生物相容性

1. ANSI/ADA Specification No. 41(建立了牙科材料的生物性測試)
   1. Iso 10993(不只規範牙科材料)
   2. ISO 7405 (牙科材料的測試)
2. Cytotoxicity tests（細胞毒性試驗）
   1. Teflon 作為陰性(非細胞毒性)
   2. 聚氯乙烯等塑膠材料作陽性(細胞毒性)。
   3. 活性染料
      1. neutral red
      2. Na₂Cr₂O₇
   4. 非活性染料
      1. 台盼藍(trypan blue)
      2. 碘化丙啶(propidium iodide)
3. MTT test
   1. 細胞脫氫酶評估細胞毒性
4. Ames’ test
   1. 使用最廣泛的短期誘變試驗
   2. 鼠傷寒沙門氏菌(Salmonella typhimurium) $\xrightarrow{突變}$ 葡萄糖合成組胺酸 → 缺組胺酸培養液生存
5. Usage tests
   1. Dental Pulp Irritation Tests
      1. Zinc oxide-eugenol 陰性 (無刺激)
      2. silicate cement 陽性

色溫

Lab color chart

熱傳導、擴散、膨脹

• 比熱: Dentin = GI > Enamel > composite > 金屬
• 傳導: 金數 > composite > Enamel > Dentin = GI > 水
• 擴散: 金屬 > Enamel > Dentin= GI

Dentin = GI ∼ (Enamel + 水)/2

• 膨脹: composite > 汞 > 金 > enamel=GI > 鈦 > Dentin > 陶瓷

Matrix > 結晶 > 生物

• 熱傳導 (Thermal conductivity，Κ)
  • 某材料做成截面積 1 cm²、厚度 1cm，兩端溫度差 1 K，每秒通過這材料的熱量(過程要控制在溫度梯度不變的狀態)
• 熱擴散 (Thermal diffusivity)
  • 物體表面加熱時，溫度變化速度
  • Enamel > zoe > Dentin = GI

• 熱擴散

  • 高分子材料 > composite(高分子材料與陶瓷混合而成) > 金屬 > Ti(金屬中最小) > 陶瓷

• 熱膨脹

電

• galvanic current: 電休克

• 通常術後疼痛是因為 preparation 造成牙齒生理狀態改變，導致電流會產生疼痛因素

• 在金屬復形物上塗一層 varnish coating 可以減少 galvanic shock。就算 varnish 脫落 了，通常牙齒也恢復到正常生理狀態

• 濃差電池腐蝕 (Concentration cell corrosion)

  • 凹陷處缺氧，須由金屬提供電子，形成陽極

應力

• Poisson’s ratio

  • 施予拉力，而橫應變/縱應變 = Poisson’s ratio。
  • 等向性(isotropic): Poisson’s ratio = 0.5 (大部分材料 0.25~0.3)

• 脆性材料要用徑向壓縮試驗
  

• resilience 彈性能

  • 應力-應變曲線至降伏點下的面積
  • $$\frac{\sigma_y^2}{2E}$$ ($\sigma_y: 屈服強度, E: 楊氏模數$)

• toughness 韌性

  • 應力-應變曲線至斷裂點下的面積

stiffness

剛性， k

plastic strain

永久形變的應變

流體

• 牛頓流體
  • τ=μ*γ
  • τ：剪切應力
  • 𝜇: 黏度（常數，與剪切速率無關）
  • 𝛾: 剪切速率。
• 膨脹流體 (Dilatant)
  • τ=k*γⁿ (n>1)
• 偽塑性流體 (Pseudoplastic)
  • τ=k*γⁿ (n<1)
• 塑性流體（Plastic Fluid）
  • τ=τ_y+ k*γⁿ (n<1)
  • τ_y: 屈服應力
  • 屈服應力前是固體，超過變液體
    ​

金屬

• 不能熱硬化處理: Pd, Ag(沒有 order phase)

