微晶玻璃在牙齒修復(fù)材料上的應(yīng)用

王征

摘要 本文詳細(xì)分析了牙齒修復(fù)材料對微晶玻璃性能的要求，并詳細(xì)闡述了其制備過程，希望能夠?yàn)槲覈例X修復(fù)材料的發(fā)展提供一定的幫助。

關(guān)鍵詞 微晶玻璃；牙齒修復(fù)材料；制備

微晶玻璃是一種將基礎(chǔ)玻璃進(jìn)行熱處理制成的微晶體和玻璃體均勻分布的復(fù)合材料，因其良好的機(jī)械強(qiáng)度、表面硬度以及生物相容性，在建筑、電子、生物醫(yī)學(xué)等許多領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。微晶玻璃在牙齒修復(fù)材料上的成功應(yīng)用開辟了一個全新的材料領(lǐng)域，為我國材料學(xué)和醫(yī)學(xué)的發(fā)展提供了新的思路。牙齒修復(fù)材料對微晶玻璃的性能要求分析

良好的生物相容性和生物活性：在牙齒修復(fù)材料中，微晶玻璃必須具備較好的生物相容性和生物活性，避免對人體造成不良的影響。微晶玻璃中的許多成分都能夠與人體組織和體液發(fā)生反應(yīng)，在牙齒修復(fù)材料和人體組織間生成結(jié)合層。隨著時間的不斷增加，形成結(jié)合層物質(zhì)的含量也會出現(xiàn)一定的增長，從而具備生物活性。同時，微晶玻璃的組成十分多元化，可以通過對其組成、結(jié)構(gòu)和成分的調(diào)節(jié)豐富其功能。

為了測試一種可切削微晶玻璃的生物相容性，特別選取了新西蘭大白兔進(jìn)行了溶血試驗(yàn)、急性全身毒性試驗(yàn)以及熱原試驗(yàn)等多項(xiàng)試驗(yàn)。從試驗(yàn)結(jié)果來看，該材料的溶血率< 5%，并且在注射材料之后，體溫升高< 0.6℃。由此可見，該材料符合生物材料的要求。

良好的強(qiáng)度和韌性：牙齒是人體中較為堅(jiān)硬的部分，因此牙齒修復(fù)材料也應(yīng)該具備良好的強(qiáng)度，這就對微晶玻璃的強(qiáng)度和韌性提出了較高的要求。一般情況下，微晶玻璃的力學(xué)性能相對較差，脆性較大、抗彎強(qiáng)度不足，很容易產(chǎn)生脆性斷裂，對其在臨床中的應(yīng)用造成了一定的阻礙。為了解決這一問題，必須采取一定的技術(shù)措施提高其強(qiáng)度和韌性。一些研究表明，通過添加氟化鈣或是氧化鋅的方式可以有效改善微晶玻璃的強(qiáng)度。

可切削加工性：在牙齒修復(fù)的過程中，要結(jié)合具體需求將修復(fù)材料加工成不同的形狀，因此牙齒修復(fù)材料的成分必須具備良好的加工性能。為了有效滿足臨床使用的需要，使用一種含有氟磷灰石和氟金云母兩種微晶相的可切削加工生物微晶玻璃，可以在普通機(jī)床進(jìn)行銑、鋸、鉆孔等加工操作。通過添加氧化鋯陶瓷粉或是硅灰石相能夠有效改善其強(qiáng)度。

牙齒修復(fù)材料的制備

微晶玻璃工藝原理分析：將添加了成核劑、具備特定組成的基礎(chǔ)玻璃經(jīng)過加熱處理之后，可以獲得微晶玻璃，即微晶體和玻璃相均勻分布的復(fù)合材料。核化和晶化過程的控制是微晶玻璃制備過程中的重要環(huán)節(jié)之一，在基礎(chǔ)玻璃加熱處理過程中，活化能是實(shí)現(xiàn)玻璃態(tài)向晶態(tài)轉(zhuǎn)變的重要條件，以克服結(jié)構(gòu)單元重排時的勢壘，勢壘越高，活化能量需求越大，玻璃的析晶能力會相應(yīng)降低。勢壘越低，析晶活化能量需求越小，玻璃的析晶能力也會出現(xiàn)一定幅度的提高。成核劑的作用就是降低玻璃晶核生成所需的能量。在配合料熔制的過程中加入適量的成核劑，可以在較低的溫度下完成核化過程，使新晶相在成核劑上長大，成為細(xì)小的晶體。

基礎(chǔ)玻璃的構(gòu)成：在牙齒修復(fù)材料制備時，可以選用MgO-CaO-SiO-P2O5多元系統(tǒng)作為基礎(chǔ)玻璃，其組成范圍，見表l。

