我得到了二硅酸锂玻璃陶瓷的研究进展及其口腔临床应用
郝爽;熊成立;李娴静;王景云
【摘 要】二硅酸锂玻璃陶瓷是由二硅酸锂晶体和玻璃基体组成的多晶材料,由于其晶体独特的性质和分布,是目前强度最高的一类牙科玻璃陶瓷.因其出色的美学特性、良好的生物相容性、优异的力学性能和成熟的压铸工艺,在临床上被广泛使用,越来越多的应用于贴面、嵌体、高嵌体、单冠、三单位固定桥、以及种植体基台和修复体的修复.本文就此材料近年国内外二硅酸锂玻璃陶瓷的研究进展及在临床的应用作一综述.
【期刊名称】《口腔颌面修复学杂志》
【年(卷),期】2019(020)004
【总页数】5页(P247-251)
【关键词】二硅酸锂玻璃陶瓷;粘接;CAD/CAM;磨损;临床应用
【作 者】郝爽;熊成立;李娴静;王景云
【作者单位】吉林大学口腔医院吉林大学口腔医院 吉林130000;吉林大学口腔医院吉林大学口腔医院 吉林130000;吉林大学口腔医院吉林大学口腔医院 吉林130000;吉林大学口腔医院吉林大学口腔医院 吉林130000
【正文语种】中 文
【中图分类】R783.1
玻璃陶瓷分为长石质玻璃陶瓷、白榴石增强玻璃陶瓷、云母基玻璃陶瓷、磷灰石基玻璃陶瓷、二硅酸锂玻璃陶瓷5 种。近年二硅酸锂玻璃陶瓷因较高的机械强度和出色的半透明性在牙科学界获得了较高的关注度。二硅酸锂玻璃陶瓷是通过合适的热处理工艺形成的由二硅酸锂晶体和玻璃基体组成的多晶材料。热压铸技术提高了晶体的含量和致密度，改善了二硅酸锂玻璃陶瓷的力学性能，且操作简单[1]。随着CAD/ CAM(计算机辅助设计，计算机辅助制造)的快速发展,减材制造技术在口腔修复体制作领域中也占有重要地位[2]。研究表明[3]热压铸二硅酸锂玻璃陶瓷比CAD/ CAM 加工的二硅酸锂玻璃陶瓷具有更高的抗弯强度，但在临床实践中材料选择时,所考虑的因素应更为全面，包括工作流程的简单性、修复体的精确度和成本等。二硅酸锂玻璃陶瓷因其良好的美学性能、出色的生物相容性、优异
的力学性能和成熟的工艺,越来越多的应用于贴面、嵌体、高嵌体、单冠、三单位固定桥、以及种植体基台和修复体的修复[4]。本文就二硅酸锂玻璃陶瓷的性能、粘接、磨损，以及现阶段的研究进展和临床应用做一综述，以探讨二硅酸锂玻璃陶瓷的临床应用所面临的困难和前景展望。
1. 二硅酸锂玻璃陶瓷的性能
1.1 二硅酸锂玻璃陶瓷的美学性能和生物相容性 由于出色的美学性能，二硅酸锂玻璃陶瓷常作为前牙修复体的首选材料。通过模拟天然牙的外观，其中颜色和半透明性是反应全瓷冠美学因素的主要特性。Tashiro 等[5]研究表明，通过由二硅酸锂组成的过冷液体的结晶，可有效地获得结晶二硅酸锂材料，其具有优异的机械性能和高透明度，通过改变氧分压，可以控制在液体和铂接触材料之间发生的接口现象从而改变沉淀相的选择性，从而提高二硅酸锂玻璃陶瓷的机械性能和透明度。骆小平等[6]研究烧结次数对二硅酸锂玻璃陶瓷基底冠的颜色和透光性的影响，伴随着烧结次数的增加，其半透性逐渐增大，这与主晶相的晶体含量增加有关。
牙科陶瓷的生物相容性是牙科研究近年来一直关注的主要课题。Brunot 等人[7]研究了二硅
酸锂玻璃陶瓷的生物相容性，二硅酸锂玻璃陶瓷没有细胞毒性，是一种很有前景的材料。赵等人[8]认为二硅酸锂玻璃陶瓷对细胞的生长增殖无特殊影响，生物相容性优良，目前未发现过敏病例。
1.2 二硅酸锂玻璃陶瓷的机械性能 Ivoclar-Vivadent 公司1990 年推出的IPS·Empress，其弯曲强度约为160- 180MPa，由于强度低，临床应用受限。1998 年推出弯曲强度较高的IPS·Empress 2，可达到350MPa，其断裂韧性为3.14MPa·m1/2[9]。2005 年推出IPSe·max Press，主要由体积比为70%的晶相(2Si02·Li20)组成，它的弯曲强度达400MPa，断裂韧性为3.32MPa1/2[10]。随着数字牙科技术的出现以及计算机辅助设计和计算机辅助制造方法(CAD/ CAM)的进步，IPS e.Max CAD 于2006 年推出，主要由偏硅酸锂(Li2SiO3)组成，抗弯强度为262- 360MPa，断裂韧性0.9- 1.25MPa·m1/2,维氏硬度为5400MPa，主要用于CAD/ CAM[11]。国产爱尔创UP·CAD 弯曲强度为400±60MPa，维氏硬度为5400±400MPa。二硅酸锂玻璃陶瓷与其他材料的性能比较见表1。韧；互锁微结构[12]。玻璃陶瓷的理化性质主要由晶相的组成和显微结构决定。它是由70%高度互锁的针状二硅酸锂(Li2Si2O5)晶体和30%玻璃基质组成的双相陶瓷复合材料。SiO2 和Li2O 是基质玻璃的主要组成成分。作为网络生成体氧化物，SiO2 的主要作用是形成以硅氧四面体相
