中國粉體網(wǎng)訊 陶瓷材料廣泛用于牙科領(lǐng)域（例如牙冠牙橋、植入物、貼面嵌體等）。這些材料具有一些與自然牙相似的特性，例如抗壓強(qiáng)度、導(dǎo)熱率、抗輻射性、顏色穩(wěn)定性、美觀性等。
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牙科陶瓷材料按照成分可分為３大類：玻璃基陶瓷、樹脂基陶瓷和多晶陶瓷。
玻璃基陶瓷
玻璃基陶瓷是含有玻璃相的一類陶瓷材料，陶瓷中含有大量二氧化硅玻璃基質(zhì)，可以通過氫氟酸酸蝕和表面硅烷偶聯(lián)劑處理增大其粘接強(qiáng)度，通常具有良好的粘接性能。對于臨床應(yīng)用中嵌體、高嵌體、瓷貼面等需要提高粘接固位的修復(fù)體類型，使用玻璃基陶瓷制作修復(fù)體具有較高的可靠性。玻璃基陶瓷主要可分為三個(gè)亞類：長石質(zhì)瓷、合成玻璃陶瓷以及玻璃滲透陶瓷。
長石質(zhì)瓷
長石質(zhì)陶瓷是最早用于口腔的陶瓷材料，它是一種非晶玻璃，通常含有大量長石、石英和高嶺土等；其光學(xué)性能接近牙體組織，美觀性能較好；在臨床中用于嵌體、高嵌體、貼面及全冠修復(fù)。但其機(jī)械性能較差，抗折強(qiáng)度較低，約為60～70MPa，較易折裂，使用范圍愈發(fā)受限。
合成玻璃陶瓷
合成玻璃陶瓷通常也稱為玻璃陶瓷，是通過可控的結(jié)晶作用人工形成晶體。這種材料的玻璃基質(zhì)中添加了更多晶體相成分，可以減少陶瓷中裂紋的產(chǎn)生或擴(kuò)展，既有良好的美觀性能，同時(shí)機(jī)械性能得到了極大的改善。從微觀結(jié)構(gòu)上來看，玻璃陶瓷中的晶體相成分均勻分散于透明的玻璃相基質(zhì)中。玻璃相成分具有玻璃的共同特征，如透明性、脆性以及非方向性的斷裂模式等。晶體相成分可以促進(jìn)光的散射和阻礙光線穿透，使得材料的顏色更接近于半透明的牙體硬組織（釉質(zhì)和牙本質(zhì)），并且改善了材料的強(qiáng)度和燒結(jié)時(shí)的穩(wěn)定性等。
合成玻璃陶瓷的機(jī)械性能稍差，主要用于嵌體、高嵌體、貼面和前牙區(qū)域單冠修復(fù)等，且要求材料厚度不能過薄。目前臨床上常用的合成玻璃陶瓷根據(jù)其中晶體成分的不同主要有以下幾類：白榴石增強(qiáng)型玻璃陶瓷、二硅酸鋰增強(qiáng)型玻璃陶瓷、氧化鋯增強(qiáng)型硅酸鋰玻璃陶瓷以及氟磷灰石玻璃陶瓷。
玻璃滲透陶瓷
玻璃滲透陶瓷是一類陶瓷與玻璃基質(zhì)交聯(lián)滲透的陶瓷材料，其光學(xué)性能和強(qiáng)度受到化學(xué)組成的影響。加入氧化鋁和氧化鎂的玻璃滲透陶瓷強(qiáng)度可達(dá)400MPa，具有極高的半透明性，可用于前牙區(qū)域的單冠修復(fù)。而材料中氧化鋁含量增加到80%的玻璃滲透陶瓷，不僅具有良好的半透明性，同時(shí)強(qiáng)度可達(dá)到500MPa，可用于前牙和后牙區(qū)域的單冠修復(fù)，并且可用于前牙區(qū)域的三單位固定橋修復(fù)。而加入了氧化鋯成分玻璃滲透陶瓷，其彎曲強(qiáng)度可高達(dá)600MPa，可用于后牙區(qū)域單冠修復(fù)和各類三單位固定橋修復(fù)。但該類材料加工制造工藝復(fù)雜，因而逐漸被二硅酸鋰增強(qiáng)型玻璃陶瓷和氧化鋯陶瓷所取代。
樹脂基陶瓷
樹脂基陶瓷，也被稱為“類陶瓷”材料，是樹脂基質(zhì)和無機(jī)陶瓷材料的混合體，兼具樹脂和陶瓷的優(yōu)點(diǎn)。由于樹脂基陶瓷特殊的組成成分，其具備近似復(fù)合樹脂的特性，彈性模量約為12GPa-28GPa，抗彎曲強(qiáng)度約為200MPa，接近牙本質(zhì)，克服了傳統(tǒng)玻璃基陶瓷脆性大、易折裂等缺點(diǎn)，作為修復(fù)體時(shí)可以承受并吸收更高的壓應(yīng)力而不發(fā)生永久形變或破壞；另外，樹脂基陶瓷又具有陶瓷材料的良好美學(xué)與機(jī)械性能，相比于復(fù)合樹脂來說，樹脂基陶瓷的耐磨性及顏色穩(wěn)定性得到了顯著提升，作為后牙冠內(nèi)修復(fù)體應(yīng)用時(shí)具有更好的耐磨性。
