凯发新材分享口腔修复材料氧化锆生物陶瓷的制备方法
生物材料是指具有天然器官组织功能或部分功能的材料,是生物医学科学的最新分支学科,具有广泛的应用前景。其中,生物陶瓷由于具有优良的生物相容性和稳定性、美观性等优点受到人们青睐,在临床上已被广泛应用于口腔修复领域。氧化锆增韧陶瓷作为一种新型精细陶瓷,具有良好的机械性能(断裂韧性、强度、硬度等)、生物相容性和稳定性、美观性、热导性和成形性,能很好解决常规全瓷冠材料强度和韧性不足的问题。与其他传统修复材料相比,氧化锆修复体具有如下优势:具有能与金属相媲美的机械性能,可完全承受后牙的咀嚼力;改善了美观程度,材质、颜色与周围组织接近,并且全瓷冠内无金属支撑物,能提高患者对外观的满意度;组织相容性良好,置入后不会受到唾液、龈沟液的腐蚀,对口腔内软组织无毒性作用,在全瓷冠修复材料(单冠、固定义齿)、种植材料、桩核材料等方面取得了长足发展,成为口腔医学领域的研究热点。
氧化锆的结构与性质
氧化锆具有良好的力学性能、热稳定性和化学稳定性。氧化锆具有高强度的力学性能,主要是因为其变相增韧现象,其晶体根据温度不同可在3种形态之间转换:单斜相(m相)、正方相 (t相)、立方相(c相)。单斜相主要存在于室温至1170 ℃,而当温度介于1170-2370℃时主要为正方相,在2370 ℃以上则为立方相。所以在温度下降过程中就有从t相到m相的转变,这种转变大约会产生4.5%的体积增加。常压下氧化锆的晶体结构有3种:立方相结构(Cubic Zirconia,c-ZrO2),四方相结构(Tetrgonal Zirconia,t-ZrO2)和单斜相结构(Monoclinal,m-ZrO2)。由于口腔内部具有复杂的生物环境,作为口腔修复材料必须具有优良的化学稳定性。而氧化锆作为一种优良的生物惰性陶瓷,无论是作为口腔修复体还是植入体均表现出优异的化学稳定性能,完全满足作为口腔修复材料的标准。
氧化锆生物陶瓷的制备方法与工艺
氧化锆基陶瓷的制备研究主要集中于以下方向:ZrO2-AlO3(ZTA)增韧陶瓷体系,即将氧化锆微粒分散到其它母体陶瓷相(如氧化铝)体系;Y2O3-ZrO2 (Y-TZP)体系,即将第二相(如氧化钇)分散到氧化锆母体相体系;Mg-ZrO2(Mg-PSZ)体系,即以Mg为稳定剂的部分稳定氧化锆多晶陶瓷体系。
制备高性能的氧化锆基陶瓷的关键因素之一,是在制备工艺中将陶瓷制备与晶体生长控制技术(如纳米技术)相结合。氧化锆陶瓷的研制包括粉体合成、素坯成型、陶瓷烧结等几个方面。考虑到制备粉体的成本和实验操作的难易程度,液相法是制备氧化锆陶瓷前驱粉体最为广泛和实用的方法。液相法包括沉淀法、溶胶-凝胶法、水热法、微乳液法等,其中,沉淀法和微乳液法需要精确控制反应条件,增加了实验难度,而溶胶-凝胶方法和水热法是目前制备氧化锆粉体最为常用的方法。
溶液-凝胶法:溶胶-凝胶方法是将锆盐溶解后,采用适当方法形成稳定凝胶,再经适当处理形成含大量水分的凝胶,最后干燥、脱水、煅烧制得纳米ZrO2粉体,其典型工艺流程见图。

水热法:又称热液法,在密闭容器中以水或有机溶剂为反应介质,通过高压热处理即可获得尺寸可控的微粒,其反应流程见图。

总结
ZrO2基生物陶瓷是一种理想的全瓷冠修复体材料,其在长期临床观察中的不稳定问题可以通过制备方法和反应条件的优化和结晶学的研究予以解决。