口腔材料學總論

1、口腔材料學,第一節(jié) 概述,地位發(fā)展史學科教育分類,重要性內(nèi)容要求發(fā)展方向標準化,、,二、口腔材料學的重要性,1.口腔材料學是口腔醫(yī)學基礎(chǔ)與臨床的 橋梁學科2.口腔材料學是口腔醫(yī)學發(fā)展的基礎(chǔ)3.口腔材料學在口腔醫(yī)學中發(fā)揮先導和 推動作用4.口腔材料學是口腔臨床醫(yī)師必須掌握 的知識領(lǐng)域,三、口腔材料的發(fā)展史,9. 20世紀70年代復合樹脂問世使口腔臨床醫(yī)學進入 新階段10. 20世紀80年代種植

2、材料研究成功推動了口腔種 植學的發(fā)展11. 90年代烤瓷和鈦金屬材料使修復水平邁向新臺階12. 新世紀智能、納米、梯度功能、電活性材料的研 發(fā)將帶來突破性發(fā)展,五、口腔材料學學科教育,口腔醫(yī)學?？瓶谇会t(yī)學本科（五、七、八年制）研究生（碩士、博士）博士后,七、口腔材料的分類,（一）按材料性質(zhì)分類（二）按材料與口腔組織接 觸方式分類（三）按材料的應用部位分類（四）按材料用途分類,,（一）按材料性質(zhì)分類

3、 1.有機高分子材料 2.無機非金屬材料 3.金屬材料,（二）按材料的應用部位分類,1. 非植入人體的材料（義齒修復體、粘接體等） 2. 植入人體的材料 （骨牙缺損修復體、種植體、根管充填體等）,（三）按材料與口腔組織的接觸方式分類1.直接、長期與口腔組織接觸的材料 （義齒基托和冠橋修復材

4、料等)2.直接、暫時與口腔組織接觸的材料 (印模和蠟型材料等）3.間接與口腔組織接觸的材料 （模型和包埋材料等）,（四）按材料用途分類 1.印模材料 5.粘接材料 2.模型材料 6.種植材料 3.義齒材料 7.齒科預防保健材料 4.充填材料 8.其

5、他,八、口腔材料的標準和標準化組織,材料標準評價特定的口腔材料性能的技術(shù)文件,材料生產(chǎn),材料標準,臨床應用,,,,,,口腔材料的標準化組織,1 國際牙科聯(lián)盟 (FDI)2 國際標準化組織 (ISO):ISO/TC106-dentistry： 84 個 國家的標準化組織組成,3 中國口腔材料和器械設備標準化技術(shù)委員會(TC99),,4 美國牙科材料標準(ADA),5 其他國家：英國 ( BSI) 、法國 ( N

6、F)、日本 ( JIS)、,德 國( DIN)、澳大利亞( SSA)、北歐( NIOM)等,,,九 、關(guān)于口腔材料的研究問題 (一) 宏觀研究口腔材料的研究發(fā)展戰(zhàn)略與對策（面向未來）口腔材料的現(xiàn)代概念與生物醫(yī)學基礎(chǔ)（替代與再生）口腔材料的生物相容性與活性評價（統(tǒng)一認識）口腔材料的性能檢測與標準化（規(guī)范化、國際化）口腔材料與多學科結(jié)合（自主創(chuàng)新）,(二) 總體設計研究,口腔材料本體相態(tài)與組合的設計研究 （

7、多相、復合型組成與結(jié)構(gòu)）2. 口腔材料界面組成與結(jié)構(gòu)的設計研究 （雙向、交叉組成與結(jié)構(gòu)）3. 口腔材料表面修飾與組裝的設計研究 （多層、多功能組成與結(jié)構(gòu)）,(三) 綜合性研究,1. 口腔梯度功能材料的研究 (組成、結(jié)構(gòu)、密度）2. 口腔生物電活性及磁性材料的研究 （生物電磁作用）3. 口腔納米材料的研究 (小尺寸、大表面積、界面、量子效應),4. 口腔粘接材料的研究