目前樹脂基陶瓷主要可以分為兩大類：一類是陶瓷網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中滲透加入樹脂基質(zhì)，通常稱為有機(jī)物滲透陶瓷；另一類是在高度交聯(lián)的樹脂基質(zhì)中加入改良強(qiáng)化的納米陶瓷顆粒，通常稱為樹脂納米陶瓷。
樹脂基陶瓷結(jié)構(gòu)示意圖（a）有機(jī)物滲透陶瓷，（b）樹脂納米陶瓷（來源：史佳敏，《大氣壓冷等離子體對樹脂基陶瓷粘接性能的影響》）
有機(jī)物滲透陶瓷
有機(jī)物滲透陶瓷基于玻璃滲透陶瓷技術(shù)開發(fā)而來，最初由Vita在上世紀(jì)90年代發(fā)布，目前具有代表性的該類型材料是VITA公司生產(chǎn)的VITA Enamic。這種陶瓷材料的主體是由陶瓷網(wǎng)絡(luò)和樹脂網(wǎng)絡(luò)兩種結(jié)構(gòu)交錯(cuò)形成，其中以結(jié)構(gòu)良好的長石質(zhì)陶瓷網(wǎng)絡(luò)為主，質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為86%，并含有氧化鋁陶瓷成分；有機(jī)物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為14%，有機(jī)物成分以氧基甲酸乙酯和甲基丙烯酸酯聚合物為主。
有機(jī)物滲透陶瓷撓曲強(qiáng)度約為150MPa-160MPa，顯著高于單獨(dú)的多孔陶瓷（小于30MPa）和有機(jī)樹脂（135MPa），這可能是由于有機(jī)樹脂網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對陶瓷網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)起到了機(jī)械增強(qiáng)的作用。這種有機(jī)物滲透陶瓷材料的彈性模量、硬度和抗折強(qiáng)度分別為：30.14GPa、2.59GPa、1.72MPa∙m-1/2，各數(shù)值均介于牙本質(zhì)和牙釉質(zhì)之間。同時(shí)，相較于目前常見的其他樹脂基陶瓷，VITA Enamic無機(jī)陶瓷含量最高（體積分?jǐn)?shù)為73.1%），因而其是維氏硬度最高的樹脂基陶瓷，其硬度可達(dá)189.8。而且，這種陶瓷材料的耐磨耗性能也與牙釉質(zhì)近似�；诖祟悩渲沾傻牧己玫臋C(jī)械性能，有機(jī)物滲透陶瓷可以切削加工成很薄的修復(fù)體，有研究推薦其作為酸蝕癥牙齒的微創(chuàng)修復(fù)材料。
樹脂納米陶瓷
樹脂納米陶瓷材料的代表產(chǎn)品是3M ESPE公司生產(chǎn)的Lava Ultimate，即優(yōu)韌瓷。這種陶瓷材料中含有兩種分散的、非聚合的納米陶瓷顆粒，分別是直徑約為20nm的納米二氧化硅顆粒和直徑為4nm-11nm的納米氧化鋯顆粒，這些納米陶瓷顆粒進(jìn)一步合成大小約為0.6μm-10.0μm的納米簇微粒。納米級的陶瓷顆粒尺寸使得樹脂基質(zhì)中可以包含更大比例的陶瓷成分，無機(jī)陶瓷質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為80%。這些納米陶瓷顆粒和納米簇微粒經(jīng)過硅烷偶聯(lián)劑處理，在無機(jī)陶瓷和有機(jī)樹脂基質(zhì)之間形成了緊密的化學(xué)鍵結(jié)合。這種材料經(jīng)過數(shù)小時(shí)特定的高溫加工過程制作而成，因而切削加工后不需要再進(jìn)行燒結(jié)。
樹脂納米陶瓷獨(dú)特的組成成分和加工工藝使得該類型材料相較于傳統(tǒng)的復(fù)合樹脂材料，具有許多優(yōu)良性能。成分中的納米簇微粒使其具有更高的撓曲強(qiáng)度（150MPa-200MPa）、抗折強(qiáng)度（1.2MPa∙m-1/2）和耐磨性，而納米陶瓷顆粒則使其半透明性得到了顯著提升。成分中的有機(jī)樹脂基質(zhì)則使其同時(shí)具有一些復(fù)合樹脂的優(yōu)良性能，克服了傳統(tǒng)陶瓷材料脆性大、易折裂的缺點(diǎn)。
多晶陶瓷
