氧化锆陶瓷在牙体修复领域的研究现状及展望
0 引言 Introduction
氧化锆是一种存在3 种晶型的多晶材料,在一定温度条件下可以发生转换。由于纯的氧化锆陶瓷在烧结过程中会产生裂纹,临床中常加入稳定氧化物来制作。坚韧、耐磨、耐火的氧化锆陶瓷在工业、医疗等多种领域应用广泛,其凭借优良的机械性能、极佳的生物相容性和美观性得到口腔修复临床医生的青睐。但是对于陶瓷材料不同处理出现的问题十分多样化,国内外在积极寻找新的氧化锆材料,也在寻求更好的预处理方式来增加氧化锆陶瓷修复体在临床粘接修复后的使用寿命。文章就氧化锆的物理化学性质、在口腔临床中应用操作及氧化锆相关新材料的展望作一综述,以总结氧化锆陶瓷的应用与进展,为氧化锆陶瓷材料的临床应用与相关研究提供支持与参考依据。
1 资料和方法 Data and methods
1.1 资料来源应用计算机在PubMed、CNKI、SCIE、万方等数据库中检索有关氧化锆陶瓷的文献,中文检索词为“氧化锆,物理性质;氧化锆,化学性质;氧化锆陶瓷,临床应用;氧化锆陶瓷,寿命;氧化锆陶瓷,表面处理;氧化锆陶瓷,粘接剂;釉锆”等,英文检索词为“zirconia and physical property;zirconia and chemical property;zirconia ceramics and clinical applications;zirconia ceramics and operation life;zirconia ceramics and surface treatment;zirconia ceramics and adhesives;self-glazed zirconia”等。
1.2 入选标准与氧化锆理化性质研究相关的文献;与氧化锆使用寿命相关的文献;与氧化锆未来发展相关的先进性文献。
1.3 质量评估共检索到文献127 篇,其中中文文献32 篇、英文文献95 篇。经内容筛选并排除观点陈旧、质量不够及重复的文献,最终收录68 篇文献,其中中文文献14 篇、英文文献54 篇,见图1。
图1 |文献检索流程图
2 结果 Results
2.1 氧化锆类陶瓷的临床应用随着生活和科技水平的进步,人们对牙齿美观性与功能的要求不断提高,口腔修复技
术持续发展的同时,口腔修复材料的种类也在不断更新。目前临床中常用的口腔修复材料有金属、牙科用复合树脂和陶瓷材料3 大类。由于陶瓷材料具有美观性好、机械强度(硬度、耐磨度、压缩强度、挠曲强度)高、稳定性及氧化程度高、通透性强、良好的X 射线投射等特点,因此在目前口腔修复中使用较为普遍[1],其中氧化锆类陶瓷材料以其优良的美学修复效果、良好的生物相容性日渐受到了医生与患者的青睐。
2.1.1 美学性能 由于传统镍铬合金修复体的内冠边缘会置于患者牙龈沟中,并且可以接触到唾液、龈沟液,极易产生腐蚀,导致牙龈着色。在长久使用过程中,传统水门汀溶解导致继发龋,不仅影响前牙区美学修复效果,还会引发牙体牙髓相关炎症,影响修复体的使用寿命,严重者导致基牙根部折断、引发咬合力障碍,以致丧失咀嚼功能[2]。氧化锆类修复体具有理想的透光性且光泽度佳,其颜色和通透性更加接近天然牙齿,可以胜任前牙区美学修复[3-4]。
2.1.2 生物相容性 氧化锆类陶瓷属于生物惰性材料,具有最小的不良反应、良好的细胞黏附性、出色的组织反应性、较少的炎症浸润及与周围骨骼和软组织的高度生物相容性等优良性能[5]。各种体内外研究表明,氧化锆对成骨细胞、成纤维细胞等无细胞毒性作用,并通过合成各种必需蛋白和结构蛋白使细胞具有修饰细胞外基质的能力[6-7]。研究证实,种植体上的牙菌斑积聚与植入物周围黏膜发炎之间存在因果关系,而氧化锆基台与金属相比具有较低的表面自由能和表面润湿性,因此减弱了细菌的附着力,降低植入物周围疾病的风险[8]。氧化锆类陶瓷应用于骨组织替代材料、口腔桩核材料、冠桥修复材料、种植材料后很好地解决了由金属带来的变色、腐蚀、过敏等问题[9-10]。以新鲜兔凝血为材料所做的急性溶血实验结果显示,氧化锆类陶瓷浸润液溶血率小于5%,符合国际通用标准,提示氧化锆类陶瓷材料无溶血性[11]。
2.2 氧化锆的物理化学性能
2.2.1 氧化锆的物理特性 氧化锆是一种存在立方晶型、单斜晶型和四方晶型3 种形式的多晶材料,在不同的熔点有不同形态,并且在一定温度条件下会发生转换。纯的氧化锆陶瓷烧结后在室温下因膨胀产生裂纹会导致应力破碎,因此加工时宜加入稳定氧化物[12]。
2.2.2 氧化锆在口腔中的应用
掺钇的四方氧化锆多晶:晶体烧结过程中结构会发生转变(四方晶型→单斜晶型),体积增大可能导致裂纹的形成,加入氧化钇可稳定此过程。但转变过程中会发生“相变增韧”现象,本质上是增加的体积挤压裂缝使其关闭引起韧性增加[13](此时增加4%体积是有益的)。掺钇的四方氧化锆多晶抗裂性特别高[14],其力学性能与其晶粒尺寸关系密切,烧结的温度和时间与其尺寸大小呈正相关。氧化锆磨损率高[15],一些研究表明,在潮湿环境中掺钇的四方氧化锆多晶将失去一些稳定性能,强度下降,但其化学稳定性仍很好。喷砂和研磨会增加掺钇的四方氧化锆多晶挠曲强度[16],但不利于其在循环荷载下的长期性能[17],增加了对老化的敏感性[18];热处理和精抛光会使其挠曲强度降低,因为发生了相变逆转和去除了表层的压应力层。