《Polymers》：Assessment of Surface Roughness and Bacterial Adhesion of Occlusal Splints Fabricated with Different Layer Thicknesses, Polishing Techniques and Build Orientations
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本研究评估了构建方向、层厚和抛光方案对咬合板表面粗糙度及细菌粘附的综合影响。研究人员使用基于数字光处理（DLP）的3D打印机，为每组制作了十个盘状样本（直径16毫米，厚度3毫米）。样本采用咬合板树脂，以两种构建方向（0°和90°）和两种层厚（50微米和100微
本研究评估了构建方向、层厚和抛光方案对咬合板表面粗糙度及细菌粘附的综合影响。研究人员使用基于数字光处理（DLP）的3D打印机，为每组制作了十个盘状样本（直径16毫米，厚度3毫米）。样本采用咬合板树脂，以两种构建方向（0°和90°）和两种层厚（50微米和100微米）打印。使用接触式轮廓仪测量表面粗糙度，并使用分光光度计通过测量变形链球菌（Streptococcus mutans）的光密度（OD）读数来评估细菌粘附。通过场发射扫描电子显微镜（SEM）观察表面形貌。统计分析使用jamovi软件进行。由于数据不完全满足正态性和/或方差齐性假设，研究人员应用了稳健方差分析。抛光方案对表面粗糙度（Ra）值有显著影响。未抛光样本显示出最高的Ra值，而机械抛光结合离心处理则产生最低的Ra值。对于细菌粘附，抛光方案、层厚或构建方向均未观察到显著的主效应。SEM结果支持了粗糙度结果。表面粗糙度主要受抛光方案及其交互作用的影响，而细菌粘附则保持相对稳定。Ra与OD之间的弱相关性表明，仅凭表面粗糙度不能可靠预测细菌粘附。
**研究背景与意义**
颞下颌关节紊乱及相关关节疼痛常通过咬合板进行治疗。咬合板覆盖上颌和/或下颌牙齿的
面及切端，旨在提供均匀平衡的咬合接触，而不改变下颌休息位或牙列咬合关系。设计良好的咬合板有助于建立咀嚼肌、关节盘复合体、关节、韧带、骨骼、牙齿及相关支持结构之间的和谐功能关系。聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）是制造咬合板最常用的材料。随着数字技术的发展，咬合板的制造方法已从传统的减材技术扩展到计算机辅助设计/计算机辅助制造（CAD/CAM）系统。近年来，增材制造（AM）技术，特别是3D打印，因其生产速度快、材料浪费少、成本效益高和精度高等优点，已成为一种替代方案。然而，增材制造的逐层沉积过程可能会产生阶梯状表面特征，从而影响表面完整性，增加粗糙度。表面粗糙度是关键特性，因为超过0.2微米的粗糙度值与微生物定植增强相关，而约0.5微米的表面不规则性可能被患者在使用中察觉。制造精度和机械性能受增材制造技术类型、打印机、材料以及打印参数（如层厚、打印方向、构建平台位置）、抛光和后处理方法的影响。后处理是3D打印设备制造的基本阶段，对最终性能有重要影响，包括清洁、后固化以及抛光、树脂涂覆和上釉等各种表面精加工方法。尽管先前研究评估了抛光和树脂涂覆方案对3D打印咬合板材料的影响，但关于表面精加工方法与后固化条件对3D打印咬合板树脂表面性能的综合影响信息有限。因此，本研究旨在系统评估不同制造参数对3D打印咬合板表面粗糙度和变形链球菌粘附的影响，为优化临床性能提供依据。该研究发表于《Polymers》期刊。
**主要技术方法**
研究人员采用基于数字光处理（DLP）的3D打印系统（Max UV, Asiga）和专用咬合板树脂（Dentafab Powerresins）制造盘状样本（直径16毫米，厚度3毫米）。研究设置了两个构建方向（0°和90°）和两个层厚（50微米和100微米）。后处理包括两种清洁方式：酒精超声清洗和离心处理。随后，根据抛光方法将样本分为四个亚组：酒精清洗后机械抛光（A + M）、酒精清洗后树脂涂覆（A + RC）、仅酒精清洗不抛光（A + NP）以及离心后机械抛光（C + M）。表面粗糙度（Ra）使用接触式轮廓仪（Mitutoyo SJ-400）测量。细菌粘附评估选用变形链球菌（ATCC 25175）标准菌株，通过分光光度计测量培养后菌液在630纳米波长下的光密度（OD）值来量化。样本表面形貌通过场发射扫描电子显微镜（SEM）进行观察。统计分析采用jamovi软件，由于数据不满足参数检验前提，使用稳健方差分析评估各因素主效应及交互作用，并通过Spearman秩相关分析Ra与OD的相关性。
