在牙科修復日益追求微創、無創與個性化的今天,“極薄貼面"正成為行業革新的關鍵詞。摩方憑借自研的高精度微納3D打印系統,攜手北大口腔孫玉春教授團隊,攻克極薄氧化鋯貼面的制造難題,可將牙齒貼面厚度壓縮至通體40微米,實現真正意義上的無創修復。這項跨越設備、材料與工藝極限的技術突破,不僅重新定義了齒科美學修復的技術邊界,更為全球數億對牙齒健康與美觀有訴求的患者,帶來了安全、舒適、持久的治療方案。
牙貼面最早于20世紀30年代出現,作為美學修復方案用于修復前牙外觀異常。經過幾十年發展,全瓷貼面已廣泛應用于色澤和形態修復。全瓷貼面的常見厚度為0.5~0.7毫米,厚度為0.2~0.5毫米的貼面則常被稱為超薄貼面。但傳統制造方式(機械切削、鑄造等)如同"牙齒微雕":技師需要手工打磨0.2-0.5毫米的陶瓷薄片,稍有不慎就會導致缺失、隱裂、貼面密合度不佳或者厚度不均。貼面厚度受限的情況下,患者必須磨除相當厚度的牙釉質甚至牙本質,否則凸出的貼面不僅不美觀,還會有邊緣殘渣積累導致牙周疾病的風險。而磨牙不僅容易引發酸痛和術后敏感,還可能因貼面邊緣精度不夠導致邊沿崩裂和微滲漏造成的感染發炎等遠期風險。
精度是齒科修復體的靈魂。近年來,口腔醫學界一致倡導從“有創"向“無創"修復轉變。在此背景下,實現曲面極薄結構(100微米以下)陶瓷貼面的增材制造意義重大:極薄貼面可以在不磨或少磨牙的情況下直接修復牙齒,提升美學效果并減輕患者痛苦。
與此同時,3D打印技術在齒科領域逐步普及,用于數字化正畸模型、種植導板、口腔掃描模型等。但傳統3D打印在極薄氧化鋯陶瓷貼面修復體的制造方面始終面臨挑戰:氧化鋯陶瓷貼面屬于三維曲面,如要做出厚度僅幾十微米的超薄器件,對成形工藝提出了高要求。一方面,極薄結構在燒結收縮或后處理過程中極易變形,要求3D打印過程對形變有超高的控制能力;另一方面,貼面與牙齒咬合界面需要很高的精度,制造尺寸公差需精確控制到微米級,否則會影響邊緣的貼合度和密合性。
摩方長期深耕創新的面投影微立體光刻(PμSL)技術,并與北京大學口腔醫學院等機構合作,組建聯合實驗室,專門攻關極薄貼面的制備。該項目在研發階段獲批國家“十四五"重點研發計劃重點專項。
“產學研"協同下,摩方團隊突破了傳統技術瓶頸:實現牙貼面厚度從常規的400微米直降至可達通體40微米左右,并量產化了通體80微米的極薄貼面。與原有技術相比,患者佩戴極薄牙齒貼面時,牙齒磨削量減少90%以上甚至可免磨牙。目前摩方已成為全球能夠工業化生產極薄3D打印氧化鋯貼面的企業。摩方通過自主研發與合作推進,成功完成了從實驗室驗證到量產的轉化,為解決齒科長期“削足適履"難題提供了新路徑。摩方團隊主要通過三大核心技術實現破局:
①設備創新:超精密光固化成形技術破局
與數控切削技術不同,3D打印技術原料利用率高,設計自由度高,更適用于個性化復雜口腔修復體智能制造。但應用于極薄牙齒貼面制備領域,要求3D打印技術設備具備高精度和形變尺寸控制能力。過去,許多3D打印設備在細節還原和形變控制上存在明顯的局限性,尤其在制造極薄牙齒貼面時,更是面臨著無法兼顧精度與強度的技術瓶頸。
摩方精密在高精度、大幅面的面投影微立體光固化技術方面有豐富的積累經驗,有優異的打印精度和公差控制能力。為了打印超薄牙齒貼面,團隊對設備進行升級改良,開發出專門用于打印超薄氧化鋯牙齒貼面的產品,通過精細化的光投影運動控制技術,結合配套算法,確保了高精度的打印能力,最終克服了極薄貼面打印的難題,令設備可以實現高粘度陶瓷、樹脂的精細成型與尺寸控制, 使其能夠以微米級精度打印出厚度通體40微米、邊緣密合度達到4微米(是傳統貼面的2倍以上)的極薄貼面。
這種設備的突破使得摩方能夠在不犧牲產品質量的前提下,進行大規模生產,同時保持產品的高度一致性與可靠性。
②材料創新:定制化氧化鋯光敏漿料
市場上牙齒貼面的材質分為樹脂貼面、硬質貼面和瓷貼面等多種,因物理、化學和生物特性,氧化鋯(陶瓷)材料是目前接近天然牙齒的修復材料之一,其優異的生物相容性和力學性能,一直是貼面材料的選擇之一,但其高熔點(2700℃)和脆性使3D打印氧化鋯難度極大。
