传统与CAD/CAM制作义齿基托材料的残留单体与挥发性可浸出物：GC-MS分析与表面表征

《Clinical Oral Investigations》：Residual monomers and volatile leachable substances of conventional and CAD/CAM-fabricated denture base materials — GC-MS analysis and surface characterization

　　

目的：用于义齿制作的甲基丙烯酸酯类（methacrylic acid ester）树脂会释放可能与口腔组织相互作用的残留单体和可浸出物质。随着CAD/CAM（计算机辅助设计与制造）技术的日益普及，需要对不同聚合方法制得的可浸出物质谱和表面特性进行系统性比较。材料与方法：研究人员采用气相色谱-质谱联用（GC-MS）比较了四种义齿材料——自聚合、热聚合、铣削和3D打印——的化学成分及可浸出物质谱。表面粗糙度通过共聚焦显微镜进行评估。结果：GC-MS筛查在固体试样中检测到24种不同的化合物。在基于甲基丙烯酸甲酯/聚甲基丙烯酸甲酯（MMA/PMMA）的材料中，甲基丙烯酸甲酯含量以热聚合树脂最高，其次为自聚合和铣削材料，而3D打印树脂中未检出，这与其不含MMA的配方一致。在所有组别中，提取物中MMA水平均未超过阴性对照。抛光面的表面粗糙度相近（R_a≈0.21–0.25 μm），与扫描电子显微镜（SEM）结果一致；但未抛光的组织接触面粗糙度则随材料而异（R_a 0.37–1.03 μm）。结论：制造方法和材料配方均会影响义齿树脂中挥发性和半挥发性可提取物。由于目前的GC-MS筛查可能无法可靠捕获高分子量双甲基丙烯酸酯（如Bis-EMA和UDMA），新型CAD/CAM材料需要额外的补充毒理学评价。临床相关性：CAD/CAM义齿树脂的可浸出物质谱，尤其是3D打印材料中检出的特定化合物，强调了需要材料特异性生物相容性数据，以支持临床材料选择和患者安全。

论文解读：传统与CAD/CAM义齿基托材料的残留单体与可浸出物质谱

**一、研究背景与问题**

聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）及其相关甲基丙烯酸酯类材料自1937年起就是口腔修复领域的基石，广泛用于制作全口和局部可摘义齿及咬合板。传统加工方法包括热聚合和自聚合，而近年来引入的CAD/CAM技术则包括对预聚树脂块的铣削加工和光固化树脂的3D打印。尽管这些材料应用广泛，但聚合过程中的单体转化不完全会导致残留单体和可浸出物质（如甲醛、邻苯二甲酸酯及软化剂等）释放到唾液中，与口腔黏膜细胞相互作用，可能引发局部炎症反应或全身效应。已有研究表明，热聚合树脂的残留单体含量通常低于自聚合树脂，而CAD/CAM铣削材料因工业预聚合条件可控，可能具有更好的化学稳定性；3D打印材料则可能因后固化不足而有较高的可浸出性。随着CAD/CAM技术在修复临床中的普及，有必要系统比较不同聚合方法所得义齿基托材料的可浸出物质谱和表面特性，以评估其生物相容性。本研究针对这一问题，选择了两种CAD/CAM制作（铣削和3D打印）和两种传统加工（自聚合和热聚合）的甲基丙烯酸酯类义齿基托材料，评估其化学成分和可浸出物谱，并检验“CAD/CAM材料释放的甲基丙烯酸酯单体少于传统树脂”的假设。

