中国粉体网讯 陶瓷材料广泛用于牙科领域（例如牙冠牙桥、植入物、贴面嵌体等）。这些材料具有一些与自然牙相似的特性，例如抗压强度、导热率、抗辐射性、颜色稳定性、美观性等。
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牙科陶瓷材料按照成分可分为３大类：玻璃基陶瓷、树脂基陶瓷和多晶陶瓷。
玻璃基陶瓷
玻璃基陶瓷是含有玻璃相的一类陶瓷材料，陶瓷中含有大量二氧化硅玻璃基质，可以通过氢氟酸酸蚀和表面硅烷偶联剂处理增大其粘接强度，通常具有良好的粘接性能。对于临床应用中嵌体、高嵌体、瓷贴面等需要提高粘接固位的修复体类型，使用玻璃基陶瓷制作修复体具有较高的可靠性。玻璃基陶瓷主要可分为三个亚类：长石质瓷、合成玻璃陶瓷以及玻璃渗透陶瓷。
长石质瓷
长石质陶瓷是最早用于口腔的陶瓷材料，它是一种非晶玻璃，通常含有大量长石、石英和高岭土等；其光学性能接近牙体组织，美观性能较好；在临床中用于嵌体、高嵌体、贴面及全冠修复。但其机械性能较差，抗折强度较低，约为60～70MPa，较易折裂，使用范围愈发受限。
合成玻璃陶瓷
合成玻璃陶瓷通常也称为玻璃陶瓷，是通过可控的结晶作用人工形成晶体。这种材料的玻璃基质中添加了更多晶体相成分，可以减少陶瓷中裂纹的产生或扩展，既有良好的美观性能，同时机械性能得到了极大的改善。从微观结构上来看，玻璃陶瓷中的晶体相成分均匀分散于透明的玻璃相基质中。玻璃相成分具有玻璃的共同特征，如透明性、脆性以及非方向性的断裂模式等。晶体相成分可以促进光的散射和阻碍光线穿透，使得材料的颜色更接近于半透明的牙体硬组织（釉质和牙本质），并且改善了材料的强度和烧结时的稳定性等。
合成玻璃陶瓷的机械性能稍差，主要用于嵌体、高嵌体、贴面和前牙区域单冠修复等，且要求材料厚度不能过薄。目前临床上常用的合成玻璃陶瓷根据其中晶体成分的不同主要有以下几类：白榴石增强型玻璃陶瓷、二硅酸锂增强型玻璃陶瓷、氧化锆增强型硅酸锂玻璃陶瓷以及氟磷灰石玻璃陶瓷。
玻璃渗透陶瓷
玻璃渗透陶瓷是一类陶瓷与玻璃基质交联渗透的陶瓷材料，其光学性能和强度受到化学组成的影响。加入氧化铝和氧化镁的玻璃渗透陶瓷强度可达400MPa，具有极高的半透明性，可用于前牙区域的单冠修复。而材料中氧化铝含量增加到80%的玻璃渗透陶瓷，不仅具有良好的半透明性，同时强度可达到500MPa，可用于前牙和后牙区域的单冠修复，并且可用于前牙区域的三单位固定桥修复。而加入了氧化锆成分玻璃渗透陶瓷，其弯曲强度可高达600MPa，可用于后牙区域单冠修复和各类三单位固定桥修复。但该类材料加工制造工艺复杂，因而逐渐被二硅酸锂增强型玻璃陶瓷和氧化锆陶瓷所取代。
树脂基陶瓷
树脂基陶瓷，也被称为“类陶瓷”材料，是树脂基质和无机陶瓷材料的混合体，兼具树脂和陶瓷的优点。由于树脂基陶瓷特殊的组成成分，其具备近似复合树脂的特性，弹性模量约为12GPa-28GPa，抗弯曲强度约为200MPa，接近牙本质，克服了传统玻璃基陶瓷脆性大、易折裂等缺点，作为修复体时可以承受并吸收更高的压应力而不发生永久形变或破坏；另外，树脂基陶瓷又具有陶瓷材料的良好美学与机械性能，相比于复合树脂来说，树脂基陶瓷的耐磨性及颜色稳定性得到了显著提升，作为后牙冠内修复体应用时具有更好的耐磨性。
目前树脂基陶瓷主要可以分为两大类：一类是陶瓷网络结构中渗透加入树脂基质，通常称为有机物渗透陶瓷；另一类是在高度交联的树脂基质中加入改良强化的纳米陶瓷颗粒，通常称为树脂纳米陶瓷。
树脂基陶瓷结构示意图（a）有机物渗透陶瓷，（b）树脂纳米陶瓷（来源：史佳敏，《大气压冷等离子体对树脂基陶瓷粘接性能的影响》）
有机物渗透陶瓷
有机物渗透陶瓷基于玻璃渗透陶瓷技术开发而来，最初由Vita在上世纪90年代发布，目前具有代表性的该类型材料是VITA公司生产的VITA Enamic。这种陶瓷材料的主体是由陶瓷网络和树脂网络两种结构交错形成，其中以结构良好的长石质陶瓷网络为主，质量分数约为86%，并含有氧化铝陶瓷成分；有机物网络结构质量分数约为14%，有机物成分以氧基甲酸乙酯和甲基丙烯酸酯聚合物为主。
有机物渗透陶瓷挠曲强度约为150MPa-160MPa，显著高于单独的多孔陶瓷（小于30MPa）和有机树脂（135MPa），这可能是由于有机树脂网络结构对陶瓷网络结构起到了机械增强的作用。这种有机物渗透陶瓷材料的弹性模量、硬度和抗折强度分别为：30.14GPa、2.59GPa、1.72MPa∙m-1/2，各数值均介于牙本质和牙釉质之间。同时，相较于目前常见的其他树脂基陶瓷，VITA Enamic无机陶瓷含量最高（体积分数为73.1%），因而其是维氏硬度最高的树脂基陶瓷，其硬度可达189.8。而且，这种陶瓷材料的耐磨耗性能也与牙釉质近似。基于此类树脂基陶瓷的良好的机械性能，有机物渗透陶瓷可以切削加工成很薄的修复体，有研究推荐其作为酸蚀症牙齿的微创修复材料。
