氮化硅陶瓷牙科修復(fù)材料研究進(jìn)展

姜 磊，方 廈，尹 雙，毛棟梁，潘麗梅，湯學(xué)華，楊 建

(1.江蘇省先進(jìn)無(wú)機(jī)功能復(fù)合材料協(xié)同創(chuàng)新中心，南京 210009；2.南京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，南京 210009； 3.南京久雅口腔醫(yī)療管理有限公司，南京 210016)

0 引 言

牙科修復(fù)材料是指用于牙齒缺損修補(bǔ)、牙列缺失替代，從而使牙齒恢復(fù)解剖形態(tài)、功能和美觀的材料。隨著世界人口持續(xù)增長(zhǎng)，醫(yī)療保健越來(lái)越受重視，對(duì)牙科修復(fù)材料的需求也日益增大。牙科修復(fù)材料種類(lèi)繁多，主要可分為金屬、樹(shù)脂和陶瓷三大類(lèi)。金屬牙科修復(fù)材料至今已有2 500多年的歷史，在牙科修復(fù)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，主要用來(lái)做充填材料和鑄造冠、橋、種植體、義齒支架、基托等。金屬牙科修復(fù)材料(如鈦合金)強(qiáng)度、硬度、耐磨性、耐久性等力學(xué)性能普遍優(yōu)于樹(shù)脂基材料，其韌性和可加工性也強(qiáng)于陶瓷材料，發(fā)展較為成熟，市場(chǎng)占有率大。但是口腔中電解質(zhì)環(huán)境復(fù)雜，不論是酸性溶液還是堿性溶液都會(huì)對(duì)金屬產(chǎn)生一定的腐蝕作用。因此金屬植入口腔后會(huì)逐漸釋放金屬離子，使口腔中金屬離子濃度逐漸升高，從而抑制細(xì)胞增殖分化以及細(xì)胞中某些蛋白和細(xì)胞因子的合成，甚至產(chǎn)生細(xì)胞毒性，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡[1]。樹(shù)脂基材料(如聚醚醚酮，PEEK)憑借色澤美觀、粘接固位效果好以及可塑性良好等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于牙體缺損修復(fù)領(lǐng)域。但是其在充填過(guò)程中會(huì)發(fā)生固化收縮，而導(dǎo)致邊緣縫隙增大，從而引起微滲漏和繼發(fā)齲的發(fā)生。陶瓷材料具有良好的色澤穩(wěn)定性、耐磨性、生物相容性以及出色的光學(xué)性能和美觀性，用于牙科修復(fù)領(lǐng)域已有200多年的時(shí)間。自1886年Land制作了第一個(gè)長(zhǎng)石質(zhì)全瓷冠以來(lái)，全瓷材料逐漸成為牙科修復(fù)材料的研究熱點(diǎn)。全瓷材料是指不含金屬內(nèi)冠的陶瓷修復(fù)體，可以分為三類(lèi)：長(zhǎng)石質(zhì)瓷、玻璃陶瓷、多晶陶瓷。長(zhǎng)石質(zhì)瓷機(jī)械性能較差，抗彎強(qiáng)度只有60～70 MPa，現(xiàn)在只用作飾面瓷或貼面瓷。玻璃陶瓷粘接強(qiáng)度不高，且由于氧化鋯等其他材料的發(fā)展，臨床應(yīng)用逐漸減少。多晶陶瓷主要為氧化鋁和氧化鋯，氧化鋁陶瓷的力學(xué)性能遠(yuǎn)低于氧化鋯，臨床使用已逐漸被氧化鋯取代[2]。用于牙科修復(fù)材料的氧化鋯為氧化釔穩(wěn)定的四方多晶氧化鋯，其具有優(yōu)良的穩(wěn)定性、耐磨性和生物相容性，抗彎強(qiáng)度可達(dá) 900～1 200 MPa，斷裂韌性為 9～10 MPa·m1/2，是致密氧化鋁陶瓷的2倍，玻璃陶瓷的3倍。但氧化鋯陶瓷材料在低溫潮濕條件下會(huì)發(fā)生四方相-單斜相轉(zhuǎn)變，導(dǎo)致體積膨脹，從而引起微裂紋和宏觀裂紋的產(chǎn)生，即產(chǎn)生低溫老化現(xiàn)象，臨床應(yīng)用中很容易導(dǎo)致人工植入體破折，不得不進(jìn)行手術(shù)翻修。這不但嚴(yán)重降低治療的成功率，造成人力財(cái)力的浪費(fèi)，而且還會(huì)對(duì)患者心理造成創(chuàng)傷。此外，氧化鋯在X射線成像時(shí)會(huì)出現(xiàn)放射狀偽影，影響醫(yī)生對(duì)病況的準(zhǔn)確判斷。

