不同后聚合方案对3D打印固定牙科修复体（FDPs）断裂载荷与双体磨耗的影响

《Clinical Oral Investigations》：Impact of different post-polymerization protocols on fracture load and two-body wear of 3D-printed fixed dental prostheses

　　

目的：评估五种后聚合方案（385、400和460 nm发光二极管（LED）；单电容和双电容闪光灯）以及老化对三种用于固定牙科修复体（FDPs）的3D打印树脂的断裂载荷（fracture load, FL）和双体磨耗（two-body wear, TBW）的影响。材料与方法：研究人员使用数字光处理（digital light processing, DLP）技术打印了360个下颌磨牙单单位FDPs，所用材料为两种永久性树脂（Varseo Smile CrownPlus [VAR]、Crowntec [CRO]）和一种临时树脂（Freeprint temp [FRE]）。其中一半样本接受人工老化（480,000次咀嚼循环，5/55°C冷热循环）。使用万能试验机测量FL，通过激光扫描评估TBW。数据采用三因素方差分析、Kruskal–Wallis检验和事后检验进行分析（α = 0.05）。结果：后聚合方案（p < 0.001）和材料（p < 0.001）显著影响FL，而老化无显著主效应（p = 0.100）；三因素交互作用显著（p = 0.009）。初始状态下，460 nm使VAR（1505 ± 251 N）和FRE（1910 ± 237 N）获得最高FL，双电容闪光灯使CRO获得最高FL（1783 ± 333 N）。老化使15种组合中2种组合的FL显著升高、3种组合显著降低。TBW（?0.16至?0.35 mm）在不同方案或材料之间无显著差异。结论：后聚合方案对FL的影响取决于材料和老化水平。老化无总体效应，但在两种组合中使FL升高，可能源于持续聚合。方案选择应考虑材料因素。临床意义：平均断裂载荷超过已报道的最大磨牙咬合力，尽管个别样本低于该范围。双电容闪光灯后固化在所测材料中表现出最稳定的性能。

研究背景与目的
增材制造（3D打印）能够精确高效地制作暂时性与永久性固定牙科修复体（fixed dental prostheses, FDPs），相比传统方法可缩短制作时间、减少材料损耗。常用光固化成型包括立体光刻（stereolithography, SLA）和数字光处理（DLP）。然而，3D打印修复体在部分研究中仍不及传统制造方式，例如CAD/CAM切削的永久树脂具有更高的双轴抗弯强度。后聚合是影响3D打印修复体单体转化率和最终力学性能的关键步骤，但不同光源、波长和方案对长期力学表现的影响尚缺乏比较证据；光引发剂吸收光谱与固化光波长不匹配会导致聚合不完全、残留单体增多。因此，本研究评估五种后聚合方案（385、400、460 nm LED，单电容和双电容闪光灯）及人工老化对三种3D打印树脂FDPs断裂载荷（fracture load, FL）和双体磨耗（two-body wear, TBW）的影响。
关键方法
研究为体外实验，无需伦理审批。样本为360个DLP打印的下颌第一磨牙单单位FDPs，材料包括两种永久树脂（Varseo Smile CrownPlus [VAR]、Crowntec [CRO]）和一种临时树脂（Freeprint temp [FRE]）。五种后聚合方案为：PP1（385 nm LED，180 s）、PP2（400 nm LED，180 s）、PP3（460 nm LED，180 s）、PP4（单电容闪光灯，2000次闪光）、PP5（双电容闪光灯，2000次闪光）。半数样本经480,000次咀嚼循环（50 N、1.3 Hz）和5/55°C冷热循环2400次人工老化。采用万能试验机测定FL，激光扫描仪测定TBW，数字显微镜分析断裂类型；统计采用三因素方差分析、Kruskal–Wallis检验和卡方检验（α = 0.05）。
研究结果
断裂载荷测量结果：三因素方差分析显示，材料（p < 0.001，η_p² = 0.152）和后聚合方案（p < 0.001，η_p² = 0.133）对FL有显著主效应，人工老化主效应不显著（p = 0.100）；材料×老化、老化×方案及三因素交互作用显著。
后聚合方案的影响：对于VAR，初始最高FL由PP3（460 nm）获得（1505 N）；对FRE，PP3亦最高（1910 N）；对CRO，PP5（双电容闪光灯）最高（1783 N）。PP5在所有材料和老化水平下整体高于其他方案，PP1和PP4处于较低端。
材料的影响：PP1、PP2、PP3下，FRE初始FL最高；PP5下VAR最低；老化后不同方案下各材料表现不一，PP4未造成材料间显著差异。
人工老化的影响：老化使VAR在PP1（1075→1350 N）和PP5（1281→1960 N）下FL显著升高，使VAR-PP3、CRO-PP5、FRE-PP3三组显著降低，其余十组无显著变化。
双体磨耗结果：TBW（?0.16至?0.35 mm）在各方案和材料间均无统计学显著差异，但检验效能有限，结果属探索性。
断裂类型结果：断裂类型分布显著受组别影响（χ²(116) = 302.49，p < 0.001）。FRE较多发生4型（多于三块）破坏性断裂；PP5虽提高FL，但也增加4型断裂比例。CRO和FRE各有一件PP4样本在咀嚼模拟中约300,000次循环时折断，均以0 N计入FL分析。
讨论与结论
讨论指出，后聚合方案对FL的影响依赖于材料和老化水平。PP5的宽谱（280–700 nm）和高辐照度可激活更广泛的光引发剂，因而表现优于LED方案；但PP4与PP1同样处于低端，说明单纯宽谱并不足够。LED方案中波长与辐照度相互混杂，难以单独归因于波长。填料含量不能完全解释材料差异。人工老化可引起水吸收、硅烷偶联剂水解和疲劳损伤，但某些组合FL升高，研究人员归因于热老化促进持续聚合、增加交联密度。断裂类型显示高FL不等于更优的抗裂纹扩展能力。平均FL（887–1960 N）超过磨牙区最大咬合力报道值（500–800 N），但个别样本低至259 N，且有两件在老化中失效，不能保证所有样本都有安全余量。
研究结论为：在本研究局限性内，（1）后聚合方案显著影响3D打印FDPs的FL；（2）在所测材料和实验条件下，双电容闪光灯（PP5）相比LED方案具有更优的力学表现；（3）LED方案中没有任何单一波长在所有条件下均占优：初始时460 nm对VAR和FRE最高，400 nm居中，且波长与辐照度混杂；（4）人工老化对FL无总体显著效应，在15种组合中显著降低3种、升高2种，升高可能反映持续聚合；（5）用于长期使用的3D打印修复体的临床成功关键取决于材料选择和后聚合工艺优化；（6）TBW在方案和材料间无显著差异，但受检验效能限制，不能排除小差异。