Str. Domnească nr. 111 [625647]

UNIVERSITATEA ”DUNĂREA DE JOS”
DIN GALAȚI

http://www.ing.ugal.ro
Str. Domnească nr. 111
800201, Galați, ROMANIA
___________________________________________________________________________

FACULTATEA DE INGINERIE
DOMENIUL: ȘTIINȚA MATERIALELOR
PROGRAM DE STUDII : MATERIALE AVANSATE ȘI TEHNOLOGII
INOVATIVE

Tehnologii innovative de obținere a materialelor biocompatibile

Tema : Grafenul utilizat în stomatologie

Student: [anonimizat]
2020

2
Cuprins
1.Grafen ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………. 3
2.Descrierea sistemului CAD/CAM ………………………….. ………………………….. …………………………. 6
2.1.Părțile componenete ale sistemului CAD/CAM ………………………….. ………………………….. … 7
2.2.Tipuri de sisteme CAD/CAM după locul de utilizare ………………………….. …………………….. 9
2.2.1.Sisteme CAD/CAM utilizate în cabinetul de medicina dentară ………………………….. …. 9
2.2.2.Sisteme CAD/CAM utilizate in laboratorul de tehica dentară ………………………….. ……. 9
2.3.Centre de frezare ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………….. 10
2.4.Etape de lucru ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………… 11
2.5.Concluzii ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………………….. 13
3.Rășină polimerizată cu grafen ………………………….. ………………………….. ………………………….. …. 13
4.Discul G -CAM ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………………… 14
4.1.Proprietăți fizice ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………… 15
4.2.Proprietăți mecanice ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………… 16
4.3.Proprietăți chimice ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………….. 17
4.4.Proprietăți biologice ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………… 18
4.5.Gama cromatic ă ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………… 18
5.Bibliografie ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. 19

3
1. Grafen

Grafenul1 poate fi descris ca un material bidimensional în care atomii de carbon sunt uniți prin
legături sp2 pentru a crea o foaie plată cu o structură similar cu a unui fagure de miere.
Cum putem obține un astfel de material ,totul începe cu grafitul , da , grafit , ca la creion.

Dacă ar fi sa îl mărim la microscop o să vedem o mulțime de s traturi de grafen lipite între ele.
Trebuie doar să le exfoliem.
În fiecare strat , atomii sunt foarte strânși legați dar straturile sunt slab legate între ele , deci le
putem exfolia.
Cu o bandă adezivă normală noi putem separa o parte din aceste str aturi . Folosind această
metodă oamenii de stiință au reușit să obțină primul material bidimensional , dar proba apare
distribută aleatoriu cu forme și dimensiuni inegale .

1 Descoperit și izolat în 2004 , prin exfolierea grafitului, de către un grup de cercetători britanici de la universitatea
din Manchester condus de profesorul olandez Andre Geim , care pentr u aceasta a fost distins cu Premiul Nobel
pentru Fizică în 2010.

4
Însă nu aceasta este metoda industrială pentru a obține grafenul.
Chimia a venit in ajutorul procesului de fabricație
Metoda chimică :
Metoda CVD ( Chemical Vapor Deposition ) este o metodă de depunere utilizată pentru
producerea unor materiale solide de calitate înaltă, realizată de obicei sub vid. Metoda este
adesea utilizată în ind ustria semiconductorilor pentru producerea de filme subțiri.
În cazul grafenului, incepem cu o peliculă de cupru , apoi este imersată în metan (CH4) și
încălzită la temperaturi foarte înalte. Moleculele de metan constau într -un singur atom de carbon
înconjurat de 4 atomi de hidrogen. Când moleculele de CH4 ating cuprul , atomii de carbon sunt
prinși în timp ce atomii de hidrogen rămași continuă să se miște. Această activitate crează un
singur strat de atomi de carbon care poate avea o lungime de câțiv a centimetri , dar carbonul este
prea str âns legat de cupru deci este dificil de facut ceva cu el.

Pentru a separa grafenul , se aplică mai întâi un polimer organic PMMA2 care acționează ca strat
protector folosind tehnica spin -coating.

2 Obținut prin polimerizarea monomerului de metilmetacrilat , este un polimer termo plastic foarte
transparent.

5
Apoi proba este introdusă în acid până cuprul este îndepărtat , acesta dizolvă cuprul dar nu
afectează grafenul.

În final proba formată din grafenul și PMMA este spălate cu apă distilată pentru a îndepărta
rezidurile de acid. Proba este scoasă din apă pe un alt strat realizat de obicei din Si/ SiO2.

