王敬超，喬愛紅，周珊，王曉峰

(哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院口腔科，哈爾濱 150086)

玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(glass fiber reinforced composite，GFRC)是一種主要由玻璃纖維和樹脂基質(zhì)組成的無定形、均質(zhì)的高分子材料[1]?；诹己玫臋C(jī)械性能和生物相容性，近年來GFRC成為一類備受關(guān)注的人體植入材料。目前，國(guó)內(nèi)外已成功將GFRC應(yīng)用于顱腦整形外科、硬組織損傷等醫(yī)療外科領(lǐng)域，進(jìn)行顱組織的修復(fù)，并取得了良好的臨床效果[2-3]。與傳統(tǒng)金屬板修復(fù)骨組織相比，GFRC具有與骨組織相當(dāng)?shù)膹椥阅Ａ亢蜋C(jī)械強(qiáng)度，因此在生物和機(jī)械性能方面具有不可比擬的先進(jìn)性。GFRC首先被引進(jìn)牙周領(lǐng)域，隨著研究的深入，GFRC被成功研制并應(yīng)用于口腔修復(fù)、口腔頜面外科、口腔正畸以及牙體牙髓等其他口腔醫(yī)學(xué)相關(guān)領(lǐng)域，并取得了相應(yīng)的臨床成果。相信通過臨床提供的循證醫(yī)學(xué)的相關(guān)指導(dǎo)，可以滿足患者對(duì)美觀和修復(fù)后牙齒性能的要求，同時(shí)為牙齒的修復(fù)提供更為廣闊的適應(yīng)證，增加剩余牙體組織的保留率，提高患者的咀嚼舒適性和效率，從而提升患者的生活質(zhì)量。現(xiàn)就GFRC復(fù)合材料在口腔醫(yī)學(xué)中的研究進(jìn)展予以綜述。

1 GFRC在口腔修復(fù)領(lǐng)域中的應(yīng)用

1.1黏接固定橋 黏結(jié)固定橋是一種通過酸蝕-黏接技術(shù)修復(fù)個(gè)別牙缺失的修復(fù)方法。黏結(jié)固定橋?qū)姥荔w組織磨切量少，且牙體制備和取模相對(duì)容易，具有金屬暴露少、椅旁時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)，但對(duì)于金屬過敏以及對(duì)美觀有極高要求的患者仍不能滿足治療要求。針對(duì)這類患者，玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合樹脂粘接橋(glass fiber-reinforced composite resinbondedfixed partial denture，GFRC-RBFPD)是一種較好的選擇。GFRC-RBFPD牙體預(yù)備時(shí)只局限在牙釉質(zhì)內(nèi)，甚至可以不進(jìn)行牙體預(yù)備[4]。此外，接受GFRC-RBFPD修復(fù)后，如果患者要求改用其他修復(fù)體，只需切斷GFRC-RBFPD的橋體，磨除其固位翼即可，因此GFRC-RBFPD也被認(rèn)為是一種動(dòng)態(tài)修復(fù)方式，可以為臨床的修復(fù)治療提供多種選擇[5-6]。

有研究發(fā)現(xiàn)，GFRC-RBFPD的堅(jiān)固性較金屬翼板粘接橋低，特別是連接體部位更加脆弱[7]。但Li等[8]對(duì)39例患者進(jìn)行上頜前牙缺失修復(fù)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，4年后修復(fù)體的完整保存率為89.7%，第4年的修復(fù)體功能保存率約為92.3%，同時(shí)還發(fā)現(xiàn)，單顆牙缺失修復(fù)后牙周組織也得到了一定改善。有報(bào)道指出，GFRC-RBFPD雖然強(qiáng)度較金屬材料低，但GFRC-RBFPD制作技術(shù)簡(jiǎn)單且成本低，醫(yī)師在技工室即可生產(chǎn)，可以盡最大可能地減少患者的就醫(yī)時(shí)間，提高患者的就醫(yī)感受；同時(shí)，GFRC-RBFPD無金屬色澤，外觀更加美觀，能更好地滿足對(duì)美觀要求高的患者；此外，GFRC-RBFPD去除牙體組織少，可以最大限度地保存牙齒的完整性[7]。因此，GFRC-RBFPD被視為一種既美觀又經(jīng)濟(jì)的動(dòng)態(tài)微創(chuàng)修復(fù)方法。

