnes grad 5 titan, og er mye anvendt i ortopediske implantater (3). Elastisitetsmodulen for titan og aktuelle titanlegeringer er ikke vesentlig høyere enn for edle legeringer, i området 80 - 120 GPa (Figur 2).

De fleste uedle legeringene kan påbrennes keramikk. Dette krever at legeringene og de keramiske materialene har avstemte egenskaper slik at man oppnår god binding uten skadelige spenninger som kan lede til brudd i keramet. Det er vist at styrken av den keramiske bindingen avhenger av legeringssammensetning (4) og også i noen grad fremstillingsteknologi for metallskjelettet (5)

Titankonstruksjoner kan påbrennes keram med et «low-fusing» keram (brenntemperatur ca. 800°C) (6), men det synes å være en tendens til keramfrakturer, noe som kan skyldes utforming av metallskjelett, den lavere elastisitetsmodul, og også kvalitet og tykkelse på oksidlaget mellom metall og keram, som er følsomt for prosessvariabler (6, 7)

Kjemiske og tekniske egenskaper

De uedle legeringene er anvendbare som odontologiske restaureringsmaterialer fordi de er elektrokjemisk passiverte av legeringselementer som danner et beskyttende oksidsjikt som hemmer korrosjon (8). Titan har en egen evne til sterk passivering ved at det dannes titanoksider i overflaten. For kobolt-kromlegeringer er det i hovedsak krom (Cr), i samvirkning med molybden (Mo) som gjør disse legeringene motstandsdyktige mot korrosjon.

De mekaniske egenskapene hos legeringene er viktige, naturlig nok særlig ved broer. Generelt har metaller og legeringer en viss seighet (duktilitet) som beskytter mot plutselige sprøbrudd. Stivheten i en konstruksjon, spesielt ved broer, er viktig og er diktert av utforming (brospenn og konnektor-dimensjoner) og materialegenskaper. Elastisitetsmodul hos kobolt-krom-legeringer er høyere enn standardens minstekrav for type 5-legeringer på 150 gigapascal, mens titan og de fleste edelmetall-holdige legeringer har lavere elastisitetsmodul (2) (figur 2).

Kombinasjon av overkonstruksjon av kobolt-krom og dentale implantater i titan kan potensielt skape en galvanisk kopling. Data tyder på at effekten ikke er alarmerende (9), selv om det kan påvises noe forhøyet frigivelse av metaller fra koplede konstruksjoner (10).

Effekter av fremstillingsteknologi

Den tradisjonelle metoden for fremstilling av metall- og legeringsbaserte restaureringer er støpeteknologi - «lost wax technique». I dag har imidlertid databaserte konstruksjons- og fremstillingsteknikker (CAD/CAM) blitt vanlige (11).

Bearbeiding til ferdig krone- eller broskjelett kan gjøres ved subtraktiv teknologi ved at restaureringen blir frest fra et legeringsemne («milling»), eller ved additiv teknologi (tredimensjonal `printing') der restaureringen bygges opp lagvis i et metallpulver som selektivt smeltes, vanligvis med laserstråle (selektiv laser melting , SLM) eller en elektronstråle (12, 13). Utformingen, spesielt av konnektorområdene hos broer, kan være ulik og avhengig av muligheter og begrensninger i de ulike teknologiene (figur 3).

De tre fremstillingsteknologiene ? støping, subtraktiv eller additiv teknikk ? synes å påvirke materialegenskapene i sluttproduktet. Spesielt gjelder dette additiv SLM-teknologi der egenskaper hos metallpulveret og parametere ved laser eller elektronstrålen påvirker blant annet mikrostruktur, som igjen kan ha innvirkning på korrosjonsforhold (14). Data tyder på at lasersmeltede konstruksjoner har høyere styrke enn støpte (15, 16), men det mangler fortsatt kunnskap og data som kan ha klinisk betydning.

Undersøkelser av tilpasning mellom konstruksjon og tannmodeller er ikke entydige. I én studie ga lasersmelting den beste indre tilpasningen (17), mens i én annen studie var det best marginal tilpasning for frest konstruksjon og dårligst for lasersmelting, trolig på grunn av fastsittende metallpartikler på innsiden av kronene (18). Dette viser at ulike CAD/CAM-teknikker har begrensninger (11) og at det behøves mer forskning om effekten av ulike prosessparametre og - ikke minst - tannteknikers kunnskap og erfaring.

