微晶玻璃在牙齿修复材料上的应用

王征

摘要 本文详细分析了牙齿修复材料对微晶玻璃性能的要求，并详细阐述了其制备过程，希望能够为我国牙齿修复材料的发展提供一定的帮助。

关键词 微晶玻璃；牙齿修复材料；制备

微晶玻璃是一种将基础玻璃进行热处理制成的微晶体和玻璃体均匀分布的复合材料，因其良好的機械强度、表面硬度以及生物相容性，在建筑、电子、生物医学等许多领域都得到了广泛的应用。微晶玻璃在牙齿修复材料上的成功应用开辟了一个全新的材料领域，为我国材料学和医学的发展提供了新的思路。牙齿修复材料对微晶玻璃的性能要求分析

良好的生物相容性和生物活性：在牙齿修复材料中，微晶玻璃必须具备较好的生物相容性和生物活性，避免对人体造成不良的影响。微晶玻璃中的许多成分都能够与人体组织和体液发生反应，在牙齿修复材料和人体组织间生成结合层。随着时间的不断增加，形成结合层物质的含量也会出现一定的增长，从而具备生物活性。同时，微晶玻璃的组成十分多元化，可以通过对其组成、结构和成分的调节丰富其功能。

为了测试一种可切削微晶玻璃的生物相容性，特别选取了新西兰大白兔进行了溶血试验、急性全身毒性试验以及热原试验等多项试验。从试验结果来看，该材料的溶血率< 5%，并且在注射材料之后，体温升高< 0.6℃。由此可见，该材料符合生物材料的要求。

良好的强度和韧性：牙齿是人体中较为坚硬的部分，因此牙齿修复材料也应该具备良好的强度，这就对微晶玻璃的强度和韧性提出了较高的要求。一般情况下，微晶玻璃的力学性能相对较差，脆性较大、抗弯强度不足，很容易产生脆性断裂，对其在临床中的应用造成了一定的阻碍。为了解决这一问题，必须采取一定的技术措施提高其强度和韧性。一些研究表明，通过添加氟化钙或是氧化锌的方式可以有效改善微晶玻璃的强度。

可切削加工性：在牙齿修复的过程中，要结合具体需求将修复材料加工成不同的形状，因此牙齿修复材料的成分必须具备良好的加工性能。为了有效满足临床使用的需要，使用一种含有氟磷灰石和氟金云母两种微晶相的可切削加工生物微晶玻璃，可以在普通机床进行铣、锯、钻孔等加工操作。通过添加氧化锆陶瓷粉或是硅灰石相能够有效改善其强度。

牙齿修复材料的制备

微晶玻璃工艺原理分析：将添加了成核剂、具备特定组成的基础玻璃经过加热处理之后，可以获得微晶玻璃，即微晶体和玻璃相均匀分布的复合材料。核化和晶化过程的控制是微晶玻璃制备过程中的重要环节之一，在基础玻璃加热处理过程中，活化能是实现玻璃态向晶态转变的重要条件，以克服结构单元重排时的势垒，势垒越高，活化能量需求越大，玻璃的析晶能力会相应降低。势垒越低，析晶活化能量需求越小，玻璃的析晶能力也会出现一定幅度的提高。成核剂的作用就是降低玻璃晶核生成所需的能量。在配合料熔制的过程中加入适量的成核剂，可以在较低的温度下完成核化过程，使新晶相在成核剂上长大，成为细小的晶体。

基础玻璃的构成：在牙齿修复材料制备时，可以选用MgO-CaO-SiO-P2O5多元系统作为基础玻璃，其组成范围，见表l。

具体实验中的百分组成，见表2。

微晶玻璃在嵌体修复中的应用：严格按照表2的内容称量牙齿修复材料制备所用的原料，将所有原料放入球磨机中均匀混合，之后放入铂坩埚，使用1400～1500℃的硅钼棒电炉加热熔融，将熔融之后的玻璃液浇筑成型，在650℃退火炉中进行退火。具体热处理过程如下：首先，在520℃下保温4h，使玻璃获得充分的核化。其次，在650℃下保温1～2h，使核化后的微晶体充分长大，以获得牙齿修复材料成品。随后便可将成型的微晶玻璃应用在嵌体修复中。

