探討新一代牙色材料—樹脂基CAD/CAM材料
牙色修復(fù)材料在過去10年間已經(jīng)成為口腔義齒修復(fù)領(lǐng)域中的標(biāo)準(zhǔn)。除了少數(shù)例外,我們主要還是將焦點(diǎn)集中在陶瓷材料上。然而,這類材料除了具有很多積極的性能外,還顯示出了所謂的脆性斷裂。而樹脂基材料(合成材料)則以低彈性模量和靈活的性能而被大家所認(rèn)識(shí)。這類雜合材料由不同材料相互組合而成,因此可以匯集兩種材料有利的性能。本文將對(duì)這類材料做一個(gè)概述,同時(shí)對(duì)它們的臨床應(yīng)用和未來的可能性進(jìn)行探討。
引言
牙色材料主要因其可以被數(shù)字化加工,多年來一直深受歡迎。作為嵌體和部分冠的可選修復(fù)材料,各種不同陶瓷的應(yīng)用已得到科學(xué)驗(yàn)證12,13,17,20,25。當(dāng)陶瓷材料被用于全冠制作時(shí),其臨床預(yù)后則依賴于修復(fù)的部位(前牙區(qū)還是后牙區(qū))以及所使用的陶瓷7,27。如果類似于金屬烤瓷修復(fù)體那樣,以分層堆塑技術(shù)為氧化鋯基底架飾瓷,則在臨床上經(jīng)常會(huì)遇到飾瓷層穩(wěn)定性的問題20,26。采用壓鑄技術(shù)和數(shù)字化飾面技術(shù)看起來對(duì)崩瓷問題(飾瓷層斷裂)會(huì)產(chǎn)生積極的影響3,5。另一種解決這一問題的可能方法是,在這種自動(dòng)化的義齒加工中采用單一材料冠無飾面的方式17。針對(duì)這種應(yīng)用,主要適合的是透明度相對(duì)高的材料,它們在無飾面的前提下也能夠達(dá)到很高的美學(xué)效果1,2。
單層瓷冠、部分冠和玻璃陶瓷冠不僅成為目前牙色修復(fù)方案的主要組成部分,而且也表現(xiàn)出了良好的臨床成功率12,27。數(shù)字化加工修復(fù)體冠和橋之前,包括在氧化鋯被廣泛應(yīng)用之前,就已經(jīng)有幾個(gè)制造商嘗試向市場提供樹脂基材料系統(tǒng)用于制作冠或橋。作為瓷熔附金屬冠的替代,這類材料已經(jīng)在臨床上取得了相對(duì)成功的結(jié)果,但作為固定橋的修復(fù)材料還沒有獲得可接受的存活率8,18,23,24,因此在這方面的臨床應(yīng)用被放棄。特別是在菌斑附著和耐磨性方面,按照至今沿用的黃金標(biāo)準(zhǔn),這些材料遠(yuǎn)不如瓷熔附金屬修復(fù)體的臨床表現(xiàn)21,22。然而,它們卻具有眾所周知的積極的樹脂性能,而且?guī)缀跷闯霈F(xiàn)過折斷的情況18。
隨著可切削型樹脂基材料的開發(fā),CAD/CAM加工被引導(dǎo)進(jìn)入了一個(gè)新的時(shí)代。最初,這些材料主要為無填料的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA),用于制作長期臨時(shí)修復(fù)體4,10,14。但隨著其材料性能的不斷改善,現(xiàn)在可以通過相對(duì)更加經(jīng)濟(jì)的加工方式被用于制作稍后期的修復(fù)體。作為修復(fù)材料的PMMA(在牙科技工室通過混合和聚合而進(jìn)行加工)與用于銑削的PMMA材料,除了化學(xué)組成外已經(jīng)沒有多少共同之處。由于是在壓力和溫度條件下進(jìn)行的工業(yè)聚合,因此PMMA的材料性能較在技工室和臨床上的混合聚合材料從根本上得到了優(yōu)化。
