口腔材料學(xué)總論

1、口腔材料學(xué),第一節(jié) 概述,地位發(fā)展史學(xué)科教育分類,重要性內(nèi)容要求發(fā)展方向標(biāo)準(zhǔn)化,、,二、口腔材料學(xué)的重要性,1.口腔材料學(xué)是口腔醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)與臨床的 橋梁學(xué)科2.口腔材料學(xué)是口腔醫(yī)學(xué)發(fā)展的基礎(chǔ)3.口腔材料學(xué)在口腔醫(yī)學(xué)中發(fā)揮先導(dǎo)和 推動(dòng)作用4.口腔材料學(xué)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(jì)70年代復(fù)合樹脂問世使口腔臨床醫(yī)學(xué)進(jìn)入 新階段10. 20世紀(jì)80年代種植

2、材料研究成功推動(dòng)了口腔種 植學(xué)的發(fā)展11. 90年代烤瓷和鈦金屬材料使修復(fù)水平邁向新臺階12. 新世紀(jì)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(xué)學(xué)科教育,口腔醫(yī)學(xué)?？瓶谇会t(yī)學(xué)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(yīng)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(jī)高分子材料 2.無機(jī)非金屬材料 3.金屬材料,（二）按材料的應(yīng)用部位分類,1. 非植入人體的材料（義齒修復(fù)體、粘接體等） 2. 植入人體的材料 （骨牙缺損修復(fù)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(fù)材

4、料等)2.直接、暫時(shí)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(yù)防保健材料 4.充填材料 8.其

5、他,八、口腔材料的標(biāo)準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)化組織,材料標(biāo)準(zhǔn)評價(jià)特定的口腔材料性能的技術(shù)文件,材料生產(chǎn),材料標(biāo)準(zhǔn),臨床應(yīng)用,,,,,,口腔材料的標(biāo)準(zhǔn)化組織,1 國際牙科聯(lián)盟 (FDI)2 國際標(biāo)準(zhǔn)化組織 (ISO):ISO/TC106-dentistry： 84 個(gè) 國家的標(biāo)準(zhǔn)化組織組成,3 中國口腔材料和器械設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(TC99),,4 美國牙科材料標(biāo)準(zhǔn)(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(xué)基礎(chǔ)（替代與再生）口腔材料的生物相容性與活性評價(jià)（統(tǒng)一認(rèn)識）口腔材料的性能檢測與標(biāo)準(zhǔn)化（規(guī)范化、國際化）口腔材料與多學(xué)科結(jié)合（自主創(chuàng)新）,(二) 總體設(shè)計(jì)研究,口腔材料本體相態(tài)與組合的設(shè)計(jì)研究 （

7、多相、復(fù)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(shè)計(jì)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(shè)計(jì)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(yīng)),4. 口腔粘接材料的研究

8、 (化學(xué)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(fù)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(fù)),8. 口腔預(yù)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(xì)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(yīng)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(fù)合材料的研究口腔充填復(fù)合樹脂修復(fù)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(fù)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(fù)材料的研究口腔陶瓷全冠修復(fù)材料的研究口腔鑄造合金修復(fù)材料的研究口腔鑄造陶瓷修復(fù)材料的研究

10、口腔鑄造包埋材料的研究,口腔種植牙修復(fù)材料的研究口腔骨缺損修復(fù)材料的研究口腔贗復(fù)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(jī)械性能三 化學(xué)性能四 生物性能,意義：表示在口腔溫度不同時(shí)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(shí)的體脹系數(shù)

11、(K-1),V 溫度為T時(shí)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(shí)修復(fù)體的體積變化,(三)熱導(dǎo)率thermal conductivity,λ=面積熱流量/溫度梯度,式中: λ 熱導(dǎo)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(shí)間內(nèi)通過一個(gè)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(fù)體相接觸時(shí)，由于不同金屬之間的電位不同，將會出現(xiàn)電位差，導(dǎo)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(fù)體相接觸，以保護(hù)牙髓組織不受損傷,（五）表面張力 surface force,表

13、面張力：擴(kuò)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(kuò)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(gè)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(biāo)準(zhǔn)色度系測定,二、機(jī)械性能,(一) 應(yīng)力 (五)硬度(二)應(yīng)變 (六)應(yīng)變-時(shí)間曲線(三)應(yīng)力-應(yīng)變曲線 (七)撓曲強(qiáng)度和撓度(四)沖擊強(qiáng)度 (八)熱應(yīng)力和裂縫擴(kuò)展,(一)應(yīng)力 stress,應(yīng)力:指物體內(nèi)部各點(diǎn)各個(gè)方向的力學(xué)狀態(tài) α= F / S 式中： F：外力（N） S：受

