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为探讨纳米颗粒对正畸托槽摩擦阻力的影响，研究人员开展 3D 打印氧化锆纳米颗粒（ZrO? NPs）增强聚氨酯托槽与传统金属、陶瓷托槽摩擦阻力的对比研究。发现 3D 打印聚氨酯托槽阻力最小，ZrO? NPs 增强未显著增加阻力，为托槽材料优化提供方向。
在口腔正畸领域，美观与疗效的平衡始终是临床关注的焦点。传统金属托槽虽疗效确切，却难以满足成人患者对美观的需求；陶瓷托槽虽实现了一定的美观性，却因体积较大、易发生翼缘断裂、脱粘时可能损伤牙釉质，且与弓丝间摩擦阻力较高，导致治疗周期延长。而聚合物托槽，如聚氨酯托槽，虽具备良好的生物相容性和可降解性，但其机械性能较金属托槽偏弱。如何在保证美观的同时提升聚合物托槽的机械性能，减少摩擦阻力，成为正畸材料领域亟待解决的问题。氧化锆纳米颗粒（ZrO? NPs）因具有高强度、高断裂韧性、优异耐磨性和生物相容性，被视为潜在的聚合物增强材料，但目前关于其对聚合物基托槽摩擦阻力影响的研究尚少。
为填补这一研究空白，研究人员开展了相关研究，该研究成果发表在《International Orthodontics》。
研究人员采用立体光刻技术 3D 打印制备了聚氨酯托槽（A 组）和氧化锆纳米颗粒增强聚氨酯托槽（B 组），并以市售预调整 edgewise 0.022″槽上颌第一前磨牙不锈钢托槽（C 组，传统金属托槽）和多晶氧化铝陶瓷托槽（D 组，传统陶瓷托槽）作为对照。实验共纳入 80 个样本，每组 20 个，通过 Instron 万能试验机在干燥条件下以 1mm/min 滑动速度、50N 载荷单元测量托槽与弓丝间的摩擦力，采用 Kruskal-Wallis 检验及事后检验（Mann-Whitney U 检验）进行统计学分析。
结果
- 各组摩擦阻力均值对比：A 组（1.3895±0.72583N）摩擦阻力最小，其次为 B 组（2.15±0.75683N）、C 组（2.348±0.82682N），D 组（4.9675±0.88519N）最高。
- 统计学差异：A 组与 B 组间摩擦阻力无显著差异，其余组间差异显著（P<0.05）。
讨论
陶瓷托槽因表面粗糙度高，与弓丝接触时产生的机械摩擦力更大，这与既往研究结果一致。金属托槽的摩擦阻力主要源于金属表面与弓丝的微观交互作用。3D 打印聚氨酯托槽凭借光滑的表面特性和材料自身低摩擦系数，展现出最优的低摩擦性能。尽管氧化锆纳米颗粒的加入使聚氨酯托槽的摩擦阻力有所增加，但未达到统计学显著水平，这表明该增强方式在提升材料机械性能的同时，未对摩擦特性产生显著负面影响。
结论与意义
本研究证实，3D 打印聚氨酯托槽在摩擦阻力方面显著优于传统金属和陶瓷托槽，具备临床应用潜力。氧化锆纳米颗粒增强聚氨酯托槽虽未显著降低摩擦性能，却为聚合物基托槽的机械性能优化提供了可行路径，有望在未来实现美观需求与力学性能的平衡，推动个性化定制正畸托槽的发展，为减少患者治疗时间、提升治疗舒适度开辟新方向。研究结果为正畸材料的研发提供了重要参考，助力正畸领域向精准化、个性化方向迈进。
