纳米氧化锆与纳米氧化锌对加速老化下着色颌面硅橡胶颜色稳定性的比较效应

《International Journal of Biomaterials》：A Comparative Effect of Nano-Zirconia and Nano-Zinc Oxide on Color Stability of Pigmented Maxillofacial Silicone Under Accelerated Aging

　　

本体外研究旨在评估并比较无纳米颗粒着色的颌面硅橡胶（maxillofacial silicone elastomer）与分别经纳米氧化锆（nano-zirconia, ZrO2）和纳米氧化锌（nano-zinc oxide, ZnO）增强的着色颌面硅橡胶在不同时间间隔加速风化（accelerated weathering）后的颜色稳定性。研究人员共制备150个盘状着色颌面硅橡胶试件，分为1个对照组（50个无纳米颗粒着色硅橡胶）与2个实验组（各50个，分别为ZrO2与ZnO增强），分别于200、400和600?h加速风化前后采用分光光度计在CIELAB色空间（Commission Internationale de l’Eclairage LAB）测量颜色，以双向重复测量ANOVA结合Greenhouse–Geisser校正（p < 0.05）分析色差（ΔE）。结果显示两实验组ΔE随时长显著增加，纳米颗粒增强显著随时间影响变色；各时点ZrO2组ΔE最低，其次ZnO组，对照组变色最大；600?h时平均ΔE分别为对照组3.23、ZnO组2.82、ZrO2组2.16，氧化锆增强硅橡胶显更优颜色稳定性。纳米ZrO2在各老化期均较纳米ZnO具更佳变色稳定性，提示其可用于提升颌面硅橡胶修复体的美学寿命。

研究背景方面，先天或获得性面部缺损常需修复体恢复形态与功能，硅橡胶（silicone elastomer）因柔曲强度、生物相容性及拟真肤质被广泛用于颌面康复，但长期临床服务受限于低颜色稳定性，成为修复体更换主因之一。变色源于内在（颜料降解、填料-基质作用、聚合物氧化）与外在（紫外辐照、温湿变、污染）因素，加速风化可短时模拟多年临床老化。纳米颗粒增强可改善聚合物耐环境降解性，其中ZrO₂具高化学耐久与光稳定，ZnO具紫外吸收但久晒易黄变，二者在同条件下的比较数据不足，故研究人员开展此项体外比较。

主要关键技术方法上，研究人员采用体外实验设计，将150个盘状着色Tech-Sil25室温硫化硅橡胶试件按分组（对照组、0.2 wt%纳米ZrO₂组、0.2 wt%纳米ZnO组，粒径30–50 nm与40–60 nm）随机分配，各50例；利用UV老化箱在控温控湿下实施200、400、600?h连续紫外加速风化；以校准分光光度计在基线及各时点测CIELAB坐标（L^*、a^*、b^*），按标准式算ΔE；统计用SPSS 28行双向重复测量ANOVA，Mauchly检验不满足球性时取Greenhouse–Geisser校正，α=0.05。

研究结果部分，3. Results小节中，描述统计显示200?h时对照组ΔE均值0.76±0.09、ZnO组0.50±0.06、ZrO₂组0.28±0.05；400?h升至1.97±0.11、1.60±0.15、1.27±0.09；600?h达3.23±0.06、2.82±0.09、2.16±0.09，ZrO₂组始终最低。方差分析（Greenhouse–Geisser ε=0.878）示时间主效应显著（F=21137.098, p<0.001），时间×组别交互显著（F=138.938, p<0.001），纳米增强显著影响整体颜色稳定，事后比较确认ZrO₂组ΔE显著更低。

讨论部分指出，null假设被拒；紫外诱导光氧化致链断、表面粗化与颜料不稳是时效变色机制；ZrO₂凭惰性物理滤紫外、抑颜料分解而最优，ZnO因光催化氧化致黄变居中；CIELAB坐标示两组ΔL负向暗化，ZnO黄化更显；研究人员自陈限用ΔEab而非CIEDE2000（ΔE00），且体外未含皮屑化妆品与机械清洁，单浓度限制后续需浓度梯度与临床随访。

结论部分翻译：经纳米氧化锆增强的硅橡胶在各老化时点颜色稳定性显著高于纳米氧化锌组及对照组，600?h加速风化后ΔE仍处临床可接受限内；纳米氧化锌试件随暴露延长显更显著变色与附加黄变；将纳米ZrO₂引入颌面硅橡胶有助于提升面部修复体美学耐久性与使用年限。后续研究宜变浓度、混配颗粒及长期临床验证。该文发表于《International Journal of Biomaterials》。