1.2樁核修復(fù) 樁核技術(shù)是一種常用的牙體缺損修復(fù)技術(shù)。目前臨床上應(yīng)用的根管樁主要以金屬材料鑄造的金屬樁為主。金屬樁具有高彈性模量，咬合時(shí)易造成應(yīng)力集中，可導(dǎo)致牙根折斷等不良后果[9]。此外，金屬的射頻變性在對(duì)頭部行CT、磁共振成像時(shí)可引起圖像扭曲變形，對(duì)檢測(cè)成像造成干擾[10-11]。同時(shí)，金屬核樁佩戴一段時(shí)間后，可見明顯的灰色邊緣線條，不能滿足人們對(duì)美觀的要求[12]。

由GFRC所制作的玻璃纖維樁技術(shù)近年來逐漸成熟。研究顯示，玻璃纖維樁修復(fù)體在顏色匹配性、邊緣密合性以及樁核冠的完整性等方面均顯著優(yōu)于鑄造金屬樁，且玻璃纖維樁組的修復(fù)成功率也顯著高于鑄造金屬樁組；另外，修復(fù)后2年，玻璃纖維樁組的有效率也高于金屬樁組[13]。同時(shí)，玻璃纖維樁對(duì)維護(hù)牙周組織健康也有一定作用。有研究發(fā)現(xiàn)，玻璃纖維樁修復(fù)后牙齒的牙齦指數(shù)及出血指數(shù)均低于金屬鑄造樁核組[14]。另有報(bào)道指出，玻璃纖維樁的質(zhì)地以及彈性模量均與牙本質(zhì)相近，且作用力均勻分布于整個(gè)樁上，避免了牙體作用力過于集中，同時(shí)玻璃纖維樁還具有較強(qiáng)的抗彎強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度，防止牙根的折斷；另外，玻璃纖維樁具有良好的生物相容性、高強(qiáng)性及透光性，且具有與牙根相近的色澤，美觀性良好[15-16]。綜上可見，玻璃纖維樁在修復(fù)牙體缺損等方面較鑄造金屬樁更具優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用前景更為可觀。

1.3義齒基托的加強(qiáng) 聚甲基丙烯酸甲酯因成本低、生物相容性好、易加工、口腔環(huán)境穩(wěn)定、美觀等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于義齒基托的制作。但其物理和機(jī)械性能較差，并不是理想的材料。臨床中義齒基托主要選擇金屬網(wǎng)格或金屬板進(jìn)行加強(qiáng)，但樹脂與金屬結(jié)合差，較脆易碎，且具有金屬光澤，因此美觀性差，不能滿足患者的要求。近年來有研究表明，加入玻璃纖維的增強(qiáng)復(fù)合材料制作的義齒基托可以顯著增強(qiáng)基托的彎曲強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度、韌性和維氏硬度，且義齒基托變形<1%[17]。而且經(jīng)過預(yù)浸潤(rùn)和硅烷處理過的上述義齒基托可以更明顯地提高抗彎強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度。Yoshida等[18]分別對(duì)金屬和GFRC制作的義齒基托進(jìn)行抗彎強(qiáng)度和彈性模量的測(cè)試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，GFRC在抗彎強(qiáng)度和彈性模量等方面較金屬增強(qiáng)樹脂基質(zhì)有顯著優(yōu)勢(shì)。此外，Gad等[19]發(fā)現(xiàn)，GFRC顯著提高了義齒基托的力學(xué)性能。但義齒基所在的口腔環(huán)境較為復(fù)雜，且以上研究?jī)H在體外進(jìn)行，因此需要進(jìn)一步的體內(nèi)研究為臨床應(yīng)用提供指導(dǎo)。