8、 (化學與物理粘接)5. 口腔種植材料的研究 (生物性結(jié)合)6. 口腔功能修復與重建材料的研究 (生物再生)7. 口腔整形美容材料的研究 (人工與天然修復),8. 口腔預防保健材料的研究 (簡便與社會化)9. 口腔組織工程支架材料的研究 (種子細胞再生)10. 口腔消毒滅菌材料的研究 (環(huán)境、器具、人

9、員）11.口腔信息材料的研究 （記憶與功能）,(四) 具體應用研究,口腔防齲材料的研究口腔脫敏材料的研究口腔銀汞合金及復合材料的研究口腔充填復合樹脂修復材料的研究口腔玻璃離子體水門汀的研究,口腔根管充填材料的研究口腔牙周治療與修復材料的研究口腔印模材料的研究口腔模型材料的研究口腔義齒基托材料的研究,口腔烤瓷冠橋修復材料的研究口腔陶瓷全冠修復材料的研究口腔鑄造合金修復材料的研究口腔鑄造陶瓷修復材料的研究

10、口腔鑄造包埋材料的研究,口腔種植牙修復材料的研究口腔骨缺損修復材料的研究口腔贗復材料的研究口腔骨固定材料的研究口腔正畸矯治材料及附件的研究口腔保健材料的研究,第二節(jié)材料的性能,一 物理性能二 機械性能三 化學性能四 生物性能,意義：表示在口腔溫度不同時絲材和棒材伸長的變化,體脹系數(shù) cubic expansion coefficient,αV＝dV／(V×dT),式中： αV 溫度為T時的體脹系數(shù)

11、(K-1),V 溫度為T時式樣的體積（mm3）,dV 物體體積的改變,dT 溫度的變化,意義： 表示在口腔溫度變化時修復體的體積變化,(三)熱導率thermal conductivity,λ=面積熱流量/溫度梯度,式中: λ 熱導率 單位：瓦(特)每米開 (爾文)，W/(m×K),面積熱流量=熱流量/面積，瓦(特)每平方米，W/m-2,熱流量：單位時間內(nèi)通過一個面的熱量，

12、 瓦(特)，W意義：增加溫度感覺和避免對組織的刺激,（四）流電性 galvanism,在口腔環(huán)境中存在異種金屬修復體相接觸時，由于不同金屬之間的電位不同，將會出現(xiàn)電位差，導致微電流產(chǎn)生。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,- Zn,Cu +,H2SO4,原電池工作原理示意圖,,意義：避免在口腔內(nèi)存在兩種金屬修復體相接觸，以保護牙髓組織不受損傷,（五）表面張力 surface force,表

13、面張力：擴張表面單位所需要的力， 單位： 每米牛(N/m)潤 濕 性：液體在固體表面擴散的趨勢，為液體 對固體的潤濕性，用接觸角（θ）表 示其大小。接 觸 角：液體與固體表面接觸作切線與固、液 界面之間的夾角。,θ ＝0 ° 固體被液體完全潤濕θ ≤ 90° 液體的潤濕性良好θ ＞ 90° 液體的潤

14、濕性差θ ＝ 180° 液體完全不潤濕,潤濕與接觸角的關(guān)系,意義: 接觸角愈小、潤濕性愈好、 親水親組織性愈好,(六)色彩性,色彩的三個特性： 色調(diào)hue ： 指顏色的名稱 彩度chroma(飽和度):指顏色的純度 明度value(明亮度):物體對光的反射性,（非彩色只有明度的區(qū)別）,幾種常用的描述顏色方法 (1) 肉眼觀察 (2) 色卡、色片、比色板比色 (3) 光譜、光

15、電測定 (4) CIE標準色度系測定,二、機械性能,(一) 應力 (五)硬度(二)應變 (六)應變-時間曲線(三)應力-應變曲線 (七)撓曲強度和撓度(四)沖擊強度 (八)熱應力和裂縫擴展,(一)應力 stress,應力:指物體內(nèi)部各點各個方向的力學狀態(tài) α= F / S 式中： F：外力（N） S：受

16、力面積（mm2） α：應力（MPa）,應力的形式：,拉應力：(tensile stress) 外力為拉力壓應力：(compressive stress) 外力為壓力切應力：(shear stress） 外力為剪切力 （旋轉(zhuǎn)應力、綜合應力）,,,,,,,,,,,,,,,,,,F,F,,,,