研究表明，氮化硅陶瓷與其他牙科陶瓷相比具有更好的生物相容性與化學(xué)穩(wěn)定性，以及更高的強(qiáng)度和斷裂韌性，其磨損率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于金屬和其他陶瓷材料，同時(shí)密度比氧化鋁、氧化鋯和鈦合金等更小[3]，而且醫(yī)用級(jí)氮化硅具有生物相容性，在體內(nèi)穩(wěn)定，并且不會(huì)影響X射線成像[4]。還有研究表明，氮化硅陶瓷具有比其他生物材料更好的骨整合性能，對(duì)于有孔腔的氮化硅陶瓷，骨細(xì)胞能夠向其孔內(nèi)生長(zhǎng)[5]。因此，目前氮化硅陶瓷已經(jīng)成功應(yīng)用于骨科修復(fù)手術(shù)[6]，骨科手術(shù)用氮化硅種植體實(shí)例如圖1所示。近年來(lái)研究人員探索氮化硅陶瓷應(yīng)用于牙科種植體和全瓷冠等牙科修復(fù)領(lǐng)域上，并已取得初步的進(jìn)展。本文在全面總結(jié)氮化硅陶瓷性能的基礎(chǔ)上，綜述了氮化硅陶瓷在牙科修復(fù)領(lǐng)域的研究進(jìn)展，并對(duì)未來(lái)的研究方向進(jìn)行展望。

圖1 骨科手術(shù)用氮化硅種植體實(shí)例[6]Fig.1 Examples of silicon nitride implants for orthopedic surgery[6]

1 氮化硅陶瓷性能特點(diǎn)

1.1 力學(xué)性能

氮化硅陶瓷力學(xué)性能優(yōu)異，具有較高的斷裂強(qiáng)度、優(yōu)良的耐磨性、韌性和抗熱沖擊性，在工業(yè)制造中得以廣泛應(yīng)用。從表1中可以看出，氮化硅陶瓷密度為3.15～3.26 g/cm3，只有氧化鋯的一半，更接近于牙齒本身密度；彈性模量為300～320 GPa，遠(yuǎn)高于鈦合金(105～115 GPa)，與氧化鋯增韌氧化鋁陶瓷(ZTA)相當(dāng)(350 GPa)；抗彎強(qiáng)度為800～1 100 MPa，高于標(biāo)準(zhǔn)中冠橋修復(fù)的強(qiáng)度要求(500 MPa)[7],是氧化鋁陶瓷的2～3倍，接近氧化鋯增韌氧化鋁陶瓷和釔穩(wěn)定氧化鋯陶瓷(YSZ)的抗彎強(qiáng)度；斷裂韌性為8～11 MPa·m1/2，遠(yuǎn)超過(guò)牙科陶瓷的最高要求(5 MPa·m1/2)，是氧化鋁陶瓷的2倍，高于氧化鋯增韌氧化鋁陶瓷(5.7 MPa·m1/2)，與氧化鋯陶瓷相當(dāng)；維氏硬度在13～16 GPa，與氧化鋁陶瓷接近。

表1 氮化硅與其他生物材料的性能比較[8]Table 1 Performance comparison between silicon nitride and other biomaterials[8]

