中國粉體網訊 陶瓷材料廣泛用于牙科領域（例如牙冠牙橋、植入物、貼面嵌體等）。這些材料具有一些與自然牙相似的特性，例如抗壓強度、導熱率、抗輻射性、顏色穩定性、美觀性等。
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牙科陶瓷材料按照成分可分為３大類：玻璃基陶瓷、樹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類陶瓷材料，陶瓷中含有大量二氧化硅玻璃基質，可以通過氫氟酸酸蝕和表面硅烷偶聯劑處理增大其粘接強度，通常具有良好的粘接性能。對于臨床應用中嵌體、高嵌體、瓷貼面等需要提高粘接固位的修復體類型，使用玻璃基陶瓷制作修復體具有較高的可靠性。玻璃基陶瓷主要可分為三個亞類：長石質瓷、合成玻璃陶瓷以及玻璃滲透陶瓷。
長石質瓷
長石質陶瓷是最早用于口腔的陶瓷材料，它是一種非晶玻璃，通常含有大量長石、石英和高嶺土等；其光學性能接近牙體組織，美觀性能較好；在臨床中用于嵌體、高嵌體、貼面及全冠修復。但其機械性能較差，抗折強度較低，約為60～70MPa，較易折裂，使用范圍愈發受限。
合成玻璃陶瓷
合成玻璃陶瓷通常也稱為玻璃陶瓷，是通過可控的結晶作用人工形成晶體。這種材料的玻璃基質中添加了更多晶體相成分，可以減少陶瓷中裂紋的產生或擴展，既有良好的美觀性能，同時機械性能得到了極大的改善。從微觀結構上來看，玻璃陶瓷中的晶體相成分均勻分散于透明的玻璃相基質中。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斷裂模式等。晶體相成分可以促進光的散射和阻礙光線穿透，使得材料的顏色更接近于半透明的牙體硬組織（釉質和牙本質），并且改善了材料的強度和燒結時的穩定性等。
合成玻璃陶瓷的機械性能稍差，主要用于嵌體、高嵌體、貼面和前牙區域單冠修復等，且要求材料厚度不能過薄。目前臨床上常用的合成玻璃陶瓷根據其中晶體成分的不同主要有以下幾類：白榴石增強型玻璃陶瓷、二硅酸鋰增強型玻璃陶瓷、氧化鋯增強型硅酸鋰玻璃陶瓷以及氟磷灰石玻璃陶瓷。
玻璃滲透陶瓷
玻璃滲透陶瓷是一類陶瓷與玻璃基質交聯滲透的陶瓷材料，其光學性能和強度受到化學組成的影響。加入氧化鋁和氧化鎂的玻璃滲透陶瓷強度可達400MPa，具有極高的半透明性，可用于前牙區域的單冠修復。而材料中氧化鋁含量增加到80%的玻璃滲透陶瓷，不僅具有良好的半透明性，同時強度可達到500MPa，可用于前牙和后牙區域的單冠修復，并且可用于前牙區域的三單位固定橋修復。而加入了氧化鋯成分玻璃滲透陶瓷，其彎曲強度可高達600MPa，可用于后牙區域單冠修復和各類三單位固定橋修復。但該類材料加工制造工藝復雜，因而逐漸被二硅酸鋰增強型玻璃陶瓷和氧化鋯陶瓷所取代。
樹脂基陶瓷
樹脂基陶瓷，也被稱為“類陶瓷”材料，是樹脂基質和無機陶瓷材料的混合體，兼具樹脂和陶瓷的優點。由于樹脂基陶瓷特殊的組成成分，其具備近似復合樹脂的特性，彈性模量約為12GPa-28GPa，抗彎曲強度約為200MPa，接近牙本質，克服了傳統玻璃基陶瓷脆性大、易折裂等缺點，作為修復體時可以承受并吸收更高的壓應力而不發生永久形變或破壞；另外，樹脂基陶瓷又具有陶瓷材料的良好美學與機械性能，相比于復合樹脂來說，樹脂基陶瓷的耐磨性及顏色穩定性得到了顯著提升，作為后牙冠內修復體應用時具有更好的耐磨性。
目前樹脂基陶瓷主要可以分為兩大類：一類是陶瓷網絡結構中滲透加入樹脂基質，通常稱為有機物滲透陶瓷；另一類是在高度交聯的樹脂基質中加入改良強化的納米陶瓷顆粒，通常稱為樹脂納米陶瓷。
樹脂基陶瓷結構示意圖（a）有機物滲透陶瓷，（b）樹脂納米陶瓷（來源：史佳敏，《大氣壓冷等離子體對樹脂基陶瓷粘接性能的影響》）
有機物滲透陶瓷
有機物滲透陶瓷基于玻璃滲透陶瓷技術開發而來，最初由Vita在上世紀90年代發布，目前具有代表性的該類型材料是VITA公司生產的VITA Enamic。這種陶瓷材料的主體是由陶瓷網絡和樹脂網絡兩種結構交錯形成，其中以結構良好的長石質陶瓷網絡為主，質量分數約為86%，并含有氧化鋁陶瓷成分；有機物網絡結構質量分數約為14%，有機物成分以氧基甲酸乙酯和甲基丙烯酸酯聚合物為主。