**研究结果**
**3.1. 表面粗糙度**
稳健方差分析显示，抛光方法对表面粗糙度（Ra）有显著主效应（p < 0.001）。在所有组中，A + NP（仅酒精清洗不抛光）方法产生的平均Ra值最高，而C + M（离心后机械抛光）方法始终产生最低的Ra值。机械抛光（A + M）和树脂涂覆（A + RC）显示出中等粗糙度水平。层厚的主效应不显著（p = 0.272），表明当跨抛光方法和方向平均时，50微米和100微米层的Ra值具有可比性。同样，构建方向的主效应也未达到统计学显著性（p = 0.063）。然而，观察到显著的抛光×层厚交互作用（p < 0.001），表明抛光方法对Ra的影响取决于层厚。具体而言，A + NP方法导致的Ra增加在100微米层厚时比50微米层厚时更为明显，而C + M抛光在两种厚度下均保持相对较低的Ra值。此外，还检测到显著的抛光×层厚×方向三因素交互作用（p < 0.001），这表明表面粗糙度并非由单一因素决定，而是抛光方案、层厚和构建方向综合作用的结果。
**3.2. 细菌粘附**
抛光方法（p = 0.078）、层厚（p = 0.496）和构建方向（p = 0.607）对光密度（OD）值（代表细菌粘附）的主效应均不显著。当这些因素独立考虑时，平均OD值在不同抛光方案和厚度水平上保持相对稳定。然而，观察到显著的抛光×方向交互作用（p < 0.001），表明抛光对OD的影响取决于构建方向。具体来说，某些抛光方法在垂直方向样本中产生的OD值高于水平方向样本。抛光×层厚交互作用不显著（p = 0.105），层厚×方向交互作用也不显著（p = 0.831）。相比之下，三因素交互作用（抛光×层厚×方向）具有统计学显著性（p < 0.001），表明当同时考虑所有三个参数时，OD会发生细微但有意义的变化。
**3.3. 表面粗糙度与细菌粘附的相关性**
Spearman相关分析显示，Ra值与OD值之间存在弱负相关（r = -0.155），该相关性处于统计学显著性的临界点（p = 0.050）。这表明表面粗糙度的增加往往与光密度的轻微降低相关，但这种关系较弱，需谨慎解读。
**3.4. 表面形貌**
SEM图像显示，所评估各组之间的表面微观结构存在明显差异。抛光样本表现出最光滑的表面，仅观察到轻微的划痕和表面不规则。相比之下，未抛光组显示出最明显的沟槽和颗粒状特征。与50微米组相比，100微米组的表面不规则性明显更多。此外，在酒精清洗组中观察到显著的表面不规则性。除了微小的表面缺陷外，垂直和水平打印组在SEM分析中表现出相似的表面形态。
**讨论与结论**
**讨论部分总结**：本研究系统评估了十六种不同增材制造方法制备的咬合板样本的表面粗糙度及其细菌粘附情况。结果表明，表面粗糙度主要受抛光方案及其与层厚和方向的交互作用影响，而细菌粘附则相对稳定，主要通过交互效应而非主要因素受到影响。Ra与OD之间的弱相关性表明，在该材料体系中，仅凭表面粗糙度不能强有力地预测细菌粘附行为，因此研究的部分零假设被拒绝。研究人员指出，细菌粘附是一个受多因素影响的过程，不仅取决于表面形貌，还受表面自由能、疏水性、材料成分以及唾液获得性膜形成等物理化学性质的影响。抛光（特别是C + M方法）能有效降低表面粗糙度，且无需额外涂层，在临床环境中是一种实用且可重复的表面精加工方法。然而，树脂涂层的长期耐久性（如磨损、分层和降解）仍有待考察。此外，层厚和构建方向虽无显著主效应，但通过交互作用影响最终性能。SEM观察支持了粗糙度测量结果，并揭示了清洁方式（如酒精）可能通过溶剂渗透引入表面不规则性。本研究局限性在于仅评估了一种3D打印系统和一种咬合板树脂，且表面处理方法有限。未来研究应评估更广泛的打印材料、后固化条件和表面精加工方法。
**结论翻译**：总体而言，这些发现表明表面粗糙度受抛光方案及其与层厚和方向的交互作用的强烈影响。C + M（离心后机械抛光）方法产生了最低的Ra值，是优化3D打印咬合板表面性能的一种临床可行方法。光密度（代表细菌粘附）相对更稳定，主要受交互效应而非主要因素的影响。Ra与OD之间的弱相关性表明，在该材料体系中，仅表面粗糙度并不能强有力地预测细菌粘附。