續(xù)表

1.2 射線成像性能

氮化硅陶瓷能很好地阻擋射線透過(guò)，因此與氧化物陶瓷、金屬等牙科修復(fù)材料相比，氮化硅陶瓷作為生物植入材料在X射線成像時(shí)更加清晰。另外氮化硅陶瓷是無(wú)磁性的，在計(jì)算機(jī)斷層掃描(CT)和核磁共振(MRI)成像時(shí)能清晰地顯示種植體周?chē)M織的整合，不會(huì)產(chǎn)生通常在鈦合金植入體周?chē)^察到的放射狀偽影[9]。這是理想牙科植入材料的一個(gè)重要特征。Andreas等[10]將用氮化硅陶瓷制作的夾板和螺釘植入到小豬額骨，圖2(a)是植入10 d后的X射線圖像，展示了氮化硅植入體的位置；圖2(b)、(c)是CT掃描片，氮化硅植入體和周?chē)墓穷^能被很好地區(qū)分并且沒(méi)有產(chǎn)生偽影；圖2(d)是MRI掃描片，顯示沒(méi)有引起成像畸變或產(chǎn)生偽影。

圖2 氮化硅實(shí)驗(yàn)板和螺釘植入原位的放射影像((d)中箭頭為氮化硅夾板的位置，在MRI成像中未見(jiàn))[10]Fig.2 Radiologic images of the Si3N4 plates and screws in situ(in fig.(d) arrow indicates site of the plate， nonvisible in MRI)[10]

1.3 抗菌性

抗菌性是骨科植入體的一個(gè)重要需求。細(xì)菌感染會(huì)使植入體松動(dòng)，阻礙骨愈合，從而導(dǎo)致骨科手術(shù)的失敗。Gorth等[11]首次研究了Si3N4陶瓷、金屬Ti和樹(shù)脂材料聚醚醚酮(PEEK)對(duì)革蘭氏陰性細(xì)菌的體外增殖作用。結(jié)果表明，在72 h后，氮化硅陶瓷表面的細(xì)菌數(shù)量明顯少于Ti和PEEK，說(shuō)明氮化硅植入體體外抗菌性?xún)?yōu)于Ti和PEEK。Pezzotti等[12]在氮化硅陶瓷圓盤(pán)上培養(yǎng)牙齦卟啉單胞菌(PG)，發(fā)現(xiàn)Si3N4盤(pán)表面和細(xì)菌代謝成分之間的化學(xué)相互作用導(dǎo)致PG裂解和代謝下降。Bock等[13]測(cè)試了表皮葡萄球菌和大腸桿菌在PEEK、Ti和Si3N4盤(pán)上的增殖，結(jié)果表明，經(jīng)過(guò)氮熱、氧化、拋光處理以及未處理的氮化硅植入體表面細(xì)菌數(shù)量遠(yuǎn)少于PEEK和Ti。Webster等[14]在大鼠顱蓋內(nèi)植入Si3N4、Ti和PEEK后接種表皮葡萄球菌，3 個(gè)月后，PEEK、Ti和Si3N4表面的組織細(xì)菌計(jì)數(shù)百分比分別為88%、21%和0%。體外實(shí)驗(yàn)和體內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果均表明Si3N4陶瓷具有優(yōu)異的抗菌性。

1.4 生物相容性

生物相容性是指生命體組織與非活性材料發(fā)生反應(yīng)的一種性能，是生物材料研究中始終貫穿的主題。Kue[15]和Sohrabi[16]等在拋光氮化硅陶瓷(RBSN和SRBSN)和聚苯乙烯(PS,設(shè)對(duì)照組)表面上培養(yǎng)成骨樣細(xì)胞系(MG 63) 48 h，通過(guò)三氯醋酸(TCA)沉淀3H-胸腺嘧啶放射性測(cè)試分析了MG 63細(xì)胞的增殖情況，結(jié)果表明(見(jiàn)圖3)拋光氮化硅陶瓷上MG 63細(xì)胞增殖數(shù)量(cpm)與拋光PS相比相差不大。此外，骨鈣素的產(chǎn)生也證實(shí)了成骨細(xì)胞的代謝正常[15]，而且培養(yǎng)細(xì)胞中的炎癥細(xì)胞因子(Il-1β，TNF-α)也沒(méi)有增加[16]。體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)證明氮化硅陶瓷是一種無(wú)毒的生物材料。

