3D打印假牙的力学性能与真

导读：人类的牙齿由复杂组织构成，具有极高的机械强度。在实际生产生活中，人们需要“复制牙齿”，例如在牙科培训应用中，人们试图复制真实牙齿的结构和形态，但其机械性能却不能与真实的牙齿保持一致。那么如何复现真实牙齿的机械性能呢？这一直是研究人员研究的重点。

2022年5月，来自伦敦玛丽女王大学的研究者们制造了生物仿生型牙齿，其形态来自于提取的牙齿的X射线显微层析扫描，他们使用了一种新型复合材料进行3D打印，打印出的牙齿具有与真实牙齿相当的力学性能。研究者们已经研究内容发表在了《Scientific Reports》上，题目为《Composite 3D printing of biomimetic human teeth》，下面大家一起看看他们的具体内容吧！

研发难点和需要解决的问题

然而，PMMA很容易因疲劳或过度咀嚼而失效，使PMMA假牙难以修复。研究表明，在PMMA中添加填充物来生产复合材料，可以提高假牙的冲击强度，但准备工作很困难，因为填充物会增加PMMA的粘度，从而降低其流动到所需形状的能力。因此，用相对较硬和较软的材料生产复合材料，在模仿人类牙齿的硬釉质和较软的牙本质区域内的羟基磷灰石的不同材料组成方面是有利的。尽管有大量关于改进假牙的研究，但创造具有机械性能的仿生类型牙，在牙科教育应用中提供真实的触觉反应，如切牙时的"感觉"，却少之又少。

研究过程

△XMT图像

本研究进一步开发了一个测力系统，以便能够对切割的牙齿进行机械评估，作为评估3D打印的仿生型牙齿与其他牙齿的性能指标。研究人员使用的复合材料在基于甲基丙烯酸酯的光聚合物树脂中加入了一系列的玻璃、羟基磷灰石和瓷的增强物，与六颗商业化的人工牙进行了比较。使用测量应用切削力的触觉方法评估了拔出的人类牙齿和3D打印的类型牙的机械性能。

△实验装置

△切割拔牙和正畸牙齿所需的平均力

结果表明，尽管所用来打印的材料成分与人类牙齿中的材料不同，但3D打印的牙齿在力学上可以与人类牙齿相当。材料的弹性模量和硬度的多参数变量被证明可以描述人类和仿生牙时的触觉反应，证明了材料机械性能的比率是决定切割力作用下的牙齿机械性能方面的关键因素。

更多内容请查看原文：https://doi.org/10.1038/s41598-022-11658-y