ZnO掺杂树枝状多孔二氧化硅与钡玻璃粉双功能填料协同增强牙科复合材料的力学性能与抗菌活性研究

针对牙科复合材料缺乏抗菌性导致二次龋齿的问题，研究人员通过一锅法合成ZnO掺杂树枝状多孔二氧化硅（ZnO-DPS），并与钡玻璃粉（BGP）构建双峰填料体系。最优配比Z7B53复合材料（60 wt%填料负载）展现出抗弯强度提升54.3%、抗菌率93.0%及低收缩率（3.43%）等优异性能，为临床长效修复材料设计提供新策略。

　　

牙科龋齿是全球最常见的口腔疾病，每年造成巨大的医疗负担。目前临床主要采用光固化树脂复合材料进行修复，但其缺乏抗菌性，易导致修复体边缘滋生细菌，引发二次龋齿。虽然已有研究尝试通过添加氧化锌（ZnO）等抗菌剂改善性能，但直接添加会因折射率不匹配而降低材料力学强度。如何兼顾抗菌性与力学性能，成为牙科材料研究的核心挑战。

中国国家自然科学基金资助的研究团队在《Dental Materials》发表论文，提出通过精准设计ZnO掺杂树枝状多孔二氧化硅（ZnO-DPS）与钡玻璃粉（BGP）的双峰填料体系，突破传统单峰填料的性能瓶颈。研究采用一锅法自组装技术合成ZnO-DPS，通过调控锌源（Z）和尿素（U）比例优化颗粒形貌，结合扫描电镜（FE-SEM）、X射线衍射（XRD）等技术表征结构，最终筛选出具有分级多孔结构的Z_0.5U_1.8颗粒作为功能填料。

Morphology and composition of Z_xU_y particles
研究发现微乳液中的锌源与尿素比例显著影响颗粒形貌：未添加锌源时（Z₀U_0.6）形成287 nm球形介孔颗粒；而锌过量（Z_1.2U_0.6）会导致颗粒团聚。最优配比Z_0.5U_1.8呈现完整球形与分级孔道结构，比表面积达352 m²/g，为Zn²⁺缓释提供理想载体。

Results
双峰填料复合材料Z₇B₅₃（ZnO-DPS:BGP=7:53）表现出全面性能提升：抗弯强度（54.3%）、模量（272%）和压缩强度（18.8%）显著优于纯树脂；放射阻射性达1.60 mm Al（临床要求>1 mm Al）；93.0%的抗菌率源自ZnO-DPS的持续Zn²⁺释放；3.43%的低聚合收缩率与良好细胞相容性进一步验证其临床适用性。

Discussion
研究揭示了多孔填料的双重优势：分级孔道通过微机械互锁（micromechanical interlocking）增强树脂-填料界面结合力，同时孔结构调控Zn²⁺释放动力学。BGP的加入不仅弥补ZnO-DPS负载限制（≤10 wt%），其高折射率特性还优化了材料光学性能。

Conclusions
该工作通过分子水平设计实现填料结构-功能一体化，为开发长效抗菌牙科复合材料提供新范式。未来可进一步探索孔道尺寸与Zn²⁺释放速率的构效关系，推动个性化修复材料发展。