Howlett等[17]通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明了氮化硅陶瓷的體內(nèi)生物相容性，他們將氮化硅陶瓷植入兔股骨髓腔內(nèi)3個(gè)月后，種植體周?chē)M織沒(méi)有發(fā)生任何炎癥反應(yīng)。另一項(xiàng)研究表明，植入兔脛骨內(nèi)的Si3N4陶瓷和Ti種植體在術(shù)后8 周內(nèi)均未引起不良反應(yīng)，骨愈合情況相似[18]。

1.5 骨整合性能

骨整合性能是指在光學(xué)顯微鏡下，正常骨和植入體材料之間看不見(jiàn)軟組織，兩者直接接觸，表現(xiàn)為材料和骨組織的連續(xù)性。Neumann等[19]在研究氮化硅陶瓷在骨中的生物相容性時(shí)發(fā)現(xiàn)，在小型豬模型中，用氮化硅陶瓷制作的額骨接骨板與螺釘有著令人滿意的骨整合效果，說(shuō)明氮化硅陶瓷是良好的面部骨外科生物材料。Silva等[18]在兔模型中發(fā)現(xiàn)8周可以實(shí)現(xiàn)脛骨與氮化硅陶瓷植入體的結(jié)合，由此計(jì)算出植入體與人類(lèi)骨整合時(shí)間為12周。如圖4所示，通過(guò)掃描電鏡(SEM)評(píng)估氮化硅陶瓷植入體周?chē)墓切纬?，發(fā)現(xiàn)植入體表面有新骨生長(zhǎng)，并且有向骨髓腔延伸的趨勢(shì)，新生骨中可見(jiàn)營(yíng)養(yǎng)孔的形成，表明新生骨具有良好的質(zhì)量[20]。Webster等[14]將Si3N4陶瓷、Ti和PEEK 3種植入體分別植入大鼠顱骨模型中進(jìn)行比較，3個(gè)月后，3種植入體表面新生骨的質(zhì)量比分別為23%、9%和5%，組織學(xué)切片也顯示氮化硅陶瓷植入體周?chē)纬闪烁玫男鹿牵@些實(shí)驗(yàn)都說(shuō)明氮化硅陶瓷具有優(yōu)異的骨整合性能。

圖3 成骨樣細(xì)胞在拋光氮化硅陶瓷和聚苯乙烯上的增殖情況[15]Fig.3 Proliferative capacity of osteoblast-like cells propagated on polished silicon nitride (RBSN and SRBSN) and PS[15]

2 氮化硅牙科種植體

牙科種植是一種修復(fù)牙列缺失和缺損的有效手段，已廣泛應(yīng)用于臨床[21]。圖5是牙科種植效果圖，它采用人工材料(如金屬、陶瓷等)制成種植體(一般類(lèi)似牙根形態(tài))，經(jīng)手術(shù)方法植入上下頜骨，待手術(shù)傷口愈合后在其上部安裝牙冠。選擇牙科種植材料考慮的因素主要包括種植材料的抗旋轉(zhuǎn)性、抗折斷性以及耐磨性，如果種植材料抗旋轉(zhuǎn)性較差，患者在咀嚼過(guò)程中容易出現(xiàn)牙齒松動(dòng)的現(xiàn)象[22]。此外相對(duì)于人體其他部位種植體材料，牙科種植體材料表面需要具有更高的生物活性。生物活性主要指生物材料與活體骨產(chǎn)生化學(xué)鍵合的能力，較高的生物活性有利于加速獲得骨整合效果。

