科技日报讯 (记者郝晓明)记者从中国科学院金属研究所获悉，该所材料疲劳与断裂实验室刘增乾研究员和张哲峰研究员与美国加州大学伯克利分校、吉林大学相关人员开展合作，采取组成复合化和组织结构仿生化设计，将临床应用的氧化锆陶瓷与生物相容性树脂相结合，通过模仿天然贝壳珍珠层的微观组织结构，设计研发了一种硬度、强度和模量均与人体正常牙齿完全匹配的新型氧化锆—树脂仿生复合义齿材料，有望替代目前应用较为广泛的氧化锆全瓷义齿。
新型义齿材料微观上具有与天然贝壳类似的组织结构，氧化锆以片层形式平行排列或以“砖墙”形式紧密堆叠，其间的空隙以树脂填充。新型义齿材料保留了氧化锆陶瓷优异的生物相容性、耐腐蚀性和美学效果，并且具有一定的塑性变形能力和独特的动态耗能特性，即义齿在受力时能够通过黏弹性变形消耗外力施加的能量，从而起到保护牙床和对磨牙齿的作用。
传统氧化锆陶瓷义齿的硬度、模量远高于人牙，当人们安上这类假牙后，会显著加速对颌以及两侧接触的正常牙齿的磨损。在新型义齿材料与牙齿对磨的实验中，该材料具有比氧化锆陶瓷更低的摩擦系数，能够显著减轻义齿对人体正常牙齿的磨损。特别是新型义齿材料的断裂韧性高于目前报道的所有义齿材料，其仿生结构通过促进裂纹偏转、阻止裂纹张开等机制对裂纹扩展起到有效的阻碍作用。
此外，新型义齿材料较氧化锆全瓷牙也更容易进行机械加工，特别是利用计算机辅助设计与制造(CAD/CAM)的方法即可在医院为患者现场制作，改变了现有氧化锆全瓷义齿只能以“私人定制”的方式进行加工生产，从而实现了批量供货，显著降低了义齿的制备加工成本并缩短了患者的等待时间。
刘增乾指出，新型仿生复合义齿材料有望替代目前应用广泛的氧化锆全瓷义齿，能显著提升义齿的使用效果并延长其使用寿命，具有可观的应用前景和市场潜力。
目前，研究团队正在就新型义齿材料在模拟循环咬合条件下的疲劳性能、着色以及生物相容性等方面开展进一步研究，并与医院合作开展临床应用方面的探索。
