專利名稱：：一種磨損仿生的納米陶瓷復(fù)合人工牙及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種人工牙及其制備方法。
背景技術(shù)：
：隨著整個社會的老齡化進(jìn)程，牙列缺損的病例也逐漸增加。而人們對生活質(zhì)量的要求也在不斷提高，缺失的天然牙大多數(shù)也要求被人工牙所取代以發(fā)揮其美觀和功能作用。目前臨床上用的人工牙大體上分為兩類瓷牙和樹脂牙。瓷牙因其美觀效果好而被廣泛用于固定修復(fù)，其不足之處是較脆，易于斷裂；密度大，重量較重，對天然牙的磨損量大，同時其熱膨脹系數(shù)與基托材料不匹配，且具有較高的彈性模量，易于從基托上分離，使用壽命短。樹脂牙雖然克服了瓷牙比重大，對天然牙磨損量大的缺點，但由于樹脂的硬度低，故其耐磨損性差。為克服這一缺點，對樹脂牙采用了"牙釉質(zhì)包裹技術(shù)"，形成所謂高耐磨樹脂牙。但其外層的牙釉質(zhì)在臨床的調(diào)磨中受到較大的破壞，因此對樹脂牙在耐磨性能的改進(jìn)方面，其作用有限。同時，無論是瓷牙還是樹脂牙，除表層外，內(nèi)部的材料摩擦學(xué)特性和耐磨損性基本都是相同的。這與天然牙的構(gòu)成是不同的，天然牙由表及里，其耐磨損性能是逐漸降低。這種耐磨性的不匹配，在長期的使用過程中，導(dǎo)致人工牙或者天然牙的迅速磨損，縮短了人工牙的使用壽命，或造成天然牙的過度磨損，導(dǎo)致天然牙過敏等。因此，現(xiàn)有的樹脂人工牙制作的活動義齒在臨床上的使用壽命通常僅為1-2年，其后義齒的咀嚼功能就會明顯下降，造成咀嚼效率低下，顳下頜關(guān)節(jié)的負(fù)擔(dān)加重；若重新制作義齒，則增加了患者的經(jīng)濟負(fù)擔(dān)，同時也增加了臨床醫(yī)生的工作量。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的就是提供一種納米陶瓷復(fù)合人工牙，該人工牙與基托的結(jié)合良好，外表美觀，整個牙體的耐磨性能與天然牙相近，由其制作的義齒臨床使用壽命長。本發(fā)明為實現(xiàn)其發(fā)明目的，所采用的技術(shù)方案是一種納米陶瓷復(fù)合人工牙，其組成是在由聚甲基丙烯酸甲酯樹脂制成的人工牙的蓋嵴部上覆蓋有12-15層的納米陶瓷/樹脂復(fù)合材料層，最里的第一層復(fù)合材料層中納米陶瓷復(fù)合材料的含量為10%，從里到外的復(fù)合材料層中納米陶瓷的含量逐漸增多，最外一層的納米陶瓷含量為30%;每層復(fù)合材料層在咬合面的厚度均為180-220wm。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是采用聚甲基丙烯酸甲酯樹脂(PMMA)制作蓋嵴部，由于其材料與基托材料的成分一致，可以和基托材料形成化學(xué)鍵結(jié)合，使蓋嵴部與基托結(jié)合良好，人工牙不易脫落。在人工牙蓋嵴部上覆蓋12-15層納米陶瓷/樹脂復(fù)合材料層，且各層中陶瓷的含量由內(nèi)向外逐漸增加，這樣各復(fù)合材料層的硬度隨著納米陶瓷添加量的增加也相應(yīng)增加，于是在蓋嵴部上形成了由外到內(nèi)硬度逐漸減小的陶瓷/樹脂復(fù)合材料層，從而可以與天然牙的牙體內(nèi)外硬度相匹配，也即與天然牙的耐磨性能相匹配。在使用過程中，制作的人工牙與其配對的天然牙同步磨損，使二者接觸面的硬度長期保持相近，使得人工牙與天然牙的磨損進(jìn)程同步，較之不匹配的狀態(tài)的磨損，其磨損速度大大降低，提高人工牙的使用壽命。同時，納米陶瓷/樹脂復(fù)合材料層也具有瓷牙的與天然牙色彩相匹配的美觀的優(yōu)點。本發(fā)明的人工牙既減輕了病人的痛苦和經(jīng)濟負(fù)擔(dān)，又減少了醫(yī)生的工作量。上述的納米陶瓷樹脂復(fù)合材料層中的樹脂為甲基丙烯酸甲酯與丙烯酸甲酯的共聚物(MMA-MA)。