牙科納米氧化鋯氧化鋁(ZrO-,2--Al-,2-O-,3-)復(fù)合陶瓷的基礎(chǔ)研究.pdf

1、牙科修復(fù)材料發(fā)展經(jīng)歷了從異體牙齒、動(dòng)物牙齒到現(xiàn)在采用的金屬材料、樹脂材料和陶瓷材料的過(guò)程。由于牙科陶瓷修復(fù)體形態(tài)色澤與天然齒類似，應(yīng)用時(shí)顯得自然、逼真。此外，瓷修復(fù)體質(zhì)地致密、耐磨，表面光潔，菌斑不易附著，有良好的生物相容性，使用安全等其它材料所不具有的優(yōu)點(diǎn)。因此，陶瓷已成為當(dāng)前最常采用的制作義齒的材料。 目前應(yīng)用的牙科陶瓷有金屬烤瓷牙和全瓷牙兩類。牙科陶瓷合金(Dental Ceramic Alloys，DCA)用于制作瓷熔附

2、金屬(PFM)修復(fù)體的金屬底層。PFM修復(fù)體是臨床上修復(fù)牙體、牙列缺損最常采用的一類修復(fù)體，它不僅具有金屬的韌性和強(qiáng)度，同時(shí)兼有瓷的美觀性和耐磨性，因此是一種較理想的修復(fù)方法。自1950年在美國(guó)出現(xiàn)以來(lái)，取得了迅速的發(fā)展。我國(guó)在80年代后期引進(jìn)此種技術(shù)，現(xiàn)已成為目前口腔修復(fù)的最主要方法。在臨床上，據(jù)粗略統(tǒng)計(jì)，70％以上的修復(fù)病例采用此種方法?？敬裳赖倪m應(yīng)癥是非常廣泛的，變色牙、畸形牙、牙面發(fā)育不良，牙體較大缺損無(wú)法充填修補(bǔ)的牙，牙錯(cuò)位、

3、扭轉(zhuǎn)等不宜或不能作正畸治療的牙，牙缺失后基牙條件符合生物力學(xué)要求的牙，均可考慮做烤瓷牙。 烤瓷牙的類型主要根據(jù)瓷粉和內(nèi)冠金屬的成份來(lái)區(qū)分，林林總總，可供選擇的一般有二、三十種。目前國(guó)內(nèi)使用的瓷粉多為德國(guó)vita普通、vita3D、wieland、日本松風(fēng)、瑞士義獲嘉瓷粉，還有一些納米瓷粉、低溫瓷粉，它們各有特點(diǎn)、物理特性有一定差別，但都能滿足一般牙齒功能要求。表面區(qū)別主要在于美學(xué)性能，例如，德國(guó)vita3D的比色體系更加完善，透

4、明度、立體感更接近天然牙，日本松風(fēng)瓷粉顏色紅黃成份更多，更適合東方人的皮膚和天然牙。這些區(qū)別帶給人的總體感覺有所差異，但肉眼下，一般人很難區(qū)分。 因此，造成不同類型烤瓷牙品質(zhì)差異的最大因素在于金屬底冠所用合金成份?？晒┪覀冞x擇的合金有數(shù)十種，但可以歸納為兩大類型，即普通金屬烤瓷牙和貴金屬烤瓷牙。普通金屬烤瓷牙金屬成份主要為鎳鉻合金，它的優(yōu)點(diǎn)在于經(jīng)濟(jì)實(shí)用，是目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用最多的烤瓷牙。缺點(diǎn)在于金屬耐腐蝕性差，在口腔唾液和食物形成的復(fù)

5、雜的電解質(zhì)環(huán)境和酸堿環(huán)境中不夠穩(wěn)定。時(shí)間長(zhǎng)(一般數(shù)年后)大多出現(xiàn)齦緣變黑(因金屬離子的滲透)、紅腫、出血、萎縮，影響美觀和牙齒健康。因此普通烤瓷牙在國(guó)外越來(lái)越少有醫(yī)生和客人去選用。普通烤瓷牙金屬還有無(wú)鈹合金、鈦合金等選擇，它們的理化性能能滿足一定的要求，但達(dá)不到貴金屬修復(fù)的效果。貴金屬烤瓷采用貴金屬底冠制作烤瓷牙，其中最好的、也是最有代表性的是黃金烤瓷(也叫金鈀烤瓷，含86％黃金)，它的耐腐蝕性、延展性等理化性能優(yōu)異，與瓷粉結(jié)合牢固，在

