通过硫醇-烯点击化学方法对功能化短石英纤维进行表面处理，以改善其与牙科树脂复合材料的界面性能和机械性能：模拟与实验的结合

《Advanced Fiber Materials》：Interfacial and Mechanical Behavior of Functionalized Short Quartz Fibers via Thiol-Ene Click Chemistry for Dental Resin Composites: A Combination of Simulation and Experiment

牙科树脂复合材料界面强化研究：通过硫-烯点击化学在石英纤维表面接枝MA-POSS改性层，调控接枝厚度（最佳0.86μm），显著提升复合材料的弯曲强度（+64.8%）、模量（+123.3%）、断裂韧性（+51.2%）和断裂功（+118.7%），分子动力学模拟证实界面结合强度最优，细胞实验验证生物安全性。

　　

摘要

由于填料与基体之间的界面结合强度较弱，开发具有高机械性能的牙科树脂复合材料（DRCs）仍然是一个重大挑战。本文提出了一种合理的界面增强策略，通过硫醇-烯点击化学方法将甲基丙烯酸酯-多面体寡聚硅氧烷（MA-POSS）接枝到硫醇化的短石英纤维（SQFs-SH）上。由此制备的表面功能化纤维（P_xSQFs）通过控制硫醇浓度可以调节接枝层的厚度，其中P_0.33SQFs的表面最为粗糙（Ra = 17.92 nm），而最佳接枝层厚度为0.86 μm。所有P_xSQFs都被纳入基于Bis-GMA的基体中，并通过可见光光聚合制备成牙科复合材料。在所有材料中，含有P_0.33SQFs的DRCs（P_0.33SQFs-DRCs）表现出最高的弯曲强度、模量、断裂韧性和断裂功，分别比未经改性的SQFs填充复合材料提高了64.8%、123.3%、51.2%和118.7%（p < 0.05，n = 6）。同时，使用Gromacs-4.6.7软件包和通用的AMBER力场进行了全原子分子动力学（MD）模拟，以阐明P_xSQFs-DRCs的机械性能和界面行为。结果表明，P_0.33SQFs-DRCs具有最强的界面粘附力，在纤维拔出过程中表现出最高的抗性，并且在纵向和横向单轴拉伸模型下均表现出最大的应力响应。体外和体内的细胞相容性评估证实，这种P_0.33SQFs-DRCs材料没有产生任何不良影响。本研究提供了一种多尺度纤维表面功能化策略，并结合了牙科复合材料界面行为的实验和模拟研究，为下一代具有更高机械可靠性和临床安全性的牙科材料的设计提供了指导。

图形摘要