這種樹脂具有很好的色澤穩(wěn)定性、高耐磨性、低吸水性、耐色斑附著等特點。由它與納米陶瓷顆粒混合制備的人工牙表層，其色澤穩(wěn)定、耐磨性好、耐色斑附著。上述的納米陶瓷樹脂復(fù)合材料層中的納米陶瓷是直徑為70-90nm的氧化鋁陶瓷。氧化鋁陶瓷的硬度高，耐磨損性能好，且其顏色與天然牙齒接近，容易實現(xiàn)人工牙與天然牙二者之間耐磨損性及色調(diào)的匹配。本發(fā)明的第二個目的是提供一種制備上述納米陶瓷復(fù)合人工牙的方法，其具體做法是-A、用聚甲基丙烯酸甲酯樹脂材料制備出人工牙的蓋嵴部；B、將納米陶瓷顆粒與樹脂混合，得到不同納米陶瓷含量的12-15種陶瓷、樹脂混合物，所述的12-15種陶瓷、樹脂混合物中，納米陶瓷材料的含量從10%遞增到30%;C、將B步的12-15種陶瓷、樹脂混合物以納米陶瓷的含量從低到高的順序，依次從里到外涂覆并熱壓鑄在A步的蓋嵴部上，在蓋嵴部上形成從里到外的12-15層納米陶瓷/樹脂復(fù)合材料層，且每層復(fù)合材料層在咬合面的厚度均為180-220um。該方法簡單，制備的人工牙各層之間也結(jié)合緊密。上述C步中熱壓鑄好里層的復(fù)合材料層時，在該復(fù)合材料層表面，先涂覆溶脹劑后，再涂覆納米陶瓷含量更高的納米陶瓷、樹脂混合物，然后熱壓鑄成外一層的納米陶瓷/樹脂復(fù)合材料層。這樣，利用每兩層復(fù)合材料層之間涂覆的溶脹劑，增加層與層之間的結(jié)合力，使本發(fā)明的人工牙更加牢固、耐磨，壽命更長。上述B步中與納米陶瓷混合的樹脂為甲基丙烯酸甲酯與丙烯酸甲酯的共聚物。上述B步中的納米陶瓷為直徑為70-90nm的氧化鋁陶瓷。下面結(jié)合附圖和具體的實施方式，對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。圖1為本發(fā)明實施例一的摩擦系數(shù)測試曲線。圖2為天然牙的摩擦系數(shù)測試曲線。圖1、2中，橫軸為循環(huán)次數(shù)，縱軸為摩擦系數(shù)，摩擦系數(shù)測試所用的摩擦材料為金屬鈦。具體實施方式實施例一本例的人工牙的組成是在由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)樹脂制成的人工牙的蓋嵴部上覆蓋有15層的納米陶瓷/樹脂復(fù)合材料層，最里的第一層復(fù)合材料層中納米陶瓷材料的含量為10%，從里到外的復(fù)合材料層中納米陶瓷的含量逐漸增多，最外一層的納米陶瓷含量為30%;每層復(fù)合材料層在咬合面的厚度為180-220um。本例中納米陶瓷/樹脂復(fù)合材料層中的樹脂為甲基丙烯酸甲酯與丙烯酸甲酯的共聚物(MMA-MA)，其中甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸甲酯的質(zhì)量比為2:1。本例中納米陶瓷/樹脂復(fù)合材料層中的納米陶瓷是直徑為70-卯nm的氧化鋁陶瓷。本例的納米陶瓷復(fù)合人工牙的制備方法的具體做法是A、用聚甲基丙烯酸甲酯樹脂材料制備出人工牙的蓋嵴部；B、將納米陶瓷顆粒與樹脂混合，得到不同納米陶瓷含量的15種陶瓷、樹5脂混合物，所述的15種陶瓷、樹脂混合物中，納米陶瓷材料的含量從10%遞增到30%;C、將B步的15種陶瓷、樹脂混合物以納米陶瓷的含量從低到高的順序，依次從里到外涂覆并熱壓鑄在A步的蓋嵴部上，在蓋嵴部上形成從里到外的15層納米陶瓷/樹脂復(fù)合材料層，且每層復(fù)合材料層在咬合面的厚度為180-220Um。C步中熱壓鑄好里層的復(fù)合材料層后，在該復(fù)合材料層表面，先涂覆溶脹劑后，再涂覆納米陶瓷含量更高的納米陶瓷、樹脂混合物，然后熱壓鑄成外一層的納米陶瓷/樹脂復(fù)合材料層。溶脹劑是牙科義齒制作中的常用材料，市售商品名為熱凝牙托水。它利用甲基丙烯酸甲酯的聚合作用，2，6-二叔丁基對甲酚的阻聚劑作用和雙甲基丙烯酸乙二醇酯以及l(fā)，4-雙甲基丙烯酸乙二醇二丁酯的交聯(lián)劑作用，可使二層納米陶瓷/樹脂復(fù)合材料之間結(jié)合更加緊密。