一种用于超透明氧化锆（5Y-PSZ）的玻璃涂层方法的制备、性质及其对粘接强度的影响

《Dental Materials》：Preparation, properties and effects on bond strength of a glass coating method for ultra-translucent zirconia (5Y-PSZ)

　　

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  成功开发了一种新型二氧化硅基SLA玻璃涂层体系，用于超半透明氧化锆（5Y-PSZ）。
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  SLA玻璃涂层提高了超半透明氧化锆（5Y-PSZ）的总透光率（TP）和乳光率（OP），同时降低了其对比度（CR）。
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  SLA玻璃涂层显著增强了5Y-PSZ即刻和老化后树脂水门汀的粘接强度。

引言

氧化锆基陶瓷因其良好的力学性能、化学稳定性、生物相容性和美学性能，被广泛应用于牙科修复体[1]，[2]。所谓高透明或超半透明氧化锆，如5 mol%氧化钇部分稳定氧化锆（5Y-PSZ），因其兼具改进的半透明性和足够的机械强度而受到越来越多的关注。因此，氧化锆修复体的临床应用已扩展到前牙美学修复领域，如贴面、嵌体、高嵌体和微创粘接修复[3]。

尽管具有这些优势，但实现可靠且持久的树脂与氧化锆粘接仍然是一个重大挑战，特别是对于主要依赖粘接固位的微创和无固位形修复体[4]。与二氧化硅基玻璃陶瓷不同，氧化锆是一种致密的多晶陶瓷，化学性质稳定，缺乏玻璃相，这限制了传统氢氟酸（HF）酸蚀和硅烷偶联处理在实现持久粘接方面的有效性[5]。为解决氧化锆陶瓷粘接的固有局限性，已提出了多种表面处理策略，例如喷砂（APA）[6]、摩擦化学二氧化硅涂层法（TSC）[7]、溶胶-凝胶法[8]、磁控溅射二氧化硅基纳米涂层[9]、等离子喷涂[10]，[11]、激光蚀刻[12]、硫酸酸蚀[13]、激光微加工、熔融喷涂[14]和选择性渗透蚀刻[15]。在这些方法中，喷砂结合含10-MDP的树脂水门汀被认为是临床应用中改善微观机械锁结的标准方法[16]。然而，喷砂处理可能会引入表面缺陷，如裂纹和微裂纹，据报道这些缺陷会对氧化锆的力学性能和光学性能产生不利影响[17]，[18]。其他物理化学表面改性技术也已研究，但许多需要专用设备或涉及相对复杂的操作流程[19]。

相比之下，玻璃涂层策略提供了一种有前景的替代方案，通过在氧化锆基底上施加一层可酸蚀的二氧化硅基玻璃层，从而像玻璃陶瓷一样实现后续的氢氟酸酸蚀和硅烷偶联处理。近年来，商业化的玻璃陶瓷涂层系统（Biomic LiSi Connect，BLSC）通过喷涂方式被引入作为氧化锆粘接的玻璃涂层策略[19]。在该技术中，将玻璃陶瓷粉末喷涂在烧结氧化锆的组织面上，然后在适当温度下热处理（895°C，1.5分钟）[20]。该技术声称在氧化锆表面形成了一层可酸蚀的玻璃涂层，从而使表面能够像二硅酸锂一样进行酸蚀、硅烷化和粘接，预期可提高粘接强度[20]，[21]。尽管BLSC技术已商业化，但关于其粘接效果的研究仍然稀少且存在矛盾。例如，据报道，经喷涂玻璃涂层处理并进一步酸蚀和硅烷化的氧化锆，其即刻粘接强度显著低于经喷砂联合含MDP树脂水门汀处理的氧化锆[20]。此外，大多数关于BLSC技术的现有研究都集中在传统氧化锆（3Y-TZP）上[19]，[21]。对于5Y-PSZ，不仅可用证据有限，而且玻璃涂层成分的差异是否会影响涂层特性以及由此产生的粘接和光学性能仍不清楚。

