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基本信息

項目名稱：
Si0x/PMMA牙體修復(fù)納米復(fù)合材料的研究及應(yīng)用
小類：
能源化工
簡介：
本研究采用超聲法首先制得分散均勻的納米粉體——nano-SiOx，再利用原位聚合和同步溶膠凝膠過程制備了聚合物鏈段與無機(jī)組分間有化學(xué)鍵作用制備PMMA/SiOx納米復(fù)合材料，經(jīng)測試表明，該材料在微觀上以納米級分散，分布均勻，具有很好的機(jī)械性能和良好的耐磨性，并且在抗老化、抗菌性能，力學(xué)相容性等方面均有顯著的提高，有望在牙體修復(fù)臨床上進(jìn)一步推廣。
詳細(xì)介紹：
nano-SiOx作為新一代牙體修復(fù)無機(jī)-有機(jī)復(fù)合材料的填料，具有良好的物理性能，表面存在不飽和的殘鍵及不同鍵合狀態(tài)的羥基，其分子狀態(tài)呈三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，本研運(yùn)nano-SiOx和甲基丙烯酸甲酯樹脂(MMA)為原料，利用溶膠-凝膠結(jié)合原位聚合法成功地制備了SiOx/PMMA納米復(fù)合材料。由于納米SiOx的復(fù)合，PMMA具有了良好的力學(xué)性能和硬度，顯著提高了其牙體修復(fù)材料的耐磨性、表面的光潔度、抗老化、抗菌性能以及抗酸堿性。并用紅外光譜(FT-IR)、掃描電鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)和差熱-熱重(DTA-TG)對該復(fù)合材料進(jìn)行了表征和分析。研究結(jié)果表明，納米SiOx顆粒均勻地分散在PMMA基體中；復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性較純PMMA有很大地提高。而且通過化學(xué)固化使用粘接劑成功的將該材料粘接到了壞損的牙齒上，該材料與牙釉質(zhì)相比，力學(xué)性能和硬度有明顯的優(yōu)勢。實驗表明納米SiOx的復(fù)合顯著提高了復(fù)合材料耐磨性和表面的光潔度等，得到的高強(qiáng)、柔韌、易加工塑形、力學(xué)相容性好，生物相容性和生物活性的新一代材料，在牙體修復(fù)方面具有廣泛的應(yīng)用前景。

作品圖片

  • Si0x/PMMA牙體修復(fù)納米復(fù)合材料的研究及應(yīng)用
  • Si0x/PMMA牙體修復(fù)納米復(fù)合材料的研究及應(yīng)用
  • Si0x/PMMA牙體修復(fù)納米復(fù)合材料的研究及應(yīng)用
  • Si0x/PMMA牙體修復(fù)納米復(fù)合材料的研究及應(yīng)用

作品專業(yè)信息

設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)

近年來，納米復(fù)合材料技術(shù)受到廣泛重視，其對基體材料的增強(qiáng)增韌效果正是聚甲基丙烯酸甲酯材料改性所需要的。納米SiOx為無定型白色粉末(指其團(tuán)聚體)，是一種無毒、無味、無污染的無機(jī)非金屬材料。顆粒尺寸小比表面積大，表面存在不飽和的殘鍵及不同鍵合狀態(tài)的羥基，經(jīng)高分辨電鏡觀測發(fā)現(xiàn)，其表面含有許多納米級介孔結(jié)構(gòu)，將納米SiOx顆粒充分、均勻地分散到樹脂材料中，可大大提高樹脂材料的強(qiáng)度和延伸率，提高耐磨性和改善材料表面的光潔度以及抗老化、抗菌性能。 本研究利用了無機(jī)物/聚合物納米復(fù)合粒子兼具聚合物的韌性、可加工性和無機(jī)材料的高強(qiáng)度和多功能性等優(yōu)點，同時結(jié)合原位聚合法在制備無機(jī)/聚合物納米牙體復(fù)合材料的絕對優(yōu)勢，以甲基丙烯酸甲酯(MMA)單體聚合后在溶液中形成的聚合物網(wǎng)絡(luò)對nano-SiOx 粒子的穩(wěn)定作用，使nano-SiOx均勻分散。再利用原位聚合將其添加到樹脂基質(zhì)甲基丙烯酸甲酯中，成功地制備了SiOx/PMMA納米牙體修復(fù)復(fù)合材料。 耐磨性是衡量牙體修復(fù)材料的主要指標(biāo)之一，從本質(zhì)上講，樹脂基質(zhì)的耐磨性決定著復(fù)合樹脂牙最終的耐磨性，無機(jī)填料起到保護(hù)基質(zhì)的作用，填料與樹脂的結(jié)合狀況以及填料顆粒的粒徑都是影響耐磨損性的重要因素，填料的粒徑越小，摩擦系數(shù)越低，耐磨損性越強(qiáng)。本研究成功地制備地SiOx/PMMA納米牙體修復(fù)復(fù)合材料完全符合牙體對耐磨性性的需要。