針對氧化鋯陶瓷的增材制造需求,摩方團隊將氧化鋯粉末分散到光敏樹脂中調制出特別的光敏漿料,在光固化過程中,陶瓷粉和光固化樹脂混合打印,漿料形成分子級的互鎖結構,后通過高溫脫脂燒結剩下陶瓷材料,大幅提升了貼面材料的韌性并實現了氧化鋯貼面高通透性,同時保持適當的打印粘度。這一方法的難點在于控制低層厚時的適配。摩方的工程師們對漿料進行多重優化調控,最后實現極薄情況下,高陶瓷含量和結構的完整性。
研究顯示,燒結致密后的增材打印氧化鋯材料三點彎曲強度可達(1162±114)MPa;研究對比中,即使只有80微米厚的3D打印氧化鋯貼面,也能承受高于250微米玻璃陶瓷貼面的載荷。以上性能遠優于傳統玻璃陶瓷材料(后者一般彎曲強度僅數百MPa),保證了貼面在極薄狀態下依然擁有高強度和良好韌性,從根本上解決了超薄結構易脆裂的行業痛點。值得一提的是,摩方自研的3D打印氧化鋯漿料已于2024年通過美國FDA 510(k)認證,并獲得增材制造牙貼面氧化鋯漿料三類醫療器械注冊證,為臨床應用提供了重要保障。
③工藝革新:潔凈生產與流程再造
生產工藝的創新是摩方在超薄牙齒貼面研發中取得成功的關鍵因素之一。生產工藝是設備和材料的結合,同時影響設備和材料的設計。工藝、設備和材料的三者適配,才能完成極薄貼面的制造。中間缺了任意一個環節都會導致生產的失敗。
摩方建立了全流程的環境控制與工藝重塑體系,從粉體前處理、打印參數、脫脂燒結到拋光檢驗均嚴格監控,實現了產線效率倍增和批次穩定性顯著提升。高精度制造對生產環境要求很高,摩方在深圳和珠海建設的潔凈生產車間中,建立了包含數十個關鍵控制點的生產體系,對溫度、濕度、灰塵、光源等環境因素全程監控,以確保持續穩定地造出滿意的義齒產品。摩方的潔凈生產與精密工藝生產車間,獲得了ISO13485質量管理體系審核通過。
借助數字化自動化工藝,貼面產品已經批量投放國內外市場,有效支撐了全球化推廣和規模化生產。
摩方極薄氧化鋯貼面技術對患者具有重要的臨床意義,其優勢包括:
極大保留牙體。 由于貼面厚度僅為80微米左右,通常無需磨牙或僅做極少量表面處理,即可完成修復。貼面可在牙釉質層粘接,無需麻醉和恢復期,這種無牙體損傷的方案很大程度保護了患者原生牙釉質,牙體保存率顯著提升。
高度密合防二次齲。貼面與牙體的貼合縫隙縮小至4微米左右(傳統貼面多在幾十甚至上百微米),修復體邊緣滲透率降低,有效阻斷細菌侵蝕通道,顯著降低二次齲壞風險。
低敏感、舒適耐用。由于貼面極薄且無需磨牙,術后敏感度顯著降低。一次性完成粘貼即可完成修復,無需多次就診;粘接時間較傳統縮短約30%,患者就診時間大大減少。無需或少量磨牙也意味著無需使用麻醉劑,患者感覺更加舒適。
易于修復與可逆性。非磨牙修復使貼面成為可逆過程,未來若需更換,只需用專業激光等方式拆除貼面即可,不損傷原牙。
長久耐用。高強度氧化鋯貼面在薄至80微米時仍具備優異的機械性能。氧化鋯材料的高強度與生物相容性賦予貼面超過傳統材料的穩定性和耐久性。根據研究文獻,優質氧化鋯修復體(如進口品牌材料)在理想條件下使用壽命可超過15年以上,極薄貼面也有望獲得類似的長期效果。
可以說,摩方極薄貼面技術為廣大患者帶來了微創無痛的治療方案,同時實現了美學與生物學原則的高度統一。
摩方精密在3D打印氧化鋯貼面領域的突破,不僅為臨床提供了更健康舒適的無創修復方案,也為口腔修復行業帶來了新的增長動能和應用方向。
因為3D打印極薄氧化鋯貼面具有很高的強度和致密度,可顯著提升修復體穩定性和壽命。相比玻璃陶瓷和傳統材料,其生物相容性和耐磨性更高,為齒科修復提供更優質的材料選擇。工藝的一致性和可復制性高,降低了人工誤差和次品率,提升了產業整體效率。設計自由度方面,增材制造不受傳統加工限制,可以實現傳統貼面難以加工的微細結構和光滑曲面。醫生和技師可以對貼面顏色、通透度等進行精細優化,以更好地滿足個體化美學需求,并有效保護周圍牙體組織。
除此之外,摩方極薄牙齒貼面技術與數字化牙科、CAD/CAM設計、口內掃描等技術無縫銜接,有望構建起數字牙科修復生態。未來,患者可在診所內部甚至隨身實現牙齒掃描、3D打印貼面等閉環,推動口腔醫療從診所向產業鏈一體化轉型,為口腔醫療與制造產業鏈注入新動能,促使產業鏈上下游協同創新。
隨著創新技術的不斷迭代,摩方將始終致力于為口腔修復市場持續帶來更高效的生產模式和更廣闊的應用前景,使更多患者受益于數字化齒科的進步。
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