2 GFRC在牙周領(lǐng)域中的應(yīng)用

GFRC在牙周領(lǐng)域中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在牙周夾板作用。以往牙周夾板固定松動(dòng)牙是常見的治療方法，多采用光固化樹脂黏合夾板、金屬結(jié)扎絲聯(lián)合光固化樹脂夾板等進(jìn)行固定。但當(dāng)金屬或其他相關(guān)材料與光固化樹脂聯(lián)合使用時(shí)，材料與光固化樹脂之間屬于機(jī)械結(jié)合，在口腔進(jìn)行咬合等功能運(yùn)動(dòng)過程中會(huì)造成夾板破裂，從而影響治療效果，加劇醫(yī)患矛盾。GFRC牙周夾板是由超強(qiáng)玻璃纖維與流動(dòng)樹脂相結(jié)合而成的增強(qiáng)復(fù)合材料，玻璃纖維有較好的組織相容性，可與樹脂形成一個(gè)整體的化學(xué)結(jié)合，當(dāng)材料受到負(fù)荷后，纖維能夠分布并傳導(dǎo)應(yīng)力，防止基質(zhì)中微裂痕的產(chǎn)生，從而降低了夾板折斷的風(fēng)險(xiǎn)，促進(jìn)患牙牙周組織的修復(fù)和再生[20]。此外，在以往的牙周夾板固定患牙治療過程中，牙周夾板的使用使牙齒表面增加了很多不易清潔的窩溝點(diǎn)隙，從而增加了患牙齲壞和引發(fā)牙齦炎的風(fēng)險(xiǎn)。針對(duì)此類問題，相關(guān)研究表明，GFRC憑借其良好的透明性、體積小、固位好、固位體周圍易于清潔維護(hù)等特點(diǎn)，可以減少齲病和牙齦炎的發(fā)生[21]。

肖遵勝等[22]研究發(fā)現(xiàn)，GFRC牙周夾板對(duì)基牙牙槽骨高度和密度的增加有一定的積極作用，可增加牙槽骨高度和密度，并產(chǎn)生骨白線。夏長(zhǎng)普等[23]發(fā)現(xiàn)，經(jīng)基礎(chǔ)治療后牙周袋深度5 mm伴垂直型骨吸收的前牙慢性牙周炎患者，在GFRC夾板固定后行植骨術(shù)+引導(dǎo)組織再生術(shù)，1年后發(fā)現(xiàn)，牙周再生性手術(shù)前配合GFRC固定術(shù)可促進(jìn)牙周組織再生，鞏固牙周病的治療效果。也有研究發(fā)現(xiàn)，扭轉(zhuǎn)過大的患牙連接在一起容易引起應(yīng)力集中，導(dǎo)致GFRC牙周夾板斷裂，同時(shí)由于患者咬合力過緊、過大易引起夾板斷裂[21]。因此，GFRC牙周夾板的使用在臨床上仍有一定的局限性，需要進(jìn)一步研究。但憑借穩(wěn)定的化學(xué)黏結(jié)、高強(qiáng)度和良好的美觀性，GFRC牙周夾板仍然被認(rèn)定為是一種理想的牙周夾板方式。

3 GFRC在口腔頜面外科領(lǐng)域中的應(yīng)用

創(chuàng)傷、感染、腫瘤等因素所導(dǎo)致的頜骨缺損給患者造成了嚴(yán)重的心理和生理傷害，患者的生活質(zhì)量顯著下降。因此，對(duì)此類患者的治療以及修復(fù)是口腔頜面外科學(xué)亟待解決的問題。金屬材質(zhì)的骨修復(fù)缺損裝置，特別是鈦和鈦合金具有良好的機(jī)械性能、化學(xué)穩(wěn)定性和生物相容性，已廣泛應(yīng)用于口腔頜面外科的臨床治療[24]。但金屬植入裝置易造成金屬離子釋放、金屬過敏、輻射偽影等不利影響[25]。此外，金屬植入物的彈性模量較高(110 GPa)與周圍皮質(zhì)骨(12～17 GPa)或松質(zhì)骨(3 GPa)的彈性模量不匹配，易導(dǎo)致應(yīng)力屏蔽、骨吸收和骨整合不良等不利結(jié)果，從而影響相關(guān)的治療效果[2]。在這種情況下，合成聚合物、復(fù)合材料或低彈性模量金屬合金越來越多地被認(rèn)為是鈦和鈦合金的理想替代品，用來防止?jié)撛诘呢?fù)生物反應(yīng)[26-27]。