本例中的15種陶瓷、樹脂混合物中納米陶瓷的含量及最終形成的復(fù)合人工牙的各層陶瓷/樹脂復(fù)合材料層中，納米陶瓷材料的含量為從10-30%逐漸遞增，相應(yīng)的樹脂的含量為從90-70%逐漸遞減(兩種材料含量之和為100%);各層陶瓷/樹脂復(fù)合材料層中納米陶瓷材料、樹脂的具體含量及相應(yīng)厚度詳見下表<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>第九層77%23%210第十層78%22%195第十一層79%21%190第十二層80%20%200第十三層85%15%205第十四層88%12%200第十五層(最里層)90%10%180本例中，1-12層的納米陶瓷含量從30%緩慢降低至20%，較好地仿真了硬度由外向內(nèi)逐漸降低的天然牙的軸質(zhì)層；13層的納米陶瓷含量則從12層的20%變到15%,較好地仿真了天然牙的軸質(zhì)牙質(zhì)界處硬度的突降的特性，面14-15層則很好地仿真了天然牙的牙質(zhì)層的硬度變化特性。圖1為本例制得的人工牙與鈦球?qū)δニ@得的摩擦系數(shù)曲線，圖2為天然牙與鈦球?qū)δニ@得的摩擦系數(shù)曲線。由圖，可見，天然牙隨著不斷的機械打磨，接觸面由最外層釉質(zhì)向里層釉質(zhì)推移，位于牙冠不同深度的釉質(zhì)，其摩擦系數(shù)由較低的初始值開始迅速增大時所對應(yīng)的往復(fù)循環(huán)次數(shù)也逐漸增加。由圖、1可見，本例制作的人工牙其摩擦系數(shù)也隨著人工牙距表面深度的增加，其摩擦系數(shù)減小，達(dá)到穩(wěn)態(tài)時所需要的循環(huán)次數(shù)增加。且本例的人工牙其第l層，12層和15層表現(xiàn)出了與牙本質(zhì)、釉牙本質(zhì)界及天然牙釉質(zhì)表面區(qū)非常相似的摩擦系數(shù)分布。由此可見，本例制作的人工牙穩(wěn)態(tài)下的摩擦系數(shù)與天然牙基本一致，摩擦系數(shù)的升高變化趨勢也一致，表明二者有相似的耐磨性能。其耐磨性能匹配良好，人工牙的使用壽命長。實施例二本例與實施例一的人工牙的結(jié)構(gòu)和制備方法基本相同，所不同的僅僅是各層陶瓷/樹脂復(fù)合材料中，納米陶瓷與樹脂的配比不同，本例的配比具體如下表所示7<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>本例中，也是用1-12層仿真硬度由外向內(nèi)逐漸降低的天然牙的軸質(zhì)層；13層則仿真天然牙的軸質(zhì)牙質(zhì)界處硬度的突降的特性，而14-15層則仿真天然牙的牙質(zhì)層的硬度變化特性。實施例三本例與實施例一的人工牙的結(jié)構(gòu)和制備方法基本相同，所不同的僅僅是.-復(fù)合材料的層數(shù)為12層，且各層陶瓷/樹脂復(fù)合材料中，陶瓷與樹脂的配比不同，本例的配比具體如下表所示-<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>第二層72%28%第四層74%26%第五層76%24%第六層77%23%第七層78%22%第八層79%21%第九層80%20%第十層85%15%第十一層88%12%第十二層(最里層)90%10%1本例中，l-9層仿真了硬度由外向內(nèi)逐漸降低的天然牙的軸質(zhì)層；10層的納米陶瓷含量則從9層的20%變到15%，較好地仿真了天然牙的軸質(zhì)牙質(zhì)界處硬度的突降的特性，而11-12層則很好地仿真了天然牙的牙質(zhì)層的硬度變化特性。