渗透陶瓷性能的研究进展[1].pdf

国外医学口腔医学分册2 0 0 5年9月第3 2卷第5期3 6 8收稿日期 2 0 0 4-1 1-2 5;修回日期 2 0 0 5-0 6-2 1作者简介侯玉(1 9 6 8-),女,河南人,副主任医师,硕士通讯作者侯玉,T e l:1 3 7 0 9 2 6 8 4 3 4玻 璃 渗 透 氧 化 铝 陶 瓷(g l a s s-i n f i l t r a t e da l u m i n ao x i d ec e r a m i c)是一种新型的全瓷冠桥修复材料,简称为渗透陶瓷。该项技术被称为I n-C e r a m技术,它是在复制的专用代型上用氧化铝粉浆涂塑形成核冠雏型,置专用炉内烧结后,再涂上玻璃料烧烤,玻璃熔化后渗入氧化铝微粒间,形成内核冠,再于其上常规堆塑饰面瓷完成修复体 1。这种全瓷冠抗弯强度高,较常规其他几种全瓷修复系统如D i c o r,I P S-E m p r e s s等高3 4倍。临床上已成功地用于制作单冠及前牙桥的底层支架,以取代金瓷修复体的金属底层,避免底层金属颜色的干扰,同时具有类似天然牙本质的半透明性,从而极大地提高美观效果。常用I n-C e r a m瓷有V i t aI n-c e r a m a l u m i n a,V i t aI n-c e r a m z i r c o n i a和V i t aI n-c e r a m s p i n e l,国内研制的有G I-I和G I-I I型粉浆涂塑铝瓷核冠系列。1渗透陶瓷的主要性能及影响因素1.1主要性能渗透陶瓷最大的优点是修复体底层的强度高,比常规的其他几种全瓷系统高3 4倍。I n-C e r a m,G I-I型和G I-I I型渗透陶瓷5 0 6 0 0的热膨胀系数分别为7.6 2 5 1 0-6/,7.2 0 1 0-6/和7.6 2 0 1 0-6/,三 点 抗 弯 强 度 分 别 是3 2 0 6 0 0M p a、2 0 6.7 6M p a和3 8 9.6M P a 2,3。对V i t aI n-c e r a m制作的1 6 5个前牙全冠、2 1个后牙全冠、8个前牙固定桥进行2年的临床观察和评估,结果表明渗透陶瓷边缘密合性好,色泽稳定,强度高,总失败率为0.0 1%。渗透陶瓷制作的固定部分义齿进行了3年的临床观察,发现失败率前牙为0%、前磨牙为1 1%、磨牙为2 4%。而对6 8个后牙冠、2 8个前牙冠所作的4年临床试验发现,只有一个磨牙单冠发生冠折,但底层完整,同时只有4个样本出现继发龋 4,5。因此,渗透陶瓷完全适用于前牙,而对于后牙还需进一步临床研究。通过玻璃渗透提高氧化铝强度的机制主要有以下几点:二次烧结和玻璃渗透可降低最初烧结的氧化铝基质的多孔性;氧化铝晶体作为颗粒增强材料分散于玻璃基质中,起弥散强化作用;玻璃料和氧化铝相互渗透的网络结构和它们之间的摩擦锁结能够阻止裂纹的发生和蔓延。有学者认为玻璃在氧化铝颗粒表面有良好的润湿性以及氧化铝板状颗粒间位错形成弹性应变释放,部分消除了残余应力,阻止了氧化铝玻璃界面的裂纹扩展 6;玻璃料和氧化铝的热膨胀系数不一致产生的压应力可增强抗弯强度;在氧化铝颗粒周围裂纹前端偏转产生的无规则裂纹也提高了复合体的强度 7。1.2影响因素1.2.1氧化铝晶型 氧化铝有1 0余种晶型,型是其中结构最紧密,活性最低,最稳定的晶型,其机械性能良好,高温性能稳定,可以制备成无团聚体的粉体 3。1.2.2氧化铝粉浆调拌比例应避免8 1的高粉液比,以防粘度过大涂塑时带入气泡和涂塑困难,4 1 7 1粉液比有利于粉浆涂塑操作,且不明显影响渗透陶瓷收缩率和抗弯强度。调拌时应充分超渗透陶瓷性能的研究进展侯玉,武俊杰综述张林祺审校(解放军第1 5 0医院口腔正畸科陕西西安7 1 0 0 3 2)摘要 渗透陶瓷是一种新型口腔全瓷修复材料,在国外应用已日趋广泛,而国内学者也对其进行了研制、测试和临床试用。本文综述了目前国外对渗透陶瓷的研究进展,较系统地介绍其材料性能、表面处理及粘接技术等方面的情况,为渗透陶瓷更广泛的应用于临床提供理论依据。关键词渗透陶瓷;氧化铝玻璃复合体;表面处理;粘接中图分类号R 7 8 3.1文献标识码A国外医学口腔医学分册2 0 0 5年9月第3 2卷第5期3 6 9(下转第3 7 2页)声振荡,以利于粉浆中粉体分散均匀和排除气泡。1.2.3氧化铝粉体的粒度分布粒度分布不仅要有利于达到较高的堆积密度,以提高强度,同时又要保留适当的孔隙率和孔隙尺寸允许玻璃渗透。一般认为采用2 5 m的大颗粒粉体制备的预制体,能保留足够大的孔隙被渗透,而且渗透玻璃不流失,又可提高材料强度。