表面处理对3D打印义齿基材修复强度的影响

《The Journal of Prosthetic Dentistry》：Effect of surface treatment on the repair strength of a 3D printed denture base material

3D打印义齿基材表面处理对修复强度的影响研究。通过FTIR分析发现V-Print dentbase材料C=C键转化率达89%，测试8种表面处理发现180 grit磨砂联合硅烷处理组（35.4MPa）显著优于对照组（17.5MPa，P=0.008），但所有修复组强度均未达到完整组（97.6MPa）的50%，且未达ISO 1567标准要求。

　　在现代牙科修复领域，三维（3D）打印技术的应用日益广泛，特别是在义齿基托材料的制造中。这项技术通过逐层沉积材料，显著提高了义齿的定制化程度和生产效率。然而，尽管3D打印技术在制造流程和设计灵活性方面具有明显优势，其材料的机械性能和耐用性仍然是临床应用中的关键问题。尤其是当3D打印义齿发生裂纹或破损时，如何有效地进行修复，确保修复后的义齿具有足够的强度和稳定性，成为研究人员关注的重点。

本研究旨在评估不同表面处理方法对3D打印义齿基托材料修复后弯曲强度的影响。研究团队选择了V-Print dentbase作为实验材料，这是一种基于二甲基丙烯酸酯的光固化树脂，因其在商业上的可用性和代表性的高度交联聚合物结构而被选中。该材料在打印后具有较高的C=C转化率（DC%），达到89%。然而，修复后的材料强度远低于完整材料的强度，这表明现有的修复技术可能不足以满足临床需求。为了找到有效的修复策略，研究人员设计了九种不同的表面处理方法，并通过实验评估其对修复后弯曲强度的影响。

研究采用了一种标准化的实验设计，首先将完整的义齿基托材料打印成条形试样（尺寸为65×10×3.2 mm），随后进行后固化处理。为了模拟实际修复情况，试样被切割成两半，形成4 mm宽的修复区域。不同的表面处理方法被应用于这些试样，包括无处理（NT）、单体处理（MN）、多用途树脂（G-MP）、三乙二醇二甲基丙烯酸酯（TEGDMA）、空气颗粒喷砂（APA）、180目砂纸粗糙处理（180 G）、180目砂纸粗糙处理加硅烷（180 G+CB）以及通用粘合剂（SB）。所有试样在修复后被储存在水中30天，然后通过三点弯曲测试评估其弯曲强度。测试结果表明，虽然某些表面处理方法在一定程度上提高了修复后的材料强度，但整体上修复强度仍然显著低于完整试样的强度。

研究发现，180目砂纸粗糙处理结合硅烷处理（180 G+CB）组在所有测试组中表现出最高的修复弯曲强度（35.4 MPa），显著高于无处理组（17.5 MPa）（P=0.008）。这表明机械粗糙处理与化学硅烷处理的结合在提高修复强度方面具有显著效果。然而，其他表面处理方法如单体处理（MN）、空气颗粒喷砂（APA）、多用途树脂（G-MP）以及通用粘合剂（SB）并未显示出与无处理组相比有显著的提升。这一结果与先前研究中的某些结论不一致，例如有研究指出空气颗粒喷砂（APA）可以提高修复强度，但在本研究中，APA组的修复强度（26.07 MPa）仅略高于无处理组，且未达到统计学上的显著差异。

从微观结构的角度来看，扫描电子显微镜（SEM）分析显示，不同的表面处理方法对材料表面形态产生了不同的影响。无处理组（NT）和单体处理组（MN）的试样表面较为光滑，仅有轻微的横向沟槽，这可能是由于800目砂纸打磨所致。而空气颗粒喷砂组（APA）和180目砂纸粗糙处理组（180 G）的试样表面呈现出更多的凹凸不平和不规则的沟槽，这些特征可能有助于提高修复材料与基托材料之间的机械结合力。值得注意的是，硅烷处理组（180 G+CB）的表面不仅表现出机械粗糙的特征，还显示出更均匀的表面结构，这可能与硅烷的化学作用有关。硅烷通过增强表面润湿性和形成化学键，能够改善不同材料之间的结合性能，从而提高修复强度。

此外，断裂模式的分析进一步揭示了不同表面处理方法对修复强度的影响。在所有测试组中，粘结断裂（adhesive failure）是最常见的断裂类型，表明修复材料与基托材料之间的结合力不足。然而，在180 G+CB组中，出现了更多的断裂发生在修复材料内部（cohesive failure），这可能意味着该处理方法在一定程度上提高了修复材料本身的强度，从而减少了粘结断裂的发生。相比之下，其他处理组的断裂模式主要集中在粘结界面，说明它们未能有效增强材料之间的结合力。

研究还指出，3D打印义齿基托材料与传统义齿基托材料在化学组成和聚合机制上存在显著差异。传统义齿基托材料通常为线性聚合物（如PMMA），具有较高的溶解性，这使得修复材料能够更深入地渗透到基托材料中，形成更坚固的二次互穿网络（semi-IPN）。而3D打印材料由于其高度交联的结构和较低的残余单体含量，对化学溶解具有较强的抵抗力，这限制了传统表面处理方法的效果。因此，开发适用于3D打印材料的新型表面处理技术，成为提高修复效果的关键。

研究的局限性在于仅测试了一种3D打印义齿基托材料和一种自聚合修复树脂，且未涉及不同修复单体系统的比较。此外，实验仅评估了短期老化后的修复效果，未进行疲劳测试，这可能影响对长期临床性能的判断。因此，未来的研究应关注其他类型的修复材料和表面处理方法，探索更有效的修复策略。同时，还可以考虑引入增强材料，如纤维增强技术，以进一步提高修复后的机械性能。

总的来说，这项研究为3D打印义齿基托材料的修复提供了重要的参考。尽管180目砂纸粗糙处理结合硅烷处理在提高修复强度方面表现出一定的优势，但修复后的材料强度仍远低于完整材料。这提示我们，现有的修复技术尚不足以满足临床需求，需要进一步的创新和优化。未来的研究应结合材料科学和临床实践，探索更有效的修复方法，以提高3D打印义齿的耐用性和临床适用性。