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仿生梯度氧化锆增强树脂块、桩核及其设计方法与应用

摘要本发明公开了一种仿生梯度氧化锆增强树脂块、桩核及其设计方法与应用。该设计方法首先通过对树脂基质的优选和氧化锆的表面改性得到一种具有流动性、可加工性、不同弹性模量的氧化锆增强复合树脂材料,进一步采用有限元数字化模型优化调整梯度桩核的分层及弹性模量设计,随后采用分层堆塑技术按照优选的设计制备出仿生梯度氧化锆增强树脂块;该设计方法使得该树脂块能够更好地满足天然牙本质本身弹性模量梯度分布的需求,提高修复效果的仿生性和稳定性。本发明制备的仿生梯度氧化锆增强树脂桩核不仅具有个性化、一体化、仿生性、美观性、生物相容性和良好的机械性能,同时能广泛地应用于牙体缺损修复领域。

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专利类型 发明专利
申请/专利号 CN202410668150.3
申请日期 2024-05-28
公开/公告号 CN118557445A
公开/公告日 2024-08-30
主分类号 A61K6/887(2020.01) A A61 A61K A61K6
分类号 A61K6/887(2020.01) A61C5/20(2017.01) A61K6/62(2020.01) A61K6/818(2020.01) A61K6/836(2020.01) C08F222/22(2006.01) C08F222/20(2006.01) C08F220/34(2006.01) C08F2/48(2006.01) C08K9/06(2006.01) C08K3/22(2006.01) C08K3/40(2006.01) A61K6/887 A61C5/20 A61K6/62 A61K6/818 A61K6/836 C08F222/22 C08F222/20 C08F220/34 C08F2/48 C08K9/06 C08K3/22 C08K3/40
申请/专利权人 中山大学附属口腔医院
主申请人地址 510030 广东省广州市陵园西路56号中山大学附属口腔医院
专利代理机构 广州市华学知识产权代理有限公司
代理人 文静
国别省市代码 广东;44
主权项:
1.一种仿生梯度氧化锆增强树脂块的设计方法,其特征在于,包括如下步骤, (1)氧化锆增强复合树脂材料体系的构建:将20~40w%的树脂基质与60~80wt%的增强填料在真空管脱泡搅拌机搅拌,避光保存备用,通过初步光固化处理、后续固化处理以及加热处理可获得具有可加工性、不同弹性模量的氧化锆增强复合树脂材料; (2)仿生梯度氧化锆增强树脂桩核的模型设计:使用Solidworks软件构建桩核冠修复模型,将模型进一步导入有限元分析软件Ansys Workbench以进行应力分析;设置梯度桩核的分层为三段式设计,将步骤(1)获得的不同氧化锆增强树脂的弹性模量数值赋予梯度桩核,同时赋予模型其他部分材料属性,并对模型进行网格划分,然后施加静态载荷模拟咀嚼时牙齿受力,分析牙齿内部应力分布情况,调整优化梯度桩核的分层及弹性模量属性直至应力在牙齿内部分布均匀,以此筛选出与牙齿梯度匹配的的仿生梯度桩核模型; (3)仿生梯度氧化锆增强树脂块的制备:将步骤(1)获得的具有不同弹性模量的氧化锆增强树脂根据步骤(2)中获得的仿生梯度桩核的分层设计注入不锈钢模具中,每注入1mm材料,进行初步光固化处理,随后注入下一层材料并重复上述固化流程,直至注满整个模具,随后将树脂块从不锈钢模具中取出,并对其进行后期固化处理及热处理,最终获得仿生梯度氧化锆增强树脂块。 2.根据权利要求1所述的仿生梯度氧化锆增强树脂块的设计方法,其特征在于,步骤(1)中所述树脂基质由97~99.5wt%树脂单体和0.5~3wt%光引发剂组成;所述树脂单体由(30~70)wt%:(30~70)wt%的二甲基丙烯酸氨基甲酸酯和双甲基丙烯酸二缩三乙二醇酯组成;所述光引发剂由(40~60)wt%:(40~60)wt%的樟脑醌和甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯组成。 3.根据权利要求1所述的仿生梯度氧化锆增强树脂块的设计方法,其特征在于,步骤(1)中所述增强填料包含0~10wt%的硅烷化纳米氧化锆和90~100wt%的牙科玻璃粉。 4.根据权利要求3所述的仿生梯度氧化锆增强树脂块的设计方法,其特征在于,所述硅烷化纳米氧化锆制备流程为:将纳米氧化锆、纯水、无水乙醇和硅烷偶联剂按照质量体积比为1~5g:100ml:100ml:5mL配制;先将纳米氧化锆、纯水、无水乙醇超声混合30~60min,逐滴加入硅烷偶联剂;60~80℃磁力搅拌6~12h,静置过夜;去上清,离心5000~10000rpm,每次10~30min,无水乙醇清洗5次,收集粉末;50~80℃烘干,研磨成粉,制备得到硅烷化纳米氧化锆; 所述牙科玻璃粉由10wt%氧化铝、10wt%氧化硼、25wt%氧化钡和55wt%二氧化硅组成。 5.根据权利要求1所述的仿生梯度氧化锆增强树脂块的设计方法,其特征在于,步骤(1)中所述的初步固化处理为使用辐射度为1400~1500mW/cm2的LED固化灯,在材料表面0~1mm照射40s;后续固化处理温度为37~60℃、时间12~24h;加热处理温度为120~150℃、时间为12~24h。 6.根据权利要求1所述的仿生梯度氧化锆增强树脂块的设计方法,其特征在于,步骤(2)中所述三段式设计具体为,第一层厚度5~7mm,第二层厚度3~5mm,第三层厚度3mm;弹性模量的三段式设计为:第一层9.8~20GPa,第二层8.5~18GPa,第二层6.7~16GPa;所述静态载荷为50~400N,加载方向为水平加载、垂直加载或斜向加载。 7.根据权利要求1所述的仿生梯度氧化锆增强树脂块的设计方法,其特征在于,步骤(3)中所述初步光固化处理为使用辐射度为1400~1500mW/cm2的LED固化灯,在材料表面0~1mm,照射9个点,每个点照射80s;后期固化处理温度为37~60℃、时间为12~24h;热处理温度为120~180℃、时间为12~24h,使其完全固化。 8.一种仿生梯度氧化锆增强树脂块,其特征在于,根据权利要求1至7任一项所述的设计方法设计得到。 9.一种仿生梯度氧化锆增强树脂桩核,其特征在于,该桩核通过CAD/CAM切削权利要求8所述的仿生梯度氧化锆增强树脂块获得。 10.一种根据权利要求9所述的仿生梯度氧化锆增强树脂桩核在牙体缺损修复领域中的应用。
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