增材制造牙科托盘材料的力学与粘接性能研究：可持续性材料的创新评估

本研究针对传统光固化丙烯酸树脂(LC PMMA)牙科托盘的环境可持续性问题，通过对比四种增材制造(AM)材料（DLP光敏树脂、PLA、再生PLA及PETG）的力学性能与粘接强度，发现再生PLA和PETG在抗弯/抗拉强度上与LC PMMA无显著差异(p>0.05)，且所有AM材料粘接强度显著优于传统材料(p<0.05)，为环保型牙科托盘材料选择提供了科学依据。

　　

在数字化牙科快速发展的今天，传统光固化丙烯酸树脂(LC PMMA)制作的牙科定制托盘面临两大挑战：一是生产流程耗时且产生大量不可降解废弃物，二是材料回收困难加剧了医疗塑料污染。据研究显示，单次牙科诊疗可产生多达50件一次性塑料制品。与此同时，增材制造(AM)技术如熔融沉积成型(FDM)和数字光处理(DLP)为可持续材料应用开辟了新途径，但其在牙科托盘领域的力学性能和临床适用性尚未明确。

为解决这一难题，研究人员系统评估了四种AM材料（DLP光敏树脂、原生PLA、再生PLA和PETG）与传统LC PMMA的力学性能差异。通过ISO 527-2和ISO 20795-1标准测试，采用万能试验机(Instron)进行拉伸/弯曲试验，结合共聚焦显微镜和扫描电镜(SEM)分析表面形貌，并考察0°/45°/90°打印方向对粘接强度的影响。样本队列每组10个(n=10)，数据通过PRISM 10软件进行ANOVA和Kruskal-Wallis检验(p<0.05为显著性阈值)。

研究结果

1. 拉伸强度：再生PLA以44.179±6.277 MPa居首，与LC PMMA(43.942±7.437 MPa)无统计学差异(p>0.05)，PETG(37.001±2.274 MPa)次之，DLP树脂(22.693±5.642 MPa)表现最弱。
2. 弯曲性能：再生PLA与PETG再次与LC PMMA相当，而原生PLA和DLP树脂显著较弱(p<0.05)。
3. 粘接强度：所有AM材料均显著优于LC PMMA(p<0.05)，其中再生PLA在0°打印时粘接最强，PETG则在0°/90°时表现最佳。共聚焦分析显示表面粗糙度是影响粘接的关键因素。

结论与意义
该研究首次证实再生PLA和PETG可作为LC PMMA的环保替代品，其力学性能满足临床需求且粘接性能更优。打印方向优化策略（再生PLA选0°、PETG选0°/90°）为临床实践提供了具体指导。更重要的是，研究将材料可持续性纳入评估体系，推动牙科行业向"绿色制造"转型。论文发表于《Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials》，为AM技术在牙科应用提供了关键数据支撑，同时呼应了全球医疗减塑的迫切需求。