課題類型：前沿探索研究類（A）口申請(qǐng)編號(hào):

面向應(yīng)用研究類（B）

國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃（863計(jì)劃）

課題申請(qǐng)書(shū)

領(lǐng)域名稱：新材料技術(shù)領(lǐng)域___________________________

主題（重大專項(xiàng)）名稱：納米材料專項(xiàng)

所屬專題名稱：納米生物醫(yī)用材料_____________________

課題名稱：牙體修復(fù)納米復(fù)合材料的研究_______________

申請(qǐng)人：________________________________________

依托單位：________________________________________

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中華人民共和國(guó)科學(xué)技術(shù)部

二00四年五月五日

填寫(xiě)要求

-請(qǐng)嚴(yán)格按表中要求填寫(xiě)各項(xiàng)。

二、對(duì)于第TB份中的選擇欄目,請(qǐng)選擇與課題最接近的一項(xiàng)，并采用在

所選項(xiàng)編號(hào)上劃勾的方式確定。

三、申請(qǐng)書(shū)文本中外文名詞第一次浮現(xiàn)時(shí),要寫(xiě)清全鏘口縮寫(xiě),再浮現(xiàn)同

一詞時(shí)可以使用縮寫(xiě)。

四、申請(qǐng)書(shū)文本采用A4幅面紙，可以自行以同樣幅面紙復(fù)制，填寫(xiě)內(nèi)容

需打印填入，對(duì)于篇幅不夠的欄目可自行加頁(yè)；申請(qǐng)書(shū)請(qǐng)用普通訂書(shū)

訂裝訂，不要力!^=觸封面。

五、承諾為課題提供配套經(jīng)費(fèi)和其他支撐條件的課題依托^位所屬部門(mén)、

地方科技主管部門(mén)及有關(guān)單位，應(yīng)提供加蓋公章的有關(guān)承諾證明，作

為本申請(qǐng)的其他附件附后。

六、表中單位性質(zhì)、所在地區(qū)和所屬部門(mén)代碼請(qǐng)查閱863計(jì)劃網(wǎng)站

():《863計(jì)劃課題信息有關(guān)代碼對(duì)照表》。

三、課題情況

1.主要研究?jī)?nèi)容、擬解決的技術(shù)難點(diǎn)，以及預(yù)期達(dá)到的目標(biāo)、主要技術(shù)指標(biāo)和水平

主要研究?jī)?nèi)容

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，生物醫(yī)用陶瓷人工骨在硬組織缺損的修復(fù)重建治療過(guò)程中，愈來(lái)愈發(fā)

揮著重要作用。然就其應(yīng)用的數(shù)量、范圍、影響與應(yīng)用前景而言，齒科陶瓷材料在其中乃居榜首。

在我國(guó)，因疾病、傷殘、老齡化、畸形等浮現(xiàn)牙齒缺失或者脫落的患者數(shù)以億計(jì)，嚴(yán)重影響咀嚼

功能及美觀，若不及時(shí)予以治療，除導(dǎo)致全身不適而外，甚或者引起全身性疾病，于是新型口腔

修復(fù)材料的研窕與開(kāi)辟對(duì)于提高國(guó)人的健康水平有著特殊重要的意義。然而我國(guó)口腔材料市場(chǎng)兒

乎全為進(jìn)口材料所壟斷。為改變這種現(xiàn)狀，發(fā)展民族產(chǎn)業(yè)創(chuàng)建中國(guó)品牌，泛博牙科醫(yī)師及材料工

作者為此付出了不懈的努力。為迅速趕超世界先進(jìn)水平，本項(xiàng)R把口腔修復(fù)材料的國(guó)際前沿技術(shù)

一全瓷牙體修復(fù)材料作為切入點(diǎn)，開(kāi)展牙科用高強(qiáng)度、高韌性牙體修復(fù)納米復(fù)合全資材料和修復(fù)

技術(shù)的研究。全瓷修復(fù)體以其獨(dú)特的美觀性能及良好的生物相容性而倍受患者及牙科醫(yī)師的青睞

納米復(fù)合滲透陶瓷材料具有高強(qiáng)度及高韌性，將這一技術(shù)應(yīng)用于牙嵌體、牙冠橋修復(fù)體。由于齒

科納米滲透陶瓷全瓷修復(fù)體在結(jié)構(gòu)、性能方面的特異性，在材料合成、成型方法、燒結(jié)工藝等方

面也不同于傳統(tǒng)陶瓷。將環(huán)繞上述各方面的基本原理進(jìn)行系統(tǒng)的探索。

1.納米復(fù)合滲透陶瓷的設(shè)計(jì)和制備

(1)粉體的制備：以Al(NO二為前驅(qū)體，制成納米氧化鋁粉體；以Zr0CL.8H,0為前驅(qū)體，

獲得部份穩(wěn)定的納米套化錯(cuò)粉體。"'

