非水解溶胶-凝胶法合成钙铌酸盐生物活性颗粒及其在牙科粘接剂中的应用研究

针对牙科修复体界面继发龋和胶原降解问题，研究人员通过非水解溶胶-凝胶法合成钙铌酸盐(CaNb2O6)颗粒，将其掺入自酸蚀粘接剂(5-10 wt%)。结果表明，该颗粒具有显著Ca2+释放(48 mM/28天)、羟基磷灰石沉积及pH缓冲能力(pH 10/1h)，且不影响粘接剂机械性能(μTBS、CS、SMH)和细胞活性，为开发兼具生物活性和力学性能的牙科材料提供新策略。

　　

在全球牙科临床中，每年有超过2亿例修复体因界面继发龋和材料水解失效需要更换。这一问题的核心在于传统树脂复合材料缺乏生物活性，无法抑制细菌增殖或促进牙体组织再矿化。尽管钙磷酸盐和生物活性玻璃(BAG)已被用于增强材料性能，但其硅基网络结构对铌(Nb)等活性元素的承载能力有限。为此，研究人员突破性提出以钙铌酸盐(CaNb₂O₆)作为新型生物活性填料，通过非水解溶胶-凝胶法实现材料成分与形态的精准调控。

研究采用透射电镜(TEM)、激光衍射(LD)等技术证实合成的CaNb₂O₆颗粒呈不规则形态(平均4.68 μm)，Ca/Nb比为3:1，并保留前驱体试剂中的Cl离子。X射线衍射(XRD)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)显示其半晶态特性，在pH 4-7环境中持续释放Ca²⁺(28天达48 mM)，并能在1小时内将pH提升至10。扫描电镜(SEM)观察到颗粒表面羟基磷灰石沉积，证实其矿化诱导能力。当以5-10 wt%掺入自酸蚀粘接剂时，微拉伸强度(μTBS)等力学指标无显著变化(p=0.363)，SEM-EDS检测到粘接剂内部形成Ca-P沉淀，细胞实验显示良好生物相容性。

Particles synthesis
通过非水解溶胶-凝胶法，将五氯化铌(NbCl₅)与氯化钙(CaCl₂)在氩气保护下于110°C回流反应4小时，形成凝胶后经干燥煅烧获得目标产物。

Particle characterization
TEM显示颗粒兼具球形和矩形形态，激光衍射测定平均粒径4.68 μm。EDS证实Ca/Nb化学计量比为3:1，XRD谱图与标准卡片JCPDS 46-0110匹配，FTIR检测到Nb-O-Nb(820 cm^-1)和Ca-O(1420 cm^-1)特征峰。

Discussion
区别于传统共沉淀法，本研究首次通过非水解溶胶-凝胶路线合成CaNb₂O₆，其独特的-Si-O-Nb-链结构比硅基BAG更利于离子释放。高Ca²⁺释放量与pH缓冲能力协同促进羟基磷灰石成核，而粘接剂力学性能的稳定性表明其临床适用性。

Conclusion
该研究开创性地将钙铌酸盐生物活性颗粒引入牙科粘接系统，其矿化诱导、抗菌潜力和力学兼容性为开发"智能"牙科材料提供新范式。非水解溶胶-凝胶法的成功应用，为设计含高价金属离子的功能化生物材料开辟了道路。