具體實(shí)驗(yàn)中的百分組成，見表2。

微晶玻璃在嵌體修復(fù)中的應(yīng)用：嚴(yán)格按照表2的內(nèi)容稱量牙齒修復(fù)材料制備所用的原料，將所有原料放入球磨機(jī)中均勻混合，之后放入鉑坩堝，使用1400～1500℃的硅鉬棒電爐加熱熔融，將熔融之后的玻璃液澆筑成型，在650℃退火爐中進(jìn)行退火。具體熱處理過程如下：首先，在520℃下保溫4h，使玻璃獲得充分的核化。其次，在650℃下保溫1～2h，使核化后的微晶體充分長大，以獲得牙齒修復(fù)材料成品。隨后便可將成型的微晶玻璃應(yīng)用在嵌體修復(fù)中。

關(guān)于牙齒修復(fù)材料制備的分析研究

主要晶相的分布要求：晶化過程中，很容易因局部的體積變化導(dǎo)致裂紋的出現(xiàn)，這會對牙齒修復(fù)材料的質(zhì)量造成嚴(yán)重的影響。因此，必須保障結(jié)晶化過程中形成的精細(xì)粒狀晶相均勻分布在玻璃態(tài)中，此時的微晶體主要是由磷灰石和矽灰石構(gòu)成，前者可提高材料的生物活性，后者則能夠強(qiáng)化材料的機(jī)械強(qiáng)度，更好地滿足牙齒修復(fù)材料的臨床使用要求。

五氧化二鈮和二氧化鈰的作用分析：牙齒修復(fù)材料對顏色范圍寬度的要求較高，保障其能夠和不同患者天然牙齒的顏色保持一致，為了獲得理想的效果，可以在配合料中添加適量的五氧化二鈮和二氧化鈰，這樣不僅能夠起到著色的效果，還能夠使牙齒修復(fù)材料的顏色以及透明度和天然牙齒獲得最佳的匹配效果。同時，五氧化二鈮還能夠使材料顯出的光澤更加接近自然狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對無機(jī)著色劑的有效抑制。

成核劑二氧化鋯的作用分析：首先，成核劑的用量會對晶體的形成產(chǎn)生一定的影響。通過二氧化鋯的添加能夠在一定程度上降低微晶玻璃的析晶溫度，這對于牙齒修復(fù)材料的制備是十分有利的。但是這并不意味著成核劑的用量越多越好。研究人員在對Ca-P-Si系生物微晶玻璃的析晶動力學(xué)研究的過程中發(fā)現(xiàn)，二氧化鋯的用量較少時，析晶的活化能較高，但是隨著氧化鋯用量的不斷增加，析晶的活化能則會呈現(xiàn)出持續(xù)降低的趨勢。直到氧化鋯的用量增至5%時，析晶活化能降到最低點(diǎn)。之后隨著氧化鋯的用量再次增加，析晶活化能則會出現(xiàn)小幅度的提高。由此可見，在牙齒修復(fù)材料制備的過程中，涉及動力學(xué)和熱力學(xué)兩個專業(yè)的內(nèi)容。其次，氧化鋯的用量會對微晶玻璃析晶的晶化指數(shù)產(chǎn)生一定的影響。通過實(shí)踐研究可知，在氧化鋯用量較低的情況下，析晶晶化指數(shù)也相對較低。隨著氧化鋯用量的提高，析晶晶化指數(shù)隨之增大。當(dāng)氧化鋯用量達(dá)到5%時，析晶晶化指數(shù)來到最大值。也就是說，氧化鋯的用量對析晶晶化指數(shù)的影響存在一個最大值，依此可以通過用量的適當(dāng)調(diào)節(jié)獲得最大的析晶晶化指數(shù)，促進(jìn)玻璃析晶。

基礎(chǔ)玻璃的選用：牙齒修復(fù)材料基礎(chǔ)玻璃的組成存在多種系統(tǒng)，如Li20-CaO-Si02或是上文中提到的Ca-P-Si等。此外，在牙齒修復(fù)材料制備的過程中，還可以使用氧化銻以及硝酸銨等作為澄清劑，發(fā)揮出降低玻璃液黏度的作用。

綜上所述，我國在牙齒修復(fù)材料上的研究相較于西方許多國家都存在一定的差距，材料的制備一直是我國醫(yī)學(xué)界研究的重要課題。微晶玻璃是牙齒修復(fù)材料研究的一個重要方向，其獨(dú)有的高生物相容性以及機(jī)械強(qiáng)度，使其在牙齒修復(fù)材料上得到成功應(yīng)用。

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