另外,研究发现用纳米颗粒氧化铝制作的氧化铝玻璃复合体强度(3 5 8.2M P a)、断裂韧性(2.3 8M P a m1/2)显著低于微米氧化铝玻璃复合体的强 度(4 3 2.2M P a)和断裂韧性(5.1 2M P a m1/2),前者气孔率占1 1.8%,后者为1.2%。1.2.4增韧添加剂添加增韧剂是陶瓷增韧的一种常用方法,氧化锆因其具有高强度和高韧性,成为陶瓷增韧添加剂的首选成分 8。氧化锆可明显提高部分烧结氧化铝的强度和韧性,但对氧化铝玻璃复合体的力学性能无明显改变。氧化锆可弥散于氧化铝晶界处,提高了晶界断裂能,使得材料中穿晶断裂的比例增加。I n-C e r a m z i r c o n i a的抗弯强度明显大于I n-C e r a m a l u m i n a,两者的断裂形式都是穿晶断裂 9。另外,加入氧化镁可有效地抑制晶粒的长大,减少闭孔的产生。1.2.5预制体烧结温度预制体烧结温度升高,可使渗透陶瓷的收缩率增加,但并非明显提高陶瓷强度。从材料收缩小和强度高的要求选择,预制体烧结温度可选在1 1 0 0 1 1 5 0 1 0。1.2.6表面多余渗透玻璃V i t a公司建议,在堆瓷前将核冠表面多余的渗透用玻璃去除,但研究发现,多余玻璃并没有降低陶瓷强度,用于中切牙时反而使强度增大 1 1。2渗透陶瓷的表面处理及粘接技术渗透陶瓷由于化学组分及结构不同于常规陶瓷,因而在临床上常规陶瓷的粘接技术用于渗透陶瓷均难获得牢固的粘接效果。常规树脂类粘接剂与常规陶瓷及渗透陶瓷之间不存在广泛的化学结合,粘接力的获得主要是机械嵌合及吸附作用;单独使用喷砂处理渗透陶瓷粘接面不能获得稳固的粘接,在模拟口腔环境条件下,粘接强度迅速下降或发生粘接破坏;由于渗透陶瓷中玻璃相较少,用H F或N H4H F酸蚀亦不能获得良好的粘接强度;同时,单纯偶联剂涂布的粘接效果也不佳 1 2。目前,采用摩擦化学法涂层如R o c a t e c系统(E s p e,S e e f e l d,G e r m a n y)和热学法涂层如S i l i c o a t e r系统(H e r a e u sK u l z e r,We h r h e i m,G e r m a n y),对渗透陶瓷粘接面涂层S i O2作表面改性后,再用偶联剂处理,可达到修复体与常规树脂之间稳定的粘接。同时,研究发现R o c a t e c系统涂层后瓷面S i O2含量大于S i l i c o a t e r系统 1 3。另 外,新开发的 粘 接 剂P a n a v i a可在喷砂后直接使用,其单体中的磷酸酯基团可直接与渗透陶瓷中的A l2O3形成化学结合,免去了S i O2涂层的步骤 1 4,1 5。3可切削渗透陶瓷的研制研制可用于口腔修复体C A D/C A M的可切削氧化铝,在机加工成型后通过玻璃渗透使其力学性能达到与I n-C e r a m瓷基本相近 1 5。常用的有V i t aI n-c e r a m a l u m i n ab l o c k和V i t aI n-c e r a ms p i n e l b l o c k。有学者将氧化铝、氧化铈和氧化锆混合,经灌注和预烧结,制成多孔易于切削的圆柱体,之后进行玻璃渗透。应用I n-C e r a m技术,将云母微晶玻璃渗透入多孔氧化铝基体中,形成连续渗透复合体,其中A l2O3粉体颗粒之间的渗透玻璃内析出大量细小的云母晶体,其生长方向各异,不但赋予材料较好的可切削性能,而且有利于提高材料的强度及断裂韧性 1 6。综上所述,渗透陶瓷是一种很有发展前途的全瓷修复系统,但是作为一项较新的技术工艺,还可以在以下几方面对其进行深入研究:除氧化铝外,可研究其他氧化物或混合物,以获得更佳性能的修复体;可以改变渗透用玻璃的成分及比例,特别是对其进行微晶化处理,以取得更好的效果;可以尝试用深冷技术、离子交换技术对陶瓷表面进行处理,并且开发新型的粘接剂;对渗透陶瓷的应用进行更为长期的临床观察,并且积累临床操作如颈缘牙体预备等的经验,另外可考虑能否将其用于制作嵌体或种植体龈结合部;进一步研制可切削渗透陶瓷,充分发挥牙科C A D/C A M技术的优点。