Când grafenul este pregătit să fie utilizat la un dispozitiv sau într -un experiment , polime rul este
îndepărtat folosind acetonă sau alți solvenți.
Și așa obținem un material bidimensional.

6
Datorită proprietăților pe care le detine Grafenul, fac din acesta un material cu mare potential
pentru fabricarea altar materiale compuse. Printre proprietăț ile principale se numară
conductivitatea termică și electrică ridicată, rezistența ridicată la tracțiune, densitatea scazută și
coeficientul scăzut de expansiune termică. In plus, deoarece este carbon, grafenul este ecologic și
reciclabil.
Încorporarea gr afenului în rășină acrilică autopolimerizabilă este o strategie inovativă de
îmbunătățire a proprietăților sale mecanice, mărind simultan proprietățile de elasticitate și
rezistență, reducând apariția fisurilor și / sau raspândirea acestora, precum și scăz ând coeficientul
de contracție în timpul polimerizării.

Grafenul este un candidat ideal pentru îmbunătățirea performanțelor rășinilor acrilice
autopolimerizabile pentru uz stomatologic, nu numai datorită rezistenței sale ridicate la tracțiune,
coeficientu lui de expansiune termică, capacității mari de absorbție și lubrifiere, flexibilității și
suprafețelor mari, dar și datorită raportului ridicat greutate rezistență.

2. Descrierea sistemului CAD/CAM

Tehnologia CAD/CAM își are originile la jumătatea anilor ’8 0, însă în ultimul deceniu a fost
intens valorificată și i s -au adus foarte multe imbunătătiri. Considerată o tehnică orientată spre
viitor, în continuă evoluție, este extrem de importantă atât pentru tehnicianul dentar cât și pentru
medicul stomatolog pri n avantajele pe care le oferă.
Scopurile sale sunt precise și de un real ajutor în sfera medicinei dentare: creșterea eficienței
tratamentului dentar, standardizarea restaurărilor protetice, dezvoltarea unor noi grupe de
materiale și concepte de tratament dentar.
Denumirea acestei tehnologii poate fi asociată restaurărilor protetice obținute prin tehnologie de
frezare. Numele sistemului este alcătuit din inițialele cuvintelor ce denumesc procesele realizate
de acesta: CAD (computer aided design) înseamnă modelarea cu ajutorul computerului
și CAM (computer aided manufacturing) indică manufacturare cu ajutorul computerului.

7
Prin intermediul acestei tehnologii digitale, aparatul realizează un design personalizat fiecărui
caz clinic în parte. Este ide al în fabricarea restaurărilor de tipul: inlay, onlay, overlay,coroane de
acoperire, fațete ceramice, punți dentare, aparate ortodontice dar și ghiduri chirurgicale.
(https://doctoruldedinti.info/tehnologia -cad-cam-in-medicina -dentara/, 2020)

2.1.Părțile componenete ale sistemului CAD/CAM
Sistemele sunt alcatuite din 3 părți componente:
1. Scanner : transformă imaginile preluate din cavitatea bucală în date ce urmează a fi
procesate de computer;

2.Soft specializat : procesează datele preluate din cavitatea orală și ajută la conceperea
restaurărilor; utilizatorul are libertatea de a prelucra datele conform câmpului protetic

8

3.Unitate de producție (de frezare) : transformă datele procesate în produs finit ; se realizează
frezarea unui bloc de material prin utilizarea a 3 – 5 axe de frezare; frezarea poate fi efectuată
prin proces umed sau uscat;

9

2.2.Tipuri de sisteme CAD/CAM după locul de utilizare

2.2.1.Sisteme CAD/CAM utilizate în cabinetul de medicina dentară
necesită existența unui scanner și a unei unități de frezare în cabinetul stomatologic;
amprenta este una optică, nefiind nevoie de materiale de amprentare clasice;
restaurarea este fabric ata intr -o perioadă scurtă de timp (variază în funcție de tipul restaurării) și
pacientul poate pleca din cabinet cu lucrarea definitivată;
în cabinetul stomatologic putem folosi numai sitemele de cabinet: MC XL -Sirona (CEREC)3 și
E4D-D4D;
sistemele de cabinet folosesc frezarea umedă (amestec de apă distilată și ulei cu rol lubrifiant).