Biologiske egenskaper

Den gjeldende ISO-standarden for legeringer inneholder krav om at det ikke finnes nikkel, kadmium, beryllium eller bly i legeringene (2). Tester in vitro tyder på at det er liten biologisk reaksjon på utlekkingssubstanser fra kobolt-krom (19). Det synes som om faktorer som overflateruhet og overflatespenning er like viktig for adherens av celler på materialer for distanser, både kobolt-krom, rent titan og titanlegeringer, også bedømt i in vitro-modeller (20).

Ulike fremstillingsmetoder for kobolt-krom kan påvirke grad av frigjøring av elementer, spesielt kobolt (14). Det er foreløpig lite informasjon om mulige biologisk aktive elementer fra uedle legeringer, men det er ikke holdepunkter for å vente eksponering i toksiske nivåer.

Det er foreløpig lite systematiske data om eventuelle kliniske pasientbivirkninger, for eksempel allergi. I kliniske studier av store konstruksjoner med kobolt-krom-legeringer er det ikke rapportert om tilfeller av materialrelaterte reaksjoner (21). Også edle metaller kan være involvert i allergiske reaksjoner, spesielt palladium, som er vanlig i mange edelmetall-legeringer, kan gi reaksjoner hos nikkelallergiske personer (8, 22). Allergiske reaksjoner mot dentalt gull er også rapportert kasuistisk (23). Det er en ukjent insidens og prevalens av bivirkninger ved protetiske metaller. Allergi, irritasjon og lichenoide slimhinnereaksjoner er mest omtalt (24). Generelt er allergi mot metaller et komplisert felt med flere ukjente årsaks- og virkningsmekanismer (25).

Ved valg av legeringer, enten det er edle eller uedle typer, for en spesifikk pasient er det viktig å gjøre en grundig anamnese med tanke på eventuell allergi. Pasienter med sterk allergi har gjerne vært til medisinsk utredning for dette, ofte har de fått utført en epikutantest («lappeprøve» på hud), en test som krever inngående vurdering av den kliniske relevansen av resultatene (26).

Formelle forhold og «importarbeider»

Tanntekniske virksomheter er i lovens forstand produsenter som fremstiller medisinsk utstyr etter mål (individtilpasset medisinsk utstyr). Blant annet skal virksomheten ha et kvalitetssystem som gir sporbarhet i materialvalg og fremstillingsprosesser.

Tanntekniske laboratorier kan anvende underleverandører utenfor EU-området for hele eller deler av fremstillingen av tanntekniske arbeider. Undersøkelser i Norge av kvalitet på innenlandsk og utenlandsk tannteknikk har ikke vist alarmerende forskjeller, men det de kan være anvendt relativt mindre metall i noen av de utenlandsfremstilte arbeidene, og noen ganger er det diskrepans mellom oppgitt og reell sammensetning av legeringer (27).

I Danmark har Lægemiddelstyrelsen gitt ut veiledning for individtilpasset dentalt medisinsk utstyr («udstyr efter mål») (28). Det understrekes blant annet krav om dokumentasjon av sikkerhet og sporbarhet i produksjonsprosessen, både for tannteknikere og tannleger med for eksempel «chair-side»-produksjon av indirekte konstruksjoner.

Konklusjon

Basert på nåværende informasjon synes uedle legeringer, kobolt-krom eller titan, å være velfungerende materialer (29). Fremstillingsmetodene påvirker egenskapene i stor grad, noe som gjør det krevende for klinikere å ha full kontroll med egenskapene på konstruksjoner. Vi behøver resultater fra langtids oppfølginger fra klinisk virksomhet for å kunne bedømme funksjon av protetisk erstatninger fremstilt med de mange ulike materialer og teknikker som er aktuelle i dag.

Oppdatering

Siden publiseringen av denne artikkelen i Tandlægebladet er det kommet en publikasjon fra danske forskningsmiljø som viser at noe kobolt frigis fra nye proteser, men lite fra funksjonelle proteser. Det ble ikke ble påvist noen positive kontaktallergi-prøver på kobolt i et utvalg på 66 pasienter (30).