连的三维玻璃网络[13]。据报导[14]均匀嵌入玻璃相中的细长针状锂二硅酸盐晶体呈长针状，且纵横比高，交错密集分布，可以有效地阻止细小裂纹的传播，从而增加断裂韧性。二硅酸锂玻璃陶瓷临床应用前牙贴面、单冠较多，但三单位固定桥相比氧化锆等全瓷材料在机械性能方面仍相差较多。如何进一步提高二硅酸锂玻璃陶瓷的机械性能已成为学者关注的焦点。
玻璃中的晶体长宽比和残余应力已被确定为影响裂纹扩展行为和增韧机制的重要因素,通过局部控制晶体可以实现增强的抗断裂性[14]。机械性能变化与二硅酸锂玻璃陶瓷中的残余微应力相关，机械性能退化归因于退火引起的残余微应力的增加[15]。在SiO2- Li2O- MgO- Al2O3- P2O5- ZrO2 相关体系中成功开发出高强度二硅酸锂玻璃陶瓷，玻璃陶瓷的最佳弯曲强度为562±107MPa，其高度缠结的二硅酸锂集落可提高二硅酸锂玻璃陶瓷的抗弯强度[16]。玻璃陶瓷结晶相的形态和组成是影响玻璃陶瓷力学性质的关键。而玻璃成分、配方和核化及晶化温度决定结晶相的形态和组成[17]。Chen 等人[18]研究表明随着退火温度的升高，二硅酸锂晶体尺寸和晶体纵横比显著增加，玻璃陶瓷的弯曲强度呈现驼峰状变化趋势，具有中等尺寸的二硅酸锂晶体的实验样本获得了更高的强度。放电等离子烧结用于CAD/ CAM 材料，可以保持独特的玻璃陶瓷微观结构[19]。研究表明[20]，ZnO 的
引入提高了掺杂Ag2O
表1 二硅酸锂玻璃陶瓷与其它材料的性能比较材料 维氏硬度(GPa) 摩擦系数(m) 弯曲强度(MPa) 断裂韧度(MPa·m1/2) 晶体形态钇稳固氧化锆陶瓷二硅酸锂玻璃陶瓷长石质陶瓷8.8-11.8 6.3 4.8-5.4 0.1 0.1-0.5 0.2-0.4 900-1345 215-350 55-87 9.0 3.4 0.9-1.5多晶，等轴晶粒形态，0.4μm 70%针状细长微晶，长2mm，宽4mm非晶玻璃基体和晶体夹杂物，2-4mm千人糕图片
二硅酸锂玻璃陶瓷(LDG)的断裂强度达到将近400MPa[10]，足以承受通常不高于120MPa 的正常咬合产生的应力。牙科玻璃陶瓷的自增韧机制可归纳为以下几个方面:高晶相含量；残余的应力场增的二硅酸锂玻璃陶瓷的抗菌活性。但随着ZnO 含量的增加，半透明和弯曲强度降低，当ZnO 的含量低于4wt%时，玻璃陶瓷的弯曲强度值超过300MPa。Singh 等[21]研究发现在加入氮气后在高温下进行热处理时，随着氮的引入，诸如玻璃化转变温度(Tg)和结晶峰值温度(TP)的热性能也增加，可增强玻璃网络的连通性以及原子堆积密度。Zheng 等人[22]已经证明将Rb2O 或Cs2O 掺入玻璃组合物中可以成功地促进硅酸锂转化为二硅酸锂晶相。引入较大半径的碱金属离子可以促进二硅酸锂的结晶，同时抑制石英结晶，
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有效地提高了二硅酸锂微晶玻璃的断裂强度。深圳爱尔创公司的二硅酸锂玻璃陶瓷已经进入市场，国内学者通过对比国内外二硅酸锂玻璃陶瓷的抗折强度，国产二硅酸锂玻璃陶瓷可以满足临床要求[23]。针对二硅酸锂玻璃陶瓷的性能许多国内学者也进行了研究[24,25]，可满足临床的要求，但仍有许多需要改进的地方。以上这些研究进一步改进了二硅酸锂玻璃陶瓷的性能，为其临床应用提供了新的发展方向。
2. 二硅酸锂玻璃陶瓷的粘接