3 Este o unitate rapidă de frezare și șlefuire în mediu umed, cu numeroase opțiuni de producție.

10
2.2.2.Sisteme CAD/CAM utilizate in laboratorul de tehica dentară
necesită a mprentarea clasică a câmpului protetic în cabinetul stomatologic și trimiterea către
laboratorul de tehnică dentară;
în laborator se toarnă modele de lucru ce urmează a fi scanate pentru ca restaurarea să se
realizeze prin tehnologia CAD/CAM;
există posibi litatea trimiterii din cabinet către laborator a unei amprente optice, dacă acesta
dispune de asemenea tehnologie; (Wikipedia, 2020)
tehnicianul realizează doar infrastructura iar ceramistul o definitivează în mod clasic, sau dacă
materialul perimite, se poate freza de la bun început restaurarea finală .
2.3.Centre de frezare
laboratoarele dentare ce au în dotare numai unitatea de amprentare optică, trimit informațiile prin
intermediul internetului către centrul de frezare; restaurarea protetică finală este trimisă ulterior
în laborator.
Este important ca sistemul de amprentare optică să fie un sistem deschis, pentru ca informația
obținută să poată fi interpretată de către sisteme diferite de prelucrare a imaginilor și de frezat, de
care dispune l aboratorul de tehnică dentară.

Lista sistemelor CAD/CAM
CEREC – soft folosit la realizarea lucrărilor dentare fără metal – coroane totale pe dinții frontali
și laterali, coroane parțiale, fațete dentare , onlay, inlay și punți dentare, cu o precizie micronică.
Delcam dental solutions – proiectarea și fabricarea de cape și punti dentare , coroane complete,
inlay -urile și onlay -urilor, și punti pentru acoperirea implantelor.
Renis haw plc CAD/CAM systems
3Shape Dental System CAD/CAM – proiectarea capelor, punților dentare, inlay, onlay, fațete
dentare, coroane telescopice și aparate ortodontice .
WorkNC Dental – Sescoi – CAD/CAM ce permite prelucrarea automată a implantelor
dentare și punților dentare.

11

2.4.Etape de lucru
Pregătirea dintelui pe care se va aplica lucrarea protetică prin șlefuire;
După prepararea dintelui care trebuie refăcut, bonturile dentare vor fi scanate cu ajutorul camerei
intraorale, care are un grad de precizie ridicat comparativ cu amprentarea clasică. Astfel, medicul
va putea mări imaginea obținută și va putea observa orice mici imperfecțiuni, pentru a le finisa
corespunzător. Mai mult, tehnologia avansată a softului CAD -CAM va simula exact cum trebuie
să arate dintele, în funcție d e ceilalți dinți ai pacientului.
După definitivarea formei și aspectului dintelui, medicul stomatolog împreună cu pacientul vor
alege culoarea acestuia, care va avea o nuanță corespunzătoare cu dinții naturali.
În etapa următoare, aparatul de frezat al sis temului CAD -CAM va confecționa dintele dorit din
cuburi de ceramică sau zirconiu. Se pot realiza între 1 -3 coroane o dată, fapt ce scurtează
semnificativ timpul necesar realizării unei lucrări protetice.

12
Ultima etapă constă în cimentarea dintelui realizat în cavitatea orală, cu ajutorul unor cimenturi
cu un grad de aderență superior, pentru a se crea o legătură foarte strânsă între dintele preparat și
lucrarea dentară.
Procesul de cimentuire a unei coronae cu grafen :

13
2.5.Concluzii
Tehnologiile CAD/CAM contemporane cresc eficiențele, ajută la rezolvarea problemelor de
laborator și permit profesioniștilor din domeniul dentar și pacienților acestora să interacționeze în
moduri mai convenabile și mai orientate pe servicii decât oricând înainte. Materialele și
capacitățile de prelucrare se îmbunătățesc drastic.
Pe măsură ce costurile tehnologiei continuă să scadă, cu creșterea ușurinței de utilizare și a
predictibilității, se pot realiza oportunități mai mari de creștere a locurilor de m uncă în industria
laboratoarelor dentare și a cabinetelor dentare prin crearea designerilor digitali pregătiți din punct
de vedere stomatologic.
Dacă motivația unui dentist realizează o durată de producție redusă pentru tratamente sau asigură
un serviciu, pe care nu era capabil să îl ofere anterior, a sosit momentul oportun pentru a lua în
calcul încorporarea tehnologiei CAD/CAM în orice mod care se potrivește cel mai bine
cabinetului și/sau laboratorului dentar. (grapheno.com, 2020)
3. Rășină polimerizată cu grafen

