
中国粉体网讯 氧化锆陶瓷是一种以高纯氧化锆粉体经过模压成型、高温烧结制成的陶瓷材料,其结构几乎全部由氧化锆微小晶粒组成,杂质和气孔非常少,因此硬度和强度很高。
氧化钇稳定的四方氧化锆多晶(Y-TZP)瓷是目前广泛应用的工程陶瓷,具有高强度、高弹性模量、高硬度、高断裂韧度的力学性能,同时Y-TZP瓷对医用核磁共振成像影响较小,这些性能上的优势为Y-TZP瓷在口腔医学的应用奠定了基础。
近年来应用于临床的半透明性更高的高透Y-TZP瓷,其组成、结构与普通氧化锆瓷有差异。为提高半透明性,通过选用高纯度原料,减少杂质含量,采用热等静压成型烧结,控制晶界偏析和晶粒大小,使陶瓷结构更加致密,材料中的气孔更少,从而显著改善了瓷的半透明性,同时高透Y-TZP瓷的力学性能与普通氧化锆瓷也有一定差异。
Y-TZP在口腔医学的应用
1、应用发展过程
Y-TZP瓷优良的力学性能和生物相容性使其早在20世纪70年代开始用于骨内植入物。Y-TZP瓷用于口腔医学最早是在九十年代早期,主要用于制作人工牙根种植体及其基台、根管桩、正畸陶瓷托槽等。这些修复体都是按照陶瓷传统加工方式制备的具有固定尺寸型号的制品,而Y-TZP瓷一旦烧结完成,其硬度非常大,很难进行切削成型。随着CAD/CAM技术的发展,通过数控切削轻度烧结的Y-TZP瓷坯块进行个性化成型,才使锆瓷用于义齿制作开创了新时代。
早期的Y-TZP瓷缺乏半透明性,主要用于后牙冠桥修复体的基底冠和桥架,表面需要上饰瓷,以赋予修复体的颜色仿真性。但临床应用后发现,这一类修复体在口腔内服役一段时间后,全瓷冠的饰瓷经常出现被压碎或者崩脱现象。
后来学者们提出了去除饰瓷,用整块预烧结的Y-TZP瓷坯块通过数控切削技术制作具有最终使用外形的全形态氧化锆冠修复体,从而消除了饰瓷带来的问题。
锆瓷也用于制作牙种植体。20世纪30年代,氧化铝陶瓷首次作为牙科种植体的人工牙根材料。然而,由于骨和种植体之间的骨结合不足和较高的骨折易感性,因此很快被停用。在本世纪初,Y-TZP瓷作为氧化铝、钛合金的替代品用于骨内种植。研究表明,Y-TZP种植体的力学强度足以承受骨内种植体经常遇到的咀嚼力。目前锆瓷种植体多用于前牙区缺失牙患者,可以解决金属种植体带来的美学问题。
2004年,Glauser首次将锆瓷作为定制基台材料,克服了钛合金的美观问题。目前Y-TZP瓷广泛用于制作种植体基台,已可以通过数控切削快速定制高精度和特定形状的Y-TZP瓷种植体基台。
(2)存在的问题
美观性:早期的Y-TZP瓷透明度较差,色泽也较为单一,因此美观性较差。近年来通过预着色及使用着色剂浸泡、涂布等方法,全锆冠的着色方式、着色的稳定性有了较大的改善和提高,通过改进氧化锆原料配方及烧结技术,可以制作出具有较高透明度的氧化锆陶瓷,接近透光性更好的二硅酸锂铸瓷,在一定程度上可以补偿全锆冠外观色泽不足的弱点,可制作出与天然牙颜色匹配的全锆冠桥修复体。尽管如此,现有的着色方式的精确性不够,也不能充分再现牙齿的颜色的层次感,着色的稳定性也有待提高,此外现有的着色剂对锆瓷强度也有不同程度的影响。
磨损:Y-TZP瓷的硬度高达HV1200kg/cm2,人们自然担忧Y-TZP瓷冠桥修复体是否会造成对颌天然牙的磨损。许多研究结果表明,高度抛光的Y-TZP瓷对牙釉质的磨损显著小于烤瓷、铸瓷及上饰瓷的锆瓷修复体对牙釉质的磨损,而且Y-TZP瓷对对颌牙釉质的磨损与修复体表面粗糙度密切相关,粗糙度低的表面显示出更少的对颌牙釉质磨损。目前关于高透Y-TZP全锆冠对对颌牙磨损的临床研究较少。
性能退化:大量的实验室研究证明,Y-TZP瓷长期在100~400℃湿热环境中服役,其强度、断裂韧度会逐渐下降,这种现象称为低温老化。口腔环境中Y-TZP瓷是否会发生低温老化,因此而导致寿命下降的问题,目前还存在争议,主要原因是体外研究多采用蒸汽高压法进行实验,温度多在130~180℃,压力在0.2~1.0MPa,而这样的测试条件不可能出现在口腔内。今后需要进行更多长期的临床研究证实及解决Y-TZP瓷在口腔环境内低温老化的问题。
参考来源:
唐震宇:高透Y-TZP全锆冠对天然牙磨损的研究
(中国粉体网编辑整理/青黎)
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