17、,,,,,,,,,,,F,F,F,F,(二)應變 strain,應變：指材料在外力作用下形狀 變化的量　　　　 ε=△L/Lo 式中：ε： 應變 △L：長度增量（mm） Lo ：指定參考狀況下的長度(mm),（三）應力-應變的內(nèi)容,彈性變形階段 比例極限 彈性極限（可逆

18、）塑性變形階段 屈服強度 極限強度 斷裂強度（不可逆）延伸率 延性和展性回彈性和韌性 暫時和永久性形變,（四）沖擊強度,沖擊強度（impact strength）：指材料抵抗沖擊破壞的能力 αK=Eb/B×(w-a) 式中: αK 沖擊強度 Eb 斷裂過程吸收的能量

19、 B 式樣的寬度 w 式樣的厚度 a 式樣缺口的深度,一般情況下，在口腔內(nèi)不會出現(xiàn)沖擊破壞現(xiàn)象,(五)硬度,硬度（hardness）:固體材料本體及表面抵抗 彈性變形、塑性變形或破 壞的能力

20、 布氏硬度 靜負荷試驗 洛氏硬度 魏氏硬度 努普硬度 動負荷試驗 肖氏硬度,,,

21、負荷,（六）撓曲強度和撓度,撓曲強度（flexure strength）： 反應材料在持續(xù)受力后直至斷裂時的強度 撓度 （deflection）： 物體承受其比例極限內(nèi)的應力反復作用所發(fā)生的疲勞性彎曲形變,義齒基托材料撓度測試標準(ISO）,撓度是口腔基托材料特有的性能,（七）熱應力和裂縫擴展,熱應力 溫度變化產(chǎn)生的應力形成 裂紋及擴展 （口腔環(huán)境的溫度變化 不同質(zhì)的修復

22、材料其變化不同）,熱,冷,,,,,,,,,三、化學性能,（一）變色和腐蝕（二）擴散和吸附（三）老化（四）化學性粘接,,（一）變色和腐蝕,變色 腐蝕開始發(fā)生的階段，修復體表面 變色或失去光澤腐蝕 材料由于周圍環(huán)境的生物和化學侵四 蝕而造成的破壞或變質(zhì)（口腔用金屬短期內(nèi)將發(fā)生變色和腐蝕）,,,,,,均勻腐蝕：,局部腐蝕：腐蝕只發(fā)生在材 料表面,腐蝕的形態(tài),腐蝕的類型,濕 腐 蝕：有水

23、存在,干 腐 蝕：無水存在,物質(zhì)受外界生物化學作用，迅速 產(chǎn)生全面腐蝕,局部腐蝕的類型孔蝕：表面小孔狀局部腐蝕縫隙腐蝕：發(fā)生在材料的縫隙內(nèi)，隙縫內(nèi)外離子或氣體濃度差別造成晶間腐蝕：發(fā)生于金屬晶粒邊界附近，金屬熱處理或冷加工不當造成,磨損腐蝕：金屬表面同時受流體的磨損和腐蝕作用引起的破壞應力腐蝕：當應力和腐蝕介質(zhì)同時存在時發(fā)生疲勞腐蝕:周期應力與腐蝕的共同作用引起材料的破壞選擇性腐蝕：成分和結(jié)構(gòu)不一的材料，一部分元素被腐蝕浸出

24、，只剩其余組分構(gòu)成海綿狀物質(zhì),（二）擴散和吸附,擴散：物體原子、分子向周圍移動的現(xiàn)象 （主要表現(xiàn)為化學性溶解）吸附：離子、原子或分子之間，借助于靜 電力或分子間的范德華力所產(chǎn)生的 吸著現(xiàn)象 （主要表現(xiàn)為化學性沉積）,（三）老化,老化：材料在加工、儲存和使用過程中物 理、化學性質(zhì)和機械性能下降和破 壞的現(xiàn)象 在口腔環(huán)境中材料均會發(fā)生老化，