Unul dintre principalele avantaje ale grafenului este faptul că, în cantități mici, includerea
acestuia poate provoca mari schimbări în proprietățile mecanice și fizico -chimice ale
materialului în care este adăugat, atât timp cât este bine dispersa t și produce o buna reacție cu
materialul original.
Având în vedere că grafenul este un bun conductor termic și că procesul de post -polimerizare a
rășinii acrilice necesită o încălzire completă, adăugarea de grafen permite o rată de conversie mai
mare a po limerizării.
În comparație cu materialele polimerice convenționale, biopolimerii nanoranforsați cu grafen au
o elasticitate mai ridicată și o rezistență specifică datorită distribuției tensiunii între structuri ,
ceea ce înseamnă că sunt capabili să reziste la tensiuni practic fără a suferi deformări. Unirea
dintre nanoranforsament și polimerul original este unul dintre aspectele principale care explică
creșterea proprietăților mecanice la acest tip de material compus. (agcnewdent.ro, 2020)

14

Proprietățile materialului

4. Discul G -CAM

Este un biopolimer nanoranforsat cu particule de grafen și este special conceput pentru structuri
dentare permanente, fiind disponibil în diferite nuanțe croma tice care au un aspect estetic extrem
de natural, dar în același timp oferă rezolvarea tuturor defectelor mecanice, fizico -chimice și
biologice prezente la restul materialelor utilizate în present în acest sector.

Rășinile acrilice sunt polimeri tari, f ragili și cristalini, care sunt utilizați ca materiale
termostabile, avand în vedere faptul că după polimerizare, nu pot fi schimbate sau modelate.
Rășinile autopolimerizante cu Poly metil metacrilat (PMMA) sunt cele mai frecvent utilizate
tipuri de materi ale în laboratoarele dentare.

15
Dar acestea au o rezistență scăzută la impact și o rezistență redusă la torsiune și încovoiere
datorate modalității de producere și sunt predispuse la răspândirea crăpăturilor atunci cand sunt
supuse forțelor mecanice.

Biopo limerul rășină acrilică nanoranforsat cu grafen de la Graphenano Dental respecta toate
cerintele necesare pentru a fi materialul ideal pentru lucrari protetice realizate cu ajutorul
tehnologiei CAD/CAM. (graphenodental.com, 2020)

4.1.Proprietăți fizice

• Are un aspect similar cu țesutul oral, ideal pentru zonele care sunt mai vizibile. Discul G –
CAM are o gamă cromatică largă, chiar și în cadrul aceleiași bucați, ceea ce face ca
acesta să pară extrem de natural.
• Are o temperatură inalta de tranziție vitroasa (Tg) care îl împiedică să se înmoaie și să se
distorsioneze în timpul utilizării și curățării. Este necesar să se țină seama de faptul ca , în
timp ce temperatura normală a cavitații orale este de 32 -37 ° C, consumul de bauturi
calde (care poate ajunge pâ nă la 70 ° C sau mai mult), precum și curățarea lucrării
dentare in apă fierbinte expune materialele la temperaturi ridicate.
• Grafenul îmbunătățește stabilitatea dimensională în polimeri pentru uz stomatologic, ceea
ce permite lucrării dentare sa -și mențină forma în timp. Acest lucru nu influențează
numai mecanismele de înmuiere termică, ci și detensionarea internă a stresului și
polimerizarea incompletă a materialului sau absorbția apei.
• Datorita grafenului, G -CAM își îmbunățește rezistența în raport cu greutatea. Materialul
are o densitate redusă, atfel lucrările dentare vor avea o greutate redusă.
• Materialul are, de asemenea , o conductivitate electrică ridicată pentru a menține mucoasa
orală sanatoasă și pentru a reactiona în mod normal la stimuli calzi sau reci.

16
• Este radioopac, prin urmare, permite diagnosticarea radiografică a pacienților care au fost
implicați în accidente sau care au putut înghiți o parte din proteză.
• Un material translucent permite o mare transparență pentru a imita estetica na turală a
dintelui, dar ne permite și să creăm culori opace pentru a evita riscul ca dintele mort sau
bontul metalic să transpară.
• Materialul este complet impermeabil și stabil și nu permite acumularea de placă
bacteriană , datorită porilor închiși, dar nu permite formarea de tartru sau decolorare.
• Aceasta nu necesită un proces de intervenție în timpul machiajului piesei dentare. Nu
există nici un pericol de rupere sau ciobire, deoarece smalțul este rezistent la micro –
tensiuni
4.2.Proprietăți mecanice
• Polymerul prezintă un coeficient de elasticitate ridicat. De semenea, are o limită
superioară de elasticitate pentru a se asigura că tensiunile generate în timpul mușcării și
mestecarii nu cauzează deformari permanente. Combinația dintre acestea permite ca
lucrarea dentară să fie fabricată în secțiuni mai mici și cu pereți mai subțiri.

