CN105796371A - 用于牙齿结构的介质以及制造用于牙齿结构的介质的方法 - Google Patents

用于牙齿结构的介质以及制造用于牙齿结构的介质的方法 Download PDF

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Abstract

一种用于牙齿结构的介质，具有：第一部分，其具有第一物理特性，并被配置为与所述牙齿结构中的第一牙齿构件相连接；以及第二部分，其具有第二物理特性，并被配置为与所述牙齿结构中的第二牙齿构件相连接；其特征在于：当所述第一牙齿构件与所述第二牙齿构件结合时，所述第一部分与所述第二部分的组合被配置为减少所述第一牙齿构件中和/或所述第二牙齿构件中产生的应力。本发明中的用于牙齿结构的介质，可作为不同牙齿构件之间的应力释放层，捕捉陶瓷牙齿结构中的初始裂纹或使用周期中产生的裂纹，阻止这些裂纹扩展，从而增加牙齿结构的强度和寿命。

Description

用于牙齿结构的介质以及制造用于牙齿结构的介质的方法
技术领域
本发明涉及一种用于牙齿结构的介质，更具体地，涉及一种用于修补牙齿结构或牙体修复的梯度薄膜。
背景技术
在牙齿结构中，一般具有不同的牙齿构件。这些牙齿构件具有不同的物理特性和不同的物理强度，如最外层的牙釉质比牙本质坚硬。在修复的牙齿/牙体中，一般会使用陶瓷来替代受损的牙釉质。
在一些修复的牙齿中，陶瓷牙齿构件可利用具生物相容性的牙科粘合剂粘接合到牙质上，以代替牙釉质作为牙齿最外层的坚硬的牙齿构件。日常的咀嚼活动会施加负载到这些陶瓷牙齿构件上，并在陶瓷牙齿构件中产生应力，而过大的应力会使陶瓷牙齿构件中的裂纹产生/扩展，或在陶瓷牙齿构件中形成新的裂纹。当这些裂纹发展成一定大小，会令陶瓷牙齿构件破损，甚至令陶瓷牙齿构件彻底地损毁。虽然，单层的牙科粘合剂可提供足够的粘接力以将陶瓷牙齿构件固定到牙质上，但无法阻止陶瓷牙齿构件中的裂纹扩展。
发明内容
因此，本发明的实施例提供了一种新的用于牙齿结构的介质以克服上述的技术问题。在一个方面，本发明提供了一种用于牙齿结构的介质，具有：第一部分，其具有第一物理特性，并被配置为与所述牙齿结构中的第一牙齿构件相连接；以及第二部分，其具有第二物理特性，并被配置为与所述牙齿结构中的第二牙齿构件相连接；当所述第一牙齿构件与所述第二牙齿构件结合时，所述第一部分与所述第二部分的组合被配置为减少所述第一牙齿构件中和/或所述第二牙齿构件中产生的应力。
优选地，所述介质被配置为作用于所述牙齿结构的所述第一牙齿构件与所述第二牙齿构件之间的应力释放层。
优选地，所述介质被配置为抑制位于所述第一牙齿构件中的裂纹的扩展。
优选地，所述介质为薄膜。
优选地，所述介质具有至少两层材料，所述至少两层材料限定所述第一部分以及所述第二部分。
优选地，所述第一物理特性异于所述第二物理特性。
优选地，所述第一物理特性由所述第一部分往所述第二部分沿着所述介质的厚度梯度改变成所述第二物理特性。
优选地，所述第一物理特性以及所述第二物理特性包括杨氏模量、硬度、机械强度或密度之中至少一种。
优选地，所述介质具有聚合物复合材料。
优选地，所述聚合物复合材料具有包括双酚A-双甲基丙烯酸缩水甘油酯、双甲基丙烯酸二缩三乙二醇酯、环氧树脂或基于树脂的聚合物之中至少一种聚合物材料。
优选地，所述聚合物复合材料具有无机填充材料。
优选地，所述无机填充材料被配置为调整所述介质的所述第一物理特性和/或所述第二物理特性。
优选地，所述无机填充材料被配置为提高所述介质的物理性能从而使所述介质被配置为承受被施加于介质上更高的载荷、减少所述聚合物复合材料的形变、和/或抑制位于所述聚合物复合材料中的裂纹的扩展。
优选地，所述无机填充材料包括氮化硅、碳化硅、二氧化硅、二氧化锆、氧化铝、银、氯己定、氟化镱、氟化钙、磷酸钙、硅酸钙、无水磷酸二钙、羟基磷灰石或氧化钛之中至少一种。
