اصلاح عیوب دندان با کمک فناوری نانو در کشور

براکت‌های هم رنگ دندان خود به سه نوع تقسیم می‌شوند: براکت‌های پلاستیکی، کامپوزیتی و سرامیکی. براکت‌های سرامیکی گران‌تر بوده و هزینه بیشتری دارد، اما مزیت این براکت‌ها این است که چون رنگ دندان هستند، کمتر دیده می‌شوند. براکت‌های رنگ دندان برای زیبایی کاربرد بیشتری دارند.

از سویی براکت‌های پلاستیکی و کامپوزیتی بر پایه پلاستیک به راحتی تغییر شکل می‌دهند، اما استحکام کمی دارند. همچنین این براکت‌ها بعد از مدتی تغییر رنگ می‌دهند، در حالی که براکت‌های سرامیکی رنگ نمی‌گیرند. اما عیبی که براکت‌های سرامیکی نسبت به دو نوع دیگر دارد، هزینه بالای آنها است.

از سوی دیگر چون سرامیک حالت شکنندگی دارد، نمی‌تواند برخی نیروها را تحمل کند و خرد می‌شود. اما وقتی نیروی زیادی به براکت‌های کامپوزیتی و پلاستیکی وارد می‌شود، تغییر شکل می‌دهند و خرد نمی‌شوند. عیب دیگر در حرکات و جابه‌جایی است. در نقاط بسیار ریز بحث اصطکاک مطرح می‌شود.

اصطکاک براکت‌ها از جنس سیم‌ها (فولاد زنگ نزن/Ti) یا سرامیک‌ها (آلومینا، زیرکونیا و یا آلومینات منیزیوم) هم نسبت به حالت‌های دیگر بیشتر است. برای کاهش این اصطکاک، در شیارهای موجود در براکت لایه فلزی عبور داده می‌شود که از این اصطکاک جلوگیری شود، ولی برای رفع خاصیت شکنندگی براکت‌های سرامیکی هنوز اقدامی انجام نشده است.

بنابراین محققان دانشگاه مالک اشتر با پشتیبانی صندوق حمایت از پژوهشگران و فناوران معاونت علمی طرحی پژوهشی در این زمینه انجام دادند. «ساخت براکت‌های اورتودنسی بر پایه نانوکامپوزیت های اسپینلی» عنوان این طرح پژوهشی است. پژوهشگران کشور در این پژوهش برای بهبود شکنندگی براکت‌های سرامیکی از تقویت کننده نانوذرات سیلیکون نیترید استفاده کردند.

همچنین هدف از انجام این طرح ساخت براکت‌های اورتودنسی بر پایه نانوکامپوزیت های اسپینل -Si3N4 برای بهبود چقرمگی و مقاومت به ضربه است.

نتایج این طرح در پزشکی و کاربردهای ارتودنسی مورد استفاده است. همچنین، می‌تواند نتایج خروجی آن برای سطوح مقاوم در برابر خراش در قطعات از فیبرهای نوری، مواد میزبان لیزر، محصورسازی برای لامپ قوس فشار بالا، لوله‌های جاذب خورشیدی، عینک‌های دید در شب، سنسورهای دمای مادون قرمز و جایگزینی برای کوارتز و یاقوت کبود در نیمه هادی‌ها استفاده شود.

بر اساس این گزارش، در هنر ارتودنسی رایج است که بر روی دندان براکت فلزی، پلاستیک یا براکت‌های سرامیکی گذاشته می‌شود. البته برای منظم کردن موقعیت دندان‌ها از سیم قوس در سراسر این براکت استفاده می‌شود. این براکت‌ها باید استحکام مکانیکی بالا در برابر فشار ناشی از کشش سیم‌ها در طول براکت‌ها داشته باشند. با این حال، ترکیب براکت باید مستعد اتصال مکانیکی (یا شیمیایی) به دندان باشد.

یکی دیگر از جنبه‌ها که باید در نظر گرفته شود، عمر زیبایی آن مخصوصاً برای بزرگسالان است. اخیراً رویکرد محققان به سرامیک‌هایی همچون آلومینات منیزیم به دلیل استحکام بالا و شفافیت در ناحیه مرئی برای ساخت براکت‌های دندانی جلب شده است. اما مشکل این سرامیک چقرمگی پایین آن است. برای بهبود چقرمگی سرامیک شفاف اسپینل MgAl2O4 در محدوده مرئی از نانوذراتی مانند SiC و Si3N4 می‌توان استفاده کرد.

بر اساس اعلام روابط عمومی معاونت علمی ریاست‌جمهوری، اما استفاده از نانوذرات SiC باعث مات شدن سرامیک MgAl2O4 در محدوده مرئی می‌شود. به همین دلیل در این پ‌ژوهش از نانوذرات Si3N4 به منظور بهبود چقرمگی این سرامیک استفاده شد.