激光、多波和四波固化灯光聚合树脂基复合材料的物理机械性能研究

【字体: 时间:2025年05月16日 来源:Dental Materials 4.6

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  为探讨新型光固化单元(LCU)对树脂基复合材料(RBC)性能的影响,研究人员对比激光、多波及四波 LED 固化灯聚合 RBC 后的断裂韧性(KIC)、能量吸收(E)和维氏硬度(VH)。发现短时间曝光性能劣于 10 秒曝光,VH 检测差异更敏感,为临床固化提供参考。

  
牙齿修复领域中,树脂基复合材料(RBC)因美观与操作便捷成为主流选择,然而其断裂问题始终困扰临床 —— 据统计,超半数 RBC 修复体因 fractures 被替换。传统光固化技术需 10-20 秒曝光,近年新兴技术宣称可缩短至 1-3 秒,如激光二极管(Monet Laser)、多波 LED(PowerCure)和四波 LED(PinkWave)等。但短时间曝光是否影响材料性能?不同波长组合的固化灯又如何作用于 RBC?为解答这些疑问,研究人员开展了相关研究,该研究成果发表在《Dental Materials》。

研究团队选用两种传统 RBC(Tetric EvoCeram、Filtek Supreme)和两种大块充填 RBC(PowerFill、Admira Fusion x-tra),分别用 Monet 激光(1 秒)、PinkWave 四波 LED(3 秒高输出模式)和 PowerCure 多波 LED(标准 10 秒模式)进行光聚合。通过光纤光谱仪测量光源的功率、辐照度、辐射曝光和发射光谱,采用直径 8.2 mm、厚 2.0 mm 的金属模具制备试样,经 37℃储存 24 小时后,在万能试验机上以 0.5 mm/min 的速率测量断裂韧性(KIC),计算至破坏的能量吸收(E),并在试样底部测量维氏硬度(VH),数据通过双向方差分析和 Tukey 多重比较检验进行分析。

结果


  • 光源特性:Monet 激光功率最高(1501.4 mW),但辐射曝光最低(3.0 J/cm2);PowerCure 和 PinkWave 在不同模式下的光谱分布和能量输出存在差异。
  • 断裂韧性(KIC:除 Admira Fusion x-tra 外,PowerCure 标准 10 秒与 3 秒模式下的 KIC值无显著差异;所有 RBC 在 PowerCure 标准 10 秒模式下的 KIC值最高,Monet 激光 1 秒模式下最低。
  • 维氏硬度(VH):无论何种固化灯和曝光时间,Filtek Supreme 的 VH 值最高;VH 对固化灯 / 曝光时间和 RBC 种类的差异检测更敏感。
  • 能量吸收(E):与 KIC趋势一致,PowerCure 标准 10 秒模式下的能量吸收值最高,Monet 激光 1 秒模式下最低。

讨论与结论


研究表明,光固化单元类型和曝光时间显著影响 RBC 的物理机械性能。尽管短时间高功率光源(如 Monet 激光)看似高效,但其低辐射曝光导致材料性能劣于传统 10 秒曝光的低辐照度光源(如 PowerCure 标准模式)。四波 LED(PinkWave)虽宣称通过多波长组合增强深层固化,但在本实验中未表现出明显优势,可能与波长散射特性和聚合机制有关。维氏硬度作为快速检测指标,其敏感性高于断裂韧性,可用于临床材料筛选。

该研究为临床选择光固化技术提供了重要依据:盲目追求短时间固化可能牺牲材料性能,需遵循厂商推荐的能量传递方案。未来需进一步探索多波长固化的协同效应及临床长期效果,以推动 RBC 修复技术的优化。研究结果强调了光化学定律(如 Grotthuss-Draper 定律、Stark-Einstein 定律)在材料聚合中的核心作用,提示临床操作中需兼顾波长匹配与能量累积,以实现 RBC 的充分固化和性能最大化。

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