关于牙齿修复材料制备的分析研究

主要晶相的分布要求：晶化过程中，很容易因局部的体积变化导致裂纹的出现，这会对牙齿修复材料的质量造成严重的影响。因此，必须保障结晶化过程中形成的精细粒状晶相均匀分布在玻璃态中，此时的微晶体主要是由磷灰石和矽灰石构成，前者可提高材料的生物活性，后者则能够强化材料的机械强度，更好地满足牙齿修复材料的临床使用要求。

五氧化二铌和二氧化铈的作用分析：牙齿修复材料对颜色范围宽度的要求较高，保障其能够和不同患者天然牙齿的颜色保持一致，为了获得理想的效果，可以在配合料中添加适量的五氧化二铌和二氧化铈，这样不仅能够起到着色的效果，还能够使牙齿修复材料的颜色以及透明度和天然牙齿获得最佳的匹配效果。同时，五氧化二铌还能够使材料显出的光泽更加接近自然状态，实现对无机着色剂的有效抑制。

成核剂二氧化锆的作用分析：首先，成核剂的用量会对晶体的形成产生一定的影响。通过二氧化锆的添加能够在一定程度上降低微晶玻璃的析晶温度，这对于牙齿修复材料的制备是十分有利的。但是这并不意味着成核剂的用量越多越好。研究人员在对Ca-P-Si系生物微晶玻璃的析晶动力学研究的过程中发现，二氧化锆的用量较少时，析晶的活化能较高，但是随着氧化锆用量的不断增加，析晶的活化能则会呈现出持续降低的趋势。直到氧化锆的用量增至5%时，析晶活化能降到最低点。之后随着氧化锆的用量再次增加，析晶活化能则会出现小幅度的提高。由此可见，在牙齿修复材料制备的过程中，涉及动力学和热力学两个专业的内容。其次，氧化锆的用量会对微晶玻璃析晶的晶化指数产生一定的影响。通过实践研究可知，在氧化锆用量较低的情况下，析晶晶化指数也相对较低。随着氧化锆用量的提高，析晶晶化指数随之增大。当氧化锆用量达到5%时，析晶晶化指数来到最大值。也就是说，氧化锆的用量对析晶晶化指数的影响存在一个最大值，依此可以通过用量的适当调节获得最大的析晶晶化指数，促进玻璃析晶。

基础玻璃的选用：牙齿修复材料基础玻璃的组成存在多种系统，如Li20-CaO-Si02或是上文中提到的Ca-P-Si等。此外，在牙齿修复材料制备的过程中，还可以使用氧化锑以及硝酸铵等作为澄清剂，发挥出降低玻璃液黏度的作用。

综上所述，我国在牙齿修复材料上的研究相较于西方许多国家都存在一定的差距，材料的制备一直是我国医学界研究的重要课题。微晶玻璃是牙齿修复材料研究的一个重要方向，其独有的高生物相容性以及机械强度，使其在牙齿修复材料上得到成功应用。

参考文献

[1]陈维铅，高淑雅，刘杰，等.熔融法制备金尾矿微晶玻璃及性能研究[J].人工晶体学报，2014，43（1）：217-221.

[2]刘志杰.微晶玻璃的制备、分类及应用评述[J].河南科技，2014，9（16）：60-62.

[3]陈霜，李国强.齿科修复材料耐磨性及硬度与天然牙齿的比较[J].中国组织工程研究与临床康复，201 1，15（3）：511-514.

[4]伍丽莎.齿科修复材料耐磨性及硬度与天然牙齿的对照分析[J].亚太传统医药，2011，7（12）：94-95.