可打印的PICN复合材料与人类牙齿机械兼容( Printable PICN Composite Mechanically Compatible with Human Teeth )

MK Sodeyama H Ikeda Y Nagamatsu C Masaki H Shimizu

聚合物渗透陶瓷网络(PICN)复合材料与人牙釉质具有良好的机械相容性，是一种很有前途的牙科修复材料。通过计算机辅助设计/计算机辅助制造（CAD/CAM）铣削加工，建立了用于牙齿修复材料的PICN复合材料的制造技术，但目前还没有成功地利用三维打印技术开发出用于牙齿修复材料的PICN复合材料。本研究旨在开发一种可三维打印的PICN复合材料作为修复材料。采用基于3D打印的特殊方法制备了PICN复合材料。制备了一种含有高浓度二氧化硅纳米颗粒的三维可打印前驱体浆料，并利用立体光刻(SLA)进行三维打印。将3D打印的物体烧结得到纳米多孔物体，随后与树脂单体渗透聚合。采用3种不同的工艺条件组合制备了三维打印PICN复合材料，并从微观结构、力学性能、无机含量、物化性能和整体收缩率等方面对其进行了表征。将3D打印的PICN复合材料与2种市售的CAD/CAM复合材料块进行了比较，即PICN复合材料和分散填料复合材料。三维打印的PICN复合材料表现出一种纳米级的双网络结构，由硅胶骨架和渗透树脂组成。3D打印的PICN复合材料显示出与牙釉质相似的维氏硬度和与牙本质相似的弹性模量。三维打印的PICN复合材料显示出与CAD/CAM块相当的弯曲强度(>100MPa)，以及可接受的吸水性和溶解性，可用于实际应用。此外，3D打印的模型冠在烧结过程中发生了各向同性收缩，没有致命的变形。总之，这种三维可打印的PICN复合材料作为一种与人类牙齿具有相似机械性能的修复材料的潜力被成功地证明了。

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