优选地，所述无机填充材料具有球状，须状，块状，管状，纤维状或杆状之中至少一种形状。
优选地，所述无机填充材料具有位于5纳米至200微米范围的尺寸。
优选地，所述介质具有位于0–90％重量百分比的范围的所述无机填充材料。
优选地，所述介质具有位于5微米至500微米范围的厚度。
优选地，所述第一牙齿构件包括陶瓷牙齿结构。
优选地，所述第二牙齿构件包括牙本质和/或牙齿填充材料。
在另一方面，本发明提供了一种制造用于牙齿结构的介质的方法，包括：通过混合所述无机填充材料与所述聚合物材料以形成聚合物复合材料；通过沉积所述聚合物复合材料以形成薄膜层；以及固化已沉积的所述薄膜层的步骤。
优选地，包括通过重复之前的步骤以于底层已沉积的薄膜层上沉积至少一层额外的薄膜层的步骤。
优选地，包括用表面改性剂处理所述无机填充材料的步骤。
优选地，包括对所述聚合物复合材料进行脱气消泡处理的步骤。
优选地，所述无机填充材料与所述聚合物材料通过利用高速分散机、三辊混合机或超声处理中至少一种方法进行混合。
优选地，所述聚合物复合材料为具有高强度，并具有光固化、热固化或自固化中的至少一种特性的树脂。
本发明中的用于牙齿结构的介质能够提供许多优点。其中一个优点由于介质沿其厚度具有不同的物理/力学特性，因此能够适合接合牙齿结构中不同的牙齿构件。通过将介质配置成具有沿其厚度梯度改变的物理/力学特性，可有效地释放或减少当牙齿结构受力时产生于不同牙齿构件中的应力。例如在修复的牙体中，当表层的陶瓷牙齿结构受力时，适当的介质可将陶瓷牙齿结构的应力释放，减少陶瓷牙齿结构中的裂纹因过多压力而形成或扩展，避免牙体修复的的陶瓷牙齿结构产生结构性破坏，并增加修复的牙体的寿命。另外，利用本发明中的用于牙齿结构的介质，可捕捉陶瓷牙齿结构中的初始裂纹或长期使用过程中产生的裂纹，阻止这些裂纹的生长或扩展。另外本发明中的牙齿结构的介质可通过混和不同的成分来对用于连接不同的牙齿结构的部分或表面以及其本体进行不同的优化，因此适合不同的牙体修复结构和/或方案。
附图说明
参照本说明书的余下部分和附图可以对本发明的性能和优点作进一步的理解；这些附图中同一个组件的标号相同。在某些情况下，子标记被放在某个标号与连字符后面以表示许多相似组件的其中一个。当提到某个标号但没有特别写明某一个已有的子标记时，就是指所有这些类似的组件。
图1展示了根据本发明的一个实施例的用于牙齿结构的介质的剖面图；
图2A展示了包括了图1所示的介质的牙齿结构的示例的剖面图；
图2B展示了包括了图1所示的介质的牙齿结构的另一示例的剖面图；
图2C展示了包括了图1所示的介质的牙齿结构的另一示例的剖面图；
图3展示了图1所示的介质中所包括的无机填充材料的形状的示例图；
图4展示了根据本发明的一个实施例的制造用于牙齿结构的介质的方法的流程图；
图5展示了图1所示的介质的扫描电子显微剖面图；以及
图6展示了图1所示的介质的性能与典型牙科介质的性能比较图表。
具体实施方式
本发明的实施例使用了具有不同物理特性的不同层或不同部分组成的介质。从以下的叙述可以轻易得知本发明的各个实施例所提供的其它不同的好处和优点。
参考图1本发明提供了一种用于牙齿结构的介质100，具有：第一部分100A，其具有第一物理特性，并被配置为与所述牙齿结构200中的第一牙齿构件200A相连接；以及第二部分100B，其具有第二物理特性，并被配置为与所述牙齿结构200中的第二牙齿构件200B相连接；当所述第一牙齿构件200A与所述第二牙齿构件200B结合时，所述第一部分100A与所述第二部分100B的组合被配置为减少所述第一牙齿构件200A中和/或所述第二牙齿构件200B中产生的应力。