近年來，GFRC被認(rèn)為是一種理想的骨缺損修復(fù)的潛在性材料，它不僅具有良好的機(jī)械性、抗折性、生物相容性和延展性，還具有長(zhǎng)期穩(wěn)定性、非磁性、低導(dǎo)熱性甚至磁共振成像相容性[26]。此外，GFRC的彈性模量為15～20 Gpa，具有與皮質(zhì)骨和松質(zhì)骨相近的彈性模量，而且其拉伸強(qiáng)度(400～1200 MPa)相對(duì)較高，高于常用的鎳鈦合金(965 MPa)[28-29]，更具臨床可操作性。相關(guān)研究表明，由玻璃纖維和生物活性玻璃顆粒所組成的涂層暴露能夠增強(qiáng)細(xì)胞的黏附和增殖[30]。盡管已經(jīng)發(fā)現(xiàn)GFRC植入物的機(jī)械性能和細(xì)胞響應(yīng)與金屬鈦具有相似的結(jié)果，但體內(nèi)骨形成的證據(jù)還未確定，只有少數(shù)動(dòng)物科研人員進(jìn)行了GFRC植入物中新骨形成的相關(guān)研究[31]。Mattila等[32]通過有限元分析發(fā)現(xiàn)，GFRC植入物在骨植入物界面的剪切力分布比鎳鈦植入物更均勻，此項(xiàng)研究成果為GFRC植入物在口腔頜面外科領(lǐng)域的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)?？傊?，GFRC植入體可作為一種承載力的種植體應(yīng)用于口腔頜面部骨的重建，同時(shí)在醫(yī)學(xué)上作為鈦和鎳鈦合金或其他金屬基材料的替代品具有巨大的應(yīng)用前景。

4 GFRC在口腔正畸領(lǐng)域中的應(yīng)用

隨著口腔正畸領(lǐng)域相關(guān)材料的不斷研發(fā)以及患者對(duì)正畸治療過程中美觀等要求的逐漸提高，傳統(tǒng)金屬托槽和有色弓絲已經(jīng)不能滿足廣大患者的治療需求。近年來，符合患者美觀要求的無托槽隱形矯治器相繼問世，但由于其價(jià)格昂貴，無金屬透明弓絲的研發(fā)勢(shì)在必行。

Liu等[33]將具有原始形態(tài)記憶特性的聚氨酯與玻璃纖維混合成型，制造出更加美觀的透明弓絲，并在牙列仿真模型上安裝這種特殊弓絲進(jìn)行模擬排牙，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與傳統(tǒng)的弓絲相比，由聚氨酯與玻璃纖維混合制造出的透明弓絲矯正時(shí)間縮短50%，其所產(chǎn)生的反作用力提高96.36%；而且與傳統(tǒng)正畸弓絲相比，由玻璃纖維與聚氨酯混合而成的正畸弓絲的彈性模量和拉伸模量均較低，其回彈力為100～150 g，符合正畸臨床常用的力值范圍。因此，在正畸患者矯治牙齒的起始階段，可以采用這種特殊弓絲進(jìn)行牙齒排齊。

