氧化锆陶瓷凭借优异的物理机械性能、生物相容性及美学效果,已成为口腔修复领域的常用材料。然而,其化学惰性强、表面疏水性高等特性导致粘接界面易失效,修复体脱位风险较高,传统硅基陶瓷处理技术对其粘接性能提升效果有限。因此,探寻安全有效的氧化锆表面改性方法,增强粘接耐久性,是口腔修复领域的研究热点。近期,孟凡豪等学者在《上海口腔医学》2025年第5期发表相关研究,旨在探讨不同时长低温等离子体处理对氧化锆粘接耐久性的影响,为临床应用提供参考。
研究方法
试件制备与分组
制作24个Ⅰ类(10mm×10mm×2mm)和80个Ⅱ类(3mm×3mm×2mm)氧化锆陶瓷块,将试件平均分为4组:空白对照组(A组)、喷砂组(B组)、等离子体处理60s组(C组)和等离子体处理120s组(D组)。将粘接完成的Ⅱ类氧化锆试件每组又分为冷热循环组和非冷热循环组。
检测方法
采用扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)、原子力显微镜(AFM)和水接触角测试仪对氧化锆表面进行检测,分析表面形貌、元素组成、粗糙度和亲水性。同时,计算剪切粘接强度,评估不同处理方式对氧化锆粘接性能的影响。
研究结果
表面形貌与粗糙度
B组表面凹凸不平,粗糙度较A组显著增大(P<0.05);C、D组的表面形貌无明显改变,粗糙度与A组相比无显著差异(P>0.05)。这表明氩气低温等离子处理对氧化锆表面粗糙度影响不大,而喷砂处理会显著改变其表面形貌。
各组试件接触角图像
表面亲水性
接触角测试显示,A组接触角最大(74.39°±2.93°),亲水性最差;C、D组表面亲水性显著提升(接触角分别为25.15°±2.69°、22.82°±2.26°),且两组间无显著差异;B组接触角介于A组与C、D组之间。
各组试件表面接触角数值
剪切粘接强度
对于非冷热循环组,B、C、D组的剪切粘接强度较A组显著提高,但三组间无显著差异。对于冷热循环组,B组剪切粘接强度最高,D组次之,C组再次之,A组最低,各组间差异有统计学意义(P<0.05)。这说明喷砂和等离子体处理均能提高氧化锆的短期粘接强度,而在经过冷热循环老化后,延长等离子体处理时长可更好地维持粘接强度。
各组试件剪切粘接强度柱状图
断裂模式
非冷热循环组中,A组全部表现为粘接断裂,B、C、D组均以混合断裂为主。冷热循环后,各组粘接断裂比例增加,A、C组全部表现为粘接断裂,B、D组以粘接断裂为主,混合断裂少见。断裂模式的变化进一步验证了不同处理方式对粘接耐久性的影响。
各组试件断裂模式柱状图
扫描电镜下(×5000)观察到的混合断裂(A)和粘接断裂(B)
研究结论
该研究证实,氩气低温等离子体处理可在不改变氧化锆表面形貌和粗糙度的前提下,通过去除表面有机污染、增加含氧官能团,显著提升表面亲水性,进而提高短期粘接强度。尤为重要的是,延长等离子体处理时长(从60s至120s)能有效改善氧化锆粘接耐久性,在冷热循环老化后仍保持较高的粘接强度。
与传统喷砂处理相比,低温等离子体处理无晶体相变风险,不会产生表面微裂纹,且无Al?O?颗粒残留问题,具有工艺简单、安全无污染等优势。临床应用中,对于需长期稳定粘接的氧化锆修复体,可采用120s氩气低温等离子体处理,以获得更可靠的粘接效果,减少修复体脱落风险。该研究为氧化锆表面改性提供了优化方案,对提升口腔修复治疗的长期成功率具有重要意义。
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参考文献:[1] 孟凡豪,文玉珍,孙玉环,刘敏,高瑞,王聪,鲍俊翰,陈剑锋.不同时长低温等离子体处理对氧化锆粘接耐久性的影响[J].上海口腔医学,2025,34(05):477-482.
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