コンポジットレジンの着色：顔料と構造色の違い
患者にコンポジットレジンを提供する場合、それが審美的に高品質で金属を含まない修復形態であると説明されているかもしれません。しかし、これは本当に正しいのでしょうか？ 実際、ほとんどのコンポジットレジンには、望ましい色を得るために金属酸化物が添加されています。日本のメーカーTOKUYAMAのコンポジット「OMNICHROMA」は、顔料を加えずに色調を実現しています。
従来のコンポジットレジンの着色メカニズム
コンポジットレジンは基本的に、有機レジンマトリックス、無機フィラー、シランからなる複合相の3つの成分で構成されています。有機マトリックスの組成を詳しく見ると、モノマー、開始剤、安定剤に加えて、染料や顔料も含まれています。これらには、さまざまな酸化鉄、二酸化チタン、酸化アルミニウムなどがあります。二酸化チタンや酸化アルミニウムをベースとした顔料は白色着色に、酸化鉄顔料は黒、赤、黄色の色調を実現するために使用され、これらはヒトの歯の色空間に関連する色です。
着色の原理は、生物学の授業で植物の葉が光を吸収・反射するのと同様です。葉が緑色の波長を反射するように、コンポジットレジンに含まれる酸化鉄は赤や黄色の波長を反射し、望ましい色調を提供します。しかし、実験的なコンポジットに関する研究では、酸化鉄顔料が半透明性を低下させることも示されており、特に暗い色調の場合には考慮すべき要因です。
構造色による着色
顔料の添加なしに色を作り出すことも可能です。この文脈でのキーワードは「構造色」です。顔料による色とは異なり、構造色は特定の光の波長の吸収や非吸収によって引き起こされるのではなく、特定の表面構造によって生成されます。その原因は化学的ではなく物理的であり、これらの構造が光と相互作用し、例えば干渉や回折によって色を生み出します。鳥の羽の着色が構造要素によるものであることは20世紀前半から知られており、アイザック・ニュートンも1704年に発表した著書『Optiks』で、クジャクの羽の色が薄い層での干渉と同様に、見る角度によって変化することを記述しています。今日では、ナノスケールおよびマイクロスケールの構造が着色をもたらす多くの動物や植物が知られています。
歯科診療における構造色
歯科用コンポジットの分野で、構造色が主要な色生成メカニズムとして初めて使用されたのは2019年です。日本のメーカーTOKUYAMA DENTALは、Smart Chromatic Technologyの助けを借りて、ユニバーサルコンポジット「OMNICHROMA」にこのメカニズムを利用することに成功しました。この材料の流動性のあるバリアントであるOMNICHROMA FLOWおよびOMNICHROMA FLOW BULKもこの技術に基づいており、人工的に添加された染料や顔料を必要としません。
これは材料のミクロ構造によって可能になります。特に重要なのは、制御されたサイズと構造を持つ球状のフィラー粒子です。これらが構造色を生成し、周囲の歯の色も反射します。これにより、歯科医院と患者の両方に真の付加価値をもたらす顕著なカメレオン効果が生まれます。OMNICHROMAコンポジットは、たった1つのシェードで、A1からD4までのVITAクラシック16色すべての歯の色調に連続的に適合させることができます。これにより、常に適切なシェードが在庫にあることが保証されるだけでなく、修復治療のワークフローがよりシンプルかつ効率的になります。
歯科診療への結論
ほとんどの場合、コンポジットレジンの色は金属酸化物顔料の添加によって実現されます。しかし、材料の構造的特性によって色を作り出すことも可能です。OMNICHROMAは、構造色を主な着色メカニズムとして使用するコンポジットとして、初めて歯科医院で利用できるようになりました。オムニクロマティックなコンポジットとして、1つのシェードでVITAクラシック16色すべての歯の色調に適合させることができます。
元記事：Shade matching in composites: metal oxides or structure?