除了純的PMMA基材料(例如:Telio CAD,義獲嘉偉瓦登特,列支敦士登;artBlocTemp,Merz 公司,德國)外(圖1),還出現(xiàn)了各種材料組合。通過使用陶瓷填料,而使材料的性能得到優(yōu)化并適合于長期的臨床使用。為了對(duì)不同材料有一個(gè)正確的認(rèn)識(shí),以一個(gè)共識(shí)會(huì)議所提出的內(nèi)容為基礎(chǔ),將在下文對(duì)各類材料組合進(jìn)行探討6。
圖1:單純由PMMA 切削而成的長期臨時(shí)修復(fù)體戴入口內(nèi)后的情況。
PMMA基樹脂
PMMA 基樹脂通過甲基丙烯酸甲酯(MMA)的自由基聚合而形成。在聚合過程中所產(chǎn)生的聚合物鏈的長度及其網(wǎng)狀連接直接與壓力、溫度分布和聚合的持續(xù)時(shí)間相關(guān)。這些參數(shù)對(duì)聚合材料的機(jī)械和化學(xué)性能有很大的影響。PMMA基樹脂從100℃ 起可塑性變形。此外,它們可溶于自己的單體,因此可以促成一個(gè)良好的結(jié)合而進(jìn)一步產(chǎn)生其他的PMMA樹脂。如今的PMMA基樹脂在透光性上已經(jīng)在某些方面優(yōu)于陶瓷,并因此在患者口內(nèi)顯現(xiàn)出了極高的美觀效果(圖2)。但它們也存在一個(gè)很大的缺點(diǎn),就是彈性模量非常低,范圍在2.7至3.2GPa之間,因此即使在低負(fù)載下也會(huì)導(dǎo)致塑性變形。在掃描電子顯微鏡(SEM Scanning electron microscope)圖像中可以清楚地識(shí)別出無填料的矩陣結(jié)構(gòu)(圖3)。
PMMA 基樹脂材料類包括,例如:artBloc Temp、Telio CAD、Zenotec PMMA(威蘭德),Ceramill TEMP(阿曼吉爾巴赫)和Cercon base PMMA(DeguDent)。
圖2:利用切削的PMMA 長期臨時(shí)修復(fù)體抬高頜間垂直距離。這種材料的透光性很高。
圖3:在人為模擬咀嚼后,由無填料PMMA 制作的修復(fù)體冠的SEM圖像(圖片來源:Max Hummel博士)。
復(fù)合材料
經(jīng)典的復(fù)合材料由有機(jī)聚合物基質(zhì)組成,其中混有了無機(jī)或部分有機(jī)填料。起始單體和填料的具體選擇,特別是硅烷化和隨后在聚合物基質(zhì)中的結(jié)合,確定了復(fù)合材料的性能(圖4)。通過一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的工業(yè)自由基聚合過程,可以優(yōu)化材料的性能。打個(gè)比方,這樣的材料就如同一個(gè)用有機(jī)聚合物基質(zhì)充滿的浴缸,在其內(nèi)有不同的填料在游動(dòng)。在掃描電子顯微鏡下觀察,也可以看到基質(zhì)和填料之間的差別(圖5)。
復(fù)合材料類包括,例如:Ambarino High-Class(德國 Creamed 公司),Ceramill COMP(阿曼吉爾巴赫)和 VITACAD-Temp(德國維他公司)。
圖4: 用由復(fù)合材料制作的臨時(shí)冠和臨時(shí)飾面修復(fù)上下頜前牙,以進(jìn)行美觀性的評(píng)估。
圖5:在模擬咀嚼后,由復(fù)合材料制作的修復(fù)體冠的SEM圖像(圖片來源:MaxHummel 博士)。
高填充復(fù)合材料
