打印方向、材料–打印机–工作流程系统及上釉对永久冠3D打印树脂表面粗糙度与颜色稳定性的影响

《Journal of Dentistry》：Influence of printing orientation, material–printer–workflow system, and glazing on the surface roughness and color stability of 3D-printed resins for permanent crowns

　　

上釉处理降低了表面粗糙度和颜色变化；上釉组的平均ΔE₀₀仍高于1.8。不同材料–打印机–工作流程系统之间的表面粗糙度存在差异。平均R_a保持在0.2 μm以下；打印方向的影响具有系统依赖性。在所测试系统中，上釉处理改善了与老化相关的表面粗糙度和颜色稳定性。

增材制造（additive manufacturing, AM）及三维打印（three-dimensional printing, 3D-printing）已扩展数字牙科的应用范围，其中光聚合（vat photopolymerization, VP）技术因高分辨率和临床可接受的精度而成为口腔领域广泛采用的方法。早期的打印树脂多用于临时修复，但随着陶瓷填料和纳米颗粒加入丙烯酸类基质的配方进展，永久性3D打印树脂复合材料已可用于永久修复体。对于最终修复体，长期美学稳定性至关重要，颜色变化和表面劣化可能影响患者满意度和临床接受度。表面粗糙度（surface roughness, R_a）与菌斑积聚及光学性能相关，通常0.2 μm被认为是菌斑滞留增多的阈值；颜色变化常用色差（ΔE₀₀）评价。已有研究表明3D打印树脂在老化或染色挑战下的颜色稳定性可能不如传统修复材料。打印方向、材料–打印机–工作流程系统以及上釉（glazing）处理是影响最终性能的潜在因素，但三者共同作用经人工加速老化（artificial accelerated aging, AAA）后对永久冠树脂表面粗糙度和颜色稳定性的证据仍不充分。

因此，本研究旨在评估材料–打印机–工作流程系统、打印方向和树脂上釉对永久3D打印树脂在人工加速老化后表面粗糙度（R_a）和颜色稳定性（ΔE₀₀）的影响，并检验三者是否影响这些指标。零假设为三个因素对表面粗糙度和颜色变化无影响。

研究人员使用三种商用材料–打印机–工作流程系统：SA（Saremco Print Crowntec，瑞士）、VS（VarseoSmile Crown Plus，德国）、CC（Ceramic Crown，美国），以0°、45°、90°三种打印方向和上釉/未上釉两种表面状态制备盘状试件，共18组，每组10个样本。经标准化抛光、上釉和300小时氙灯加速老化后，采用原子力显微镜（AFM）和分光光度计测量R_a与ΔE₀₀。结果显示上釉显著降低R_a和ΔE₀₀；材料–打印机–工作流程系统间存在差异；打印方向对R_a的影响因系统而异，但对ΔE₀₀无显著影响。所有平均R_a均低于0.2 μm，但上釉组的平均ΔE₀₀仍高于1.8可接受阈值。

主要的关键技术方法包括：通过CAD软件设计直径10 mm、高1.5 mm的盘状试件，经STL文件导入各系统切片软件，分别使用SLA（VS）或DLP（SA、CC）打印机以50 μm层厚打印。打印方向为0°、45°、90°。表面处理中，上釉组采用Palaseal材料均匀涂布并光固化。人工加速老化采用氙灯老化仪（Ci3000+ Weather-Ometer），按ISO 7491标准执行300小时曝光，累计紫外能量150 kJ/m²。采用原子力显微镜（AFM）接触模式在湿态下测量表面粗糙度，用分光光度计（UltraScan PRO）在D65光源、10°观察角下测量色差，并用ANCOVA/ANOVA及Bonferroni事后检验进行统计分析。

3.1 表面粗糙度（R_a）
在未上釉样本中，基线R_a仅SA系统出现方向相关差异（90°比0°粗糙），VS和CC无差异；三个系统在所有方向均存在显著差异，CC最粗糙（43.54–46.13 nm），SA最光滑（32.31–34.82 nm），VS居中。经氙灯老化后，方向对SA和CC有显著影响（SA的0°最光滑，CC的90°最粗糙），对VS无影响；系统间差异仍显著，CC最高（92.58–96.87 nm），SA最低（60.62–63.98 nm）。上釉显著降低了所有系统的R_a，基线平均值降至4.95–6.87 nm；方向对基线和老化后R_a基本无影响，仅VS在老化后90°方向比0°和45°更光滑。CC在上釉后仍最粗糙，VS和SA在90°方向差异不显著。所有上釉和未上釉组在老化后的调整平均R_a均低于0.2 μm菌斑滞留阈值。

3.2 颜色稳定性（ΔE₀₀）
在未上釉样本中，打印方向对三个系统的ΔE₀₀均无显著影响；CC的ΔE₀₀（5.91–6.30）在多数情况下高于SA（5.19–5.65），但VS与两者差异多不显著。上釉后，所有组的ΔE₀₀显著降低至2.03–2.38，方向影响仍不显著，且大多数系统间差异消失。所有平均ΔE₀₀均超过感知阈值0.8，未上釉组显著超过可接受阈值1.8，上釉组虽明显改善但仍超过1.8。

研究人员在讨论中指出，零假设被部分拒绝。材料–打印机–工作流程系统和上釉影响表面粗糙度与颜色稳定性，而打印方向仅在某些系统中影响粗糙度，不影响颜色变化。氙灯老化同时包含紫外辐照、温度、湿度与水喷淋，比单一因素测试更具模拟性。系统间差异可能与树脂基质化学、填料特性、光引发剂系统等有关。上釉通过填充表面微缺陷和封闭表面，减少水渗透和色素吸附，从而改善老化后的表面和颜色稳定性。但上釉组的ΔE₀₀仍高于临床可接受阈值，提示即使上釉也不能完全消除老化引起的变色。研究还提到，打印方向对颜色的影响有限，与既往报告一致。

在本实验室研究的局限性内，表面粗糙度因材料–打印机–工作流程系统而异，打印方向仅对特定系统的老化后粗糙度有影响，但未显著影响颜色稳定性。上釉降低了表面粗糙度和与老化相关的颜色变化。然而，调整基线后最高的老化后平均R_a为96.87 nm（约0.097 μm），低于引用的0.2 μm菌斑滞留阈值；上釉组的平均ΔE₀₀为2.03–2.38，仍高于1.8可接受阈值。这些发现支持在测试条件下改善老化相关的表面和颜色稳定性，但未确立菌斑滞留优势或长期临床耐久性。