實施例四本例與實施例一的人工牙的結(jié)構(gòu)和制備方法基本相同，所不同的僅僅是復(fù)合材料的層數(shù)為14層，且各層陶瓷/樹脂復(fù)合材料中，陶瓷與樹脂的配比不同，本例的配比具體如下表所示納米陶瓷/樹脂復(fù)合材料層數(shù)樹脂含量納米陶瓷含量第一層(最外層)70%30%第~"層70.5%29.5%第三層71%29%第四層71.5%28.5%第五層72.5%27.5%第六層74%26%第七層76%24%9<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>本例中，l-ll層仿真了硬度由外向內(nèi)逐漸降低的天然牙的軸質(zhì)層；12層的納米陶瓷含量則從11層的20%變到16%，較好地仿真了天然牙的軸質(zhì)牙質(zhì)界處硬度的突降的特性，而13-14層則很好地仿真了天然牙的牙質(zhì)層的硬度變化特性。權(quán)利要求1、一種納米陶瓷復(fù)合人工牙，其組成是在由聚甲基丙烯酸甲酯樹脂制成的人工牙的蓋嵴部上覆蓋有12-15層的納米陶瓷/樹脂復(fù)合材料層，最里的第一層復(fù)合材料層中納米陶瓷復(fù)合材料的含量為10％，從里到外的復(fù)合材料層中納米陶瓷的含量逐漸增多，最外一層的納米陶瓷含量為30％；每層復(fù)合材料層在咬合面的厚度均為180-220μm。2、如權(quán)利要求l所述的一種納米陶瓷復(fù)合人工牙，其特征在于所述的納米陶瓷樹脂復(fù)合材料層中的樹脂為甲基丙烯酸甲酯與丙烯酸甲酯的共聚物，其中甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸甲酯的質(zhì)量比為2:1。3、如權(quán)利要求1所述的一種納米陶瓷復(fù)合人工牙，其特征在于所述的納米陶瓷樹脂復(fù)合材料層中的納米陶瓷是直徑為70-90nm的氧化鋁陶瓷顆粒。4、一種制備權(quán)利要求1所述的納米陶瓷復(fù)合人工牙的方法，其具體做法是A、用聚甲基丙烯酸甲酯樹脂材料制備出人工牙的蓋嵴部；B、將納米陶瓷顆粒與樹脂混合，得到不同納米陶瓷含量的12-15種陶瓷、樹脂混合物，所述的12-15種陶瓷、樹脂混合物中，納米陶瓷材料的含量從10%遞增到30%;C、將B步的12-15種陶瓷、樹脂混合物以納米陶瓷的含量從低到高的順序，依次從里到外熱壓鑄在A步的蓋嵴部上，在蓋嵴部上形成從里到外納米陶瓷含量遞增的12-15層納米陶瓷/樹脂復(fù)合材料層，且每層復(fù)合材料層在咬合面的厚度均為180-220lim。5、如權(quán)利要求4所述的一種制備納米陶瓷復(fù)合人工牙的方法，其特征在于所述c步中在熱壓鑄外一層的復(fù)合材料層前，先在已鑄好的復(fù)合材料層表面，涂覆溶脹劑后，再熱壓鑄外一層的復(fù)合材料層。6、如權(quán)利要求4所述的一種制備納米陶瓷復(fù)合人工牙的方法，其特征在于所述B步中與納米陶瓷混合的樹脂為甲基丙烯酸甲酯與丙烯酸甲酯的共聚物，該共聚物中甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸甲酯的質(zhì)量比為2:1。7、如權(quán)利要求4所述的一種制備納米陶瓷復(fù)合人工牙的方法，其特征在于所述B步中的納米陶瓷為直徑為70-90nm的氧化鋁陶瓷顆粒。全文摘要本發(fā)明公開了一種磨損仿生的納米陶瓷復(fù)合人工牙，其組成是在由聚甲基丙烯酸甲酯樹脂制成的人工牙的蓋嵴部上覆蓋有12-15層的納米陶瓷/樹脂復(fù)合材料層，最里的第一層復(fù)合材料層中納米陶瓷材料的含量為10％，從里到外的復(fù)合材料層中納米陶瓷的含量逐漸增多，最外一層的納米陶瓷含量為30％；每層復(fù)合材料層在咬合面的厚度均為180-220μm。該人工牙與基托的結(jié)合良好，耐磨性能與天然牙相似，既具有瓷牙的美觀，耐磨的特性，又具有樹脂牙對天然牙磨損??；本發(fā)明的人工牙臨床使用壽命長。文檔編號A61K6/02GK101518469SQ20091005881公開日2009年9月2日申請日期2009年4月2日優(yōu)先權(quán)日2009年4月2日發(fā)明者于海洋,高姍姍申請人:四川大學(xué)