6、唾液中不易氧化或析出，生物相容性極佳，牙頸部不會(huì)變色。目前在歐美國(guó)家大多數(shù)選用黃金烤瓷，它的缺點(diǎn)就是價(jià)格貴，一般是普通烤瓷牙的數(shù)倍。根據(jù)合金中金屬成份的不同，貴金屬烤瓷還有鉑金(含鉑15％左右)、鈀金(含鈀62％，金4％)等供選擇，它們的特點(diǎn)是比黃金烤瓷便宜，性價(jià)比較高。 目前國(guó)內(nèi)口腔修復(fù)中較為常用的瓷熔附金屬修復(fù)體(PFM)雖能解決強(qiáng)度問(wèn)題，但其工藝復(fù)雜，而且金屬底胎常常影響修復(fù)體的美觀效果，因瓷體的脆性過(guò)大和與金屬結(jié)合不良，

7、而經(jīng)常出現(xiàn)崩瓷失敗，嚴(yán)重影響了臨床的遠(yuǎn)期效果。而且目前普遍使用的Ni—Cr合金等金屬在口腔內(nèi)長(zhǎng)期使用可能會(huì)溶出有毒的元素，這些對(duì)人體組織和器官都會(huì)有一定的潛在危害。 與金屬烤瓷牙冠相比，全陶瓷牙冠(全瓷冠)具有良好的生物相容性，能夠栩栩如生地再現(xiàn)自然牙的色澤及色深度，越來(lái)越受到牙病患者的青睞。氧化鋯復(fù)合陶瓷是其中優(yōu)秀的代表。氧化鋯增韌氧化鋁(Zirconia-Toughening—Alumina，簡(jiǎn)記為ZTA)是比較典型的氧化鋯

8、增韌陶瓷，其強(qiáng)度在1200MPa，韌性在16MPa·m1/2左右。ZTA優(yōu)良的力學(xué)性能、生物相容性和較好的美觀性廣泛應(yīng)用于牙科全瓷修復(fù)。目前已有多種系列的全瓷修復(fù)材料面世，如Procera Allceram、Vita In—Ceram、IPS·Empress2和GⅠ·Ⅱ等。其中VITA公司生產(chǎn)的In—Ceram系列是迄今應(yīng)用于臨床最為成功的全瓷系列。In—Ceram陶瓷屬于ZrO2增韌的Al2O3陶瓷(ZTA，Zirconia Toug

9、hed Alumina)，其擁有足夠的力學(xué)性能，可用于后牙冠橋修復(fù)。Mclaren等介紹了應(yīng)用于全瓷固定橋并取得滿意修復(fù)效果的玻璃滲透氧化鋯/氧化鋁基底陶瓷，Probster等用玻璃滲透氧化鋁瓷核材料(In—Ceram)對(duì)患牙行全冠固定橋修復(fù)。觀察表明該核材料的高抗彎強(qiáng)度(bending strength)使其能支撐橋架結(jié)構(gòu)，并使修復(fù)體具有良好的邊緣適合性及審美性。Suarez等對(duì)18例氧化鋯增韌玻璃滲透陶瓷修復(fù)的后牙固定橋進(jìn)行了為期3