树脂纳米陶瓷
树脂纳米陶瓷材料的代表产品是3M ESPE公司生产的Lava Ultimate，即优韧瓷。这种陶瓷材料中含有两种分散的、非聚合的纳米陶瓷颗粒，分别是直径约为20nm的纳米二氧化硅颗粒和直径为4nm-11nm的纳米氧化锆颗粒，这些纳米陶瓷颗粒进一步合成大小约为0.6μm-10.0μm的纳米簇微粒。纳米级的陶瓷颗粒尺寸使得树脂基质中可以包含更大比例的陶瓷成分，无机陶瓷质量分数约为80%。这些纳米陶瓷颗粒和纳米簇微粒经过硅烷偶联剂处理，在无机陶瓷和有机树脂基质之间形成了紧密的化学键结合。这种材料经过数小时特定的高温加工过程制作而成，因而切削加工后不需要再进行烧结。
树脂纳米陶瓷独特的组成成分和加工工艺使得该类型材料相较于传统的复合树脂材料，具有许多优良性能。成分中的纳米簇微粒使其具有更高的挠曲强度（150MPa-200MPa）、抗折强度（1.2MPa∙m-1/2）和耐磨性，而纳米陶瓷颗粒则使其半透明性得到了显著提升。成分中的有机树脂基质则使其同时具有一些复合树脂的优良性能，克服了传统陶瓷材料脆性大、易折裂的缺点。
多晶陶瓷
多晶陶瓷是由晶体直接烧结而成的致密陶瓷材料，拥有极高的强度和刚度。根据晶体成分不同，多晶陶瓷分为氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷以及氮化硅陶瓷，其中高韧性的氧化锆陶瓷在牙科领域的应用最广。
氧化锆
氧化锆陶瓷最早于九十年代初被作为制作种植体的材料引入口腔医学领域。氧化锆具有生物相容性和成骨活性，同时对口腔内组织不会产生过敏反应，不会引起正常味觉的改变。在力学性能方面，氧化锆陶瓷具有较高的强度、硬度、耐磨性、耐腐蚀性、与钢相近的弹性模量、与铁相近的热膨胀系数，在众多陶瓷材料中拥有最高的断裂韧性。
然而，氧化锆陶瓷也存在一些不足。例如，其透明性较低导致美学效果不佳；在口腔的潮湿环境中会加速老化，导致表面粗糙度提高并引发裂纹，长期佩戴使用性能会下降。
氧化铝
氧化铝于1970年代首次引入齿科领域。但是，最初的氧化铝有较高的孔隙率，断裂率高达13%。随着技术的发展，后面出现了第二代改进的氧化铝陶瓷，其特征是具有更高的密度以及更小的晶粒，断裂率降低到小于5%。如今，第三代氧化铝陶瓷已经问世，其具有更高纯度、更高密度以及更精细的微观结构。
氧化铝强度不及氧化锆，但具有比氧化锆更好的通透性，美学效果更佳，在齿科领域中可用于制造牙髓桩、正畸托槽、植入物、牙冠牙桥以及基台等产品。不过目前临床使用已逐渐被氧化锆取代。
氮化硅
氮化硅陶瓷与其牙科陶瓷相比具有更好的生物相容性与化学稳定性，以及较高的强度和断裂韧性，同时密度比氧化铝、氧化锆等更小。此外，氮化硅陶瓷具有比其他生物材料更好的骨整合性能，对于有孔腔的氮化硅陶瓷，骨细胞能够向其孔内生长。目前，氮化硅陶瓷已经成功应用于骨科修复手术。近年来，研究人员探索将其用于牙科种植体、桩核冠，已取得了可喜的进展，展现出氮化硅陶瓷在牙科修复材料领域良好的应用前景。
小结
随着口腔修复技术和修复材料的不断进步与发展，牙体缺损的修复方式有了更多选择。陶瓷及类陶瓷材料牙科修复领域不仅能够恢复患牙原有形态与功能，同时还可获得更佳的美学效果，极大满足患者对修复体的美学需求。
但是陶瓷材料易碎且坚硬，有时特殊结构难以加工。因此人们一直在研究材料的晶体结构，并改良材料构成及加工工艺以提高牙科陶瓷产品的力学强度、贴合度，使其适应牙科的使用需求。另外，研发兼具良好的抗折强度、韧性、美观性能和长期稳定性陶瓷或类陶瓷材料是口腔材料学的一个发展方向。
参考资料：
1、陈盛贵等，《陶瓷增材制造技术在齿科领域的应用现状》
2、白石柱等，《3D打印及其在口腔医学中的应用（三）--常用材料》
3、王承遇等，《玻璃陶瓷牙科材料研制中若干重要问题的探讨》
4、姜磊等，《氮化硅陶瓷牙科修复材料研究进展》
5、史佳敏，《大气压冷等离子体对树脂基陶瓷粘接性能的影响》
6、孙小迪等，《口腔陶瓷及类陶瓷修复材料在嵌体和高嵌体修复中的应用》
（中国粉体网编辑整理/长安）
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