多晶陶瓷是由晶體直接燒結(jié)而成的致密陶瓷材料，擁有極高的強(qiáng)度和剛度。根據(jù)晶體成分不同，多晶陶瓷分為氧化鋁陶瓷、氧化鋯陶瓷以及氮化硅陶瓷，其中高韌性的氧化鋯陶瓷在牙科領(lǐng)域的應(yīng)用最廣。
氧化鋯
氧化鋯陶瓷最早于九十年代初被作為制作種植體的材料引入口腔醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。氧化鋯具有生物相容性和成骨活性，同時(shí)對口腔內(nèi)組織不會產(chǎn)生過敏反應(yīng)，不會引起正常味覺的改變。在力學(xué)性能方面，氧化鋯陶瓷具有較高的強(qiáng)度、硬度、耐磨性、耐腐蝕性、與鋼相近的彈性模量、與鐵相近的熱膨脹系數(shù)，在眾多陶瓷材料中擁有最高的斷裂韌性。
然而，氧化鋯陶瓷也存在一些不足。例如，其透明性較低導(dǎo)致美學(xué)效果不佳；在口腔的潮濕環(huán)境中會加速老化，導(dǎo)致表面粗糙度提高并引發(fā)裂紋，長期佩戴使用性能會下降。
氧化鋁
氧化鋁于1970年代首次引入齒科領(lǐng)域。但是，最初的氧化鋁有較高的孔隙率，斷裂率高達(dá)13%。隨著技術(shù)的發(fā)展，后面出現(xiàn)了第二代改進(jìn)的氧化鋁陶瓷，其特征是具有更高的密度以及更小的晶粒，斷裂率降低到小于5%。如今，第三代氧化鋁陶瓷已經(jīng)問世，其具有更高純度、更高密度以及更精細(xì)的微觀結(jié)構(gòu)。
氧化鋁強(qiáng)度不及氧化鋯，但具有比氧化鋯更好的通透性，美學(xué)效果更佳，在齒科領(lǐng)域中可用于制造牙髓樁、正畸托槽、植入物、牙冠牙橋以及基臺等產(chǎn)品。不過目前臨床使用已逐漸被氧化鋯取代。
氮化硅
氮化硅陶瓷與其牙科陶瓷相比具有更好的生物相容性與化學(xué)穩(wěn)定性，以及較高的強(qiáng)度和斷裂韌性，同時(shí)密度比氧化鋁、氧化鋯等更小。此外，氮化硅陶瓷具有比其他生物材料更好的骨整合性能，對于有孔腔的氮化硅陶瓷，骨細(xì)胞能夠向其孔內(nèi)生長。目前，氮化硅陶瓷已經(jīng)成功應(yīng)用于骨科修復(fù)手術(shù)。近年來，研究人員探索將其用于牙科種植體、樁核冠，已取得了可喜的進(jìn)展，展現(xiàn)出氮化硅陶瓷在牙科修復(fù)材料領(lǐng)域良好的應(yīng)用前景。
小結(jié)
隨著口腔修復(fù)技術(shù)和修復(fù)材料的不斷進(jìn)步與發(fā)展，牙體缺損的修復(fù)方式有了更多選擇。陶瓷及類陶瓷材料牙科修復(fù)領(lǐng)域不僅能夠恢復(fù)患牙原有形態(tài)與功能，同時(shí)還可獲得更佳的美學(xué)效果，極大滿足患者對修復(fù)體的美學(xué)需求。
但是陶瓷材料易碎且堅(jiān)硬，有時(shí)特殊結(jié)構(gòu)難以加工。因此人們一直在研究材料的晶體結(jié)構(gòu)，并改良材料構(gòu)成及加工工藝以提高牙科陶瓷產(chǎn)品的力學(xué)強(qiáng)度、貼合度，使其適應(yīng)牙科的使用需求。另外，研發(fā)兼具良好的抗折強(qiáng)度、韌性、美觀性能和長期穩(wěn)定性陶瓷或類陶瓷材料是口腔材料學(xué)的一個(gè)發(fā)展方向。
參考資料：
1、陳盛貴等，《陶瓷增材制造技術(shù)在齒科領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀》
2、白石柱等，《3D打印及其在口腔醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用（三）--常用材料》
3、王承遇等，《玻璃陶瓷牙科材料研制中若干重要問題的探討》
4、姜磊等，《氮化硅陶瓷牙科修復(fù)材料研究進(jìn)展》
5、史佳敏，《大氣壓冷等離子體對樹脂基陶瓷粘接性能的影響》
6、孫小迪等，《口腔陶瓷及類陶瓷修復(fù)材料在嵌體和高嵌體修復(fù)中的應(yīng)用》
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/長安）
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