目前常用的牙科種植材料是PEEK、鈦合金等，PEEK力學(xué)強(qiáng)度、生物相容性、粘接性能等較差，而鈦合金制作工藝復(fù)雜、價(jià)格偏高、表面活性較低[23]、不耐磨損，易引起患者過(guò)敏反應(yīng)和牙齦萎縮等問(wèn)題而影響美觀。氮化硅陶瓷以其優(yōu)異的綜合性能可以很大程度地避免以上問(wèn)題，是一種極具前景的新型牙科種植材料。1999年阮世紅等[24]制作了氮化硅復(fù)合羥基磷灰石涂層種植體(Si3N4-HA)及單一氮化硅種植體(Si3N4)，并采用骨組織形態(tài)計(jì)量學(xué)方法，從定量、動(dòng)態(tài)的角度比較了兩種種植體對(duì)周?chē)墙M織的影響。將Si3N4-HA、Si3N4植入Beagle犬雙側(cè)股骨干，分別觀察1、3、6、12個(gè)月后取出的股骨，進(jìn)行骨形態(tài)學(xué)和動(dòng)力學(xué)參數(shù)的測(cè)量，觀察種植體-骨界面的骨代謝情況。結(jié)果表明，實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的種植區(qū)傷口皆愈合良好，組織無(wú)炎癥、腫脹。氮化硅植入6個(gè)月時(shí)，種植區(qū)的骨基質(zhì)生成和礦化速度仍然較快，成骨仍較活躍，種植體和骨的結(jié)合還在加強(qiáng)。繼續(xù)測(cè)試氮化硅復(fù)合羥基磷灰石涂層種植體和單一氮化硅種植體與骨界面的剪切強(qiáng)度[25]，結(jié)果表明，早期有涂層的種植體其界面結(jié)合強(qiáng)度高于無(wú)涂層樣品，6個(gè)月時(shí)兩種種植體與骨界面的剪切強(qiáng)度無(wú)顯著性差異，Si3N4-骨界面的結(jié)合強(qiáng)度略高，這一結(jié)果與骨計(jì)量學(xué)分析結(jié)果一致。羥基磷灰石(HA)涂層種植體穩(wěn)定性高，但HA涂層能否保持長(zhǎng)期穩(wěn)定，特別是在咀嚼壓力下能否維持其原有特性，尚須進(jìn)一步研究。同年，徐連來(lái)等[26]采用等離子噴涂技術(shù)在氮化硅陶瓷基底上噴涂羥基石灰石涂層，處理后的氮化硅陶瓷表面呈熔合狀態(tài)，HA顆粒較大且大小顆粒表面熔合相嵌，且有明顯的貫通孔道，這有利于骨組織的生長(zhǎng)。2005年阮世紅等[27]使用等離子噴涂技術(shù)制備了氟磷灰石(FA)涂層氮化硅陶瓷種植體，將其植入動(dòng)物體內(nèi)并計(jì)算了骨動(dòng)力學(xué)參數(shù)。掃描電鏡顯示種植體涂層與骨接觸的部位未見(jiàn)溝隙存在，F(xiàn)A涂層種植體與宿主骨形成骨性結(jié)合，這是目前公認(rèn)的比較理想的結(jié)合類(lèi)型。該結(jié)果連同早期報(bào)道的HA涂層氮化硅種植體的結(jié)果都說(shuō)明在氮化硅陶瓷種植體涂覆生物活性陶瓷涂層后其早期成骨更為活躍，結(jié)合強(qiáng)度也更大。

3 氮化硅樁核冠

樁核冠是修復(fù)大面積牙體缺損的一種常用的修復(fù)方法。大面積牙體缺損是指患牙冠部硬組織大部缺失，甚至累及牙根。由于剩余的牙體組織量少，無(wú)法單獨(dú)使用全冠獲得良好固位。為了增加固位，將修復(fù)體的一部分插入根管內(nèi)，這部分修復(fù)體被稱(chēng)為樁。早期的樁和冠是一體的，稱(chēng)作樁冠；目前已對(duì)使用的樁冠進(jìn)行了改良，如圖6所示，樁和外面的全冠是分開(kāi)制作的，各自獨(dú)立，核是固定于樁之上,與牙冠剩余的牙體硬組織一起形成最終的全冠預(yù)備體，為全冠提供固位,故稱(chēng)作樁核冠。