• 降低熱膨脹係數: Pb

• 提高熔點: Pb, Pt

• 緻密氧化: In, Ga, Sn, Fe, Cr

• 過敏: Be, Cr, Ni (皮剋你)

• 合金顆粒(grain size)變小 → 使延展性上升

  • Ir, Re, Ru

• 矯正線

  • β-Ti
  • Austenitic (Aus)
  • 鈷-鉻-鎳

晶格

• 滑移越多
  • 延展好
  • 高彈性
    • 難焊接

熱處理

Au

• Pd-Au
  • Pd > 10% 變白

Cu-Au

• L: 液體
• α:FCC, 延展
• β: AgCu、AgCu₃ 有序晶體(ordered phase )，硬

• Type 3, 4 合金
  • 400-500 °C → 傾向β phase
  • 700-800 °C → 傾向α phase
    

Ti

• 純鈦(c.p. Ti)在室溫下為六方最密堆積(HCP)，稱為α相，性質較硬，882℃ 時會變成體心最密堆積(BCC)，稱為β相，彈性、延展性較好，不適合焊接， 適用於矯正線。

• grade 1 純度高，硬度低
  

• 彈性模數低，易變形，恢復性強

  • 含Cr的 > Ti > 高貴金屬

鍵結到陶瓷

• 穩定的氧化層，增強和陶瓷的結合力
• 高熔點
• 熱收縮係數與陶瓷相近

不鏽鋼

• 鋼+鉻(12-30%)
  • 30 % 易與碳產生碳化鉻，使結構變脆變硬，不防鏽
  • <12% 無法緻密氧化層
• Ni的含量越多，合金彈性越高
  • Ni 在其中為 FCC
• 肥粒鋼 (Fer)
  • BCC
• 沃斯田鋼 (Aus)
  • FCC
  • 304
    • 18-8合金(鉻18%，鎳8%)
• 麻田散鋼 (Mar)
  • BCT
  • 高碳

其他合金

• Ti-6Al-4V

  • 重量百分比 6% Al與4% V
  • 高溫 (975 °C ↑) → β 相，700℃-950℃ → α 相
  • 鋁是α相的穩定劑
  • 釩、銅、鈀是β相的穩定劑

• Ni-Ti

  • 1-2% Co
  • 抗腐蝕
  • 受熱FCC，冷卻應力變BCT
    • 低溫可施加外力改變其形狀
    • 受熱恢復形狀

• Co-Cr

  • 受熱FCC，室溫 HCP
  • 高熔點、高硬度、低延展
  • RPD 支架

• Ni-Cr

  • FCC
  • Cr: 表面硬度、耐磨、耐腐蝕

Resin

• Activator

  • tertiary amine (自聚合)
  • 藍紫光

• Initiator (產生自由基)

  • benzoyl peroxide(BPO)
  • camphorquinone (CQ，光聚合)

• 基礎單體: PMMA (poly methyl methacrylate)

• 大單體 → 聚合收縮少

• 高黏度 (大分子、氫鍵)

  • Bis-GMA : 兩個雙鍵能開 → 網狀
  • UDMA: 光聚合常用單體

• 低黏度

  • TEGDMA

• 親水

  • HEMA

• 抑制劑 (電子接受者)

  • O₂
  • BHT 抑制聚合(抓自由基)

定量

• 單鍵轉換度 (Degree of conversion/DC)

  • 雙鍵打開百分比
  • Bis-GMA ∼ 50-60%

• 咬合面 Resin 年磨損量約比 enamel 多 10% (10-20 μm)

• 光聚合約有 25% 未聚合單體

黏著劑

• Adhesive: 疏水

• Primer: 親水

• 5th: 疏水差，存活短

• Self-etching: 酸蝕不足，Primer resin 需要離子化

• 硬要分

  • 強: PH<1
  • 中等：PH 1-2
  • 弱：PH=2
  • 非常弱：PH>2

• 淺層牙本質深層黏得牢 (Peritubular dentin 多)