(2)微孔基體的制備：選用微米、亞微米及納米粉體按照密堆積原則進(jìn)行級(jí)配加入有機(jī)分

散劑對(duì)粉體表面修飾改性，利用其位阻效應(yīng)改善漿料均勻性、分散性及懸浮性。控制

料漿的結(jié)構(gòu)使其具有最佳的觸變特性。預(yù)燒后制成以納米孔隙為主的彼此連通的微孔

基體。

(3)滲透玻璃制備：選用云母微晶玻璃系統(tǒng)，篩選玻璃生成范圍.應(yīng)具有較低的高溫粘度，

良好的滲透性能：較低的熔點(diǎn)；與基體有良好的濕潤(rùn)性；較好的化學(xué)穩(wěn)定性，與基體

產(chǎn)生一定的但不明顯的化學(xué)反應(yīng)；熱膨脹系數(shù)應(yīng)稍低于基體，以便冷卻時(shí)在玻璃相中

引入有利的微觀壓力：與基體匹配的折射率，使復(fù)合體成為半透明；顏色空間應(yīng)滿足

底冠對(duì)色調(diào)、飽和度、明度的要求，能函蓋國(guó)人顏色空間并成邏輯分布。

(4)納米相的組裝：在制作剛性骨架時(shí)，添加部份呈彌散分布的納米氧化鋁、納米氧化鉆

粉體，與微米、亞微米粒子共同構(gòu)成骨架；云母微晶玻璃以液相方式滲入彼此連通的

微孔之中，以納米云母玻璃膜的方式組裝為納米復(fù)合陶瓷。

(5)納米復(fù)合陶瓷材料的結(jié)構(gòu)與功能設(shè)計(jì)。復(fù)合基元的組分、結(jié)構(gòu)及相對(duì)照例、分。模式

對(duì)復(fù)合體結(jié)構(gòu)與功能的影響

(6)納米復(fù)合陶瓷中的納米結(jié)構(gòu)與納米強(qiáng)化、韌化效應(yīng)的表征：在材料制作過(guò)程中需經(jīng)歷

合成、成性、燒結(jié)等一系列步驟，在這些步驟中，其物理化學(xué)狀態(tài)、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、特

征、反應(yīng)過(guò)程、反應(yīng)機(jī)制等均會(huì)對(duì)材料及制品產(chǎn)生影響。

4-51

2.材料性能的分析測(cè)試

(1)物理機(jī)械性能的測(cè)試：根據(jù)陶費(fèi)材料的特性和相應(yīng)的材料測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)試材料的抗彎

曲強(qiáng)度、斷裂韌性等項(xiàng)目。

(2)采用掃描電鏡、原子力顯微鏡、比表面枳法透射電鏡等，分析材料表面及內(nèi)部的微觀

組成與結(jié)構(gòu)，探尋材料的結(jié)構(gòu)與性能之間的相互關(guān)系。

3.牙科納米全瓷修復(fù)技術(shù)

(1)精密成型及工藝制作技術(shù)：為確保修好體的制作精度(變形量小丁0.3%),在成型方

法上采用高堆積密度、滲透工藝方面將采用低溫?zé)杉夹g(shù)。

(2)預(yù)成瓷塊及CAD/CAM加工制作技術(shù)：按照修復(fù)體對(duì)顏色及幾何尺度的不同要求，預(yù)

先制作不同規(guī)格的瓷塊用于CAD/CAM加工制作修復(fù)體。

4.生物學(xué)檢測(cè)與評(píng)價(jià)的研究

(1)生物安全性評(píng)價(jià)

1)按ISO國(guó)際標(biāo)上做體外生物學(xué)各項(xiàng)檢測(cè)，包括急性慢性毒性試驗(yàn)、細(xì)胞毒性試驗(yàn)、

溶血試驗(yàn)、刺激試驗(yàn)、Ames試驗(yàn)等。

2)按ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)作動(dòng)物體內(nèi)短期埋植試驗(yàn)。

(2)生物相容性考察

1)將研制的材料進(jìn)行體外和動(dòng)物體內(nèi)埋植試驗(yàn)，分析細(xì)胞、血液成份變化，考察細(xì)胞、

組織系統(tǒng)的相容性。

2)考察在行使口腔頜面部功能狀態(tài)下材料與牙體的力學(xué)相容性。

(3)生物活性的考察

1)材料生理活性成份的定性定量分析

2)材料降解成份、速度及數(shù)量分析

3)材料結(jié)合蛋白的時(shí)間、速度、種類和數(shù)量的測(cè)定

4)測(cè)定相應(yīng)酶活性水平和細(xì)胞活性水平的測(cè)定

5.醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)的研究

(1)材料與牙體組織界面的能量和物質(zhì)交換、結(jié)合關(guān)系的研究

1)通過(guò)動(dòng)物體內(nèi)植入實(shí)驗(yàn)，動(dòng)態(tài)了解界面能的變化

2)形態(tài)學(xué)考察材料表面和牙體組織面的物質(zhì)結(jié)構(gòu)變化和新生組織的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