圖6 樁核冠修復(fù)示意圖Fig.6 Schematic diagram of post-core crown restoration

金屬鑄樁核冠會(huì)因?yàn)槲B漏的存在，發(fā)生不同程度的氧化，長(zhǎng)時(shí)間使用后金屬離子析出，對(duì)牙齦牙體產(chǎn)生顏色滲入，從而影響美觀，而全瓷樁核冠不存在氧化的問(wèn)題，不會(huì)對(duì)牙齦及牙體的基本色澤產(chǎn)生影響。Wasanapiarnpong等[28-29]以Y2O3、SiO2、MgO(質(zhì)量比為3 ∶3 ∶5)作為燒結(jié)助劑，在1 650 ℃氮?dú)夥諊聼o(wú)壓燒結(jié)制備了氮化硅陶瓷并將其用作樁核冠，其楊氏模量和維氏硬度值分別為300 GPa和18.4 GPa，抗彎強(qiáng)度和斷裂韌性分別為980 MPa和6.6 MPa·m1/2。細(xì)胞毒性檢測(cè)(MTT)結(jié)果表明，氮化硅無(wú)毒，可以用作牙科材料。Wang等[30]通過(guò)凝膠注模成型和無(wú)壓燒結(jié)制備出多孔氮化硅陶瓷，然后對(duì)其進(jìn)行聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)滲透，固化后得到聚合物滲透Si3N4復(fù)合材料(PISNC)，該材料的孔隙率和抗彎強(qiáng)度分別為1.94%～2.28%和273～385.3 MPa，其硬度與彈性模量分別為2.4 GPa和56.1 GPa，與牙釉質(zhì)相似，咬合時(shí)不會(huì)對(duì)其他牙齒造成傷害。此外，PISNC還表現(xiàn)出優(yōu)異的生物相容性，圖7對(duì)比了PISNC、PMMA和Si3N4陶瓷表面培育人體牙齦纖維細(xì)胞(HGfs)的情況。由圖可見(jiàn)，1 h后，PMMA表面HGfs的絲狀偽足很少，而PSN60(用固體質(zhì)量含量為60%的懸浮液制備的PISNC)和Si3N4陶瓷表面HGfs的絲狀偽足或片狀偽足較多且清晰，且隨著培養(yǎng)時(shí)間的增加，PSN60和Si3N4陶瓷表面HGfs的增殖數(shù)量更多，說(shuō)明PISNC和Si3N4陶瓷對(duì)HGfs的粘附、擴(kuò)散、增殖有促進(jìn)作用，有利于其在牙科修復(fù)材料中的應(yīng)用。

圖7 在PISNC、Si3N4及PMMA表面培養(yǎng)不同時(shí)間的人體牙齦纖維細(xì)胞的SEM照片[30]Fig.7 SEM images of HGfs cultured on sample surfaces of PISNC, Si3N4 and PMMA for different time[30]

4 氮化硅飾面瓷

20世紀(jì)60年代問(wèn)世的瓷熔附金屬(PFM，Porcelain Fused to Metal)技術(shù)對(duì)于牙科修復(fù)材料的發(fā)展而言是一次劃時(shí)代的革命，它將低熔瓷熔附于金屬表面制成修復(fù)體[31]。這種熔附于金屬表面的瓷稱(chēng)作飾面瓷，其主要作用是為牙冠提供美觀和咬合功能。飾面瓷早期主要用于金屬基底，現(xiàn)在多用于全瓷冠修復(fù)體。飾面瓷要求具有與天然牙相近的顏色、透明度、力學(xué)性能以及良好的生物相容性，同時(shí)其熱膨脹系數(shù)要低于基底材料的10%，以便在二者界面上產(chǎn)生一定的壓應(yīng)力，利于飾面瓷和基底的結(jié)合[32]。目前商售飾面瓷主要與氧化鋯和金屬等基底配套使用，熱膨脹系數(shù)在10×10-6/℃左右，與氮化硅的熱膨脹系數(shù)(3.0～3.5×10-6/℃)嚴(yán)重不匹配，無(wú)法用于氮化硅陶瓷。此外，氮化硅陶瓷的顏色通常為黑色，與牙齒顏色相差較大，不能滿足美觀的要求，所以更加迫切需要研發(fā)與氮化硅陶瓷相匹配的飾面瓷，但目前這方面的研究報(bào)道有限。

