"白色石墨烯"赋能牙科树脂陶瓷：氮化硼纳米片(BNNSs)增强力学性能与耐磨性的创新研究

【编辑推荐】针对牙科修复材料机械性能不足的临床难题，南京团队创新性地采用机械球磨法制备氮化硼纳米片(BNNSs)增强树脂-陶瓷复合材料。研究发现0.5 wt% BNNSs可使弯曲强度提升18.04%、显微硬度提高19.8%，0.9 wt%组断裂韧性激增73.3%，同时磨损率降低31%。该研究为开发兼具高强度与生物相容性的新一代牙科修复体提供了纳米技术解决方案。

　　

牙齿硬组织缺损不仅影响咀嚼功能，更关乎患者的美观自信。当前临床常用的树脂复合材料和陶瓷修复体虽各具优势，但机械性能与天然牙齿仍存在差距。特别是随着患者对修复体耐用性要求的提高，传统增强材料如钡玻璃粉已接近性能提升瓶颈。更棘手的是，碳基纳米材料如石墨烯虽具卓越力学特性，却因黑色外观和潜在细胞毒性难以应用于牙科领域。

在此背景下，南京研究团队将目光投向被称为"白色石墨烯"的氮化硼纳米片(BNNSs)。这种由硼氮原子构成的六方晶格材料不仅具备与石墨烯相当的力学性能，其生物惰性和半透明特性更完美契合牙科材料的特殊需求。团队在《Dental Materials》发表的研究中，系统评估了不同浓度BNNSs对树脂-陶瓷复合材料性能的影响。

研究采用机械球磨法制备BNNSs，通过三点弯曲强度测试、显微硬度测量和断裂韧性评估等标准方法，结合透射率检测和磨损实验，全面分析了0.3-0.9 wt% BNNSs增强效果。扫描电镜(SEM)用于观察断裂面和磨损表面形貌。

材料与方法
通过XFNANO提供的六方氮化硼(XFBN03-1)原料，采用机械球磨技术制备BNNSs悬浊液。将不同比例(0.3-0.9 wt%)BNNSs与硅烷化钡玻璃粉(平均粒径0.7 μm)、TEGDMA/UDMA树脂基质共混，制备标准测试样条。力学性能测试参照ISO 4049标准，光学性能使用分光光度计测定，磨损实验采用球-盘摩擦仪。

结构表征
SEM显示BNNSs平均横向尺寸为120.9 nm，TEM证实其超薄片层结构。选区电子衍射(SAED)显示BNNSs结晶度良好，XRD谱图中(002)晶面衍射峰证实其层状结构。

力学性能
0.5 wt% BNNSs组展现最佳综合性能：弯曲强度(125.7 MPa)和显微硬度(58.3 HV)分别较对照组提升18.04%和19.8%。断裂韧性则随BNNSs浓度递增，0.9 wt%组达73.3%增幅，揭示BNNSs通过裂纹偏转和桥联机制增强韧性。

光学与耐磨性
透射率随BNNSs添加呈剂量依赖性下降，0.9 wt%组降低22.49%，但仍高于临床标准。0.5 wt%组磨损系数最低(0.42)，磨损率降低31%，SEM显示BNNSs有效抑制填料剥落。

讨论与结论
该研究首次证实机械法制备的BNNSs可同步提升树脂-陶瓷复合材料的强度、韧性和耐磨性。特别值得注意的是，即便在0.9 wt%高浓度下，材料透光率仍满足临床要求，解决了纳米增强与美观性的矛盾。BNNSs通过形成二维网络结构实现应力均匀分布，其极性表面与树脂基体的氢键/共价相互作用增强了界面结合力。这些发现为开发新一代高性能牙科修复材料提供了理论依据和技术路径，展现出纳米技术在口腔医学领域的广阔应用前景。