釔穩定氧化鋯是我們在日常生活中很常見的一種陶瓷材料，具有極佳的室溫力學性能，同時還具有生物安全性和低熱導率，因此成為了理想的牙科修復陶瓷材料。但它若不經著色處理，呈現出的是白堊色，沒辦法滿足臨床上對牙齒配色的要求。

為了達到天然牙的呈色效果，臨床上使用時會對材料進行著色處理。稀土元素具有獨特的光學性能，發色性好、呈色穩定，在陶瓷領域已有廣泛的運用，但在運用于牙科材料著色時，需考慮到符合天然牙的色度范圍，加之部分元素本身性能的限制，目前應用于牙科著色的稀土元素并不多，主要為Ce、Pr、Er、Nd等。

上圖中作為基底材料的氧化鋯為淡黃色，與飾面材料組合呈現出自然牙效果

一、稀土著色劑的上色方式

1.浸泡著色法

為了使臨床所使用的修復體達到仿天然牙的呈色效果，臨床上多采用預燒體浸泡法對其進行外染著色，即對預燒結后的氧化鋯坯體進行外著色。采用染色液染色方法操作簡單，但容易著色不均勻，受操作影響較大。

目前市面上很多染色液產品其主要著色成分都為稀土元素，如國內愛爾創公司申請的染色液專利，其中制備著色溶液的著色劑就選自Pr、Ce、Er、Nd中的兩種或兩種以上稀土金屬離子的化合物。

染色液浸泡后的氧化鋯義齒剖面圖（圖源：愛爾創官網）

2.粉體混合法

粉體混合法（預成著色法）是在氧化鋯高溫燒結前將著色劑與初始粉體混合進行著色，高溫下著色離子以固溶形式進入ZrO₂晶格而呈色，包括機械化學法、非均勻沉淀法等。

此法避免了浸泡著色時因預燒體厚度、顯微結構及臨床著色工藝等各因素不一而導致的著色不均，且對材料的明度影響較小。但因著色劑摻雜時對氧化鋯粉體的改性，從而影響燒結后材料的性能。

不同上色方式對比（B2、C2、D2色的色差逐漸增大）

二、稀土元素著色對材料的性能影響研究

臨床上對牙科陶瓷具有兩項重要要求，一是力學性能；二是生物安全性。氧化鋯陶瓷在這兩方面的表現都較為優秀，但是摻雜著色劑后，對其材料晶相及密度等性質均有一定影響，因此在使用稀土著色劑對其進行美化的同時，需最大程度地減少對材料性能的影響。

1.對材料力學性能的改變

研究表明，人類后牙區的最大咬合力可達到700 N或更高，因此臨床修復體應用的陶瓷材料其彎曲強度應在800 MPa以上為佳。根據目前的研究結果看來，添加的微量成分會對氧化鋯的機械性能產生一定的影響，但只要合理控制著色氧化物的含量，不會影響其臨床效果，有時部分著色劑還會增加其機械性能。

舉例：Shah等以1wt.%、5wt.%、10wt.%的乙酸鈰和氯化鈰兩種鈰鹽溶液為染色液對氧化鋯試件進行外染，著色后材料平均密度與未著色組相當，晶格常數及晶粒尺寸略微增大，彎曲強度隨溶液濃度增大而降低

2.著色后材料細胞毒性的研究

醫學生物材料在臨床應用之前，需要經過科學的生物安全性檢測，細胞毒性是生物安全性的重要指標之一。用于牙科全瓷材料著色的稀土元素主要為輕稀土族，盡管輕稀土可能存在某種毒性，但低濃度的輕稀土具有顯著的抑癌、抗誘變作用，且其作為著色劑的添加是極其微量的。

舉例：黃慧等采用四氮唑鹽比色法(MTT法)，測試了3種稀土氧化物著色劑CeO2、Pr6O11、Er2O3著色后氧化鋯陶瓷瓷塊浸提液的細胞毒性，發現各實驗組的毒性評級為0-I級，達到臨床應用的生物安全要求，可見微量著色劑的添加并未影響材料的生物安全性。

資料來源：

1. 稀土元素在牙科全瓷材料著色中的應用與研究現狀，吳南，石連水，王臻石著。

2. 牙科用氧化鋯陶瓷材料著色的研究進展，楊曉芳，母瑞紅著。

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