Wananuruksawong等[33]制備了涂覆于氮化硅陶瓷的硼酸鹽飾面瓷，在硼酸鹽玻璃粉中添加5%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的氧化鋯粉，混合均勻后加入30%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的聚乙烯醇溶液，涂覆在氮化硅陶瓷表面，然后在1 100～1 200 ℃下燒結(jié)。制得的飾面瓷呈白色且半透明，起到很好的美觀效果；其熱膨脹系數(shù)為3.98×10-6/℃，與作者自制氮化硅陶瓷基底的熱膨脹系數(shù)(3.48×10-6/℃)接近，可以粘附在氮化硅陶瓷上而不會(huì)開(kāi)裂、剝落；飾面瓷硬度為4 GPa，與人類(lèi)牙齒的硬度(3～5 GPa)相當(dāng)，咬合時(shí)不會(huì)對(duì)天然牙造成損傷。之后的細(xì)胞毒性測(cè)試表明，該硼酸鹽飾面瓷無(wú)毒，且與人的牙齦和牙周組織生物相容[29]，可以安全應(yīng)用于牙科修復(fù)。但該研究只對(duì)這種飾面瓷的熱膨脹系數(shù)、硬度、色度、細(xì)胞毒性進(jìn)行了探究，忽略了力學(xué)性能、化學(xué)穩(wěn)定性和放射性等。此外，該硼酸鹽飾面瓷的熱膨脹系數(shù)仍大于氮化硅基底的熱膨脹系數(shù)，這對(duì)兩者的結(jié)合強(qiáng)度也會(huì)產(chǎn)生不利影響。

5 結(jié)論與展望

氮化硅陶瓷具有良好的力學(xué)性能、射線成像性能、抗菌性、生物相容性和骨整合性能，已成功應(yīng)用于骨科修復(fù)。近年來(lái)，研究人員探索將其用于牙科種植體、樁核冠，已取得了可喜的進(jìn)展，展現(xiàn)出氮化硅陶瓷在牙科修復(fù)材料領(lǐng)域良好的應(yīng)用前景。但總體上目前的研究才剛剛起步，未來(lái)還需從以下方面開(kāi)展進(jìn)一步研究:

(1)多孔氮化硅陶瓷用作牙科種植體可以獲得更好的固定與骨整合效果，但是其強(qiáng)度較低，有待進(jìn)一步提高，同時(shí)還需優(yōu)化隙結(jié)構(gòu)；

(2)致密氮化硅陶瓷也可用作牙科種植體，但是需要結(jié)合更多的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)來(lái)研究；

(3)致密氮化硅陶瓷用作牙冠時(shí)硬度較高、加工困難、燒結(jié)溫度高，故成本較高，可以通過(guò)優(yōu)化工藝、改善燒結(jié)助劑進(jìn)一步降低氮化硅的燒結(jié)溫度，還可以通過(guò)陶瓷3D打印技術(shù)解決陶瓷的成型、加工問(wèn)題，降低氮化硅的加工成本；

(4)氮化硅本身顏色為灰色或灰黑色，透光性較差，不滿足美觀要求，且目前尚無(wú)與氮化硅陶瓷熱膨脹系數(shù)相匹配的飾面瓷，相關(guān)研究也較少，需要加強(qiáng)氮化硅陶瓷飾面瓷的開(kāi)發(fā)及其與氮化硅陶瓷界面結(jié)合的研究。

可以預(yù)見(jiàn)，隨著對(duì)氮化硅陶瓷牙科修復(fù)材料重視程度的日益提高和相關(guān)研究的不斷深入，上述問(wèn)題將會(huì)得到有效解決，氮化硅陶瓷將會(huì)在牙科修復(fù)領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。