如图1至图2C所示，介质100位于牙齿结构200中的第一牙齿构件200A与第二牙齿构件200B之间。例如，在一个经修复后的牙体或牙齿结构200中，第一牙齿构件200A优选地包括陶瓷牙齿结构，而第二牙齿构件200B优选地包括牙质(或牙本质、象牙质等)、牙齿填充材料、或具有牙质及牙齿填充材料的组合的被修复过的牙体。或者，介质100可用于其他牙齿结构中的牙齿构件如牙釉质(珐琅质)、其他牙齿修复结构、牙齿补丁等的牙齿构件之间。
优选地，介质100为薄膜，并具有多于一层的薄膜层102。图1所示出的薄膜100具有六层薄膜层102，其中最上层可视作介质100的第一部分100A，而最下层可视作介质100的第二部分100B。因此，在其他可能的薄膜结构中，介质100或薄膜具有至少两层材料，或者介质100是一层具物理特性连续地梯度改变的薄膜。薄膜最上层的第一部分100A具有第一物理特性而薄膜最下层的第二部分100B具有第二物理特性，例如在一种梯度改变的配置中，第一部分100A所具有的第一物理特性由第一部分100A往第二部分100B沿着所述介质100的厚度梯度改变成第二部分100B所具有的第二物理特性。薄膜的最上层被配置为与所述牙齿结构200中的陶瓷牙齿结构相连接，而薄膜的最下层被配置为与所述牙齿结构200中的牙质相连接。
因为陶瓷牙齿结构与牙质具有不同的物理特性或力学特性，包括杨氏模量、硬度、机械强度或密度等的特性，当这两种具不同物理特性的物质物理上直接或间接地接合时，应力会产生于这些结构中，或在其接合界面中。一旦这些结构在受外力影响时，便会产生大的应力集中。过度的应力就会导致裂纹在这些结构中产生，或使这些结构中的已经存在的裂纹扩展或传播，从而导致这些结构破损，甚至完全破坏。
在一个示例中，介质100被配置为薄膜最上层的第一部分100A及最下层的第二部分100B具有不同的物理特性，如上文所述的第一物理特性被配置为异于第二物理特性。薄膜的最上层或介质100的第一部分100A优选具有第一物理特性以适合薄膜100的最上层与牙齿结构200中较硬的第一牙齿构件200A(如陶瓷牙齿结构)相连接，而薄膜的最下层或介质100的第二部分100B所优选具有第二物理特性以适合薄膜100的最下层与牙齿结构200中较软的第二牙齿构件200B(如牙本质)相连接。不同的薄膜层102因此具有不同的物理特性，而这些物理特性可包括如上文所述的杨氏模量、硬度、机械强度或密度之中至少一种。通过匹配不同牙齿构件与相连接的薄膜层102所具有的物理特性，可将介质100配置为作用于牙齿结构200的第一牙齿构件200A与第二牙齿构件200B之间的应力释放层，因此将不同牙齿构件的物理特性差通过中间的介质100或薄膜转成具有梯度改变的物理特性。
优选地，介质100被配置为抑制位于第一牙齿构件200A中(如陶瓷牙齿结构)的裂纹的扩展。通过匹配不同牙齿构件与相连接的薄膜层102所具有的物理特性，因此薄膜层102与其所连接的牙齿构件的物理特性的差异被减少，当第一牙齿构件200A与第二牙齿构件200B结合(如咀嚼)时，介质100的第一部分100A可有效地减少或释放产生于第一牙齿构件200A中的应力，并避免第一牙齿构件200A中已存在的裂纹(如在生产陶瓷牙齿结构中已存在的裂纹)因与所连接的介质100有过大的物理特性差而无法有效地释放产生于第一牙齿构件200A中的应力而变大，因此能抑制位于所述第一牙齿构件200A中的裂纹的扩展。同理，具有相同/相似物理特性的第二部分100B可有效地减少或释放产生于第一牙齿构件200A中的应力。因此，介质100的第一部分100A与第二部分100B的组合可减少第一牙齿构件200A中和/或第二牙齿构件200B中产生的应力。