有機物滲透陶瓷撓曲強度約為150MPa-160MPa，顯著高于單獨的多孔陶瓷（小于30MPa）和有機樹脂（135MPa），這可能是由于有機樹脂網絡結構對陶瓷網絡結構起到了機械增強的作用。這種有機物滲透陶瓷材料的彈性模量、硬度和抗折強度分別為：30.14GPa、2.59GPa、1.72MPa∙m-1/2，各數值均介于牙本質和牙釉質之間。同時，相較于目前常見的其他樹脂基陶瓷，VITA Enamic無機陶瓷含量最高（體積分數為73.1%），因而其是維氏硬度最高的樹脂基陶瓷，其硬度可達189.8。而且，這種陶瓷材料的耐磨耗性能也與牙釉質近似。基于此類樹脂基陶瓷的良好的機械性能，有機物滲透陶瓷可以切削加工成很薄的修復體，有研究推薦其作為酸蝕癥牙齒的微創修復材料。
樹脂納米陶瓷
樹脂納米陶瓷材料的代表產品是3M ESPE公司生產的Lava Ultimate，即優韌瓷。這種陶瓷材料中含有兩種分散的、非聚合的納米陶瓷顆粒，分別是直徑約為20nm的納米二氧化硅顆粒和直徑為4nm-11nm的納米氧化鋯顆粒，這些納米陶瓷顆粒進一步合成大小約為0.6μm-10.0μm的納米簇微粒。納米級的陶瓷顆粒尺寸使得樹脂基質中可以包含更大比例的陶瓷成分，無機陶瓷質量分數約為80%。這些納米陶瓷顆粒和納米簇微粒經過硅烷偶聯劑處理，在無機陶瓷和有機樹脂基質之間形成了緊密的化學鍵結合。這種材料經過數小時特定的高溫加工過程制作而成，因而切削加工后不需要再進行燒結。
樹脂納米陶瓷獨特的組成成分和加工工藝使得該類型材料相較于傳統的復合樹脂材料，具有許多優良性能。成分中的納米簇微粒使其具有更高的撓曲強度（150MPa-200MPa）、抗折強度（1.2MPa∙m-1/2）和耐磨性，而納米陶瓷顆粒則使其半透明性得到了顯著提升。成分中的有機樹脂基質則使其同時具有一些復合樹脂的優良性能，克服了傳統陶瓷材料脆性大、易折裂的缺點。
多晶陶瓷
多晶陶瓷是由晶體直接燒結而成的致密陶瓷材料，擁有極高的強度和剛度。根據晶體成分不同，多晶陶瓷分為氧化鋁陶瓷、氧化鋯陶瓷以及氮化硅陶瓷，其中高韌性的氧化鋯陶瓷在牙科領域的應用最廣。
氧化鋯
氧化鋯陶瓷最早于九十年代初被作為制作種植體的材料引入口腔醫學領域。氧化鋯具有生物相容性和成骨活性，同時對口腔內組織不會產生過敏反應，不會引起正常味覺的改變。在力學性能方面，氧化鋯陶瓷具有較高的強度、硬度、耐磨性、耐腐蝕性、與鋼相近的彈性模量、與鐵相近的熱膨脹系數，在眾多陶瓷材料中擁有最高的斷裂韌性。
然而，氧化鋯陶瓷也存在一些不足。例如，其透明性較低導致美學效果不佳；在口腔的潮濕環境中會加速老化，導致表面粗糙度提高并引發裂紋，長期佩戴使用性能會下降。
氧化鋁
氧化鋁于1970年代首次引入齒科領域。但是，最初的氧化鋁有較高的孔隙率，斷裂率高達13%。隨著技術的發展，后面出現了第二代改進的氧化鋁陶瓷，其特征是具有更高的密度以及更小的晶粒，斷裂率降低到小于5%。如今，第三代氧化鋁陶瓷已經問世，其具有更高純度、更高密度以及更精細的微觀結構。
氧化鋁強度不及氧化鋯，但具有比氧化鋯更好的通透性，美學效果更佳，在齒科領域中可用于制造牙髓樁、正畸托槽、植入物、牙冠牙橋以及基臺等產品。不過目前臨床使用已逐漸被氧化鋯取代。
氮化硅
氮化硅陶瓷與其牙科陶瓷相比具有更好的生物相容性與化學穩定性，以及較高的強度和斷裂韌性，同時密度比氧化鋁、氧化鋯等更小。此外，氮化硅陶瓷具有比其他生物材料更好的骨整合性能，對于有孔腔的氮化硅陶瓷，骨細胞能夠向其孔內生長。目前，氮化硅陶瓷已經成功應用于骨科修復手術。近年來，研究人員探索將其用于牙科種植體、樁核冠，已取得了可喜的進展，展現出氮化硅陶瓷在牙科修復材料領域良好的應用前景。
小結
隨著口腔修復技術和修復材料的不斷進步與發展，牙體缺損的修復方式有了更多選擇。陶瓷及類陶瓷材料牙科修復領域不僅能夠恢復患牙原有形態與功能，同時還可獲得更佳的美學效果，極大滿足患者對修復體的美學需求。
但是陶瓷材料易碎且堅硬，有時特殊結構難以加工。因此人們一直在研究材料的晶體結構，并改良材料構成及加工工藝以提高牙科陶瓷產品的力學強度、貼合度，使其適應牙科的使用需求。另外，研發兼具良好的抗折強度、韌性、美觀性能和長期穩定性陶瓷或類陶瓷材料是口腔材料學的一個發展方向。
參考資料：
1、陳盛貴等，《陶瓷增材制造技術在齒科領域的應用現狀》
2、白石柱等，《3D打印及其在口腔醫學中的應用（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問題的探討》
4、姜磊等，《氮化硅陶瓷牙科修復材料研究進展》
5、史佳敏，《大氣壓冷等離子體對樹脂基陶瓷粘接性能的影響》
6、孫小迪等，《口腔陶瓷及類陶瓷修復材料在嵌體和高嵌體修復中的應用》
（中國粉體網編輯整理/長安）
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