10、年的臨床觀察，只有1例因基牙根折失敗，更長(zhǎng)期的臨床觀察正在進(jìn)行中。 但是現(xiàn)有的全瓷材料也仍然存在著強(qiáng)度不夠、加工工藝復(fù)雜以及韌性較低等缺陷，還未完全達(dá)到臨床廣泛應(yīng)用的要求，如何提高該材料的韌性和抗沖擊性已是研究的重點(diǎn)。合成高強(qiáng)度、高韌性的新型牙科全瓷材料，實(shí)現(xiàn)在現(xiàn)有牙科操作條件下將全瓷修復(fù)體的應(yīng)用范圍擴(kuò)展到后牙冠、橋及樁冠等修復(fù)領(lǐng)域的目標(biāo)，降低瓷粉及臨床加工的成本，使全瓷修復(fù)技術(shù)可以真正應(yīng)用于臨床，提高口腔修復(fù)體的質(zhì)量，促進(jìn)全瓷

11、修復(fù)體的運(yùn)用與普及有重要意義。 本文通過(guò)水溶膠法制備性能優(yōu)良的氧化鋯/氧化鋁復(fù)合粉體，探討了不同組分對(duì)復(fù)合粉體晶型晶貌的影響。比較了溶膠法和機(jī)械混合法制備材料的力學(xué)性能，探討氧化鋯氧化鋁相互作用機(jī)制。 采用水溶膠法制備Al2O3/ZrO2復(fù)合粉體前驅(qū)體，研究原料濃度、分散劑、干燥方式、pH值對(duì)溶膠體系的影響，確定了適宜的反應(yīng)條件：氨水反滴定方式、pH值為9.0、鋁鹽鋯鹽濃度為0.3mol/L、添加1wt．％PEG800+

12、PEG2000、正丁醇共沸蒸餾干燥，制備的前驅(qū)粉體分散性好，粉體由近似球狀的顆粒組成，顆粒粒徑30nm左右。采用相同方法制備了不同組成的前驅(qū)體，復(fù)合粉體粒徑在15—40nm左右。 研究了pH值、煅燒溫度和鋯鋁比例對(duì)粉體晶型晶貌的影響。采用XRD，IR，SEM等檢測(cè)手段對(duì)制備的復(fù)合前驅(qū)粉體在煅燒過(guò)程中的性質(zhì)變化進(jìn)行表征。結(jié)果表明：隨反應(yīng)溶膠體系pH值遞增和前驅(qū)粉體煅燒溫度的增加，四方相衍射峰的強(qiáng)度增加，t—ZrO2晶型發(fā)育漸好。適

13、量的Al2O3顆粒能抑制ZrO2晶粒的長(zhǎng)大，氧化鋁相對(duì)含量的增加，提高了氧化鋯的結(jié)晶溫度。溶膠法復(fù)合粉制備的材料比球磨混合粉制備的材料成分分布均勻，這是復(fù)合粉制備的材料的力學(xué)性能優(yōu)異的原因。以水溶膠法制備的復(fù)合粉體為原料，制備了不同組分的燒結(jié)體。測(cè)量得出燒結(jié)體的相對(duì)致密度、抗彎強(qiáng)度、斷裂韌性、硬度等性能優(yōu)于對(duì)應(yīng)組分的機(jī)械混合粉體為原料制備的燒結(jié)體。制備的鋯鋁摩爾比例為1的瓷體在1450℃下燒成最致密，其綜合力學(xué)性能最佳，抗彎強(qiáng)度，斷裂韌

14、性和硬度分別為786MPa，8.3MPa·m1/2，14.2GPa。通過(guò)對(duì)燒結(jié)體表面和斷口SEM和XRD分析得知鋯鋁比例為1時(shí)，氧化鋯氧化鋁晶粒細(xì)小，結(jié)合致密，應(yīng)力誘導(dǎo)相變對(duì)韌性提高貢獻(xiàn)較大，斷裂方式主要為沿晶斷裂。 通過(guò)一系列的生物相容性的檢測(cè)手段對(duì)在1450℃燒結(jié)成型的ZrO2/Al2O3復(fù)合陶瓷試件進(jìn)行檢測(cè)，其溶血實(shí)驗(yàn)陰性，毒性評(píng)級(jí)為0-1級(jí)，可以初步認(rèn)為所檢測(cè)的ZrO2/Al2O3復(fù)合陶瓷材料作為牙科修復(fù)材料對(duì)人體是安全