参考图2A至图2C，用于牙齿结构200的介质100具有位于5微米至500微米的范围的厚度，并根据不同的配置，介质100可以不同的方式接合在牙齿结构200，如修复的牙体中。如图2A所示，介质100可选地具有粘接表面/粘接层，因此介质100的第一部份100A(如薄膜的最上层)直接与牙齿结构200中的第一牙齿构件200A(如陶瓷牙齿结构)粘接，而且介质100的第二部份100B(如薄膜的最下层)直接与牙齿结构200中的第二牙齿构件200B(如牙质、牙齿填充材料)粘接。或者介质100只有一面作为粘接表面，如图2B所示，介质100的第一部分100A透过牙科粘接剂104接合到第一牙齿构件200A。或者介质100不具备粘接表面，如图2C所示，介质100的第一部分100A透过牙科粘接剂104接合到第一牙齿构件200A，并且介质100的第二部分100B透过牙科粘接剂104接合到第二牙齿构件200B。可选地，介质100的粘接层也可通过额外的牙科粘接剂104辅助接合到不同的牙齿构件。
优选地，介质100具有聚合物复合材料，其具有包括双酚A-双甲基丙烯酸缩水甘油酯(Bis-GMA)、双甲基丙烯酸二缩三乙二醇酯(TEGDMA)、环氧树脂(epoxy)或基于树脂的聚合物之中至少一种聚合物材料，或者，介质100可具有其他已知的聚合物如氨基甲酸酯双甲基丙烯酸酯(UDMA)、甲基丙烯酸β-羟乙酯(HEMA)等牙本质粘接剂或聚合物材料。
可选地，被配置为构成介质100的聚合物复合材料还具有无机填充材料，包括氮化硅，碳化硅，硅石，二氧化硅，二氧化锆，氧化铝，银，氯己定，氟化镱，氟化钙，磷酸钙，硅酸钙，无水磷酸二钙，羟基磷灰石或氧化钛之中至少一种，并具有如球状，须状，块状，管状，纤维状或杆状之中至少一种形状。无机填充材料用于更改聚合物复合材料的如杨氏模量、硬度、机械强度或密度等的物理特性，通过混进不同材料、不同比例的无机填充材料到聚合物材料中，优选地为位于0–90％的范围的重量百分比的所述无机填充材料在介质100的不同部分/薄膜层102中，以及混进不同形状及大小的无机填充材料，优选地为位于5纳米至200微米的范围的尺寸(如图3所示的柱体/球体/圆块的直径(D)、杆状柱体的长度(L)、圆块的厚度(T)等)，在介质100的不同部分/薄膜层102中会因渗进不同的无机填充材料而具有被无机填充材料更改成不同的第一物理特性和/或第二物理特性。有利地，这些无机填充材料有助增加介质100/薄膜层102/聚合物复合材料的强度从而使介质100可承受产生于介质100中更高的载荷、减少聚合物复合材料/薄膜层102的形变、和/或抑制位于聚合物复合材料/薄膜层102中的裂纹的扩展。
参考图4，本发明提供了一种制造用于牙齿结构200的介质100(如前文示例中的用于牙齿结构的介质)方法400，包括通过混合无机填充材料404与聚合物材料406以形成聚合物复合材料412；通过沉积聚合物复合材料412以形成薄膜层402；以及固化已沉积的薄膜层402的步骤。
优选地，可利用高速分散机(highspeeddisperser)、三辊混合机(threerollingmiller)或超声处理等混合无机填充材料404与聚合物材料406(步骤400B)。在一个示例中，混合无机填充材料404与聚合物材料406之前可先将无机填充材料404以表面改性剂408处理以改变无机填充材料404的表面特性，优选地将无机填充材料404与表面改性剂408(以及载体溶剂410)混合并进行超声处理(步骤400A)，使无机填充材料404在与聚合物材料406的混合物/聚合物复合材料412中更均匀地分布/分散，和/或提升无机填充材料404的润湿性从而使制造介质100的过程更容易。