25、以高分子材料較明顯。,老化原因,,外因,內(nèi)因,,物理、化學、生物,機械、加工成型,材料的組成和結(jié)構(gòu),（四）化學性粘接,粘接： 兩個固體借助于兩者界面間力的作 用而產(chǎn)生結(jié)合的現(xiàn)象，包括物理、 機械和化學性結(jié)合化學性粘接：粘接劑表面的原子或離子與 被粘體表面的原子或離子間的結(jié)合， 一般以共價鍵或離子鍵形式存在,四、生物性能,（一）生物

26、安全性（biological safety）（二）生物相容性（biocompatibility）（三）生物功能活性（biofunctionability）,(一)生物安全性,生物安全性：材料進入臨床應用前具有安全使用 的性質(zhì) 表面接觸材料 按接觸性質(zhì)分類 外部接入材料

27、 植入材料 短期接觸：＜24h 按接觸時間分類 長期接觸：24h～30d 持久接觸：＞30d,,,,分類,口腔材料生物學評價試驗,第一組：體外細胞毒性試驗

28、 采用體外組織細胞培養(yǎng)的方法，觀察材料對細胞增殖及形態(tài)的影響，評價材料的體外細胞毒性。 方法：鉻釋放法，分子過濾法，瓊酯覆蓋法等，簡便快速靈敏,第二組（體內(nèi)動物試驗）,檢測材料對機體的全身毒性作用及局部組織反應,第三組（特殊試驗）,為口腔臨床應用前試驗，檢測材料對擬使用部位的組織毒性作用,(二)生物相容性,概念 影響因素 范圍 檢測方法表征 評價方法,

29、生物相容性概念,是指材料在宿主的特定環(huán)境和部位，與宿主直接或間接接觸時所產(chǎn)生相互反應的能力。 是材料在生物體內(nèi)處于靜動態(tài)變化過程中，能耐受宿主各系統(tǒng)作用而保持相對穩(wěn)定，不被排斥和破壞的生物學性質(zhì)。又稱為生物適應性和生物可接受性。,生物相容性的范圍,系指材料與宿主產(chǎn)生相互作用所涉及的生物理化學、生物力學、生物電學三個反應系統(tǒng)的生物醫(yī)學范圍。,生物相容性的表征,系指材料與宿主直接或間接接觸時涉及組織接受與定向結(jié)合、應力傳遞與分布、生

30、物電作用與反應相吻合的一系列生物學行為進行表征。,生物相容性的影響因素,材料的類型、形狀、成分結(jié)構(gòu)及其表面特性，材料的化學、物理機械和電性能。 材料與組織的接觸部位、方式、狀態(tài)與時間以及采用的方法。,生物相容性的檢測方法,體外試驗揭示材料與組織之間的反應性質(zhì)，了解材料與組織的反應關(guān)系。 體內(nèi)試驗是為了進一步對材料處于動態(tài)時的生物學行為進行生物相容性檢測。 簡便有效的體外方法有： PH值檢測法

31、 氨基檢測法 蛋白吸附檢測法 體外骨細胞培養(yǎng)檢測法,生物相容性的評價,評價材料生物相容性應從微觀至宏觀、從局部至整體、從靜態(tài)至動態(tài)等反應過程的規(guī)律和結(jié)果進行體外和體內(nèi)綜合性評價。,（三）生物功能活性,概念范圍性質(zhì),生物功能活性概念,生物功能活性是指材料與宿主相互之間發(fā)揮最大生理功能活性的總稱，又可稱為生物活性。,生物功能活性范圍,材料與宿主接觸部位組織的梯度功能組成與結(jié)構(gòu)、生物物理化學、電學和生

32、物力學相吻合的生物醫(yī)學范圍,生物功能活性性質(zhì),材料與宿主的細胞與組織的相互作用過程中，能準確識別、傳遞和交換物質(zhì)和能量，從而產(chǎn)生重組，并能與宿主正常的新陳代謝和生長發(fā)育過程相適應的性質(zhì)；,在機體各種靜力和動力的作用下不斷促進組織修復，保持長期穩(wěn)定并發(fā)揮最大的生物功能作用的性質(zhì)；具有促進宿主細胞組織再生并恢復其形態(tài)與功能的性質(zhì)。,（四）生命性,生命性系指材料融入宿主生命的永久過程，成為宿主的一部分能承擔宿主的生理功能的生物學性質(zhì)。這一性