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

17、,,,,,,,,,,,F,F,F,F,(二)應(yīng)變 strain,應(yīng)變：指材料在外力作用下形狀 變化的量　　　　 ε=△L/Lo 式中：ε： 應(yīng)變 △L：長度增量（mm） Lo ：指定參考狀況下的長度(mm),（三）應(yīng)力-應(yīng)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(qiáng)度 極限強(qiáng)度 斷裂強(qiáng)度（不可逆）延伸率 延性和展性回彈性和韌性 暫時(shí)和永久性形變,（四）沖擊強(qiáng)度,沖擊強(qiáng)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(qiáng)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(fù)荷試驗(yàn) 洛氏硬度 魏氏硬度 努普硬度 動(dòng)負(fù)荷試驗(yàn) 肖氏硬度,,,

21、負(fù)荷,（六）撓曲強(qiáng)度和撓度,撓曲強(qiáng)度（flexure strength）： 反應(yīng)材料在持續(xù)受力后直至斷裂時(shí)的強(qiáng)度 撓度 （deflection）： 物體承受其比例極限內(nèi)的應(yīng)力反復(fù)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(biāo)準(zhǔn)(ISO）,撓度是口腔基托材料特有的性能,（七）熱應(yīng)力和裂縫擴(kuò)展,熱應(yīng)力 溫度變化產(chǎn)生的應(yīng)力形成 裂紋及擴(kuò)展 （口腔環(huán)境的溫度變化 不同質(zhì)的修復(fù)

22、材料其變化不同）,熱,冷,,,,,,,,,三、化學(xué)性能,（一）變色和腐蝕（二）擴(kuò)散和吸附（三）老化（四）化學(xué)性粘接,,（一）變色和腐蝕,變色 腐蝕開始發(fā)生的階段，修復(fù)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(xué)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(xué)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(dāng)造成,磨損腐蝕：金屬表面同時(shí)受流體的磨損和腐蝕作用引起的破壞應(yīng)力腐蝕：當(dāng)應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)同時(shí)存在時(shí)發(fā)生疲勞腐蝕:周期應(yīng)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(kuò)散和吸附,擴(kuò)散：物體原子、分子向周圍移動(dòng)的現(xiàn)象 （主要表現(xiàn)為化學(xué)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(xué)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(xué)性質(zhì)和機(jī)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(xué)、生物,機(jī)械、加工成型,材料的組成和結(jié)構(gòu),（四）化學(xué)性粘接,粘接： 兩個(gè)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(jī)械和化學(xué)性結(jié)合化學(xué)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(jià)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(jìn)入臨床應(yīng)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(shí)間分類 長期接觸：24h～30d 持久接觸：＞30d,,,,分類,口腔材料生物學(xué)評價(jià)試驗(yàn),第一組：體外細(xì)胞毒性試驗(yàn)

28、 采用體外組織細(xì)胞培養(yǎng)的方法，觀察材料對細(xì)胞增殖及形態(tài)的影響，評價(jià)材料的體外細(xì)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(dòng)物試驗(yàn)）,檢測材料對機(jī)體的全身毒性作用及局部組織反應(yīng),第三組（特殊試驗(yàn)）,為口腔臨床應(yīng)用前試驗(yàn)，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(jià)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(shí)所產(chǎn)生相互反應(yīng)的能力。 是材料在生物體內(nèi)處于靜動(dòng)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(xué)性質(zhì)。又稱為生物適應(yīng)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(xué)、生物力學(xué)、生物電學(xué)三個(gè)反應(yīng)系統(tǒng)的生物醫(yī)學(xué)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(shí)涉及組織接受與定向結(jié)合、應(yīng)力傳遞與分布、生

30、物電作用與反應(yīng)相吻合的一系列生物學(xué)行為進(jìn)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(xué)、物理機(jī)械和電性能。 材料與組織的接觸部位、方式、狀態(tài)與時(shí)間以及采用的方法。,生物相容性的檢測方法,體外試驗(yàn)揭示材料與組織之間的反應(yīng)性質(zhì)，了解材料與組織的反應(yīng)關(guān)系。 體內(nèi)試驗(yàn)是為了進(jìn)一步對材料處于動(dòng)態(tài)時(shí)的生物學(xué)行為進(jìn)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(xì)胞培養(yǎng)檢測法,生物相容性的評價(jià),評價(jià)材料生物相容性應(yīng)從微觀至宏觀、從局部至整體、從靜態(tài)至動(dòng)態(tài)等反應(yīng)過程的規(guī)律和結(jié)果進(jìn)行體外和體內(nèi)綜合性評價(jià)。,（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(xué)、電學(xué)和生

32、物力學(xué)相吻合的生物醫(yī)學(xué)范圍,生物功能活性性質(zhì),材料與宿主的細(xì)胞與組織的相互作用過程中，能準(zhǔn)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(yīng)的性質(zhì)；,在機(jī)體各種靜力和動(dòng)力的作用下不斷促進(jìn)組織修復(fù)，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(jìn)宿主細(xì)胞組織再生并恢復(fù)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(dān)宿主的生理功能的生物學(xué)性質(zhì)。這一性