牙齒具有咀嚼食物、影響面部美觀、輔助發(fā)音等三大功能,一旦脫落便會帶來很多麻煩,因此為了修復(fù)牙齒,具備多種優(yōu)異功能的牙科全瓷牙修復(fù)體被越來越多地應(yīng)用于了臨床。據(jù)悉,
目前國內(nèi)全瓷牙市場空間預(yù)計超過20億元。
常用于全瓷牙修復(fù)體的材料種類可以簡單分為三種,即氧化鋯全瓷牙、鑄瓷牙和氧化鋁全瓷牙。其中二氧化鋯(ZrO2)陶瓷憑借其優(yōu)異的性能,是近年來口腔材料界研究關(guān)注的熱點。氧化鋯陶瓷的優(yōu)勢很突出,它不僅具有良好的機(jī)械性能(斷裂韌性、強(qiáng)度、硬度等)、生物相容性、穩(wěn)定性、美觀性、熱導(dǎo)性和成形性,能很好解決常規(guī)全瓷冠材料強(qiáng)度和韌性不足的問題,而且斷裂韌性和撓曲強(qiáng)度約是氧化鋁陶瓷的兩倍。
可以說,氧化鋯陶瓷優(yōu)異的機(jī)械性能顯著彌補(bǔ)了傳統(tǒng)陶瓷材料在口腔臨床應(yīng)用中出現(xiàn)的韌性低、耐沖擊性差及脆性大等問題,為其在口腔修復(fù)領(lǐng)域中的應(yīng)用及推廣創(chuàng)造了前提,但要真正應(yīng)用于口腔環(huán)境中,要做的工作還有很多。
高透氧化鋯義齒
粉體原料控制
義齒用氧化鋯瓷塊分為白色及彩色兩種,白色氧化鋯瓷塊在義齒加工廠加工時需染色并燒結(jié)后才可呈現(xiàn)出定制式義齒的顏色,而彩色氧化鋯瓷塊無需染色,經(jīng)雕銑機(jī)加工后,通過燒結(jié)即可呈現(xiàn)出定制式義齒的顏色。白色及彩色氧化鋯瓷塊的原材料均為氧化鋯粉,只是存在白色與彩色之分。
氧化鋯陶瓷的研制包括粉體合成、素胚成型、陶瓷燒結(jié)等環(huán)節(jié)。顯然,氧化鋯粉是影響全瓷義齒用氧化鋯瓷塊性能的重要因素。粉體合成方法主要有3類:氣相法、固相法和液相法。考慮到粉體制備的成本和實驗操作的難易程度,液相法是當(dāng)前制備氧化鋯陶瓷前驅(qū)粉體最為廣泛和實用的方法。液相法包括沉淀法、溶膠-凝膠法、水熱法、微乳液法等,其中沉淀法和微乳液法需要精準(zhǔn)控制反應(yīng)條件,增加了實驗難度,溶膠-凝膠法和水熱法是目前制備氧化鋯粉體最為常用的方法。
氧化鋯陶瓷粉體制備工藝
此外,每個生產(chǎn)企業(yè)也須嚴(yán)格把控粉體原料的質(zhì)量及性能指標(biāo),進(jìn)行來料檢驗時對氧化鋯粉的化學(xué)成分、粒徑、密度進(jìn)行檢測,也可于檢測后按照企業(yè)內(nèi)部的要求進(jìn)行試產(chǎn)以確定氧化鋯粉性能指標(biāo)的符合性。
氧化鋯陶瓷增韌
二氧化鋯存在單斜相、四方相、立方相三種不同的晶型。這三種晶型可以相互轉(zhuǎn)化,其中四方相轉(zhuǎn)變?yōu)閱涡毕嗟倪^程稱為馬氏體相變,相變過程中伴隨有3~5%的體積膨脹。而氧化鋯陶瓷在應(yīng)力狀態(tài)下不能發(fā)生滑移,因而材料容易產(chǎn)生裂紋,導(dǎo)致應(yīng)力集中,使氧化鋯陶瓷容易發(fā)生脆性斷裂。
但若在純氧化鋯陶瓷中添加適量的氧化釔、氧化鎂和氧化鈣等氧化物,就能使四方相氧化鋯晶型穩(wěn)定地存在于室溫,添加的氧化物被稱為穩(wěn)定劑。在應(yīng)力誘導(dǎo)作用下,室溫下存在的四方相氧化鋯會發(fā)生馬氏體相變,吸收部分能量,相變產(chǎn)生的體積膨脹會在一定程度上抑制裂紋進(jìn)一步擴(kuò)展這種應(yīng)力誘導(dǎo)的馬氏體相變能夠有效改善陶瓷材料固有的脆性,提高氧化鋯陶瓷材料的斷裂韌性和抗彎強(qiáng)度,使氧化鋯陶瓷成為理想的齒科修復(fù)材料。
