齿科修复用光固化复合树脂制备、理化与生物学性能评价研究

摘要

光固化复合树脂由于其易操作、美观和具有优异的机械性能，使得其在齿科修复中能得到广泛应用。光固化复合树脂是由基体树脂、无机增强填料、光引发剂和其他助剂混合而成的糊剂。复合树脂要进入临床试验，必须要通过国家食品药品监督管理局(CFDA)指定机构的检测。本课题组一直致力于齿科修复材料的基础和产业化研究，光固化树脂是其中重要的一类。固化动力学、耐磨耗性能、压缩强度、挠曲强度、聚合体积收缩和生物学性能等，是复合树脂实现理想修复的关键性能。本论文研究通过树脂配方设计，重点考察引发剂、填料粒径和配比对复合树脂性能的影响，依据《牙科学:聚合物基修复材料》国家标准YY1042-2011），结合新的检测方法，对光固化复合树脂理化与生物学性能评价体系进行了系统研究。主要工作如下:
　　（一）基于光固化复合树脂最常用的樟脑醌(CQ)和N，N一二甲胺基甲基丙烯酸乙酯(DMAEMA)引发体系，通过研究不同引发剂含量下复合树脂的固化动力学及其固化物的溶出行为，并与其细胞毒性相关联。以双酚A-甲基丙烯酸缩水甘油酯(Bis-GMA)和双甲基丙烯酸二缩三乙二醇酯(TEGDMA)为树脂基体，添加78wt.％的钡玻璃粉（0.4μm），加入0.5、1或3wt.％的CQ/DMAEMA，通过实时红外和差示扫描量热法(Photo-DSC)研究树脂混合物的固化动力学，通过力学测试和断面形貌观察，通过37℃在水或乙醇介质中的溶出成分检定，通过浸提液培养和细胞活/死染色评价细胞毒性等多种手段，结果发现:随着引发剂用量增加，①树脂双键转化率和转化速率都随之提高;②固化树脂样条的挠曲强度也相应上升;③从树脂固化物中溶出的未反应单体的量显著下降;④细胞毒性明显降低。此外，将固化后的树脂置于37℃水环境中，可检测到后固化反应的发生，进一步减小可溶物的溶出。由此确定，引发剂在复合树脂中的用量为1-3wt.％，可使复合树脂的固化性能、力学性能和生物相容性满足应用要求。
　　（二）基于上述复合树脂体系，选用三种不同粒径的钡玻璃粉填料，通过改变它们在复合树脂中的添加比例，研究填料粒径组成对复合树脂性能的影响。以Bis-GMA/TEGDMA为树脂基体，添加3wt.％的CQ/EMAEMA，钡玻璃粉添加总量为78wt.％，改变三种粒径钡玻璃粉的添加比例，评价了填料对树脂固化动力学、力学性能、聚合收缩、耐磨耗性能的影响。结果发现:①在保持无机填料添加总量一致的情况下，所有树脂的固化行为没有表现出明显差异;②所有体系中，无机填料都在树脂基体中分散良好，界面粘结良好，因此它们的力学性能也没有表现出明显差异;③所有体系的聚合体积收缩在2.5-2.8％，随着小粒径填料含量的增加，表现出上升的趋势;④随着小粒径填料含量的增加，复合树脂的耐磨耗性得到明显提高。由此确定，填料的粒径分布，尤其是小粒径填料的比例，对复合树脂临床长效修复的两个关键性能（聚合收缩、耐磨耗性）有调控性能。
　　本论文研究成果可为齿科修复用光固化复合树脂的配方设计和产品质量控制提供有益参考。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 光固化复合树脂的组成

1．1．1 基体树脂

1．1．2 无机填料

1．1．3 光引发体系

1．1．4 其他助剂

1．2 光固化复合树脂的固化机理

1．3 光固化复合树脂的固化效率

1．4 光固化复合树脂性能研究方法

1．4．1 理化性能研究方法

1．4．2 生物学性能研究方法

1．5 本选题研究的提出

第二章 引发剂含量对复合树脂理化及生物学性能影响的研究

2．1 引言

2．2 实验用品

2．2．1 实验药品

2．2．2 实验仪器

2．3 实验方法

2．3．1 不同引发剂含量的基体树脂的制备

2．3．2 无机混合填料的配置

2．3．3 复合树脂的制备

2．3．4 基体树脂固化动力学表征

2．3．5 复合树脂固化动力学表征

2．3．6 复合树脂力学性能表征

2．3．7 树脂断面SEM分析

2．3．8 复合树脂溶出行为表征

2．3．9 细胞毒性测试

2．4 结果与讨论

2．4．1 纯树脂固化动力学分析(Real time-FTIR)

2．4．2 复合树脂固化动力学表征

2．4．3 复合树脂力学性能表征

2．4．4 SEM表征

2．3．5 复合树脂溶出行为的表征

2．3．6 细胞毒性表征

2．5 小结

第三章 不同粒径填料比例对复合树脂性能的影响研究

3．1 前言

3．2 实验药品及仪器

3．2．1 实验药品

3．2．2 实验仪器

3．3 实验方法

3．3．1 复合树脂基体树脂的制备

3．3．2 无机填料的配置

3．3．3 复合树脂的制备

3．3．4 固含量(TGA)表征

3．3．5 断面形貌(SEM)表征

3．3．7 挠曲强度测试

3．3．8 聚合收缩表征

3．3．9 耐磨耗性能表征

3．3．10 复合树脂磨耗面SEM分析

3．4 结果与讨论

3．4．1 复合树脂固含量的分析

3．4．2 断形貌面(SEM)分析

3．4．3 复合树脂固化动力学的分析(PHOTO-DSC)

3．4．4 复合树脂力学性能分析

3．4．5 复合树脂的聚合收缩性能分析

3．4．6 复合树脂的耐磨耗性能分析

3．4．7 复合树脂磨耗面形貌分析(SEM)

3．5 小结

第四章 结论

参考文献

致谢

研究成果及发表学术论文

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