优选地，生成无机填充材料404与聚合物材料406的混合物/聚合物复合材料412后，可对聚合物复合材料412进行脱气消泡处理(步骤400C)。混合好的聚合物复合材料412可放置于低压/真空环境中一段特定时间，优选地为0–96小时，在混合无机填充材料404与聚合物材料406时(如步骤400B)渗进的空气或其他气体会因外周的负压环境而排到聚合物复合材料412外。有利地，经脱气消泡处理的聚合物复合材料412有较少困在聚合物复合材料412内气体，因此利用经脱气消泡处理的混合物/聚合物复合材料412沉积生成的薄膜层102/介质100具有较佳的物理/机械强度。
经过不同步骤生成及处理过的聚合物复合材料412可以通过有效的控制并沉积成薄膜层402(步骤400D)，然后固化已沉积的薄膜层402(步骤400E)。基于薄膜层402的材料，即混合物/聚合物复合材料412的成份，如混合物中的聚合物复合材料412/聚合物材料406可为具有高强度、光固化、热固化或自固化等至少一种特性的树脂，在制造过程中可利用不同的方法，例如使用加热板，不同光谱的光源等将已沉积的薄膜层402固化。
根据不同介质100的结构(如图1所示介质100具六层薄膜层102，或可具有其他不同层数的薄膜层102)，以上制造介质100的方法(步骤400A–步骤400E)可被重复特定次数，以在已沉积的薄膜层402上沉积至少一层额外的薄膜层402A。在这些不同的薄膜层102中，其混合物/聚合物复合材料的成份(如无机填充材料404与聚合物材料406的材料及混合比例等)、无机填充材料404的表面处理条件参数、混合条件参数、脱气消泡处理条件参数、沉积条件、沉积厚度、固化处理条件参数等可因应用于不同结构而改变，从而生成具不同物理特性的薄膜层102。可选地，固化处理(步骤400E)可以在沉积每一层薄膜层(402，402A)之后进行，或可以在沉积多于一层或所有薄膜层(402，402A)后进行。
图5示出了根据本发明的示例提供的方法制造的用于牙齿结构200的介质100的扫描电子显微(SEM)剖面图。如图所示，介质100具有接合界面分明的六层薄膜层102，每层薄膜102的厚度约为12.5微米至47.2微米，介质100总厚度约为166.6微米。
图6示出了根据本发明的示例提供的用于牙齿结构的介质100与典型的介质的测试结果比较图。图中较浅色的灰色柱代表本发明的示例提供的用于牙齿结构的介质100的测试数据，而较深色的黑色柱代表典型的介质如一种具单层结构的介质的测试数据。实验通过在两种不同介质上施加不同重量的负载及负载率而达成。如图6所示，本发明的示例提供的用于牙齿结构的介质100，在加载速率为1N/s或10N/s的负载条件下，均能比典型的介质承受较大的负载，因此能作用为牙齿结构中的应力释放层，并有效地阻止位于牙齿构件中裂纹的产生和扩展。
有利地，本发明提供的用于牙齿结构的介质可作为修复牙体中的牙质(牙本质，象牙质)及陶瓷牙齿结构之间的过渡层，从而释放或减少这些牙齿构件中所产生的具有破坏性的应力。通过优化介质中不同部分的物理特性，介质可有效地捕捉陶瓷牙齿结构存在的裂纹，抑制这些裂纹的进一步扩展，避免修复的牙体或陶瓷牙齿结构因这些裂纹的扩展而损坏甚至完全损毁，从而增加这些被修复的牙体或陶瓷牙齿结构的寿命，起到保护整个修复牙体的作用。
因此，在介绍了几个实施例之后，本领域的技术人员可以认识到，不同的设计、相异的结构、等同物，都可以被使用而不会背离本发明的本质。相应的，以上的描述不应该被视为对本申请的权利要求所确定的本发明范围的限制。

Claims (26)

1.一种用于牙齿结构的介质，具有：
第一部分，其具有第一物理特性，并被配置为与所述牙齿结构中的第一牙齿构件相连接；以及
第二部分，其具有第二物理特性，并被配置为与所述牙齿结构中的第二牙齿构件相连接；
其特征在于：当所述第一牙齿构件与所述第二牙齿构件结合时，所述第一部分与所述第二部分的组合被配置为减少所述第一牙齿构件中和/或所述第二牙齿构件中产生的应力。
2.如权利要求1所述的介质，其特征在于：所述介质被配置为作用于所述牙齿结构的所述第一牙齿构件与所述第二牙齿构件之间的应力释放层。