3)研究材料與牙體界面產(chǎn)生結(jié)合的性質(zhì)和結(jié)合過(guò)程與途徑的研究

(2)材料與牙體的微量元素及動(dòng)態(tài)變化對(duì)組織影響的研究

1)測(cè)定材料植入后微量元素的變化及其對(duì)組織的影響

2)微量元素標(biāo)定示蹤，了解材料與牙體的結(jié)合過(guò)程

5-1

(3)材料力學(xué)相容性的研究

1)口腔咀嚼應(yīng)力下材料性能的測(cè)定的研究

2)材料耐磨性能的研究

3)材料熱脹系數(shù)的匹配性研究

6.臨床應(yīng)用初步研究

(1)臨床修復(fù)技術(shù)規(guī)范化的研究

(2)臨床效果評(píng)價(jià)的研究

7.綜合性評(píng)價(jià)

包括材料產(chǎn)品特性、生物安全性、生物相容性、生物活性，醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)研究以及臨床應(yīng)用效果,

經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益作綜合評(píng)價(jià)。

擬解決的技術(shù)難點(diǎn)

1.D納米復(fù)合陶瓷材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與功能設(shè)計(jì)。在以-A1Q、ZrO,微粒構(gòu)建剛性骨架及微孔的

過(guò)程中，如何確保這些微孔是以納米級(jí)孔隙為主并彼此連通的微孔結(jié)構(gòu)是結(jié)構(gòu)設(shè)汁中的關(guān)鍵問(wèn)題，

這曲微孔將成為添加相的納米模板。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的變更將導(dǎo)致復(fù)合體結(jié)構(gòu)與性能的變化，其納米組

裝特性、界面結(jié)構(gòu)、表面結(jié)構(gòu)、力學(xué)特性、強(qiáng)化韌化機(jī)理、熱力學(xué)匹配特性、顏色空間分布、半

透明性、適合性、美觀性等均與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)密切相關(guān)，是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中十分關(guān)注的內(nèi)容而予以特殊重

視。

2)添加相的篩選及復(fù)合工藝技術(shù)。添加相的化學(xué)組分，納米組裝條件與方法，復(fù)合結(jié)構(gòu)的空

間分布指數(shù)，添加相與基體相間鎖結(jié)方式，基體相與界面相的匹配特性，界面最佳應(yīng)力分布模式,

應(yīng)力作用下的斷裂方式等內(nèi)容均是復(fù)合工2設(shè)計(jì)中的核心與基礎(chǔ)。

3)牙科冠橋修復(fù)體不同于其它任何陶瓷制品。一方面要求修復(fù)體具有先進(jìn)陶瓷的力學(xué)性能，

但牙體的形態(tài)、結(jié)構(gòu)均獨(dú)具個(gè)性又決定了其不能采用傳統(tǒng)的機(jī)械擠壓成型，因此所研制的納米復(fù)

合陶瓷材料須能滿足特殊的加工制作要求，這是能否最終實(shí)現(xiàn)課題目標(biāo)的乂一個(gè)關(guān)鍵因素，

4)牙體的顏色表達(dá)是本項(xiàng)目研究中的又一大難點(diǎn)。不同人群，不同年齡，不同性別，不同牙

體及同一牙體的不同解剖部位都有著不同的色度。要真實(shí)地反映上述特征，據(jù)統(tǒng)計(jì)，大約需要800

余種顏色才干完整地復(fù)蓋牙體的顏色空間。惟獨(dú)這樣，才干制作出徹底吻合個(gè)性的活生生的人工

假牙。因此，研制含有不同色相、色調(diào)、明度的飾面瓷粉系列及含不同色素的修飾瓷粉，在此基

礎(chǔ)上應(yīng)用孟塞爾顏色體系及調(diào)色理論進(jìn)行顏色表達(dá)是項(xiàng)目能否成功的又一關(guān)鍵內(nèi)容。

5-2

預(yù)期達(dá)到的目標(biāo)

研制出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、適合國(guó)人特色的全瓷冠橋修復(fù)材料及相關(guān)輔助材料體系，制作的冠橋

修復(fù)體應(yīng)具有高強(qiáng)度、高斷裂韌性、美觀，適合性好，能成功應(yīng)用于臨床并在全國(guó)范圍內(nèi)推廣應(yīng)用。

在納米復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)與功能設(shè)計(jì)方面取得創(chuàng)新，獲準(zhǔn)3項(xiàng)以上國(guó)家發(fā)明專利。

主要技術(shù)指標(biāo)和水平

化學(xué)組成：復(fù)合納米散粒基體相7即8。%,a-Al￡、ZQ

成型方法：料漿澆鑄或者涂塑

最高燒成溫度：1100~1250

制成品對(duì)代型的收縮量：＜0.3%（可滿足高精密加工要求）

抗彎曲強(qiáng)度（。）：400~700M抗（抗沖擊能力強(qiáng)）

斷裂韌性斷IC）：3-4.5MPami/2

飾面瓷：

建立起適合我國(guó)人群特色的飾面瓷粉標(biāo)準(zhǔn)體系。主要包括遮色瓷、體瓷、釉質(zhì)瓷、頸部瓷、切

端瓷及修飾瓷。瓷粉總數(shù)達(dá)40余種。除色度空間徹底滿足國(guó)人牙體的顏色空間分布而外，材料的結(jié)

構(gòu)、性能及加工制作工藝徹底滿足全瓷冠橋修復(fù)體的制作技術(shù)要求。

5-4

2.納米尺度效應(yīng)機(jī)理說(shuō)明

本項(xiàng)目在材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上將進(jìn)行變革與創(chuàng)新，即以微米、亞微米納米級(jí)的