一個(gè)比較新的材料研發(fā)是所謂的復(fù)合陶瓷(納米陶瓷樹脂,resin nano ceramics)。它們主要基于一個(gè)復(fù)合材料基質(zhì),但與PMMA 基樹脂相比,這類材料憑借無機(jī)填料的高含量(約80 重量%)而顯示出更高的硬度和脆性。其機(jī)械性能類似于在臨床上使用的牙科玻璃陶瓷(圖6和7)。這類材料的基本結(jié)構(gòu)是有機(jī)聚合物基質(zhì),但如果我們還以浴缸作為比喻,那么現(xiàn)在明顯有更多的填料在游動(dòng),它們特殊地聚集起來并因此而極好地填充了基質(zhì)。在電子顯微鏡下觀察,在咀嚼模擬后,其表面上只能夠看到填料(圖7)。然而,對(duì)于這類材料制造商建議只用于部分修復(fù)。
屬于高填充復(fù)合樹脂材料類的一個(gè)例子是Lava Ultimate(3M ESPE)。
圖6: 由高填充復(fù)合材料(復(fù)合陶瓷)作為飾面結(jié)構(gòu)被戴在鈷鉻鉬合金基底架上。
圖7: 在模擬咀嚼后,由一種高填充復(fù)合材料(“納米陶瓷樹脂”)制作的修復(fù)體冠的SEM圖像(圖片來源:MaxHummel 博士)。
合成材料滲透陶瓷
合成材料滲透陶瓷如復(fù)合材料一樣,由有機(jī)和無機(jī)部分組成(圖8至13)。與復(fù)合材料不同的是,先產(chǎn)生一個(gè)開放多孔的框架,然后由聚合物滲透15,16。合成材料滲透陶瓷的優(yōu)點(diǎn)是,其彈性模量類似于天然的牙齒結(jié)構(gòu)。這種雜化材料的機(jī)械和化學(xué)性能位于聚合物和玻璃陶瓷的性能之間。針對(duì)這種結(jié)構(gòu)的理解也可以比喻為:主框架是由陶瓷(目前玻璃陶瓷)做成的海綿,海綿的孔隙用合成材料填充,因此產(chǎn)生兩個(gè)結(jié)合系統(tǒng),即陶瓷和合成材料基系統(tǒng)。在掃描電子顯微鏡圖像上觀察,在咀嚼模擬后可以清楚地看到陶瓷網(wǎng)結(jié)構(gòu)(圖左半側(cè))(圖13)。
屬于合成材料滲透陶瓷類的一個(gè)材料是VITA ENAMIC(維他公司)。
圖8:由混合陶瓷制作的螺絲固位的種植體冠。
圖9:在粘接前對(duì)混合陶瓷修復(fù)體進(jìn)行預(yù)處理:用氫氟酸酸蝕以增加固位力。
圖10:在粘接前對(duì)混合陶瓷修復(fù)體進(jìn)行預(yù)處理:在酸蝕過的表面涂硅烷劑。
圖11: 戴入口內(nèi)15位點(diǎn)種植體和16自然基牙上的混合陶瓷修復(fù)體冠(頰側(cè)觀)。
圖12:戴入口內(nèi)15位點(diǎn)種植體和16自然基牙上的混合陶瓷修復(fù)體冠((牙合)面觀)。
圖13:在模擬咀嚼后,一個(gè)由混合陶瓷制作的修復(fù)體冠的SEM圖像(圖片來源:MaxHummel 博士)。
聚芳基甲酮(Polyaryletherketone)
聚芳基甲酮(Polyaryletherketone PEAK), 如同聚醚醚酮(Polyetheretherketon PEEK) 或聚醚酮酮(Polyetherketonketon PEKK)樹脂,屬于高溫?zé)崴苄院铣刹牧?,具有約335℃ 的熔點(diǎn)溫度。這里對(duì)它們只做完整性的補(bǔ)充介紹,因?yàn)榕c上述材料相比,它們有著非常不同適應(yīng)證范圍。鑒于這類材料不透明的灰色外觀,主要被作為基底架材料來使用。
屬于聚芳基甲酮材料類的產(chǎn)品有,例如:Dentokeep(nt-trading公司,德國)和Pekkton(Cendres+Métaux公司,瑞士)。
臨床評(píng)估
