延迟后聚合对3D打印中间树脂的物理、化学和生物性能的影响

《Dental Materials》：Effects of delayed post-polymerization on physical, chemical, and biological properties of a 3D printing interim resin

本研究评估了3D打印临时树脂延迟后聚合对颜色、转化率、抗弯强度及细胞反应的影响。通过不同延迟时间组测试，发现超过6小时延迟会导致颜色变化和转化率下降，但机械性能和细胞毒性未受显著影响。结论指出，在6小时内延迟对机械和生物性能无显著影响，但颜色和聚合度需优化。

　　本研究聚焦于3D打印技术在牙科领域中的应用，特别是对一种用于临时修复的牙科树脂材料进行深入探讨。随着3D打印技术的迅速发展，其在口腔医学中的应用日益广泛，从义齿制作到牙冠和牙桥修复，均展现出显著的潜力。然而，尽管3D打印能够提供高精度和高质量的成品，但在实际操作中，仍然存在一些关键问题，尤其是关于打印后处理的时间安排。研究团队通过实验评估了在不同时间延迟后进行后固化对材料性能的影响，包括颜色变化、固化程度、弯曲强度以及细胞反应等方面。这一研究不仅揭示了材料性能随时间变化的规律，还为临床实践中如何优化后固化流程提供了科学依据。

在实验设计方面，研究者将样本分为六个组别，分别对应0小时、2小时、4小时、6小时、8小时和10小时的后固化延迟。所有样本均经过严格的3D打印、清洗和干燥步骤，随后在不同时间点进行后固化处理。清洗过程采用异丙醇作为溶剂，以去除未固化的树脂成分，从而确保成品的表面光滑和尺寸精确。清洗完成后，样本被随机分配到各个延迟组别中，以避免实验偏倚。在进行后固化时，使用了CL300pro设备，该设备配备了LED光源，其波长为395纳米，功率为300瓦，能够有效激活树脂中的光引发剂，完成固化过程。

研究发现，延迟后固化对材料的颜色和固化程度产生了显著影响。具体而言，L*值（亮度）在6小时、8小时和10小时延迟组别中均显著低于0小时组别（P<0.001），这表明随着时间的推移，材料的亮度逐渐降低。而b*值（黄蓝方向）在所有延迟组别中均显著下降（P<0.001），说明材料的颜色向蓝调方向转变。这种颜色变化可能是由于材料在延迟过程中与环境中的氧气和水分发生反应，导致光引发剂活性降低，进而影响固化过程。然而，a*值（红绿方向）在所有组别中均无显著差异（P=0.417），说明材料在红绿方向上的颜色稳定性较好。此外，透光性（TP）在所有组别中也没有显著变化（P=0.394），表明材料的透光性能相对稳定。

固化程度（DC）的变化则显示出更为复杂的情况。实验结果显示，8小时和10小时延迟组别的固化程度显著低于0小时和2小时组别（P<0.05），说明在较长的延迟时间下，材料的固化效果受到了一定影响。然而，对于6小时以内的延迟，固化程度并未表现出显著差异（P>0.05），这表明在一定时间内，材料仍能保持较高的固化水平。这种固化程度的变化可能与材料在延迟过程中与环境中的氧气和水分接触有关，这些因素可能会干扰光引发剂的活性，导致固化反应不完全。此外，实验中观察到的固化程度下降也伴随着标准差的增加，这表明材料在不同延迟时间下的固化行为存在一定的波动性。

弯曲强度（FS）和弯曲模量（FM）是评估材料机械性能的重要指标。实验结果表明，无论延迟时间如何，FS和FM均未表现出显著变化（P=0.328和P=0.604）。这说明在延迟后固化的情况下，材料的机械性能仍然保持在可接受的范围内。这一发现对于临床应用具有重要意义，因为临时修复材料需要具备一定的强度，以承受日常咀嚼和咬合的力。然而，尽管弯曲强度和模量保持稳定，但固化程度的下降仍然可能对材料的长期性能产生影响，特别是在需要高固化程度的情况下。

在生物相容性方面，研究团队通过细胞活力和基因表达分析评估了材料对细胞的影响。实验中使用了两种细胞系：L929鼠成纤维细胞和THP-1人单核细胞。结果显示，延迟后固化对细胞活力没有显著影响（P>0.05），表明材料在短期内不会对细胞造成毒性。此外，对于促炎基因IL-6和TNF-α的表达水平，研究发现延迟后固化并未导致显著变化（P>0.05）。这表明，尽管材料在延迟过程中可能经历一定的化学变化，但这些变化并未对细胞产生明显的炎症反应。这一结果对于评估材料的生物安全性具有重要意义，因为口腔环境中的细胞反应直接影响材料的临床应用效果。

研究还指出，材料的颜色变化可能与光引发剂的种类有关。本研究中使用的3D打印树脂含有磷酸氧化物系列的光引发剂，如苯基双（2,4,6-三甲基苯甲酰）磷氧化物（BAPO）和二苯基（2,4,6-三甲基苯甲酰）磷氧化物（TPO）。这些光引发剂在固化过程中会形成有色过氧化物，从而导致材料颜色的改变。然而，由于延迟后固化过程中材料暴露在环境中，可能导致光引发剂的活性降低，进而影响固化程度和颜色稳定性。此外，材料在延迟过程中可能吸收水分，进一步影响其固化性能。

值得注意的是，尽管延迟后固化对颜色和固化程度产生了显著影响，但对材料的机械性能和生物相容性没有明显负面影响。这一结果表明，在一定的时间范围内，延迟后固化可能不会影响材料的整体性能，但会对外观和固化特性产生一定的影响。因此，在临床应用中，需要根据具体的修复需求和材料特性，合理安排后固化的时间。对于需要高固化程度和颜色稳定的修复材料，应尽量避免长时间的延迟。而对于临时修复材料，如果对颜色要求不高，或者在短时间内使用，延迟后固化可能仍然是可行的。

研究还提到，未来的实验设计可以考虑引入热后固化方法，以进一步提高材料的固化程度和机械性能。此外，研究团队建议未来的研究应评估经过延迟后固化的材料在长期使用中的稳定性，包括耐磨性、光学和美学稳定性，以及物理和生物性能的变化。这将有助于更全面地了解材料在不同条件下的表现，从而为临床应用提供更可靠的指导。

总的来说，本研究为3D打印牙科材料的后固化流程提供了重要的科学依据。通过分析不同延迟时间对材料性能的影响，研究团队不仅揭示了材料在延迟后固化过程中的行为特征，还为优化后固化流程和提高材料性能提供了方向。尽管延迟后固化对颜色和固化程度产生了显著影响，但对机械性能和生物相容性没有明显负面影响，这为临床实践中灵活安排后固化时间提供了理论支持。然而，为了确保材料的长期性能和临床效果，仍然需要进一步研究和优化后固化条件，特别是在涉及不同材料和打印技术的情况下。