非热等离子体表面处理下3D打印混合陶瓷的微剪切结合强度：体外研究

为何更牢固的牙科修复很重要

人们保留牙齿的时间比以往更长，现代牙科越来越依赖计算机制造的牙冠和充填体来修复破损或磨损的牙齿。一类新材料——3D打印混合陶瓷——旨在将瓷的美观与塑料的韧性和可修复性结合起来。但即便是最好的牙冠，如果粘接到牙齿的粘合剂不牢，也可能失败。本研究提出了一个简单但重要的问题：我们如何最好地处理这些3D打印材料的表面，以便牙科水门汀能牢固粘结并在口腔中持久？

为定制牙齿出现的新材料

传统牙冠通常用铣削机从陶瓷块切削而成。尽管可靠，铣削会浪费材料，应对非常复杂形状困难，并且由于陶瓷非常坚硬，可能磨损对合牙。三维打印改变了这种状况：它可以逐层构建复杂形状，材料浪费更少且配合更好。混合陶瓷——将类玻璃的陶瓷颗粒与类塑料树脂混合的材料——对3D打印尤其有吸引力。它们更易修复，对对颌牙更温和，并且外观更自然。然而，它们的表面部分呈现塑料特性，这意味着为传统陶瓷开发的常规粘接技术并不总是同样有效。

研究人员如何测试粘结

研究小组聚焦于一种用于永久牙冠和桥体的商业3D打印混合陶瓷。他们打印了这种材料的小圆盘，并在每个圆盘上粘接了常用自粘树脂水门汀的小圆柱。在粘接前，他们对圆盘表面进行了五种不同的处理。有些样本仅暴露于一股低温电离气体喷射——称为非热大气等离子体——它可以在不加热或刮擦材料的情况下清洁并能量激活表面。另一些样本则通过用不同粒径的氧化铝颗粒进行喷砂来粗糙化。还有两组将两种方法结合起来——先喷砂再等离子体处理。水门汀固化后，样本反复在冷热水中循环以模拟口腔中的温度变化，然后进行一种测量需要多大力才能将水门汀从陶瓷上滑脱的测试。

对类牙材料效果最好的处理方法

结果显示，并非所有表面处理都一样。总体而言，与单纯喷砂相比，加入等离子体处理倾向于提高粘接强度。粘结最强的情况是先用较小颗粒进行轻度喷砂，然后进行等离子体处理。这一组合优于用较大颗粒粗糙化和仅喷砂的处理。断裂标本的显微图像也支持这一点：在表现最好的组中，失效往往发生在水门汀内部，或为水门汀与陶瓷混合的破坏，而不只是沿着二者之间的接头干净分离。这种模式表明，3D打印陶瓷与水门汀之间的界面已变得比其连接的某种材料本身更强。

为何等离子体优于单纯粗糙化

喷砂在牙科中被广泛使用，因为它可以使表面变粗，从而为水门汀提供更多的机械咬合点。但喷砂也可能在脆性材料中引入微裂纹，如果过于激烈，还会损伤混合陶瓷。等离子体则表现不同：通过去除微观污染物并使表面更易被液体润湿，它改善了水门汀的铺展和锁定，而不会在材料上刻蚀出深痕。在本研究中，较小颗粒的轻度喷砂创造出细腻的纹理，随后等离子体“开启”了表面化学，帮助水门汀流入并在微小沟槽内粘结。相比之下，较大、较粗暴的颗粒更可能削弱陶瓷，降低其益处。

这对牙科临床意味着什么

对患者而言，技术细节归结为使用更少材料浪费且更具灵活性的3D打印技术制作出更可靠的牙冠。研究表明，对3D打印混合陶瓷采用温和喷砂与低温等离子体相结合的处理，可以帮助水门汀更好地抓附，可能降低牙冠在粘接界面处松动或断裂的风险。该工作在受控的实验室条件下完成，而非在人体口腔中进行，因此仍需临床试验验证。即便如此，这项研究为牙医和牙科技师指明了一种有前景且损伤更小的材料预处理方法，以便高科技牙冠多年稳固附着。

引用: El-Shazly, M., Alkaranfilly, G., El-Ghazawy, M.O. et al. Micro-shear bond strength of 3D printed hybrid ceramic with non-thermal plasma surface treatment: in-vitro study. Sci Rep 16, 11237 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-43647-w

关键词: 3D打印牙冠, 混合陶瓷, 等离子体表面处理, 牙科粘接, 喷砂