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目前二硅酸锂玻璃陶瓷修复体主要采用陶瓷表面氢氟酸酸蚀结合硅烷化处理，再以树脂粘接剂粘接。树脂粘接剂在修复体粘接中应用较为广泛，这是因为树脂粘接剂粘接能力强，微渗漏小，且粘接更为精确[26]。研究表明[27]氢氟酸能有效的去除玻璃基质，暴露出针状晶体，产生利于树脂机械扣锁的微孔结构，提高陶瓷与树脂之间的机械结合。同时粗糙的表面也有益于硅烷偶联剂结合更多的表面能。Lee[28]等研究表明使用氢氟酸和硅烷对二硅酸锂进行表面处理可提高树脂粘接剂的粘接强度。但在冷热循环之后，其粘接强度明显降低。过久的酸蚀可导致二硅酸锂玻璃陶瓷弯曲强度的降低，而树脂粘接可弥补酸蚀导致的玻璃陶瓷强度损失[29]。除了表面处理和粘接面积之外，粘接剂也决定了粘接特性。树脂
粘接剂可分为光固化和双固化粘接剂。光固化粘接剂的优点是操作时间长和颜色较稳定，多用于前牙贴面的粘接。双固化粘接剂的主要优点是操作时间可控，光照不到的地方粘接剂也可聚合，多用于嵌体、高嵌体和全冠的粘接。此外，与自粘结树脂粘固剂相比，双固化树脂粘固剂对于二硅酸锂玻璃陶瓷表现出更好的粘结功效[30]。修复体的最终颜色受粘接剂颜色的影响，使用具有适当厚度和颜色的树脂粘接剂可改善基牙颜色较深的修复效果[31]。
3. 磨损机理和行为
柜员工作总结人的下颌运动为三维立体运动，天然牙齿的形态是由尖窝沟脊组成，在咀嚼力的作用下，与对颌天然牙存在无法避免的长期磨损。近期的研究结果发现，齿科玻璃陶瓷材料的磨损行为具有显著的非线性特征[32]。初始表面处理和咬合负载显著影响二硅酸锂的表面粗糙度，摩擦和磨损机制。随着负载的增加，表面粗糙度表现为更高的摩擦系数和磨损量的依次增加。磨粒磨损过程可分为2 种类型：2 体磨粒磨损和3 体磨粒磨损。在平滑的二硅酸锂表面，主要是二体磨损，而在表面粗糙的情况下，三体磨损表现更明显。张[33]等人研究表明在模拟口腔咀嚼运动的环境下，二硅酸锂玻璃陶瓷的磨损形貌为犁沟，且随着时间的
战争零距离增加犁沟更加表浅和密集。口腔湿润的环境可以赋予玻璃或陶瓷表面正电荷，导致钠离子流失到相互作用的水环境中，从而降低表面硬度。二硅酸锂的表面磨损对环境pH 敏感，在碱性pH 条件下表现出较高的摩擦和磨损行为；这是由于表面电荷和溶解趋势的pH 依赖性理论[34]。过度的磨损会改变咀嚼运动的功能路径，导致对咀嚼系统和相关的颞下颌关节的水平应力增加。也可引起牙齿咬合面破坏，修复体崩瓷、折裂等问题。
4. 临床应用
二硅酸锂玻璃陶瓷不仅能制作嵌体、贴面、单冠，而且能够制作三单位前牙全瓷冠桥。具有天然牙的透明度、乳白色泽以及自然的光泽、亲氟性，并且佩戴舒适。一项研究显示[35]在前牙修复中，二硅酸锂全冠5- 8 年的成功率为93%- 96%；在后牙修复中，二硅酸锂全冠10 年的成功率为95%。Gehrt 表明[36]二硅酸锂全冠在5 年后累计存活率为97.4%，在8 年临床服务后累计存活率为94.8%。冠的位置(前部和后部)没有显着影响成功率。Yang 等[37]研究报告关于评估IPS e.max Press 制作的四种不同类型修复体的5 年临床结果,及不同类型修复体失败的原因及数目，所有修复的累计成功率为96.6%，总失败率为3.2%。失败主要发生在粘接后3 个月，主要原因是陶瓷碎裂和断裂。对于IPS e.max CAD，嵌体和
高嵌体的预期使用时间较长，但相对于全冠，使用时间明显缩短(30 年内失效率为10%)[38]。一项为期六年的研究显示，后牙单冠的成功率为87.6%，6 年后无并发症率为70.1%[39]。目前缺乏评估CAD/ CAM 多单元固定桥应用中IPS e.max CAD 修复体成功率的临床研究。综上所述，由于二硅酸锂玻璃陶瓷其优良的机械性能，良好的美学性能，优异的生物相容性，良好的半透光特性，独特的修复通用性以及不同的制造技术，拓宽了口腔修复的方案，毫无疑问，它是牙科领域最有前景的牙科材料之一。
参考文献
【相关文献】
[1] Lien Wen, Roberts How ard W, Platt Jeffrey A, et al. Microstructural evolution and physical behavior of a lithium disilicate glass- ceramic[J]. Dental materials official publication of the Academy of Dental Materials, 2015, 31(8): 928-40
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