• Fracturile din lucrări apar adesea datorita mecanismelor de stres, în care acumularea
tensiunilor mici de îndoire conduce, după o perioadă de timp, la formarea unor fisuri mici
care se răspândesc și dau drumul la fisură. La rașina cu grafen, acest lucru nu se intâmplă
deoarece are o rezistență ridicată la deformare și o limită ridicată de stres, evitând astfel
formarea fisurilor.

17
• Grafenul are, de asemenea, o rezistență ridic ată la impact, care este utilă pentru proteze
detașabile, unde există posibilitatea deteriorării sau ruperii dacă acestea cad pe o
suprafață tare.
• Discul G -CAM are o rezistență ridicată la abraziune, care evită eroziunea excesivă de la
curățare sau mâncare . Valorile durității rășinilor acrilice sunt
• relativ scăzute, mai ales când sunt comparate cu anumite aliaje folosite in stomatologie,
ceea ce le face predispuse la abrazie la anumite alimente, produse de
• curățare etc. Cu întegrarea grafenului, duritatea e ste mărită și abrazia este evitată.
• Pe lângă faptul că este flexibil, sistemul stomatognatic suferă modificări volumetrice în
timp. Flexibilitatea G -CAM -ului și inserția acestuia în materiale fotopolimerizabile o fac
cea mai bună opțiune pentru a vă asigur a ca tratamentul este durabil.
• Versatilitatea produselor permite sa fie utilizate in majoritatea tratamentelor dentare,
minimizand marjele de eroare și asigurandu -vă că tratamentul este de lungă durată.
• Sistemul de producție care este folosit la Graf enano Dental asigură că produsele
companiei respectă toate cerințele tehnice și sanitare care sunt evaluate printr -o procedură
exhaustivă de control al calității folosind ultrasunete (Graphenano Ultrasonic Tester).

4.3.Proprietăți chimice

• Discul G-CAM este inert chimic.
• Este insolubilîn lichide orale.
• Nu absoarbe apa sau saliva, ceea ce âînseamnă că proprietățile mecanice nu sunt
modificate și sunt complet igienice.
• Nu permite fenomenul bimetalismului
V
V

18
4.4.Proprietăți biologice
• Materialul nu este iritant sau toxic pentru pacient. Discul G -CAM a trecut testele de
citotoxicitate și testele genetice efectuate la Universitatea din Alcala și de catre lnstitutul
de Microbiologie din Valencia (IVAMI).
• Testul citotoxicității in vitro. Standardul ISO 1 0993 -5: 2009.
• Testul reversia mutțiilor bacteriene. Standardul ISO 10993 -3: 2014 9i OECD 471 1997.
• Antialergic
Bacteriostatic. Grafenul nu permite creșterea bacteriilor sau mucegaiului.
G-CAM include ,printr -un proces cu plasmă, produse dezinfectante cu el iberare lentă.
(hindawi.com, 2020)
4.5.Gama cromatic ă

Grafenano Dental oferă o gamă cromatică largă, care garantează solutii complete.
Nuanțele G -CAM, bazate pe ghidul de culori VITA classic, nu se limitează doar la culori
intermediare, ci permite și mai multe nuante prin machiajul suprafetelor fotopolimerizabile în
laborator.
Discul G -CAM este disponibil în urmatoarele culori dentare: BL2, A1, A2, A3, A3.5, B2 și
C2,in plus transpa și roz.

19
5. Bibliografie
(fără an). Preluat de pe https://clinicatrident.ro/ce -este-tehnologia -cad-cam/.
(2020, 11 15). Retrieved from Wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/CAD/CAM_dentistry
(2020, 11 17). Retrieved from https://doctoruldedinti.info/tehnologia -cad-cam-in-medicina –
dentara/: https://doct oruldedinti.info/tehnologia -cad-cam-in-medicina -dentara/
(2020, 11 23). Retrieved from grapheno.com: https://www.graphenano.com/presentacion –
graphenano -dental_en.pdf
(2020, 11 27). Retrieved from agcnewdent.ro:
https://www.agcnewdent.ro/images/CAM/G_CAM.pd f
(2020, 11 27). Retrieved from graphenodental.com:
https://www.graphenanodental.com/uploads/2018/08/catalogo -Graphenano -Dental –
agosto -2018_en.pdf
(2020, 12 02). Retrieved from hindawi.com:
https://www.hindawi.com/journals/ijbm/2018/1539678/