• smear layer 厚約 1 2 µm

Resin-Based Composites

• 收縮
  • Flow (5%)
  • micro (2-3%)
  • hybrid (1%)
• 彈性模數：Flow< micro < Traditional < hybrid
• hybrid 可以增加 filler 的 wt% 上限
• micro filler 會靜電聚合，filler 的 wt% 不能太高 (50%)

• 自聚合
  • 三級胺較多 → 氧化變黃 → 顏色最不穩
  • 手拌 → 有氣泡
• 光聚合
  • Initiator: camphorquinone (CQ) + 三級氨
  • BHT 抑制聚合(抓自由基)
    
  • 燈
    • LED (440~480 nm)
    • Quartz-tungsten-halogen (QTH, 400~500 nm): UV和白光、須濾鏡、燈泡衰減
    • Plasma arc curing (PAC): 離子化氙氣產生電漿，要濾鏡
    • Argon laser (490 nm): 光強度最高

---

• activator
  • 三級氨親核攻擊
• 偶合劑(Coupling agent)
  • Organosilane
    

Denture Base

• 熱聚合
  • 粉: PMMA (預聚合) + BPO (Initiator) + DBP(塑化劑)
  • 液: MMA (單體) + Hydroquinone (抑制) + GDMA(交聯劑)
• 次氯酸鈉(會變色)
• 聚合收縮
  • Rapid heat-cured acrylic resin: 0.97%
  • High-impact acrylic resin: 0.12%

Cements

• Polyacrylic acid 能抓牙齒 Ca²⁺

• 強度: RMGI > Resin cement > compomer > ZP > GI > PCC > ZOE

材料

依據發展順序

Zinc Oxide-Phosphoric Acid Cement (ZPC)

• 催化劑: Al³⁺
• 酸鹼中和，結晶，放熱
• 粉多 → 強度 ↑, Working time ↓
• 酸刺激 pulp
• 死白

Zinc oxide eugenol

• eugenol
  • 抗氧化
  • 鎮靜 pulp、止痛、緩和發炎
• 中性，螯合

Zinc Polycarboxylate Cement (PCC)

• 降低酸性
• Polyacrylic acid (聚丙烯酸)
  • 螯合 Ca²⁺ 和 Enamel 鍵結
  • 反應快

Glass ionomer (GI)

• type I - 黏合劑，type II - 復形
• 釋放 F-，抗齲齒
• 緩劑: 酒石酸(tartaric acid) 螯合
• 玻璃包 Ca²⁺, Al³⁺，比 ZnO 需要高酸性
• 不可黏全瓷冠(因彈性模數高)
  • 用樹脂

RMGI

• 酸鹼反應慢
• 螯合齒質
• 收縮大
  • 抗張↑
  • 抗壓 ↓
• 不適合直接 capping

Liner

• 降低 pulp 刺激
  • ZPC, GI 需要

MTA

• MTA 加水開始反應
• 矽酸鈣, 氫氧化鈣
  • pH12
• 反應慢，抗彎強度低 (離子晶體)
  • 最終強度和 ZOE 差不多

定量

Film thickness

• 定義: cement 夾在兩個平面之間，在 working time 最後 10 秒施力 150 N，經 10 min 硬化後，測量兩平面間的薄膜厚度。
• 薄 → solubility 小，抗壓，永久
• 標準
  • 封黏贋復物: <25 μm

溶解

• ZnO, 聚丙烯酸 易溶

印模材

• 可逆：Impression compound、Agar

• 二次灌模(加成)、單相印模： AS, PE

• 彈性回復：AS > CS > PE > PS

• 消毒

  • Agar絕對不可泡在鹼性戊二醛(alkaline glutaraldehyde)
  • iodophors消毒劑：所有印模材都可使用。
  • PS、CS、AS 可用EPA，但太久親水的PVS 會 gg

