牙科氧化锆陶瓷与饰面瓷梯度结合界面的构建及性能分析

Chipping and delaminaton of veneering ceramics was reported to be the most frequent reason for failures of zirconia based restorations. Fractures of veneering ceramics were proved to be attributed to the poor core-veneer bond. The great difference of elasticity modulus values of zirconia core materials and veneering ceramics had an impact on bond strengths. Enhancement of the core-veneer bond which could retain the origin and propagation of cracks becomes an urgent problem. The purpose of the study was to establish a glass infiltrated functionally graded structure between the zirconia core and the veneering ceramic, expecting to enhance the core-veneer bond. In the previous study a functionally graded structure has been established through the infiltration of glass into pre-sintered porous zirconia blanks, the bond strength of which was 2.4 times higher than ziconia and the veneering ceramic. Further study is needed for analysis of the microstructure, phase constitution, mechanical properties, as well as biocompatibility properties, optimization of the formula of glass composition, infiltration technique and establishment of functions on elasticity modulus and infiltration technique parameters, determining the best design of functionally graded structure. This study will provide a new idea for design of core-veneer interface and then effectively increase the long term successful rates of zirconia based restorations.

氧化锆修复体最常见的破坏方式是饰面瓷的碎裂或剥脱，而饰面瓷破坏的最主要原因是由于氧化锆与饰面瓷结合界面的强度不足所致。现有研究证实，氧化锆与饰面瓷的弹性模量相差过大将会导致结合界面受力失败。如何提高界面的结合强度，以抑制源于饰面瓷表面的裂纹产生和扩展，是一个亟待解决的关键问题。本项目拟在氧化锆与饰面瓷之间，建立弹性模量呈均匀渐变的、梯度化的玻璃渗透氧化锆功能层，以期改善氧化锆与饰面瓷的结合性能。在前期的预实验阶段，通过毛细渗透技术，将配制的玻璃渗透于预烧结的氧化锆表面，构建了弹性模量呈现梯度变化的功能层，使氧化锆与饰面瓷的结合强度提高了2.4倍。目前尚需进一步研究，建立硬度、弹性模量变化的函数，并与渗透工艺参数相联系，优化渗透工艺和玻璃配方，检测功能梯度层的各项性能，筛选出最佳的设计方案。本课题的顺利进行将为氧化锆修复体结合界面的设计提供新思路，进而有效提高氧化锆修复体的长期临床成功率。

氧化锆修复体最常见的破坏方式是饰面瓷的碎裂或剥脱，而饰面瓷破坏的最主要原因是由于氧化锆与饰面瓷结合界面的强度不足所致。现有研究证实，氧化锆与饰面瓷的弹性模量相差过大将会导致结合界面受力失败。如何提高界面的结合强度，以抑制源于饰面瓷表面的裂纹产生和扩展，是一个亟待解决的关键问题。本课项通过在多孔预烧结氧化锆表面渗透玻璃（渗透玻璃成分：La2O3 15%，ZrO2 5%，Y2O3 5%，SiO2 20%，B2O3 15%，BaO 15%，Al2O3 15%，TiO2 4%，CaO 4%，CeO2 1%，Fe2O3 1%），形成玻璃渗透氧化锆材料，并通过材料的力学性能测试（包括抗折强度、三点弯曲强度，维氏硬度，断裂韧性）反馈调节渗透工艺参数，最终确定了最优的渗透工艺参数，同时通过调节渗透参数使渗透深度可控，构建了玻璃与氧化锆相互交融的、弹性模量和硬度的呈现梯度变化的结构，形成了玻璃/玻璃氧化锆/氧化锆的功能梯度材料（玻璃层、玻璃渗透氧化锆层、氧化锆层的厚度分别为0.2mm，0.3mm，0.5mm）。在此基础上，研究对功能梯度材料进行了生物学相容性测试，包括细胞活性试验，细胞形态观察、氧化应激试验、细胞毒性试验、炎症因子表达试验、细胞周期试验、细胞凋亡试验、口腔黏膜刺激试验等。研究证实功能梯度层与饰面瓷的结合强度比市售氧化锆与饰面瓷提高了2.4倍。并且功能梯度材料具备了与市售氧化锆材料相同的力学性能、生物学性能，而且其生物学性能并未受到材料老化的影响。本课题的研究成果将为氧化锆修复体结合界面的设计提供新思路，进而有效提高氧化锆修复体的长期临床成功率。