3.如权利要求1所述的介质，其特征在于：所述介质被配置为抑制位于所述第一牙齿构件中的裂纹的扩展。
4.如权利要求1所述的介质，其特征在于：所述介质为薄膜。
5.如权利要求1所述的介质，其特征在于：所述介质具有至少两层材料，所述至少两层材料限定所述第一部分以及所述第二部分。
6.如权利要求1所述的介质，其特征在于：所述第一物理特性异于所述第二物理特性。
7.如权利要求1所述的介质，其特征在于：所述第一物理特性由所述第一部分往所述第二部分沿着所述介质的厚度梯度改变成所述第二物理特性。
8.如权利要求1所述的介质，其特征在于：所述第一物理特性以及所述第二物理特性包括杨氏模量、硬度、机械强度或密度之中至少一种。
9.如权利要求1所述的介质，其特征在于：所述介质具有聚合物复合材料。
10.如权利要求9所述的介质，其特征在于：所述聚合物复合材料具有包括双酚A-双甲基丙烯酸缩水甘油酯、双甲基丙烯酸二缩三乙二醇酯、环氧树脂或基于树脂的聚合物之中至少一种聚合物材料。
11.如权利要求9所述的介质，其特征在于：所述聚合物复合材料具有无机填充材料。
12.如权利要求11所述的介质，其特征在于：所述无机填充材料被配置为调整所述介质的所述第一物理特性和/或所述第二物理特性。
13.如权利要求12所述的介质，其特征在于：所述无机填充材料被配置为提高所述介质的物理性能从而使所述介质被配置为承受被施加于介质上更高的载荷、减少所述聚合物复合材料的形变、和/或抑制位于所述聚合物复合材料中的裂纹的扩展。
14.如权利要求11所述的介质，其特征在于：所述无机填充材料包括氮化硅、碳化硅、二氧化硅、二氧化锆、氧化铝、银、氯己定、氟化镱、氟化钙、磷酸钙、硅酸钙、无水磷酸二钙、羟基磷灰石或氧化钛之中至少一种。
15.如权利要求11所述的介质，其特征在于：所述无机填充材料具有球状，须状，块状，管状，纤维状或杆状之中至少一种形状。
16.如权利要求15所述的介质，其特征在于：所述无机填充材料具有位于5纳米至200微米范围的尺寸。
17.如权利要求11所述的介质，其特征在于：所述介质具有位于0–90％重量百分比的范围的所述无机填充材料。
18.如权利要求1所述的介质，其特征在于：所述介质具有位于5微米至500微米范围的厚度。
19.如权利要求1所述的介质，其特征在于：所述第一牙齿构件包括陶瓷牙齿结构。
20.如权利要求1所述的介质，其特征在于：所述第二牙齿构件包括牙本质和/或牙齿填充材料。
21.一种制造如权利要求11–17中任意一条所述的用于牙齿结构的介质的方法，包括以下步骤：
通过混合所述无机填充材料与所述聚合物材料以形成聚合物复合材料；
通过沉积所述聚合物复合材料以形成薄膜层；以及
固化已沉积的所述薄膜层。
22.如权利要求21所述的制造介质的方法，其特征在于：进一步包括以下步骤：
通过重复如权利要求21所述的步骤以于底层已沉积的薄膜层上沉积至少一层额外的薄膜层。
23.如权利要求21所述的制造介质的方法，其特征在于：进一步包括以下步骤：
在通过混合所述无机填充材料与所述聚合物材料以形成聚合物复合材料的步骤之前用表面改性剂处理所述无机填充材料。
24.如权利要求21所述的制造介质的方法，其特征在于：进一步包括以下步骤：
在所述通过沉积所述聚合物复合材料以形成薄膜层的步骤之前对所述聚合物复合材料进行脱气消泡处理。
25.如权利要求21所述的制造介质的方法，其特征在于：所述无机填充材料与所述聚合物材料通过利用高速分散机、三辊混合机或超声处理中至少一种方法进行混合。
26.如权利要求21所述的制造介质的方法，其特征在于：所述聚合物复合材料为具有高强度，并具有光固化、热固化或自固化中的至少一种特性的树脂。
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