• 細胞毒性：PS最低，PE最高。

• VPES = VPS(Vinyl polysiloxane) + PE = AS + PE

• 介面活性劑: PVS

Polysulfide

• DBP(Dibutyl phthalate/鄰苯二甲酸二丁酯)
  • 增加韌性
• 聚合氧化形成雙硫鍵
• Catalyst
  • PbO₂: 褐色原因
  • 延遲劑(retarder): 油酸(Oleic acid)、 硬脂酸(Stearic acid)
• 最好取出，抗撕裂最強，但是變形

Condensation Silicone

• 單體：聚二甲基環氧矽氮烷

• Catalyst

  • 交聯：矽酸烷(alkyl silicate)

• 類似晶體 → 不用 Filler

  • 尺寸最不穩定

• 非常疏水

Addition Silicone

• 常用，最精確，但貴
• 彈性復原極佳 → 重複灌模
• 疏水，界面活性劑改良
• 灌模石膏容易產生氣泡 (H₂)
• Pt 會抓 S 的孤對 → 不能用乳膠手套

Polyether (PE)

• Polyether prepolymer
  • PE 頭尾加 Aziridine
  • Aziridine 開環加成聚合 (NCCNCC…)
• 濕潤性/親水性佳 (-O-)
• 彈性復原極佳 → 重複灌模
• 觸變性佳(Thixotropic)
  • 似沐浴乳
• 又快又硬，牙周病殺手

Agar

• 加熱液化
• 硼砂(borax): 加強，但石膏緩乾(retarder)
• K₂SO₄: 抵銷 retarder
• 熱脹冷縮 → 灌出來的模型變大
• 便宜，但都爛，精確度比 Alginate 好

Alginate

• 主成份: mannuronic acid和 guluronic acid

• filler: 矽藻土

  • 使表面光滑

• CaSO₄

  • 產生 Ca²⁺，alginate sol 交聯

• Na₃PO₄

  • 搶 Ca²⁺

• 氟化物

  • 為surface hardener，且會加速石膏硬化

• glycol

  • 防止矽藻土亂飛，吸入會矽肺病

• 便宜，但都爛

• 保存：保存在100%相對濕度下 或2% K2SO4 (potassium sulfate)中。

陶瓷

• 長石

  • 燒結產生白榴石 → 高熱膨脹
  • 白榴石: leucite，KAlSi2O6

• Al₂O₃

  • 在陶瓷的均勻相中加入， 裂痕碰到這些粒子就會停下來，可以避免陶瓷直接斷裂。

• ZrO

  • Cubic: >2367°C
  • Tetragonal: 1167-2367°C
  • Monoclinic: <1167°C
  • 降溫會生成 Monoclinic，3-5%體積膨脹

各種陶瓷

增加抗張強度 → 內部熱膨脹係數大

• 黏: 矽烷化 → 樹脂黏

• Glass-ceramics

  • 玻璃加熱，析出結晶
  • 結晶越多，越不透明
  • 最脆，但美觀，棄用

• Hot-Isostatically Pressed Glass-Ceramics (IPS，熱壓鑄法)

  • 屬於 Glass-ceramics，加入結晶相
  • Empress I: 玻璃 + leucite (35%)
    • 前牙牙冠
  • IPS Empress II: 玻璃 + 二矽酸鋰(65%)
    • 在前、後牙的牙冠
      • 彎曲強度: 360 ~ 400 MPa (後牙 Crown 最低標)
    • 前牙three-unit bridges

• Glass-infiltrated Core Ceramics

  • 瓷塊 + 玻璃(Core)
    

• Alumina core ceramics

  • 都是氧化鋁
  • 後牙、牙橋，以及前牙的Core ceramics

• Y-TZP

  • ZrO + Y₂O₃ (3-5%)
  • 室溫下維持 Tetragonal
  • 變態韌化(transformation toughening): 受張力部分產生 Monoclinic 膨脹→ 阻礙裂縫
  • 抗張強度達1000 MPa，抗壓強度則為2000 MPa，彈性模數和不鏽鋼差不多
  • Radiopaque

怪提

沒有人在乎，還有 W*s 給我寫 J