3D打印义齿基托树脂掺入氧化铈纳米颗粒的尺寸精度、弯曲强度及表面粗糙度评价：一项体外对比研究

编辑推荐：针对3D打印义齿基托抗菌性能不足的问题，亚历山大大学团队通过掺入0.5wt%和1wt% CeO2纳米颗粒，系统评估了其对PMMA光固化树脂尺寸精度、弯曲强度及表面粗糙度的影响。研究发现1wt%组在长度宽度维度存在显著偏差，但纳米颗粒添加可提升材料机械性能，抛光后表面粗糙度显著改善，为抗菌义齿基托开发提供新思路。

　　在口腔修复领域，3D打印技术正逐步革新传统义齿制作方式，其中光固化聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)树脂因其加工便捷性成为热门材料。然而这类材料存在一个致命短板——抗菌性能不足，容易导致义齿性口炎等并发症。为突破这一瓶颈，科学家尝试将具有广谱抗菌特性的纳米材料掺入树脂基质，但纳米填料的加入可能影响材料的机械性能和加工精度，这个"鱼与熊掌"的难题亟待解决。

亚历山大大学的研究团队将目光聚焦于具有独特表面特性和生物相容性的氧化铈(CeO₂)纳米颗粒。这种在工业领域广泛应用的纳米材料，已被证明能增强羟基磷灰石涂层的骨整合能力并减少炎症反应。研究人员假设：将CeO₂以特定比例掺入3D打印义齿基托树脂，可在保持材料机械性能的前提下实现抗菌功能优化。

研究采用体外实验设计，通过CAD软件设计标准试样，运用磁力搅拌和超声分散技术将0.5wt%和1wt% CeO₂纳米颗粒均匀掺入光固化树脂。使用数字千分尺评估打印精度，万能试验机测试弯曲强度，轮廓仪检测表面粗糙度。统计方法采用方差分析和事后检验，确保结果可靠性。

在尺寸精度方面，1wt% CeO₂组显示出显著的长度(-1.04±0.15%)和宽度误差，而0.5wt%组与对照组无显著差异。这可能是由于较高浓度的纳米颗粒影响激光穿透深度，导致固化不均匀。扫描电镜(SEM)观察证实纳米颗粒在树脂基质中分布均匀，排除了团聚效应的影响。

机械性能测试呈现有趣现象：虽然1wt%组弯曲强度(64.06±4.29 MPa)和弹性模量(2192.01±325.20 MPa)数值最高，但组间差异未达统计学显著性。这表明CeO₂纳米颗粒可能通过限制树脂链段运动来增强材料刚性，但提升幅度有限。

表面特性分析显示，未抛光状态下，含纳米颗粒组表面粗糙度显著低于对照组。但所有组抛光后粗糙度均显著改善，其中对照组抛光后粗糙度降低幅度最大(86.68±6.78%)。两因素方差分析证实抛光工艺对表面光洁度的改善效果(Ip²=0.802)远超纳米填料本身(Ip²=0.310)。

这项发表于《BMC Oral Health》的研究得出三个关键结论：首先，0.5wt% CeO₂添加可保持打印精度，而1wt%浓度会影响长宽尺寸准确性；其次，纳米颗粒的加入虽未显著提升机械性能，但表现出正向趋势；最后，抛光工艺能有效克服纳米填料对表面粗糙度的不利影响。

该研究的临床意义在于为平衡义齿材料的抗菌性能与机械性能提供了量化依据。特别值得注意的是，0.5wt%的CeO₂添加比例既能避免打印失真，又不会损害材料性能，这为后续抗菌义齿的临床转化奠定了重要基础。研究同时证实，通过标准化抛光流程可以解决纳米复合材料表面粗糙的问题，这对预防义齿性口炎具有实际指导价值。

未来研究可探索更高浓度CeO₂在不同打印角度下的表现，以及长期临床使用中的抗菌效果。这项研究为开发兼具功能性和加工性能的智能义齿材料开辟了新途径，展现了纳米技术在口腔修复领域的广阔应用前景。