**二、研究设计与关键技术方法**

研究对象为四种圆柱形义齿基托树脂试样：铣削组（PreP，Temp Basic Tissue，Zirkonzahn，意大利）由预聚树脂块经CNC铣削制成；3D打印组（PP，Denture Base Resin OP，Formlabs，美国）采用立体光刻（stereolithography）打印并按规定进行异丙醇清洗、干燥和405 nm近紫外光后固化；自聚合组（AP，PalaXpress，Kulzer，德国）和热聚合组（TP，Paladon 65，Kulzer，德国）按厂家说明通过注塑装置聚合固化，其中AP在55°C固化30分钟，TP在70–100°C固化2小时。表面粗糙度采用共聚焦显微镜在20倍放大下测量各试样抛光面和未抛光面的算术平均粗糙度（R_a）。可浸出物制备依据DIN EN ISO 10993-5/12标准，以3 cm2/ml的表面积/体积比，在KGM+培养基中于37°C静态浸提48小时。采用气相色谱-质谱联用（GC-MS）对固体材料和提取物进行半定量筛查，化合物以甲苯-D8等效浓度表示，并以扫描电子显微镜（SEM）观察表面形貌。

**三、研究结果**

（1）表面粗糙度：抛光面的R_a在四组材料间相近，范围0.21–0.25 μm；未抛光（组织接触）面的R_a则具有材料依赖性：PreP最大（1.03 μm），AP次之（0.98 μm），TP为0.47 μm，PP最小（0.37 μm）。该结果提示抛光过程可消除材料间表面粗糙度的差异，而与临床相关的未抛光面粗糙度则受材料本身特性影响。

（2）SEM表面形貌：SEM图像显示四种材料的抛光面呈现不同的微观结构：PreP以单向划痕为主；PP表现为不规则的多向细沟，呈近似正交网状排列；AP表面为粗大而密集的单向沟槽，并附着较多松散颗粒碎屑；TP则呈复杂多向交叉划痕，沟槽深浅及方向各异。表面形貌与R_a测量结果部分一致。

（3）GC-MS分析：固体试样中共检出24种化合物。在基于MMA/PMMA的材料中，热聚合树脂TP的MMA含量最高（11068 mg/kg），其次为自聚合AP（4040 mg/kg）和铣削PreP（2254 mg/kg），3D打印PP中未检出MMA，与其不含MMA的配方（Bis-EMA、UDMA和TMPTMA基）相符。此外，AP和TP中检出异丁基甲基丙烯酸酯（412和7840 mg/kg），AP中检出增塑剂柠檬酸乙酰三丁酯（5185 mg/kg），TP中检出苯甲酸苯酯（799 mg/kg）。PP中检出2,4,6-三甲基苯甲醛、对羟基苯甲醚（4-甲氧基苯酚）和2,4,6-三甲基苯甲酸等物质，其中部分为光引发剂TPO的降解产物或单体稳定剂。所有材料提取物中的MMA含量均未超过阴性对照（纯KGM+培养基），表明在短期静态浸提条件下MMA释放可忽略。

**四、讨论与结论**

讨论指出，GC-MS定量为半定量性质，且一次48小时静态提取无法全面模拟长期临床口内环境，因此可能低估长期释放量。PP中未检出Bis-EMA和UDMA，可能是因其高分子量和较低的挥发性或热不稳定性，不能据此判定这些交联剂不可浸出。表面粗糙度虽与微生物黏附和生物膜形成相关，但在本研究中未独立影响MMA释放。其他检出的潜在生物活性物质（如对羟基苯甲醚、drometrizole等）提示，仅依靠GC-MS筛查不足以完成生物相容性评价，需采用液相色谱等技术补充检测。

研究结论（原文翻译）：制造方法和材料配方共同决定了所测义齿基托树脂的残留单体含量和可提取物谱，聚合方法并非孤立变量。在PMMA基材料中，固化材料中的残留单体含量随制造途径而异，CAD/CAM铣削试样最低、热聚合试样最高，但在所测短期条件下所有组别释放至提取介质中的MMA均可忽略。3D打印树脂检出的一组特定成分与其含有Bis-EMA、UDMA和TMPTMA的配方一致；由于本GC-MS筛查可能无法可靠捕获Bis-EMA和UDMA，因此它们在GC-MS结果中的缺失不应被解释为不可浸出的证据。抛光表面的粗糙度在材料间相近，但未抛光的组织接触面粗糙度存在差异。综上，这些发现表明在所测短期条件下MMA释放量低，同时强调在这些材料被无保留地临床采用前，仍需开展基于唾液的长期研究及补充液相色谱分析。