4参考文献 1 K e r nM.Q u i n t e s s e n c eI n t,2 0 0 5,3 6(2):1 4 1-1 4 7.2 G u a z z a t oM,A l b a k r yM,R i n g e rS P,e t a l.D e n t M a t e r,2 0 0 4,2 0(5):4 4 1-4 4 8.3 G u a z z a t oM,A l b a k r yM,Q u a c hL,e ta l.B i o m a t e r i a l s,2 0 0 4,2 5(1 1):2 1 5 3-2 1 6 0.4 S o r e n s e nJ A,K a n gS K,T o r r e sT J,e t a l.JC a l i f D e n t国外医学口腔医学分册2 0 0 5年9月第3 2卷第5期3 7 2e g r-1)转录增强 1 8。c-f o s和c-j u n基因的蛋白产物形成一个异二聚体复合物,被称为激活物蛋白-1(a c t i v a t o rp r o t e i n-1,A P-1),A P-1是一个转录因子,与基因启动子区域结合,调节其功能。根据细胞所处状态或者不同刺激存在,A P-1可以引起细胞增殖或分化。对大鼠正畸牙齿移动中c-f o s表达的检测,显示其产生峰值呈周期变化,分别在加力后3 h,2 4 h和7 d出现高峰。c-f o s基因产物是转录因子A P-1的组成成分,与细胞增殖和分化相关。在正畸牙齿移动过程中,存在牙周组织(牙槽骨和牙周膜)细胞的增殖和分化。c-f o s可能在早期机械信号转导过程中发挥作用,许多通路如酪氨酸激酶、p 2 1r a s和M A P激酶,都可以诱导其表达。在正畸牙齿移动后期,c-f o s作为A P-1的一部分,可以调节成骨细胞分化。A P-1的结合位点存在于许多矿化过程相关基因的启动区域,包括型胶原、骨钙素和碱性磷酸酶等。体内骨机械负载后可以出现前列腺素、一氧化氮、胰岛素样生长因子及转化生长因子增加。当前列腺素和一氧化氮抑制剂存在时,骨机械负载后c-f o sm R N A表达被部分抑制 1 9。以上研究表明,正畸力作用于牙齿可以激活多个信号通路,对这些通路机制的深入理解,可以为正畸移动牙齿矫治力的应用提供崭新的理论和实践思考。4参考文献 1 Z i r o sP G,G i l A P,G e o r g a k o p o u l o s T,e t a l.J B i o l C h e m,2 0 0 2,2 7 7(2 6):2 3 9 3 4-2 3 9 4 1.2 T h i r u n a v u k k a r a s uK,H a l l a d a yD L,M i l e sR R,e ta l.JB i o l C h e m,2 0 0 0,2 7 5(3 3):2 5 1 6 3-2 5 1 7 2.3 OB r i e nC A,K e r nB,G u b r i jI,e ta l.B o n e,2 0 0 2,3 0(3):4 5 3-4 6 2.4 A u b i nJ E,B o n n e l y eE.O s t e o p o r o sI n t,2 0 0 0,1 1(1 1):9 0 5-9 1 3.5 K a n z a k i H,C h i b aM,S h i m i z uY,e t a l.JB o n eM i n e rR e s,2 0 0 2,1 7(2):2 1 0-2 2 0.6 K o b a y a s h i Y,H a s h i m o t oF,M i y a m o t oH,e t a l.JB o n eM i n e rR e s,2 0 0 0,1 5(1 0):1 9 2 4-1 9 3 4.7 Y a s u d aH,S h i m aN,N a k a g a w aN,e ta l.E n d o c r i n o-l o g y,1 9 9 8,1 3 9(3):1 3 2 9-1 3 3 7.8 L a c e yD L,T i m m sE,T a nH L,e ta l.C e l l,1 9 9 8,9 3(2):1 6 5-1 7 6.9 H o r o w i t zM C,X i Y,Wi l s o nK,e t a l.C y t o k i n eG r o w t hF a c t o rR e v,2 0 0 1,1 2(1):9-1 8.1 0 H o f b a u e rL C,K h o s l aS,D u n s t a nC R,e ta l.JB o n eM i n e rR e s,2 0 0 0,1 5(1):2-1 2.1 1 H o f b a u e rL C,H e u f e l d e rA E.JM o lM e d,2 0 0 1,7 