毫無疑問,在新材料的開發(fā)中,最讓人感興趣的首先還是合成材料與陶瓷的結(jié)合??紤]到有機(jī)化學(xué)的可能性,很顯然,特別是合成材料部分的選擇幾乎是無限的。然而,最重要的還應(yīng)該是以下的臨床問題:在哪些適應(yīng)證范圍,我們應(yīng)用這些材料?再次,如與現(xiàn)在已有的牙色材料相比,這些新材料能夠帶給我們臨床優(yōu)勢嗎?在純PMMA基材料方面很容易回答這兩個(gè)問題,因?yàn)樗鼈冏鳛?ldquo;治療性義齒”(長期臨時(shí)修復(fù)體)被用于臨時(shí)修復(fù)治療中,并在各個(gè)方面均優(yōu)于在技工室的聚合材料28,29。這里首先涉及到的就是耐磨性和變色問題。本文作者將這類材料作為治療方案中的一個(gè)固定組成部分4,10,14。
事實(shí)上,更困難的是對(duì)其它類材料的評(píng)估,因?yàn)榘凑罩圃焐痰恼f法它們適合于長期應(yīng)用,因此,直接與已在文獻(xiàn)和臨床上非常成功的牙色材料(例如硅酸鋰陶瓷)進(jìn)行競爭12,20,30。在椅旁加工中,這類材料憑借充分的易拋光性而絕對(duì)具有時(shí)間上的優(yōu)勢,因?yàn)樗鼈兛梢杂糜邢迶?shù)量的工具就可以達(dá)到非常好的表面質(zhì)量17。相反,在應(yīng)用陶瓷材料時(shí)表面優(yōu)化的金標(biāo)準(zhǔn)是需要額外的燒結(jié)過程。作為單層材料修復(fù)體冠的標(biāo)準(zhǔn)材料-硅酸鋰陶瓷必須經(jīng)過燒結(jié)過程才能達(dá)到所需的強(qiáng)度和牙色。
然而,即使經(jīng)過拋光處理的樹脂基材料表面菌斑附著的速度仍比陶瓷材料快9。此外,相較于陶瓷材料它們還顯示出更低的耐磨性和易變色性,這在理論上解釋了作為永久性修復(fù)材料方面它們的明確限制28,29。當(dāng)然,如果臨床上有意地在某一半頜上用高性能樹脂修復(fù)體來限制磨耗,我們就可以利用了它們較低耐磨性的特點(diǎn):例如只通過單頜來重建頜間垂直距離,并且應(yīng)該有意識(shí)地保護(hù)對(duì)頜的自然牙體組織。這些都只是理論上的考量。早在10年前有一個(gè)關(guān)于嵌體充填的例外研究11,而且使用的也是混合陶瓷(見上文)的前一代材料,之后就再也沒出現(xiàn)過任何公開的臨床研究。只要針對(duì)這些材料沒有科學(xué)指導(dǎo)的發(fā)布,它們就仍被看作是實(shí)驗(yàn)性的材料。針對(duì)這一點(diǎn)患者有權(quán)力知情,而且要做好存檔記錄。因?yàn)閷?duì)于嵌體、部分冠、單冠和三單位固定橋修復(fù)的適應(yīng)證范圍,在應(yīng)用牙色材料方面都有符合科學(xué)準(zhǔn)則的臨床建議20。Magne 等19的一項(xiàng)研究提出了一個(gè)令人感興趣的思考,如果采用樹脂基材料制作上部結(jié)構(gòu),在牙科種植體上會(huì)起到緩沖作用。然而,這也只是實(shí)驗(yàn)室研究,目前還是缺乏臨床證據(jù)。
最后,還要討論一下這些材料的臨床粘接問題,因?yàn)閹缀跛械闹圃焐潭季帉懥苏辰诱f明(參見圖5至8)。這里所描述的都是通過相應(yīng)的粘合劑來處理修復(fù)體面,而在實(shí)際的臨床上需要粘接到牙齒組織上,因此在某些情況下也就限制了其實(shí)用性。
總結(jié)
根據(jù)本文作者的觀點(diǎn),樹脂基混合材料顯示了其非常令人興奮的發(fā)展,但仍需要大量的臨床研究來明確其適應(yīng)證范圍以及相對(duì)于目前臨床已應(yīng)用材料的優(yōu)勢。
來源:網(wǎng)絡(luò)