Nr。2微粒為骨架,實(shí)行級(jí)配形成連續(xù)的彼此連通的納米孔徑為主的孔隙。這些微孑胞成

添加相的納米模板，生物玻璃以液相滲透于孔隙之中形成納米級(jí)的玻璃薄膜，基體中的

納米顆粒與玻璃薄膜的共同作用可確保復(fù)合體獲得均勻一致的納米復(fù)合結(jié)構(gòu)。

骨架中的納米級(jí)的?-AI2O3.ZrO2除對(duì)構(gòu)建彼此連通的納米、亞微米微孔結(jié)構(gòu)起到

關(guān)鍵作用而外，亦在基體中起到納米粒子對(duì)基體的增強(qiáng)增韌作用。對(duì)降彳氐基體燒結(jié)溫度,

改善與液相的結(jié)合界面均產(chǎn)生促進(jìn)作用。基體中引入的納米Zr02系采用部份穩(wěn)定的四方

二氧化錯(cuò),從而對(duì)基體產(chǎn)生強(qiáng)化及韌化作用。

宏觀的玻璃脆性大，強(qiáng)度僅80MPa擺布，但微細(xì)的玻璃纖維或者玻璃微膜其強(qiáng)度

可

比宏觀玻璃的強(qiáng)度提高2個(gè)數(shù)量級(jí)擺布，本復(fù)合陶瓷中玻璃膜的厚度設(shè)定在納米量級(jí)范

圍內(nèi)，玻璃相滲入基體中形成基體與玻璃相相互鎖結(jié)的納米復(fù)合結(jié)構(gòu)。為了使組裝的玻

璃相與基體間構(gòu)成合理的應(yīng)力分布體系，組裝相的熱膨脹系數(shù)作了適當(dāng)調(diào)整，冷卻時(shí)基

體相對(duì)添加相構(gòu)成壓應(yīng)力，進(jìn)一步提高了玻璃薄膜的強(qiáng)度。

采用上述結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則，可大大提高復(fù)合體的強(qiáng)度與韌性。已有的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，

以氧化鋁為基體，以生物玻璃進(jìn)行滲透，復(fù)合體的強(qiáng)度較普通的鋁瓷可提高2倍以上，

較牙科常用的長(zhǎng)石類陶瓷則提高4倍擺布。現(xiàn)將納米二氧化錯(cuò)引入后，強(qiáng)度可望提高至

600MPa擺布，井大大提高斷裂韌性。這一性能指標(biāo)能夠徹底滿足臨床對(duì)方冠、冠橋修

復(fù)體的技術(shù)要求。

5-4

3.主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)及預(yù)期可獲得的發(fā)明專利等知識(shí)產(chǎn)權(quán)情況

(1)主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)

本項(xiàng)目擬在材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上進(jìn)行變革與創(chuàng)新，即以微米、亞微米、納米級(jí)的

a-AI2OrNr。2微粒為骨架，實(shí)行級(jí)配形成彼此連通的納米孔徑為主的孔隙。這些微

孑胞成添加相的納米模板，生物玻璃以液相滲透于孔隙之中形成納米級(jí)的玻璃薄膜，

基體中的納米顆粒與玻璃薄膜的共同作用可確保復(fù)合體獲得均勻一致的納米復(fù)合結(jié)

構(gòu)，從而對(duì)多孔基體起到強(qiáng)化及韌化的作用。通過(guò)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及工藝技術(shù)上的變革與

創(chuàng)新，勢(shì)必使復(fù)合體的結(jié)內(nèi)、性能產(chǎn)生質(zhì)的變化,對(duì)制作工藝也將帶來(lái)質(zhì)的變化。

1)傳統(tǒng)高性能結(jié)構(gòu)陶瓷材料的燒成溫度通常在1700~1800℃,本項(xiàng)目中

a-AI2O3.Nr。2的含量達(dá)75-80%,燒成溫度將降至1250℃以下的低溫?zé)?/p>

結(jié)；且由坯體到燒成品的變形量由30%擺布降低至0.3%以下。

2)將先進(jìn)陶逡傳統(tǒng)的機(jī)械擠壓、等靜壓成型的方法改為適合牙體陶瓷的注漿

成型、粉漿涂塑。既可滿足牙體的特異性又能十分方便地進(jìn)行加工制作。

3)傳統(tǒng)陶瓷制備技術(shù)及經(jīng)驗(yàn)均認(rèn)為，在基體中浮現(xiàn)玻璃相將對(duì)制品性能產(chǎn)生

不利影響，玻璃相增多導(dǎo)致的這種影響更為嚴(yán)重。本課題將玻璃相以納米

薄膜的結(jié)構(gòu)方式引入，由于納米效應(yīng)對(duì)基體產(chǎn)生強(qiáng)化及韌化作用，從而改

變玻璃相在陶瓷中有害的傳統(tǒng)看法與認(rèn)識(shí)。

4)在國(guó)內(nèi)，首次織制出徹底適合國(guó)人牙體的顏色空間的飾面瓷粉體系，從而

結(jié)束我國(guó)不能生產(chǎn)飾面瓷粉的歷史。

5)將不僅為牙科全瓷冠橋修復(fù)技術(shù)奠定材料學(xué)基礎(chǔ)，也將為高技術(shù)結(jié)構(gòu)陶瓷

材料的制作增添一種新的方法。

(2)預(yù)期可獲得的發(fā)明專利

1)納米復(fù)合陶瓷的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法：本項(xiàng)目在陶瓷5-7的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、功能設(shè)計(jì)及制作工藝等方面都有獨(dú)