氧化鋯常用晶型穩(wěn)定劑-稀土氧化物
其他產(chǎn)品技術(shù)要求
此外,根據(jù)ISO 6872-2015《Dentistry—Ceramic materials》標(biāo)準(zhǔn),全瓷義齒用氧化鋯瓷塊(Ⅱ型)的主要性能指標(biāo)包括均勻性、無外來異物、放射性、彎曲強(qiáng)度、斷裂韌性、線脹系數(shù)、化學(xué)溶解性、收縮率。其中,彎曲強(qiáng)度的大小決定了全瓷義齒用氧化鋯瓷塊的臨床預(yù)期用途,若彎曲強(qiáng)度≥800 MPa,則可制作四單位及四單位以上的修復(fù)體。
生產(chǎn)全瓷義齒用氧化鋯瓷塊的關(guān)鍵工序是粉體成型和瓷坯預(yù)燒結(jié)。目前,國內(nèi)主要采取的是干法成型的方式,包括等靜壓成型和干壓成型,主要控制產(chǎn)品的尺寸及密度,因此密度應(yīng)作為考量全瓷義齒用氧化鋯瓷塊性能的指標(biāo)之一。瓷坯預(yù)燒結(jié)主要控制產(chǎn)品的硬度,若硬度超過企業(yè)制定的標(biāo)準(zhǔn),將會對義齒加工廠加工產(chǎn)品時使用的雕銑機(jī)及車針造成一定的損壞,甚至?xí)斐绍囜様嗔眩蝗粲捕戎笜?biāo)偏低,當(dāng)應(yīng)用于咀嚼硬物時,將會造成牙齒斷裂,因此,在研究產(chǎn)品性能指標(biāo)時還必須考慮硬度。另外,臨床上常出現(xiàn)患者口腔黏膜、牙齦受刺激破潰充血出現(xiàn)紅腫的現(xiàn)象,其原因之一為配方不正確,因此化學(xué)成分也是考量全瓷義齒用氧化鋯瓷塊性能的重要指標(biāo)。
生物相容性評價
由于口腔內(nèi)部具有復(fù)雜的生物環(huán)境,作為口腔修復(fù)材料首先一定要對人體無致敏性、無刺激性、無遺傳毒性等,且具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性。目前,化學(xué)表征及毒理學(xué)分析手段難以為全瓷義齒用氧化鋯瓷塊的生物安全性提供足夠的證據(jù),所以,一般采取生物學(xué)試驗的手段,如慮細(xì)胞毒性試驗、遲發(fā)超敏反應(yīng)試驗、皮內(nèi)反應(yīng)或口腔黏膜刺激試驗等。
作為定制式義齒的原材料,全瓷義齒用氧化鋯瓷塊無需進(jìn)行消毒滅菌,但在制成義齒成品戴入患者口腔之前,須進(jìn)行消毒。因為在加工過程中會產(chǎn)生粉塵,且所接觸的器皿及操作人員均會造成對義齒的污染,應(yīng)選擇合適的消毒方法,如微波消毒法、戊二醛溶液浸泡消毒等。
總結(jié)
隨著齒科修復(fù)材料學(xué)的蓬勃發(fā)展,齒科氧化鋯材料以其出色的力學(xué)性能,良好的生物相容性,在齒科全瓷修復(fù)領(lǐng)域得到了臨床醫(yī)生和患者的青睞,也吸引了不少人想進(jìn)入這片龐大的市場,要想做出成績的話,這些地方可都一定要注意噢!
資料來源:
醫(yī)用氧化鋯陶瓷成型體的制備、燒結(jié)及力學(xué)性能研究,熊峰。
全瓷義齒用氧化鋯瓷塊的安全有效性,龔雪,何文禮,尹長軍,熊建都。
粉體圈NANA整理
作者:粉體圈
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