9(5-6):2 4 3-2 5 3.1 2 O p s a h lL R,We b bWW.B i o p h y sJ,1 9 9 4,6 6(1):7 1-7 4.1 3 V o nWi c h e r tG,J i a n gG,K o s t i cA,e ta l.JC e l lB i o l,2 0 0 3,1 6 1(1):1 4 3-1 5 3.1 4 D u o n gL T,L a k k a k o r p iP,N a k a m u r aI,e ta l.M a t r i xB i o l,2 0 0 0,1 9(2):9 7-1 0 5.1 5 T e t i A,M i g l i a c c i oS,B a r oR.C a l c i f T i s s u eI n t,2 0 0 2,7 1(4):2 9 3-2 9 9.1 6 T e r a iK,T a k a n o-Y a m a m o t oT,O h b aY,e ta l.JB o n eM i n e rR e s,1 9 9 9,1 4(6):8 3 9-8 4 9.1 7 K u r a t aK,U e m u r aT,N e m o t oA,e ta l.JB o n eM i n e rR e s,2 0 0 1,1 6(4):7 2 2-7 3 0.1 8 D o l c eC,K i n n i b u r g hA J,D z i a kR.A r c hO r a lB i o l,1 9 9 6,4 1(1 2):1 1 0 1-1 1 0 8.1 9 C h o w J W,F o xS W,L e a nJ M,e ta l.JB o n eM i n e rR e s,1 9 9 8,1 3(6):1 0 3 9-1 0 4 4.(上接第3 6 9页)A s s o c,1 9 9 8,2 6(3):2 0 7-2 1 4.5 P r o b s t e rL.JO r a l R e h a b i l,1 9 9 6,2 3(3):1 4 7-1 5 1.6 H o r n b e r g e rH,M a r q u i sP.JM a t e rR e s,1 9 9 6,1 1(4):8 5 5.7 Wo l fWD,V a i d y aK J,F r a n c i sL F.JA m C e r a m S o c,1 9 9 6,7 9(9):1 7 6 9.8 C h o n gK H,C h a iJ.I n tJP r o s t h o d o n t,2 0 0 3,1 6(5):4 8 7-4 9 2.9 C h o n gK H,C h a iJ,T a k a h a s h iY,e ta l.I n tJP r o s-t h o d o n t,2 0 0 2,1 5(2):1 8 3-1 8 8.1 0 R e l l yJ R,N i s h i m u r aI,C a m p b e l l S D.JP r o s t h e t D e n t,1 9 9 6,7 5(1):1 8.1 1 C a r r i e rD D,K e l l yJ R.JP r o s t h o d o n t,1 9 9 5,4(4):2 3 7-2 4 2.1 2 K e r nM,T h o m p s o nV P.JE s t h e tR e s t o rD e n t,2 0 0 4,1 6(5):3 2 5-3 2 6.1 3 L uY C,T s e n gH,S h i hY H,e ta l.JO r a lR e h a b i l,2 0 0 1,2 8(9):8 0 5-8 1 3.1 4 O z c a nM,A l k u m r uH N,G e m a l m a zD.I n tJP r o s-t h o d o n t,2 0 0 1,1 4(4):3 3 5-3 3 9.1 5 N a k a m u r aS,Y o s h i d aK,K a m a d aK,e ta l.JO r a lR eh a b i l,2 0 0 4,3 1(8):7 8 5-7 8 9.1 6 S a d o u nM,P e r e l m u t e rS.P r a c tP e r i o d o n t i c sA e s t h e tD e n t,1 9 9 7,9(9):1 0 4 7-1 0 5 4.!