到之處，進(jìn)行r重大變革，初底不同于傳統(tǒng)先進(jìn)陶瓷的制作方法。對(duì)于納米先進(jìn)陶而言，需采用

熱等靜Lk技術(shù),價(jià)格高昂且難十形成工業(yè)化生產(chǎn).本項(xiàng)忖通過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的改變⑴米用粉漿涂塑或

者

在構(gòu)建剛性骨架時(shí)選用了納米陶瓷粉體，既增加了基體的強(qiáng)度，又為添加相構(gòu)建了納米模板，

為納米復(fù)合結(jié)構(gòu)相的組裝奠定了確實(shí)可行的結(jié)構(gòu)模型，較之份子自組裝技術(shù)易形成產(chǎn)業(yè)化。

2）玻璃滲透相強(qiáng)化韌化效應(yīng)：在傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中認(rèn)為玻璃相的浮現(xiàn)會(huì)影響強(qiáng)度特殊是玻璃相

高達(dá)20-30與時(shí)，對(duì)強(qiáng)度的影響會(huì)特殊大，但本項(xiàng)目應(yīng)用納米強(qiáng)韌化效應(yīng)，使玻璃相在復(fù)合體中受

到周向壓應(yīng)力而強(qiáng)度及斷裂韌性大大提高，在此同時(shí)，也對(duì)基體產(chǎn)生強(qiáng)化韌化效應(yīng)。

）3）精密成型及工藝制作技術(shù)：陶瓷在燒成過(guò)程中招發(fā)生坯體的收縮，本項(xiàng)目為確保修復(fù)體

的制作精度（變形量小于0.3%）,因此在成型方法上采用高堆積密度、滲透工藝方面采取低溫滲透

技術(shù)，對(duì)于這些方法和技術(shù)的探索，為高精密的更制技術(shù)提供了新的技術(shù)和方法。

4）納米陶瓷粉體的分散技術(shù)：基體在成形過(guò)程中系采用粉漿涂塑或者注漿成型，納米粉體分散

和懸浮特性將取決于分散機(jī)理及分散劑的應(yīng)用。對(duì)于高濃發(fā)料漿的分散機(jī)理至今知之甚少。本項(xiàng)

口將在這方面進(jìn)行系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)，在分散機(jī)理及方法上都將取得新的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)和新的技術(shù)突破。

5）適合國(guó)人牙體的顏色空間的飾面瓷粉體系。

6）牙科修復(fù)技術(shù)：全瓷冠橋修復(fù)體是本世紀(jì)牙科醫(yī)師和患者的最佳選擇。本項(xiàng)目制作的全瓷

冠橋修復(fù)體將具有優(yōu)良的性價(jià)比，從而改寫(xiě)我國(guó)不能制作高技術(shù)修更材料的歷史。除建立起我國(guó)

的全瓷修復(fù)材料體系外，在臨床操作方面也將形成系統(tǒng)的操作指南。創(chuàng)建中國(guó)品牌。

5-7

4.課題主要研究技術(shù)內(nèi)容的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)，國(guó)內(nèi)現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)

天然生物材料的形成及其性能是人工合成材料設(shè)計(jì)的重要借鑒，根據(jù)前期研究發(fā)現(xiàn)：人的牙

齒非常耐磨是因?yàn)樗怯删哂卸ㄏ蛏L(zhǎng)的納米粒子構(gòu)成；天然珍珠殼和釉瓷有相似的強(qiáng)度，但它

們的韌性相差很大，珍珠殼是無(wú)機(jī)碳酸鈣與有機(jī)納米薄膜交替疊加而成，這些天然生物材料的特

異性都與細(xì)微的納米結(jié)構(gòu)有關(guān)。隨著人們對(duì)天然生物材料性能與細(xì)微結(jié)構(gòu)的逐步認(rèn)識(shí)，為牙體組織

修復(fù)系統(tǒng)材料的改進(jìn)和創(chuàng)新提供了巨大的發(fā)展空間，為牙體組織的修復(fù)應(yīng)用拓寬了途徑。材料在

口腔牙體修復(fù)中起著舉足輕重的作用，充滿生機(jī)的二十一世紀(jì)，口腔醫(yī)學(xué)發(fā)展對(duì)口腔材料提出了

新的需求，牙體修復(fù)的高集成化對(duì)材料的性能要求越來(lái)越高。具有神奇性能的納米材料將是起重

要作用的關(guān)鍵材料之一。在未來(lái)富有挑戰(zhàn)性的20年里，納米材料在口腔醫(yī)學(xué)的應(yīng)用為調(diào)整我國(guó)國(guó)

