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齿科纤维/树脂复合材料桩钉的研制及实验研究

张文云

  用核桩制作桩冠修复残冠、残根是一种极为有效的方法。临床选择桩钉过程中在获得可靠固位和足够强度的同时,如何有效地预防牙根的折裂和取得更加理想的美观效果,越来越引起人们的重视。本研究旨在研制一种新型齿科用纤维/树脂复合材料桩钉,并就有关该桩钉临床应用的几个方面进行系列研究。本文回顾了桩核修复的研究进展、复合材料、纳米技术的研究状况及其在牙科中的应用情况;研究了顺丁烯二酸酐改性的环氧甲基丙烯酸酯(EAM树脂)的性能,结合齿科FRC的研究结果,制定了高强玻璃纤维/EAM树脂(S-Gf/EAM树脂)复合材料的制作工艺,测试并分析了纳米粒子对其性能的影响;初步评价了复合材料的生物相容性;用模压法制作了FRC桩钉,并就其应用的有关方面进行了系列研究,从而为临床提供一种新型的FRC桩钉。一.牙科桩钉用S-Gf/EAM树脂复合材料的研制1.研究了EAM树脂的工艺性能、固化剂含量及其力学性能。通过凝胶化试验,结合DSC分析和红外光谱分析,对EAM/BPO体系进行了分析研究,确定了该体系的固化工艺(90℃/30min+100℃/30min+130℃/30min),并测试其弯曲性能。当BPO的含量为0.8wt%时EAM/BPO体系的工艺性能和力学性能比较理想(弯曲强度为101.84±3.30MPa,弯曲模量为3.08±0.11GPa)。最后确定引发剂的用量为0.8wt%2.研究了三种纳米粒子对EAM树脂性能的影响。结果显示:随着纳米粒子在EAM树脂中含量的增加,树脂的性能有不同程度的提高。不同的纳米粒子种类和含量对树脂性能的影响不同;当纳米SiO_2粒子含量为3%时,纳米复合材料的综合性能最佳,弯曲强度为126.28MPa,弯曲模量为3.55GPa,冲击强度为15.69KJ/m~2,分别比基体提高了24.0%,15.3%,71.7%;纳米TiO_2/EAM树脂复合材料最大弯曲强度为124.55MPa(提高了22.3%),弯曲模量为3.43GPa(提高了11.4%),冲击强度为16.36KJ/m~2(提高了79.0%);纳米A1_2O_3不易分散,使树脂的冲击强度降低,在含量2%时弯曲强度为·4·知四军医博士学位论文118.23W,弯曲模量为3AIGI)8;超声波结合高速均质分散法是一种有效的纳米粒子分散方法。。3.鹏了S-GI7EAM复合材料的成型工艺、力学性能及二者的界面结瓣况。结果为:()SAil7EAM复合材料的成型工艺为:室温E坠巫 80℃,接触压力二匹坠功压 0.SMP山Znin后升温些匹匹L90℃J匹匹L加压 1.SMP。,2Mn后升温上g巫L110℃/3Mn一 130℃门0ndn一保压冷却至室朋雌;幢)复合材料的性能测试结果表明:随着纤维含量的增]JOSAlfiEAM复合材料的弯曲强度和模量逐渐增加,当纤维含量超过80wt%后其弯曲强度和模量明显娜。新研制的复合材料的力学性能可达到:弯曲强度为1414.M,弯曲模量为39.6GP,层间剪切强度为83.6MP;门)人工唾液对SO17EAM复合材料的力学性能无明显影响;k)SEM p表明:纤维与棚旨相容性好,二者之间潞隙,说明复合渊的界面结合良好。4.研究了纳米a 对S6FIEA:M复合渊性能的影响。结果表明,随着纳米a 的加人,复合渊的各则靴能均有不同雕的改善,弯曲强度和模量在纳米粒子含量为3Wt%时出现最腑;纳撇子加人后可显著提高层间剪切强度,但与纳米粒子的含量不成比例。二.SAil7EA:M复合材料的生物学评价根据ISO7406技术报告推荐的渊栅生物驹价施,对新研制的S-GI7EAM复合材料进行了初步生物学评价。选择细胞毒性试验、短期全身毒性试验(经口途径)、溶血试验和口腔粘膜刺激试验四项试验对该材料作初步评价,结果表明,新研制的S-GM复合材料无短期毒性。无明显细胞毒性。不会引起急性溶血、无明显枯模刺激反应,因而具有良好的生物相容,性。三.娜纤旨复合栅桩钉的成型、性能测瞅实验研究1.用模压成型法制作了娜FRC敝,狐了FRC桩钉的微观界面结合情况,并测赃性能。结果表明,用模压脚型娜FRC桩钉是一种行之有效的方法,压制的桩钉树脂与纤维结合良好,其机械性能可以满足临床要求。一2.研究了用FRC桩钉和两种金属桩钉修复后无髓牙抗折性能,新研制FRC桩钉能够满足临床需要;Chaisma复合树脂核的强度低于金属核,临床使用时需把握适应证,不能用于咬合力大的患者。3.比较了三种刚g类核材料下用FRC桩钉修复后无硼抗折性能,卿不同核材料对无髓牙抗测的影响。结果显示,不同核材料下n汇桩钉修复后无髓牙的抗折力不同;树脂冠、刚g核与FRC桩钉联合修复尤髓牙可提高其抗折力;用作核材料的树脂经二期热压处理后性能可以提高。4.通过模拟口内情况建立光弹模型,利用三维光弹应力分析法研究了金属桩钉与FRC桩钉对牙根应力分布的影响。结果表明,桩钉材料对牙根应力分布有明显的影响,在两种加载方式下,弹性模量高的合金桩钉在桩钉末端……