3D 打印与铣削纳米杂化树脂复合材料性能大对决:为口腔修复材料选择指引方向

【字体: 时间:2025年04月16日 来源:BMC Oral Health 2.6

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  在口腔修复领域,市售 3D 打印树脂复合材料用于永久修复的性能存争议。研究人员对比 3D 打印与铣削纳米杂化树脂复合材料(TC 和 FSU)的弯曲强度、硬度、磨损及颜色稳定性。结果显示 TC 在多项性能上更优,这为临床选择更耐用的修复材料提供参考。

  在口腔医学的世界里,牙齿因龋齿、根管治疗、磨损或骨折等原因导致硬组织大量缺失的情况并不少见。为了恢复牙齿的功能和美观,间接修复手段就显得尤为重要。近年来,CAD/CAM 系统在口腔修复中广泛应用,传统的铣削技术和新兴的 3D 打印技术都被用于制作高质量的修复体。然而,铣削技术存在材料浪费、加工形状受限、切割工具磨损等问题;3D 打印技术虽然有材料利用率高、能制作复杂结构等优势,但打印材料的性能却饱受争议。比如,3D 打印的纳米杂化树脂复合材料用于永久修复时,其机械性能和物理性能究竟如何,一直没有定论 。所以,为了给口腔修复材料的选择提供更可靠的依据,来自埃及苏伊士大学牙科学院生物材料系和艾因夏姆斯大学牙科学院生物材料系的研究人员 Ghydaa A. Mahran、Ahmed El-Banna 和 Dalia I. El-Korashy 开展了一项研究,对比 3D 打印与铣削纳米杂化树脂复合材料的性能,研究成果发表在《BMC Oral Health》上。
研究人员主要采用了以下关键技术方法:首先,制备样本,选用两种纳米杂化树脂复合材料,铣削的 Tetric CAD(TC)和 3D 打印的 Flexcera Smile Ultra Plus(FSU),分别制作成棒状和圆盘状样本;其次,利用环境扫描电子显微镜(ESEM)和能量色散 X 射线光谱(EDX)对样本微观结构和化学成分进行分析;然后,通过三点弯曲试验、维氏硬度测试、热循环和咀嚼模拟实验、Geomagic Control X 软件及 Vita Easyshade 分光光度计等,分别测试样本的弯曲强度、微硬度、磨损和颜色稳定性;最后,运用统计分析方法处理数据。
研究结果如下:
  • 微观结构特征:TC 的无机填料尺寸和形状多样(约 500nm 至 2μm),均匀分布在有机基质中;FSU 的填料较大且形状不规则(约 7 - 14μm),在有机基质中分布不均匀。EDX 分析显示,TC 主要由 O、Si、Ba 和 C 组成,FSU 主要由 C、O 和 N 组成。
  • 弯曲强度、模量和表面微硬度:TC 组的弯曲强度(247.7±29.1MPa)、弯曲模量(7.5±0.8GPa)和表面微硬度(94.6±3 gf/μm2)均显著高于 FSU 组(分别为 97.2±10.2MPa、1.7±0.3GPa 和 31±4.6 gf/μm2)。
  • 体积磨损分析:热机械老化后,两种材料都有磨损,但 FSU 组的体积磨损量(-36.3mm3)明显大于 TC 组(-17.6mm3)。
  • 颜色变化:老化后,TC 和 FSU 的颜色变化 ΔE00值分别为 2.4±0.5 和 2.1±0.7,两组差异不显著,但都超过了临床可接受阈值 1.8。
    在研究结论和讨论部分,研究人员发现,铣削纳米杂化树脂复合材料在弯曲强度、弯曲模量、微硬度和耐磨性方面优于 3D 打印纳米杂化树脂复合材料。在颜色稳定性上,两组材料都不太理想,仅适用于作为美学区域的长期临时修复。这项研究为临床口腔修复材料的选择提供了重要参考,让牙医们在面对不同修复材料时,能基于更科学的依据做出决策。同时也为后续进一步研究 3D 打印材料的性能改进指明了方向,比如可以优化打印参数、改进材料配方等,以提升 3D 打印材料在口腔修复中的应用效果 。
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