民經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)的布局、形成新產(chǎn)業(yè)、改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)、增強(qiáng)綜合國(guó)力提供新機(jī)遇。但納米材料在

口腔醫(yī)學(xué)方面的研究還處于實(shí)驗(yàn)及起動(dòng)階段，建立我國(guó)自己的知識(shí)產(chǎn)權(quán)極其重要，因此提出本課

題的研究。

在現(xiàn)有的牙科冠橋修復(fù)材料中，塑料冠易老化，不耐磨損。金屬烤瓷冠盡管強(qiáng)度較好，但金

屬的不透明，導(dǎo)致冠橋修復(fù)體缺乏半透明性與逼真性，在牙冠頸緣浮現(xiàn)金屬暗影影響美觀，金屬

銀離子易致畸，金瓷界面易崩瓷等缺陷。陶瓷材料具有與天然牙相似的色澤和半透明性，傳統(tǒng)工

藝創(chuàng)造的牙科陶瓷存在需要高溫煨燒、可塑性差、質(zhì)地較脆，韌性、強(qiáng)度較差的缺點(diǎn)，于是其應(yīng)

用受到了一定的限制。納米陶瓷具有在較低溫度下燒結(jié)就能達(dá)到致密化的優(yōu)越性，將有助于解決

陶瓷的強(qiáng)化和增韌問(wèn)題。雖然納米陶瓷還有許多關(guān)鍵技術(shù)需要解決，但其優(yōu)良的室溫和高溫力學(xué)

性能、抗彎強(qiáng)度、斷裂韌性，將大大提高牙體瓷修復(fù)體的強(qiáng)度和韌性，成為新型的II腔陶瓷修復(fù)

材料。全瓷冠橋修復(fù)體則以其獨(dú)特的美觀性能及良好的生物相容性而倍受患者及牙科醫(yī)師的青睞，

全瓷修復(fù)已成為當(dāng)今口腔固定修復(fù)的主要發(fā)展趨勢(shì)。在西方發(fā)達(dá)國(guó)家，全瓷修復(fù)已被牙科醫(yī)師及

患者廣泛接受，但其價(jià)格高昂，難于在發(fā)展中國(guó)家推廣。我國(guó)人口眾多，國(guó)人牙體的顏色空間同

西方人群存在一定的差異.利用現(xiàn)代的納米復(fù)合陶瓷具有高強(qiáng)度及高韌性制作研發(fā)適合我國(guó)國(guó)情

現(xiàn)狀及人群顏色特征的全瓷冠橋修復(fù)材料成為我國(guó)口腔材料發(fā)展的前沿課題及最佳選擇。全瓷冠

橋修復(fù)材料的研究始于1994年，經(jīng)過(guò)8年的不懈努力，使課題組在納米粉體合成、成型技術(shù)方

面己取得大的突破。成功研制出牙科氧化鋁基高強(qiáng)度滲透復(fù)合陶瓷。研究達(dá)國(guó)內(nèi)率先、國(guó)際先進(jìn)

水平。其三點(diǎn)抗彎等曲強(qiáng)度達(dá)到600Mpa擺布。以其制作的冠橋修復(fù)體已成功在臨床上試用，近

一年來(lái)經(jīng)全國(guó)八大口腔醫(yī)院臨床試用2500余例，無(wú)一例失敗。這些研究成果為本項(xiàng)目的三大主要

研究?jī)?nèi)容及在臨床修復(fù)技術(shù)方面積累了理論及實(shí)驗(yàn)研究基和。本課題系采用自主的專利技術(shù)（公開(kāi)

號(hào)：CNI280812）基礎(chǔ)之上，擬在納米復(fù)合牙科陶瓷的結(jié)構(gòu)與工藝技術(shù)設(shè)計(jì)方面進(jìn)行創(chuàng)新與變革，

專利技術(shù)及文獻(xiàn)查新表明，尚無(wú)其它相關(guān)的報(bào)導(dǎo)。

6

6.課題擬采取的研究方法（或者技術(shù)路線、實(shí)施方案）及其可行性和風(fēng)險(xiǎn)分析

一、技術(shù)路線、實(shí)施方案

7

7

二、可行性和風(fēng)險(xiǎn)分析

H前牙體修復(fù)材料非常多，但均不是納米級(jí)材料，為適應(yīng)臨床要求，利用納米材料的小尺寸

效應(yīng)、量子效應(yīng)、表面效應(yīng)和界面效應(yīng)，對(duì)現(xiàn)有材料進(jìn)行改性和創(chuàng)新。在前期工作中，對(duì)現(xiàn)有的

高份子和陶瓷進(jìn)行了納米添加改性，取得明顯效果，建立了研究條件，發(fā)表了研究論文。

在納米粉體合成、納米復(fù)合結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及納米組裝、顏色體系這三大重點(diǎn)和難點(diǎn)方已進(jìn)行了

