后处理清洗时间对3D打印牙科树脂物理化学性能的影响研究

《BMC Oral Health》：The effect of post-processing washing time on the physical and chemical properties of 3D printable resin materials

本研究针对3D打印永久冠树脂材料后处理清洗时间对性能影响不明确的问题，系统评估了不同清洗时间（2×3 min、2×5 min、2×10 min）对Formlabs和Saremco两种树脂材料机械性能（FS、VH）和化学性能（Wsp、Wsl、DC、RM）的影响。研究发现2×5 min清洗方案可平衡F树脂机械性能与单体释放，而S树脂延长清洗时间未见明显获益，为临床优化后处理工艺提供了重要依据。

　　

随着数字化技术在牙科领域的快速发展，3D打印技术正在彻底改变传统牙科修复体的制作方式。与传统减材制造技术相比，增材制造技术能够实现更复杂几何形状的构建，提高材料利用率，并满足个性化定制需求。然而，3D打印树脂材料在光固化过程中并非所有单体都能完全转化为聚合物，残留的单体可能影响修复体的机械性能和生物相容性。

目前，牙科临床常用的3D打印永久冠树脂材料需要通过后处理清洗来去除未聚合的树脂残留。制造商通常推荐使用异丙醇或专用清洗浓缩液进行清洗，但最佳清洗时间尚无明确标准。清洗时间过短可能导致残留单体过多，增加细胞毒性和过敏风险；而清洗时间过长则可能削弱材料的机械性能。这一矛盾使得优化后处理清洗工艺成为当前3D打印牙科材料研究的重要课题。

为解决这一问题，Batmaz等人在《BMC Oral Health》上发表的研究，系统探讨了不同后处理清洗时间对两种商用3D打印永久冠树脂材料物理化学性质的综合影响。

本研究采用Formlabs 3D Permanent Crown（F）和Saremco Print Crowntech（S）两种树脂材料，通过设置不同清洗时间梯度（对照组按厂家推荐，实验组为2×3 min、2×5 min、2×10 min），制备了296个试样进行系统评估。主要技术方法包括：三点弯曲试验检测弯曲强度（FS），维氏硬度仪测定表面硬度（VH），称重法计算吸水率（W_sp）和溶解性（W_sl），傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析转化度（DC），高效液相色谱-紫外（HPLC-UV）检测残留单体（RM），并结合扫描电镜-能谱分析表面形貌与元素组成。

弯曲强度（FS）测试结果

研究发现在不同清洗时间下，两种树脂材料的FS值在组间比较中均无显著差异（p>0.05）。这表明延长清洗时间对材料的抗弯曲性能影响有限，两种树脂在此方面表现出较好的稳定性。

维氏硬度（VH）分析

VH值在不同材料间存在显著差异（p<0.001），F树脂在所有清洗时间点均显著高于S树脂。值得注意的是，在F树脂中，随着清洗时间延长（除T1外），VH值呈现下降趋势，表明过长的酒精清洗可能对聚合物网络结构产生软化效应。

吸水率（W_sp）和溶解性（W_sl）评估

虽然两种树脂材料的W_sp值无显著差异（p=0.639），但清洗时间对W_sp有显著影响（p=0.011）。特别值得关注的是，树脂类型与清洗时间对W_sl存在显著交互作用（p<0.001），S树脂各亚组的W_sl值均显著高于F树脂，且随着清洗时间延长而增加，这可能与清洗浓缩液对材料表面的溶剂效应有关。

转化度（DC）测定

FTIR分析显示，不同材料和清洗时间组的DC值均无显著差异（p>0.05）。这表明后处理清洗对树脂材料的单体-聚合物转化程度影响较小，光固化过程本身是决定转化度的主要因素。

残留单体（RM）释放特性

HPLC-UV分析显示，树脂类型和清洗时间显著影响BPA、TEGDMA、UDMA和Bis-GMA等单体的释放（p<0.05）。在F树脂中，所有单体水平随清洗时间增加而降低；而S树脂虽然初始单体水平较低，但随时间减少有限。特别值得注意的是，无论清洗时间如何，F树脂中的BPA和Bis-GMA浓度始终较高，而S树脂中的UDMA水平普遍较高。

表面形貌与元素组成

SEM图像显示，对照组（FC和SC）表面存在不规则的有机基质外观和残留树脂痕迹。随着清洗时间延长，F树脂表面无机填料颗粒逐渐暴露，甚至出现颗粒脱落后留下的空隙；而S树脂表面在清洗浓缩液作用下变得相对光滑。

EDS分析证实两种树脂均含有碳（C）、氧（O）、铝（Al）、硅（Si）和钡（Ba）等元素，填充颗粒分布基本均匀。

研究结论表明，清洗时间和树脂类型共同影响3D打印牙科树脂的特定物理化学性质。对于Formlabs树脂，2×5 min（T2）清洗方案能在保持机械完整性与减少单体释放之间达到最佳平衡；而对于Saremco树脂，延长清洗时间并未带来明显益处，较短清洗时间即可满足要求。

这项研究的意义在于为牙科临床提供了针对不同3D打印树脂材料的个性化后处理方案指导，有助于在保证修复体机械性能的同时降低潜在生物风险。研究结果强调了根据材料特性优化后处理参数的重要性，为3D打印牙科修复体的标准化生产和安全使用提供了科学依据。随着3D打印技术在牙科领域的进一步普及，此类基础研究将对推动临床实践规范化产生深远影响。