可生物降解聚合物离子释放填料（PIRFs）的合成及其对牙科胶体粘度和光聚合的影响研究

为解决龋齿复发和微塑料环境问题，研究人员开发了基于海藻酸钠的可生物降解钙离子释放填料（PIRFs）。通过调控合成参数（剪切速率、乳化剂浓度），成功制备出粒径2-4 μm的PIRFs，其5 wt/wt%添加量可使复合材料在90天内持续释放钙离子，且不影响光固化深度（>4 mm）。该研究为符合欧盟环保法规的牙科再矿化材料提供了新策略。

　　

龋齿一直是困扰口腔健康的全球性问题，尤其是修复体边缘的继发龋，往往因树脂材料聚合收缩形成的微渗漏导致。更棘手的是，传统牙科材料中的微塑料填料面临欧盟新规的环保挑战——它们需要被可生物降解的替代品取代。这就像在牙科领域同时解开两道难题：既要阻止细菌"攻城略地"，又不能给地球"添堵"。

在这样的背景下，一项发表于《JADA Foundational Science》的研究给出了创新答案。研究人员从餐桌上常见的食品增稠剂——海藻酸钠中找到了灵感，设计出可生物降解的聚合物离子释放填料（PIRFs）。这种填料不仅能像"钙离子银行"般持续释放再矿化所需的钙离子，还能在完成使命后自然降解，完美契合环保要求。

研究团队采用多学科交叉的方法开展攻关：通过调控反应釜剪切速率（471-1,884 s^-1）和乳化剂（阿拉伯胶等）浓度，优化PIRFs的粒径分布；利用扫描电镜（SEM）确认填料在BisGMA/TEGDMA树脂基质中的分散性；采用钙离子电极监测90天内的离子释放动力学；通过傅里叶变换红外光谱（FTIR-ATR）分析光聚合转化率；参照ISO4049标准测试固化深度；并采用流变仪研究填料对体系粘度的调控机制。

【PIRF合成】结果显示，当剪切速率为1,884 s^-1、阿拉伯胶浓度6.25 g时，可获得粒径3.21±3.65 μm、产率92.7 g的稳定PIRFs。降低剪切速率会导致微米级和毫米级填料共存的双峰分布，这就像做蛋糕时搅拌不足会出现面粉结块。

【SEM观察】如同"太空探测器"般的电镜图像清晰显示，PIRFs能耐受离心和混合的机械应力，在含20 wt/wt%玻璃填料的复合体系中仍保持均匀分散，没有出现"抱团取暖"的团聚现象。

【钙离子释放】数据描绘出有趣的释放曲线：前4天出现爆发式释放（像开闸放水），随后86天转为平稳释放。这种"先急后缓"的模式恰好符合临床需求——快速建立再矿化环境，再转为长期维护。

【光聚合性能】研究发现了"鱼与熊掌"的平衡点：虽然PIRFs的添加会降低双键转化率（10 wt/wt%添加时下降约15%），但所有样品的固化深度仍超过4 mm临床要求。这就像虽然跑步速度稍减，但仍能轻松到达终点。

【流变特性】揭示了PIRFs的"双重性格"：在低剪切速率（1 rpm）下表现流凝性（粘度随时间增加），而在高剪切速率（25 rpm）转为触变性（粘度降低）。特别是含10 wt/wt% PIRFs的样品，粘度变化幅度比对照组高3倍，这种"遇强则弱"的特性反而有利于临床操作——加压填充时变稀，静置时复稠防止流挂。

这项研究的突破性在于，它首次将环境友好、生物可降解和功能释放三大特性融于一体。PIRFs就像牙科材料的"瑞士军刀"：海藻酸钠骨架满足欧盟微塑料禁令；钙离子释放功能对抗继发龋；而独特的流变性能优化临床操作体验。研究者特别指出，虽然目前5 wt/wt%的添加量对材料性能影响最小，但通过调整树脂基质折射率与填料的匹配度，未来可进一步提高载量。

在讨论部分，作者用"三个不"概括了PIRFs的优势：不需要酸蚀溶解（避免削弱材料强度）、不产生环境负担、不影响核心性能。这种填料不仅可用于椅旁修复材料，还能拓展至窝沟封闭剂、衬垫材料甚至牙膏领域。就像论文结尾强调的："当预防医学遇上绿色化学，产生的不仅是符合法规的材料，更是通向可持续牙科未来的桥梁。"