較深入的探索，取得r階段性成果：

1）在納米粉體合成中，采用了液相共沉淀技術(shù)及水熱技術(shù)。液相沉淀技術(shù)可保證億學(xué)成份

的準(zhǔn)確和組分的均勻一致，通過(guò)控制前驅(qū)體濃度、反應(yīng)速度、反應(yīng)溫度和pH,即可形成

理想的凝膠體，利用空間位阻效應(yīng)可以防止膠體的團(tuán)聚。水熱處理可形成結(jié)晶度較高的

中間相，可防止粉體燒結(jié)過(guò)程中發(fā)生團(tuán)聚，確保納米粉體的獲得。

2）在納米復(fù)合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及納米體系組裝過(guò)程中，已進(jìn)行了相關(guān)的理論計(jì)算及初步實(shí)驗(yàn)，坯

體堆積密度可達(dá)75%擺布，彼此連通的孔隙分布范圍為200-40nm,而以納米孔為主。稀

土元素的引入提高了玻璃的折射率，且降低了玻璃的表面張力，增大了對(duì)基體的浸潤(rùn)特

性，這樣可以滿足滲透玻璃的基本特性，保證獲得結(jié)構(gòu)均勻一致、半透明、顏色符合牙

體要求的納米復(fù)合陶瓷。

3）采用粉漿涂塑及注漿成型可解決修復(fù)體的形狀特尸?性，低溫?zé)Y(jié)可防止壞體的收縮。

本課題在“八五”和“九五”863計(jì)劃項(xiàng)H完成的復(fù)合生物陶瓷的研究中已取得了成熟的經(jīng)驗(yàn)

和成果，建立了研究條件，組建了合理的研究隊(duì)伍，在納米材料的研究方面也取得了階段性成果,

對(duì)完成木研究有可靠保證，其研究方法路線切實(shí)可行，不存在任何風(fēng)險(xiǎn)。

7-1

7.預(yù)期研究成果應(yīng)用轉(zhuǎn)化前景預(yù)測(cè)及擬采取的措施（包括國(guó)內(nèi)外應(yīng)用或者市場(chǎng)現(xiàn)狀、

潛

在用戶、市場(chǎng)前景及風(fēng)僦測(cè)，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)作用、影響分析、使本課題成果獲得

)

預(yù)期的研究成果：以納米材料對(duì)目前常規(guī)使用的牙體修復(fù)材料進(jìn)行創(chuàng)新和改性，包括口腔預(yù)

防保健用品、口腔充填納米復(fù)合材料和口腔冠橋修復(fù)納米陶驍材料產(chǎn)品及其臨床應(yīng)用技術(shù)，基本

覆蓋了口腔修復(fù)領(lǐng)域。

糖病、牙周病、外傷是造成人類牙體缺損、牙列缺損與缺失的主要原因。齦病已被WHO列為

危害人類三大非傳染疾病之一。我國(guó)的平均患幅率是37.3%,患者齦均為2.47顆牙；牙體缺損的

發(fā)病率為36.5%。據(jù)估算，全國(guó)的踽病患者近5億人，鵬齒總數(shù)超過(guò)10億顆牙。口腔納米陶瓷修

豆材料將是21世紀(jì)的高科技產(chǎn)品。它可用于制作修復(fù)牙體缺損的嵌體、全冠及固定橋的修復(fù)，按

現(xiàn)在普遍的烤瓷冠或者嵌體所用的材料費(fèi)計(jì)算，每位患者僅需要一個(gè)修復(fù)體，就會(huì)產(chǎn)生3億元人

民

幣的純經(jīng)濟(jì)效益。隨著人們生活質(zhì)量的提高，對(duì)口腔美容和矯形的要求日益增強(qiáng)，對(duì)這和材料的

要求勢(shì)必會(huì)逐步增加，加之口腔保健和踽病預(yù)防的普遍開(kāi)展將具有非常廣闊的市場(chǎng)前景。

近年來(lái)，世界各發(fā)達(dá)國(guó)家也非常重視這種新型生物材料的研究和開(kāi)辟。以美國(guó)為例，它已將

這種材料的研究列入本世紀(jì)的優(yōu)先發(fā)展項(xiàng)目之一。國(guó)家衛(wèi)生研究院（NIH）2000年的經(jīng)費(fèi)投入是

0.32億美元，2001年增加到0.36億美元，增幅為13%；僅國(guó)家自然科學(xué)基金（NSF）2000年就投

入經(jīng)費(fèi)0.97億美元，而2001年則增加到2.17億美元，增福為124%。我國(guó)牙體修復(fù)納米材料的研

究應(yīng)用方面已作為專項(xiàng)，加入了資金投入，但與美國(guó)相比，還存在差距。主要原因是經(jīng)費(fèi)不足，

缺乏研究條件，開(kāi)辟意識(shí)不強(qiáng)，難以推出創(chuàng)新性的高性能^體納米修復(fù)材料。若能注重人材，集

中人力、資金和物力，加速衣項(xiàng)H的研究和開(kāi)辟，就能迅速地趕上發(fā)達(dá)國(guó)家的研究和應(yīng)用水平，

推出有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高質(zhì)量牙體修復(fù)材料產(chǎn)品，占領(lǐng)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，滿足泛博患者的需求，并參預(yù)

