納米晶體氧化鋯及其加工方法
【專利說明】
[0001] 相關(guān)申請的奪叉引用
[0002] 本申請要求2013年6月27日提交的名稱為納米晶體氧化鋯及其加工方法的第 61/840055號美國申請的優(yōu)先權(quán)，將其公開內(nèi)容全部通過引用并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明涉及包括納米氧化鋯的牙科修復(fù)體及其加工方法，并且更具體地涉及納米 氧化鋯牙科陶瓷，其結(jié)合了與玻璃陶瓷匹配的半透明性、模擬天然牙齒的乳光和四方相氧 化鋯的高強度特性。
[0004] Μ?
[0005] 目前，商業(yè)上可得的最佳的全輪廓（整體式）氧化鋯牙科陶瓷材料在美觀方面比 基于焦娃酸鋰或白植石的玻璃陶瓷材料，如IPSe. max或IPS Empress差，原因是較低的半 透明性和缺少乳光。需要更好的透光率和乳光，以更好模擬天然牙齒。人牙釉質(zhì)具有不同 的"各向異性"半透明性，其引入許多難以用陶瓷材料復(fù)制的光學(xué)效應(yīng)。乳光是天然牙釉質(zhì) 的一種光特性，其可產(chǎn)生高度復(fù)雜的視覺顯示。迄今為止，僅僅玻璃陶瓷材料接近于復(fù)制天 然牙齒的這樣的包括乳光的光學(xué)復(fù)雜性。同時，玻璃陶瓷材料不如氧化鋯材料強，因此將其 臨床用途限制到單單位和多單位修復(fù)體和沒有磨牙癥的情況。
[0006] 全部內(nèi)容在此通過引用引入的第8, 309, 015號美國專利涉及加工晶粒尺寸小于 IOOnm的四方相納米氧化鋯的方法。要求保護的燒結(jié)體僅僅包含小于約25nm的孔。該方法 缺少主體形狀加固技術(shù)并且未解決、提到或討論乳光。相反地，在專利和權(quán)利要求中闡釋的 要求包括在半透明氧化鋯燒結(jié)體中存在的任何孔的直徑不大于約25nm，如所認(rèn)為的，其將 該材料在本發(fā)明教導(dǎo)的期望的乳光范圍內(nèi)排除并且對于經(jīng)無壓燒結(jié)產(chǎn)生牙科制品的任何 實際的主體形狀加固技術(shù)也是不切實際的。
[0007] 全部內(nèi)容通過引用在此引入的第8, 598, 058號美國專利涉及加工納米氧化鋯制 品的方法，所述納米氧化鋯制品的晶粒尺寸小于200nm并且孔徑尺寸小于50nm，包括約 0. 5%至約5. 0%的實現(xiàn)要求保護的特性所必需的要求保護的鑭系氧化物。此外，該專利未 解決、提到或討論乳光，盡管顯示使用入射光照射燒結(jié)體，但由此如果存在乳光，則是明顯 的。
[0008] 兩者的全部內(nèi)容通過引用在此引入的第7, 655, 586號和第7, 806, 694號美國專 利涉及牙科制品和制造方法，其包括：單組分氧化釔穩(wěn)定的四方相氧化鋯陶瓷材料，其具有 平均晶粒尺寸超過100納米并且不超過約400納米的晶粒，其中所述陶瓷材料由基本上由 平均尺寸小于約20nm的陶瓷微晶組成的顆粒材料制造；其中在小于約1300°C的溫度下在 不施加外部壓力的情況下燒結(jié)顆粒材料至全密度，其中最終孔徑不超過陶瓷微晶尺寸的尺 寸；和其中所述陶瓷材料當(dāng)通過約〇. 3至約0. 5mm的厚度測量時，顯示至少30%的可見光 的相對透射。此外，專利和權(quán)利要求中闡釋的要求限制了半透明氧化鋯燒結(jié)體中存在的孔 的直徑和可實現(xiàn)的晶粒尺寸分布，認(rèn)為其排除該材料發(fā)乳光。