为解决这些局限性，本研究选择了一种实验性SiO?–Li?O–Al?O?（SLA）玻璃粉末作为实验性SLA玻璃涂层系统（GC），因为玻璃成分的变化可能影响涂层的特性，进而影响涂层氧化锆的表面微观结构、光学行为和粘接性能。然而，对于5Y-PSZ，这些关系尚未被充分理解，特别是在比较不同的玻璃涂层系统时。因此，本研究的目的是研究一种实验性SLA玻璃涂层（GC）通过二次热处理施加于5Y-PSZ上，并评估其对表面微观结构、光学性能和剪切粘接强度的影响。采用市售玻璃涂层喷涂系统（Biomic LiSi Connector，BLSC）作为对照材料进行比较。

零假设为：（1）SLA玻璃涂层处理不影响树脂水门汀对5Y-PSZ的光学性能和剪切粘接强度；（2）两种不同玻璃涂层系统（GC和BLSC）处理的氧化锆表面之间剪切粘接强度无显著差异；（3）不同氢氟酸酸蚀时间（20秒和60秒）不影响树脂水门汀对玻璃涂层5Y-PSZ的剪切粘接强度。

章节片段

材料与方法

本研究中使用的材料列于表1中。

SLA玻璃粉末（熔块）的特性

SLA玻璃粉末的玻璃形态和粒径分布如图3a所示，玻璃粉末的粒径约为～7.53μm，且分布范围较宽。玻璃粉末的XRD分析显示没有晶相形成，仅显示为非晶相（图3b）。

热分析结果如图3c和d所示。玻璃粉末的热重分析（TGA）和导数热重分析（DTG）曲线在40至1100°C范围内记录。

讨论

本研究旨在探讨实验性SiO?–Li?O–Al?O?（SLA）玻璃涂层系统（GC）对5Y-PSZ氧化锆表面特性、光学性能和剪切粘接强度的影响，并比较其与市售玻璃涂层系统（BLSC）在不同氢氟酸酸蚀时间下的性能。结果表明，SLA玻璃涂层在喷砂预处理的氧化锆表面形成了可酸蚀的含硅酸盐层，并显著...

结论

基于这项体外研究的发现，得出以下结论：

• 1.
  实验性SLA玻璃涂层策略成功地在5Y-PSZ氧化锆上生成了可酸蚀的含二硅酸锂涂层，并显著提高了热循环前后的树脂-氧化锆粘接强度。
• 2.
  SLA玻璃涂层处理改变了5Y-PSZ氧化锆的光学性能。与未涂玻璃的组相比，涂玻璃系统通常保持有利的光学...

CRediT作者贡献声明

Qianhui Shi: 概念化、方法学、调查、数据管理、形式分析及撰写-原稿准备。Sasiwimol Sanohkan: 概念化、项目管理、监督。Wenya Bi: 调查监督与实验指导。Yi Luo: 数据管理，Chenwei Han: 资源、形式分析。Ricardo M. Carvalho: 撰写-审阅与编辑。Zhuoqun Yan: 验证。Chaimongkon Peampring: 概念化、项目管理、监督、资助

伦理批准

本研究经普林斯宋卡大学牙科学院研究伦理委员会批准（109.3/69–0048）。

资助

本研究未获得来自公共、商业或非营利部门资助机构的任何特定资助。

利益冲突声明

作者声明，他们没有已知的可能影响本文报告工作的竞争性经济利益或个人关系。

致谢

作者衷心感谢Ricardo M. Carvalho在研究设计方面的宝贵指导，以及对手稿的审阅和编辑。作者感谢UPCERA有限公司提供本研究中使用的氧化锆材料和测试设备。

Qianhui Shi|Sasiwimol Sanohkan|Wenya Bi|Yi Luo|Zhuoqun Yan|Chenwei Han|Ricardo M. Carvalho|Chaimongkon Peampring