Tanimoto等[34]將玻璃纖維與聚碳酸酯混合制成的正畸弓絲與傳統(tǒng)正畸臨床應(yīng)用的鎳鈦弓絲進(jìn)行了比較，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，兩者在彎曲行為方面表現(xiàn)相似，且玻璃纖維與聚碳酸酯混合制成的正畸弓絲具有剛度低、回彈性高的特性。鑒于這種物理性能，由玻璃纖維與聚碳酸酯混合制成的正畸弓絲可以向矯正過程中的牙齒施加更加合適的正畸力。此外，為證明弓絲在矯正過程中可以持續(xù)保持美觀，Inami等[35]對(duì)由玻璃纖維與聚碳酸酯混合制成的正畸弓絲進(jìn)行著色實(shí)驗(yàn)，將弓絲置于含有咖啡的模擬口腔，4周后發(fā)現(xiàn)，弓絲在外觀上幾乎無改變，由此認(rèn)為，玻璃纖維與聚碳酸酯混合制成的正畸弓絲在矯治過程中顏色可以保持穩(wěn)定，不易受外來著色因素的影響，可以持續(xù)保持美觀。相信隨著人們對(duì)美觀要求的不斷提高，玻璃纖維與聚碳酸酯混合制成的正畸弓絲會(huì)受到更多臨床醫(yī)師和患者的關(guān)注，但其臨床效果仍需進(jìn)一步研究。

雖然GFRC透明弓絲在美觀方面具有傳統(tǒng)金屬弓絲無法超越的優(yōu)勢(shì)，并且其生物學(xué)性能和力學(xué)性能較好，可以為患者提供更加優(yōu)越的正畸治療體驗(yàn)，但在機(jī)械性能方面GFRC弓絲仍然具有局限性，也對(duì)其臨床應(yīng)用造成了一定影響。相信隨著對(duì)GFRC弓絲研究的不斷深入，其具有廣闊的應(yīng)用前景。

5 GFRC在牙體牙髓領(lǐng)域中的應(yīng)用

目前GFRC在牙體牙髓中的研究較少，研究方向主要集中于應(yīng)用玻璃纖維增強(qiáng)礦化物三氧化物凝聚體復(fù)合材料加固牙齒、抵抗根折、防止牙齒缺失等方面。在牙體牙髓科，根管治療是最為常見的臨床操作之一，根管充填作為核心操作是決定根管治療成功與否的關(guān)鍵。根管充填的主要目的之一是用根管充填材料來加固牙齒以抵抗垂直應(yīng)力，防止牙根折裂，延長(zhǎng)牙齒的使用壽命。迄今為止，臨床上應(yīng)用的根管充填材料仍不能滿足要求。Nagas等[36]研究發(fā)現(xiàn)，由玻璃纖維增強(qiáng)礦化物三氧化物凝聚體復(fù)合材料制作而成的根管充填材料可以在根管中形成根管內(nèi)屏障，從而有助于緩解較大的垂直應(yīng)力，有效防止根折。因此，玻璃纖維增強(qiáng)礦化物三氧化物凝聚體復(fù)合材料被視為一種抵抗根折的有效選擇，但目前臨床研究較少，仍需要進(jìn)一步研究證實(shí)。

6 小 結(jié)

GFRC復(fù)合材料具有高透明性，而且其生物性能和機(jī)械性能與牙本質(zhì)相當(dāng)，這為其應(yīng)用于口腔科各個(gè)領(lǐng)域奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。尤其是在口腔頜面外科以及口腔正畸科領(lǐng)域，GFRC復(fù)合材料的生物學(xué)優(yōu)勢(shì)、機(jī)械性能優(yōu)勢(shì)更加明顯。在口腔頜面外科，GFRC復(fù)合材料所具有的磁共振成像相容性為今后患者的診療提供了極大的便利性。在口腔正畸領(lǐng)域，由于近乎透明的色澤以及不影響患者對(duì)美觀要求等特點(diǎn)，GFRC復(fù)合材料將會(huì)成為更多愛美患者的選擇。因此，隨著研究的不斷深入，GFRC在口腔醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用會(huì)越來越廣闊，這對(duì)推動(dòng)口腔醫(yī)學(xué)的發(fā)展與創(chuàng)新有重要意義。