微晶玻璃在牙齒修復材料上的應用

王征

摘要 本文詳細分析了牙齒修復材料對微晶玻璃性能的要求，并詳細闡述了其制備過程，希望能夠為我國牙齒修復材料的發展提供一定的幫助。

關鍵詞 微晶玻璃；牙齒修復材料；制備

微晶玻璃是一種將基礎玻璃進行熱處理制成的微晶體和玻璃體均勻分布的復合材料，因其良好的機械強度、表面硬度以及生物相容性，在建筑、電子、生物醫學等許多領域都得到了廣泛的應用。微晶玻璃在牙齒修復材料上的成功應用開辟了一個全新的材料領域，為我國材料學和醫學的發展提供了新的思路。牙齒修復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生反應，在牙齒修復材料和人體組織間生成結合層。隨著時間的不斷增加，形成結合層物質的含量也會出現一定的增長，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、結構和成分的調節豐富其功能。

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行了溶血試驗、急性全身毒性試驗以及熱原試驗等多項試驗。從試驗結果來看，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。

良好的強度和韌性：牙齒是人體中較為堅硬的部分，因此牙齒修復材料也應該具備良好的強度，這就對微晶玻璃的強度和韌性提出了較高的要求。一般情況下，微晶玻璃的力學性能相對較差，脆性較大、抗彎強度不足，很容易產生脆性斷裂，對其在臨床中的應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措施提高其強度和韌性。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度。

可切削加工性：在牙齒修復的過程中，要結合具體需求將修復材料加工成不同的形狀，因此牙齒修復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，可以在普通機床進行銑、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度。

牙齒修復材料的制備

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玻璃經過加熱處理之后，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節之一，在基礎玻璃加熱處理過程中，活化能是實現玻璃態向晶態轉變的重要條件，以克服結構單元重排時的勢壘，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，成為細小的晶體。

基礎玻璃的構成：在牙齒修復材料制備時，可以選用MgO-CaO-SiO-P2O5多元系統作為基礎玻璃，其組成范圍，見表l。

具體實驗中的百分組成，見表2。

微晶玻璃在嵌體修復中的應用：嚴格按照表2的內容稱量牙齒修復材料制備所用的原料，將所有原料放入球磨機中均勻混合，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，以獲得牙齒修復材料成品。隨后便可將成型的微晶玻璃應用在嵌體修復中。

關于牙齒修復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致裂紋的出現，這會對牙齒修復材料的質量造成嚴重的影響。因此，必須保障結晶化過程中形成的精細粒狀晶相均勻分布在玻璃態中，此時的微晶體主要是由磷灰石和矽灰石構成，前者可提高材料的生物活性，后者則能夠強化材料的機械強度，更好地滿足牙齒修復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，實現對無機著色劑的有效抑制。

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研究的過程中發現，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出持續降低的趨勢。直到氧化鋯的用量增至5%時，析晶活化能降到最低點。之后隨著氧化鋯的用量再次增加，析晶活化能則會出現小幅度的提高。由此可見，在牙齒修復材料制備的過程中，涉及動力學和熱力學兩個專業的內容。其次，氧化鋯的用量會對微晶玻璃析晶的晶化指數產生一定的影響。通過實踐研究可知，在氧化鋯用量較低的情況下，析晶晶化指數也相對較低。隨著氧化鋯用量的提高，析晶晶化指數隨之增大。當氧化鋯用量達到5%時，析晶晶化指數來到最大值。也就是說，氧化鋯的用量對析晶晶化指數的影響存在一個最大值，依此可以通過用量的適當調節獲得最大的析晶晶化指數，促進玻璃析晶。

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

綜上所述，我國在牙齒修復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學界研究的重要課題。微晶玻璃是牙齒修復材料研究的一個重要方向，其獨有的高生物相容性以及機械強度，使其在牙齒修復材料上得到成功應用。

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