忙乱牙科有机―无机杂化复合树脂应用新进展

摘要：随着材料技术的不断发展，牙科复合树脂各方面性能得到了广泛的提升，新型树脂层出不穷。本文就目前新型有机-无机杂化复合树脂的定义，杂化方法及其特点，牙科应用具有突出代表的杂化树脂的性能特点进行综述，并对今后有机-无机杂化树脂的发展方向提出自己的见解。

关键词：有机-无机杂化；有机改性陶瓷；多面体低聚倍半硅氧烷；微晶玻璃复合树脂

复合树脂代表着现代生物材料研究所取得的众多成就之一。复合树脂是一种由有机树脂基质和经过表面处理的无机填料以及引发体系组合而成的牙科修复材料，因其具有良好的色泽和透明度，已取代传统的银汞合金，成为充填治疗的首选[1]。但是，临床研究显示，复合树脂修复后易出现继发龋和断裂，导致治疗修复的失败，后牙尤为明显[1-4]。目前复合树脂的机械性能就其应用于后牙来讲，仍然需要进一步提高。此外众所周知，牙科复合树脂存在聚合收缩，树脂-牙本质界面可能出现微隙进而导致继发龋，相比金属基修复材料复合树脂具有相对较高的热膨胀系数和较低的耐磨损性。由于复合树脂含有有机单体，临床应用中可能会浸出的未固化单体可能会导致周围的牙龈组织的细胞毒作用，复合树脂材料的粘度过高会导致操作性能不佳。这些都是牙科复合树脂科研和临床应用领域目前及今后相当长时间内亟待解决的问题[5-7]。

近年来研究人员一直在为解决这些问题，改进口腔复合树脂做出着不懈的努力，并且开发出一种新型的有机-无机杂化型复合树脂，此种类型的树脂具有广泛的有点，是今后口腔复合树脂发展的方向之一。

1 有机-无机杂化

与传统的有机-无机复合材料不同，有机树脂与无机填料的复合往往是在纳米水平上，分散相的尺度至少有一维达到纳米级，即小于100纳米。很多时候两相间存在着化学键，通常我们把这种程度上的纳米复合习惯称为杂化（Hybrid）[8]。通过有机-无机杂化的方法我们可以获得两相性能的互补，提升复合树脂的整体性能，或者合成具有新型功能的树脂。

1.1 溶胶-凝胶法

口腔医学应用的有机-无机聚合杂化材料多应用此法合成。溶胶-凝胶是制备杂化材料最早、最为普遍的一种方法，可在室温或略高于室温的条件下进行，并且具有工艺简单，组分可控，产物纯度高等优势[9]，其原理是利用Si、Ti、Al、Zr等烷氧化物作为无机前驱体，经水解、缩合形成无机网络溶胶，其中混入可聚合的单体或低聚物，在一定条件下引发单体聚合，形成有机-无机杂化凝胶体。

1.2 聚倍半硅氧烷（POSS）复合法

多面体低聚倍半硅氧烷（polyhedral oligomeric silsesquioxane，POSS）， POSS单体的结构通式为RSiO1.5，具有一个类似二氧化硅核心SiO1.5周围被有机基团R包绕。其中Si―O―Si健具有良好稳定性及均一性、耐高温性[10]，并且纳米级笼型骨架有够有效地糅合、发挥杂化材料的优势，故该法已成为合成新型高性能复合树脂的重要手段。

1.3 其他杂化方法

包括表面接枝法和黏土插层法，由于口腔材料合成应用不甚广泛，在此就不一一不详细叙述。

2 有机-无机杂化复合树脂

目前所使用的口腔复合树脂中多数含有有机-无机杂化成分，例如，ORMOCER（有机改性陶瓷），含有POSS成分的复合树脂和微晶玻璃复合树脂[11]，接下来将对它们的性能进行一一阐述。

2.1 有机改性陶瓷

有机无机改性陶瓷是一类新型材料，是缩聚物通过水解缩合合适的聚合三烷氧基硅烷制备，这种杂化材料可能会出现与每个独立成分相关的有趣新特性，并可以通过调整组分进行微调。相对于目前使用的牙科树脂具有更高的折射率、热传导率和热稳定性。有机改性陶瓷可用于纳米颗粒填料可以增强树脂材料的耐磨性，易于抛光，提高复合树脂的美学性能[12]。此外基于低毒性的合成ORMOCER，可以使制备的复合树脂显示出良好的生物相容性。

2.2 聚倍半硅氧烷（POSS）基复合树脂：

又被称为含笼型硅氧烷，它是一类典型的有机-无机杂化纳米复合材料， POSS单体的结构通式为RSiO1.5，具有一个类似二氧化硅核心SiO1.5周围被有机基团R包绕。例如通常用POSS-MA代替Bis-GMA（双酚A双甲基丙烯酸缩水甘油酯），当低百分比取代时可以提高复合树脂的机械性能[13]。POSS在口腔光固化复合树脂中的应用已有报道，如美国Pentron Clinical Technologies公司2002年已将基于POSS的材料用于一种新型牙齿粘结剂，其商业名为NANO-BOND。这代表POSS 材料首次商业化用于齿科领域。Pentron公司报道称由这种粘结剂所获得高强度树脂可以渗入被侵蚀的牙齿表面，增强牙齿与修补材料之间的结合力[14]，另外将丙烯酰氧基、环氧基改性的POSS按一定比例加入树脂基质中，所得材料在提高机械性能、降低体积收缩率、耐水解和耐磨损等方面均有改善[15-17]。

2.3 微晶玻璃复合树脂

微晶玻璃复合树脂是最近基于溶胶-凝胶法成功制得的一种新型树脂，具有令人瞩目的口腔应用前景，并且其包被于牙科陶瓷基底上以获得生物活性表面的可行性已经被证实，并且人牙龈纤维母细胞和人牙周韧带细胞已被证实可以附着这种树脂材料表面进行增殖[11]。使用微晶玻璃复合树脂进行的固定修复，修复体的边缘区，可以形成很好的生物活性表面，同时兼顾采取相关的组织再生治疗技术可以获得牙齿和固定修复体之间边缘微隙的完全封闭[18]。

3 展望

有机-无机杂化法是材料学上研究的热点，有机-无机杂化材料是复合材料家族耀眼的新星。基于此法制得的口腔有机-无机杂化复合树脂可以实现功能的优势互补，有效地提高复合树脂的机械性能，改善美学性能，同时降低复合树脂固有的聚合收缩，微晶玻璃复合树脂这一新颖的具有生物活性的树脂需要继续研究以发展具有可控性能和生物活的新型树脂材料。

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