科學(xué)性、先進(jìn)性

納米SiOx顆粒尺寸小比表面積大，表面存在不飽和的殘鍵及不同鍵合狀態(tài)的羥基，經(jīng)高分辨電鏡觀測發(fā)現(xiàn)，其表面含有許多納米級介孔結(jié)構(gòu)，將納米顆粒充分、均勻地分散到樹脂材料中，可大大提高強(qiáng)度和延伸率，提高耐磨性和改善材料表面的光潔度以及抗老化、抗菌性能。本研究通過原位聚合和同步溶膠凝膠過程制備了聚合物鏈段與無機(jī)組分間有化學(xué)鍵作用的PMMA/SiOx 雜化材料，避免了相分離現(xiàn)象的發(fā)生，顯著提高了其耐磨性和表面的光潔度以及抗老化，得到高強(qiáng)、力學(xué)相容性好，且具有良好生物相容性和生物活性的新一代材料，將進(jìn)一步改善當(dāng)今牙齒修復(fù)中存在的一些不足，在牙體修復(fù)方面具有絕對的優(yōu)勢。

獲獎情況及鑒定結(jié)果

1.本作品于2006年11月在本校大學(xué)生學(xué)術(shù)科研項目評比中，被列為挑戰(zhàn)杯種子項目，得到廣大專家學(xué)者的一致好評，并得到蘭州市安寧區(qū)醫(yī)院牙科副主任醫(yī)師蒲志杰的高度認(rèn)可； 2.本作品于2008年6月榮獲“本校第七屆‘挑戰(zhàn)杯’大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽”二等獎； 3.本作品在2009年5月榮獲“本省第七屆‘挑戰(zhàn)杯’大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽”特等獎。

作品所處階段

實驗室階段

技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式

以專利方式轉(zhuǎn)讓

作品可展示的形式

圖片

使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測

傳統(tǒng)制備技術(shù)得到的這種材料多會出現(xiàn)兩相復(fù)合不均一，易產(chǎn)生相分離現(xiàn)象，這一問題嚴(yán)重影響其應(yīng)用。本研究通過原位聚合和同步溶膠凝膠過程成功地制備了聚合物鏈段與無機(jī)組分間有化學(xué)鍵作用的SiOx/PMMA 納米復(fù)合材料，避免了相分離現(xiàn)象的發(fā)生,并應(yīng)用透射電子顯微鏡、紅外光譜分析儀、X射線衍射分析儀、熱失重分析儀等對不同SiOx含量的 PMMA/SiOx復(fù)合材料的形貌、結(jié)構(gòu)與性能進(jìn)行了研究。該材料在微觀上以納米級分散，分布均勻，具有很好的機(jī)械性能和良好的耐磨性，并且在抗老化、抗菌性能，力學(xué)相容性等方面均有顯著的提高。這種具有良好生物相容性和生物活性的新一代材料，將進(jìn)一步改善當(dāng)今牙齒修復(fù)中存在的一些不足，在牙體修復(fù)方面具有廣泛的應(yīng)用前景。 該材料不僅可以修補(bǔ)牙齒，而且能夠治愈敏感牙齒，經(jīng)初步預(yù)算該產(chǎn)品同國內(nèi)外技術(shù)先進(jìn)的同類產(chǎn)品相比成本較低，有望在臨床上進(jìn)行大規(guī)模的推廣和應(yīng)用。

同類課題研究水平概述

聚合物/無機(jī)物納米復(fù)合粒子由于兼具聚合物的韌性、可加工性和無機(jī)材料的高強(qiáng)度和多功能性而被廣泛關(guān)注。自1937年德國人Walter Bauer首先將聚甲基丙烯酸甲酯應(yīng)用于義齒的制作以來，熱固化型聚甲基丙烯酸甲酯已成為臨床制作義齒人造牙普遍使用的一種材料。近年來，納米復(fù)合材料技術(shù)受到廣泛重視，其對基體材料的增強(qiáng)增韌效果正是聚甲基丙烯酸甲酯材料改性所需要的。 目前，在SiOx/PMMA雜化材料的制備過程中均出現(xiàn)相分離困難、顆粒分布不均勻等問題，采用SiOx/PMMA納米復(fù)合物來提高人造牙硬度和耐磨性的研究在國內(nèi)外報道并不多見。我國所研制的同類納米復(fù)合材料在超微結(jié)構(gòu)、硬度等方面雖較同類樹脂牙有了顯著的提高，但與國外新型產(chǎn)品相比，尤其在阻止納米粒子團(tuán)聚、實現(xiàn)均勻分散及添加工藝等方面，還存在一定差距。 己知日本SHOFU公司生產(chǎn)出納米人工牙成品，價格較高，在臨床應(yīng)用方面沒有廣泛的推廣。最近，利用納米材料對牙齒進(jìn)行治療又取得了新進(jìn)展，英國Leeds大學(xué)的研究者們在2005年9月1日的EMAG-NANO 2005會議上公布了他們的初步研究，他們正在制備的羥磷灰石納米球，不僅可以修補(bǔ)牙齒，而且可能能夠治愈敏感牙齒，但無與之配套的基托材料，在臨床上沒有進(jìn)行大規(guī)模的推廣和應(yīng)用。 近年來對新PMMA/SiOX復(fù)合材料的應(yīng)用日趨廣泛。有機(jī)玻璃材料PMMA具有防紫外線，防止老化等性質(zhì)。上海華東理工大學(xué)郭衛(wèi)紅博土利用納米SiOx極強(qiáng)的紫外反射性能，在有機(jī)玻璃生產(chǎn)過程中加人表面修飾后的納米SiOx，生產(chǎn)出的產(chǎn)品抗紫外線輻射能力提高一倍以上，抗沖擊強(qiáng)度提高80％。可見該材料在不同的領(lǐng)域具有極其廣闊的應(yīng)用前景。
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