3D打印树脂修复材料的打印方向对其吸水性、溶解性及单体释放的影响研究

推荐：本研究针对3D打印牙科树脂修复材料在口腔环境中的长期稳定性问题，系统评估了打印方向（0°、45°、90°）对5种3D打印树脂（2种永久性、3种临时性）的吸水性（sorption）、溶解性（solubility）及单体释放（monomer elution）的影响。通过DLP技术打印样本，采用ISO 4049标准测试90天人工唾液浸泡数据，结合UHPLC/MS分析单体释放量。结果显示打印方向对吸水性有统计学影响但临床差异微小，而材料类型显著影响性能，其中临时材料ND的吸水性（57.1 μg/mm3 ）超出ISO标准，且所有3D打印材料单体释放量（50.5-87.4 μmol/L）均高于铣削材料LU（7.6 μmol/L）。该研究为临床选择3D打印树脂提供了关键数据支持。

　　

随着3D打印技术在牙科修复领域的快速普及，树脂类修复材料的临床应用日益广泛，但其在潮湿口腔环境中的长期稳定性始终是悬而未决的关键问题。尽管这类材料展现出优异的机械性能，但水分子渗透导致的聚合物降解、未反应单体的潜在释放，以及由此引发的生物相容性风险，始终困扰着临床医生和研究者。尤其值得注意的是，打印方向作为3D打印特有的工艺参数，可能通过影响材料层间结构而改变其物理化学特性，但此前尚无研究系统探讨这一因素对材料耐久性的影响。

为填补这一空白，Shaymaa Mudhaffer等研究者开展了一项开创性研究，通过对比5种3D打印树脂（包括2种永久修复材料VarseoSmile Crownplus/VCP和Crowntec/CT，3种临时修复材料C&B MFH/ND、Dima C&B temp/DT和GC temp print/GC）在不同打印方向（0°、45°、90°）下的性能表现，并与两种铣削树脂材料（Lava Ultimate/LU和Telio CAD/TC）进行对照。研究采用数字光处理（DLP）技术制备样本，严格按照ISO 4049标准进行90天人工唾液浸泡实验，同时运用超高效液相色谱-质谱联用技术（UHPLC/MS）定量分析单体释放情况。

关键技术方法包括：1）使用ASIGA MAX UV DLP打印机以50 μm层厚制备标准试样；2）通过人工唾液浸泡结合精密称重法测定吸水性（sorption）和溶解性（solubility）；3）采用75%乙醇/水溶液作为提取介质模拟口腔环境；4）应用UHPLC-MS/MS检测双酚A乙氧基二甲基丙烯酸酯（bis-EMA）、双酚A-甘油二甲基丙烯酸酯（bis-GMA）、三乙二醇二甲基丙烯酸酯（TEGDMA）和聚氨酯二甲基丙烯酸酯（UDMA）四种单体的释放量；5）通过灰化法测定无机填料含量。

材料与方法
研究设计涵盖7种树脂材料，其中5种为3D打印材料，2种为铣削对照材料。试样分为14×14×1 mm（吸水性/溶解性测试）和10×10×2 mm（单体释放测试）两种规格。所有3D打印试样均经过机械抛光至标准尺寸，并在37°C人工唾液中储存90天，定期测量质量变化。单体释放实验采用75%乙醇/水溶液作为提取介质，通过外标法进行定量分析。

结果

1. 吸水性/溶解性：打印方向对吸水性有显著统计学影响（P=0.008），但差异幅度较小（0.8-3.7 μg/mm³
   ）。临时材料ND的吸水性（57.1 μg/mm³
   ）超出ISO 4049标准限值（40 μg/mm³
   ），而其他材料均符合标准。永久性3D打印材料VCP和CT表现出最低的吸水性（9.4-9.8 μg/mm³
   ）和溶解性（0.02-0.9 μg/mm³
   ）。

2. 单体释放：打印方向对单体释放无显著影响（P=0.774）。临时材料GC释放总量最高（87.4 μmol/L），显著高于永久材料（50.5-51.3 μmol/L）。所有3D打印材料的单体释放量均高于铣削材料LU（7.6 μmol/L）。bis-EMA和UDMA是主要释放单体，其中GC的UDMA释放量达33.2 μmol/L。

3. 填料含量：铣削材料LU填料含量最高（73.5 wt%），与吸水性呈负相关（r²
   =0.739）。永久性3D打印材料CT和VCP填料含量相当（约33 wt%），显著高于临时材料（ND仅19.5 wt%）。

讨论与结论
本研究首次系统揭示了3D打印方向对牙科树脂性能的影响规律：虽然统计学上显著，但0°、45°和90°打印方向间的吸水性差异（<3.7 μg/mm³
）可能不具备临床意义。更关键的是材料类型的选择——永久性3D打印材料展现出与铣削材料相当的稳定性，而临时材料（尤其是ND）的高吸水性和GC的高单体释放量（含26.2 μmol/L TEGDMA）需引起临床警惕。

研究创新性地发现：1）填料含量与吸水性呈显著负相关，解释了永久材料性能优势；2）3D打印材料普遍存在较高单体释放，可能与光固化工艺限制有关；3）bis-EMA和UDMA作为3D打印树脂主要成分，其释放动力学特征为材料改良提供了方向。尽管所有检测单体浓度均低于细胞毒性阈值（如UDMA的EC₅₀
为130-270 μmol/L），但长期累积效应仍需进一步研究。

该成果发表于《The Journal of Prosthetic Dentistry》，为临床选择3D打印树脂提供了重要依据：对于长期修复，VCP和CT是可靠选择；而临时材料使用时需权衡其较高溶解性和单体释放风险。研究同时提示，通过优化填料配比和改进后固化工艺，有望进一步提升3D打印树脂的长期稳定性。