[0009] 將涉及氧化鋯陶瓷或加工方法的下述專利和公開的申請的全部內(nèi)容在此通 過引用引入：US6,787,080、US7,655,586、US7,806,694US7,833,621、US7,674,523、 US7, 429, 422、US7, 241，437、US6, 376, 590、US6, 869, 501、US8, 298, 329、US7, 989, 504、 US8, 425, 809、US8, 216, 439、US8, 309, 015、US7, 538, 055、US4, 758, 541、US20110027742、 US20120058883, US20100003630, US20090274993, US20090294357, US20090115084, US20110230340、US20090004098、US20100075170、US20040222098 和 US20130313738。其中， US8, 298, 329和US20130313738描述了半透明納米晶體牙科陶瓷和通過滑模鑄造或粉末壓 實制造其的方法。
[0010] 下述出版物涉及氧化鋯或半透明的氧化鋁陶瓷的加工和特性。
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[0026] 以上列舉的大部分或所有專利和出版物描述了四方相納米氧化鋯材料的各種特 性及其加工方法。所有這些資料來源看來描述了在施加外部壓力的情況下的燒結(jié)，比如HIP 或 SPS。
[0027] 在約550_560nm下的光透射通常是可接受的，以比擬牙科材料，尤其是牙科氧化 鋯材料的透光率，其與人眼的明視覺的顏色分辨率/敏感度相關(guān)。在人中，明視覺實現(xiàn)視網(wǎng) 膜的視錐細(xì)胞介導(dǎo)的顏色感知。人眼使用三種類型的視錐，以感知在三個顏色帶的光。在 約420nm(藍紫色）、534nm(藍綠色）和564nm(黃綠色）的波長下視錐的生物色素具有的 最大吸收值。它們的敏感度范圍重疊，以提供約400nm至約700nm的整個可見光譜的視覺。 當(dāng)視錐受刺激時，感知到顏色，并且感知到的顏色取決于有多少每種類型的視錐受到刺激。 眼睛對綠光（555nm)最敏感，因為綠色幾乎均等地刺激三種視錐中的兩種；因此在560nm下 的光透射用作表征本發(fā)明的高度半透明氧化鋯材料的基礎(chǔ)。
[0028] 乳光是天然牙齒一種重要的光學(xué)特征，其對于復(fù)制美觀的牙科修復(fù)材料是關(guān)鍵 的，以便制造仿生牙科修復(fù)體。該美觀要求通常被稱為"修復(fù)體生動性"。在反射的顏色中產(chǎn) 生藍色外觀和在透射的顏色中產(chǎn)生橙色/棕色外觀是熟知的光學(xué)效應(yīng)。乳光特性通常通過 包含與基質(zhì)相具有不同折射率的第二相（或多個第二相）與可見光譜的較短波長的散射相 關(guān)聯(lián)。在人牙齒中，天然牙釉質(zhì)的乳光與牙釉質(zhì)的元素成分-羥基磷灰石納米晶體的復(fù)雜 空間組織產(chǎn)生的光散射和分散相關(guān)。形成人牙釉質(zhì)的羥基磷灰石微晶以形成釉柱（束）和 釉柱間質(zhì)（interrods)(片）的束或片排列，其組織成蜂窩樣結(jié)構(gòu)。平均晶體尺寸是160nm 長和20-40nm寬。隨著光穿過牙釉質(zhì)，釉柱散射并且透射更短波長的光，使得牙釉質(zhì)發(fā)乳 光。
[0029] 可用CIE標(biāo)準(zhǔn)通過比色分光光度計測量量化乳光的程度。例如，Lee等（見下面 的參考文獻）使用"乳光參數(shù)"（OP)作為乳光的量度。Kobashigawa等（US