牙齿是人身体上非常重要的一个部分，成块的食物若不经过牙齿的粉碎研磨，便会难以下咽。但人有旦夕祸福，很难说什么时候小意外突然出现导致牙齿破损，这样不仅影响进食，也影响健康。

牙科修复材料的种类
为了将牙齿恢复到良好的形状和功能，首先要做的就是准备合适的牙科修复材料。牙科修复材料种类繁多，主要可分为金属、树脂和陶瓷三大类——金属牙科修复材料发展较为成熟，但口腔中电解质环境复杂，会对金属产生一定的腐蚀作用，使口腔中金属离子浓度逐渐升高，对口腔健康不利；树脂基材料色泽美观、粘接固位效果好，但其在充填过程中会发生固化收缩，导致边缘缝隙增大；陶瓷材料具有良好的色泽稳定性、耐磨性、生物相容性以及出色的光学性能和美观性，目前被认为是最有前景的牙科修复材料，全瓷材料也逐渐成为牙科修复材料的研究热点。

金属烤瓷牙和氧化锆全瓷牙
全瓷材料是指不含金属内冠的陶瓷修复体，目前最受关注的材料是具有优良的稳定性、耐磨性和生物相容性的氧化锆陶瓷。不过人无完人金无足赤，氧化锆陶瓷也有自己不足的地方，那就是在低温潮湿条件下会发生四方相-单斜相转变，导致体积膨胀，从而引起微裂纹和宏观裂纹的产生，即产生低温老化现象。此外，氧化锆在X射线成像时会出现放射状伪影，影响医生对病况的准确判断。

氮化硅也是个好选择
既然氧化锆还称不上完美，业界当然想继续找出更合适的材料，氮化硅就这么入了眼。研究表明，氮化硅陶瓷同样具有优秀的生物相容性与化学稳定性，高的强度和断裂韧性，其磨损率远远低于金属和其他陶瓷材料，同时密度比氧化铝、氧化锆和钛合金等更小。凭借比其他生物材料更好的骨整合性能，氮化硅陶瓷目前已被成功应用于骨科修复手术，对于有孔腔的氮化硅陶瓷，骨细胞能够向其孔内生长，而且植入体内的氮化硅陶瓷也不会影响X射线成像。

骨科手术用氮化硅种植体实例
都是植入体，既然氮化硅陶瓷已在骨科修复领域做出成绩，那它在牙科修复领域是否也有同样的潜力呢？研究人员认为，有。下面是它的部分优势总结。

①力学性能

氮化硅陶瓷力学性能优异，具有较高的断裂强度、优良的耐磨性、韧性和抗热冲击性，在工业制造中得以广泛应用。氮化硅陶瓷密度为3.15~3.26g/cm3，只有氧化锆的一半，更接近于牙齿本身密度；弹性模量为300~320GPa，远高于钛合金，与氧化锆增韧氧化铝陶瓷相当；抗弯强度为800～1100MPa，高于标准中冠桥修复的强度要求（500MPa），是氧化铝陶瓷的2~3倍，接近氧化锆增韧氧化铝陶瓷和钇稳定氧化锆陶瓷的抗弯强度；断裂韧性为8~11MPa·m1/2，远超过牙科陶瓷的最高要求（5MPa·m1/2），是氧化铝陶瓷的2倍，高于氧化锆增韧氧化铝陶瓷，与氧化锆陶瓷相当；维氏硬度在13~16GPa，与氧化铝陶瓷接近。

②射线成像性能

氮化硅陶瓷能很好地阻挡射线透过，因此与氧化物陶瓷、金属等牙科修复材料相比，氮化硅陶瓷作为生物植入材料在X射线成像时更加清晰。另外氮化硅陶瓷是无磁性的，在计算机断层扫描和核磁共振成像时能清晰地显示种植体周围组织的整合，不会产生通常在钛合金植入体周围观察到的放射状伪影。这是理想牙科植入材料的一个重要特征。

③抗菌性

抗菌性是骨科植入体的一个重要需求。细菌感染会使植入体松动，阻碍骨愈合，从而导致骨科手术的失败。Gorth等首次研究了Si3N4陶瓷、金属Ti和树脂材料聚醚醚酮(PEEK)对革兰氏阴性细菌的体外增殖作用。结果表明，在72h后，氮化硅陶瓷表面的细菌数量明显少于Ti和PEEK，说明氮化硅植入体体外抗菌性优于Ti和PEEK。

④生物相容性

生物相容性是指生命体组织与非活性材料发生反应的一种性能，是生物材料研究中始终贯穿的主题。Howlett等通过实验证明了氮化硅陶瓷的体内生物相容性，他们将氮化硅陶瓷植入兔股骨髓腔内3个月后，种植体周围组织没有发生任何炎症反应。另一项研究表明，植入兔胫骨内的Si3N4陶瓷和Ti种植体在术后8周内均未引起不良反应，骨愈合情况相似。

⑤骨整合性能

骨整合性能是指在光学显微镜下，正常骨和植入体材料之间看不见软组织，两者直接接触，表现为材料和骨组织的连续性。Neumann等在研究氮化硅陶瓷在骨中的生物相容性时发现，在小型猪模型中，用氮化硅陶瓷制作的额骨接骨板与螺钉有着令人满意的骨整合效果，说明氮化硅陶瓷是良好的面部骨外科生物材料。

氮化硅陶瓷太黑了怎么办？
虽然上面总结了氮化硅的种种优势，证明了它作为种植体在理论上是完全可行的。但是氮化硅陶瓷的颜色通常为灰色或灰黑色，与牙齿颜色相差较大，不能满足美观的要求，所以如果要投入应用，前提就是找到与氮化硅陶瓷相匹配的饰面瓷。

灰黑色的氮化硅粉体
饰面瓷要求具有与天然牙相近的颜色、透明度、力学性能以及良好的生物相容性，同时其热膨胀系数要低于基底材料的10%，以便在二者界面上产生一定的压应力，利于饰面瓷和基底的结合。不过目前市售的饰面瓷主要是跟氧化锆和金属等基底配套使用，热膨胀系数在10×10-6/℃左右，与氮化硅的热膨胀系数(3.0～3.5×10-6/℃)不匹配。因此要发展氮化硅陶瓷牙科修复材料，研发与氮化硅陶瓷相匹配的饰面瓷是现阶段最迫切的需求。

来源：粉体圈