國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，發(fā)展外向型經(jīng)濟(jì)。此外，這還將對(duì)于推動(dòng)我國(guó)口腔醫(yī)學(xué)事業(yè)的發(fā)展，促進(jìn)國(guó)人的

身體健康、培養(yǎng)科技人材，有著十分重要的社會(huì)意義。

本項(xiàng)目成果獲得應(yīng)用轉(zhuǎn)化擬采取的措施包括與國(guó)內(nèi)相關(guān)企業(yè)合作申請(qǐng)，共同研究和資金投入，

以保證本項(xiàng)目的實(shí)施，對(duì)后期實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化確保企業(yè)的主體支持，可望取得成功。

8

8.課題組和課題申請(qǐng)單位現(xiàn)有_L作基礎(chǔ)以及依托單位承諾提供的支撐條件，其他所需

增添的支撐條件和主要儀器設(shè)備（說(shuō)明用途）

①本項(xiàng)目組在“八五”期間主持完成為了國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目，首先對(duì)天

然生物硬組織甲殼、珊瑚、珍珠等的成份結(jié)構(gòu)作了系統(tǒng)分析，并在動(dòng)物體內(nèi)作了生

物基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，獲得了重要數(shù)據(jù)，開(kāi)展了對(duì)人體硬組織替換材料與機(jī)體組織的相互作

用關(guān)系的系列基礎(chǔ)研究，分別從生物化學(xué)、生物力學(xué)和生物電學(xué)三個(gè)方面，在元素

一份子-細(xì)胞-組織-器官等不同層次進(jìn)行了考察，獲得了重耍的理論研究成果；

并在基金委的主持下以仝優(yōu)通過(guò)驗(yàn)收。

②主持完成為了國(guó)家“八五”863計(jì)劃項(xiàng)目，完成為了具有生物活性的人體硬組

織替代材料的研究，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和生物效應(yīng)方面作了仿生的嘗試。

③主持完成國(guó)家“九五”863計(jì)劃項(xiàng)目“具有生物活性人工骨牙修復(fù)材料的研究”，

在密度、孔隙羅列的梯度設(shè)計(jì)及研究方法方面取得了重要數(shù)據(jù)，同時(shí)完成為了生物醫(yī)

學(xué)材料的多種表面處理研究，其中離子注入、冷等離子體沉積、真空鍍膜、熱等離

子噴涂、化學(xué)接枝、化學(xué)吸附等研究為仿生材料的制備奠定了基礎(chǔ)?，F(xiàn)將納米材料

技術(shù)引入、改性和創(chuàng)新口腔硬組織修復(fù)和替代材料作為十五期間的繼續(xù)深入研究項(xiàng)

目提出申請(qǐng)。

④經(jīng)過(guò)4年多的努力，在納米材料技術(shù)方面完成為了三個(gè)課題的研究，培養(yǎng)了2

名碩士和1名博士研究生，現(xiàn)還有4名博士研究生正繼續(xù)進(jìn)行納米材料技術(shù)的研究,

建立了一系列的研究條件，奠定了較好的前期工作基礎(chǔ)。

⑤全瓷冠橋修復(fù)材料的研究始于1994年，經(jīng)過(guò)8年的不懈努力，使課題組在納米

粉體合成、成型技術(shù)方面己取得大的突破。成功研制出牙科氧化鋁基高強(qiáng)度滲透復(fù)合

陶瓷。其三點(diǎn)抗彎等曲強(qiáng)度達(dá)到600Mpa擺布。以其制作的冠橋修復(fù)體已成功在臨床上

試用，近一年來(lái)經(jīng)全國(guó)八大口腔醫(yī)院臨床試用2500余例，無(wú)一例失敗。這些研究成果

為本項(xiàng)目的研究?jī)?nèi)容及在臨床修復(fù)技術(shù)方面積累了理論及實(shí)驗(yàn)研究基礎(chǔ)。

（略）

9、課題總經(jīng)費(fèi)支出預(yù)算(包含擬申請(qǐng)863計(jì)劃經(jīng)費(fèi)以外的各類其他來(lái)源經(jīng)費(fèi))

單位：萬(wàn)元

科目預(yù)算金額備注

(一)直接費(fèi)用150

L人員費(fèi)10

(1)高級(jí)研究人員5

(2)其他研究人員5

2、設(shè)備費(fèi)50

(1)購(gòu)置5

(2)試制45

3、國(guó)際合作與交流費(fèi)10

(1)課題組成員出國(guó)考察費(fèi)用5

(2)外國(guó)專家費(fèi)用5

4、業(yè)務(wù)費(fèi)60

(1)材料費(fèi)17

(2)燃料及動(dòng)力費(fèi)13

(3汐卜協(xié)測(cè)試化驗(yàn)與加工費(fèi)20

(4)出版物/文獻(xiàn)/信息傳播/知識(shí)產(chǎn)權(quán)事務(wù)費(fèi)6

(5)會(huì)議費(fèi)及差旅費(fèi)4

5、修繕費(fèi)10

6、其直接費(fèi)用10

(二)間接費(fèi)用20

L現(xiàn)有儀器設(shè)備使用費(fèi)5

2、房屋占用費(fèi)3

3、直接管理人員費(fèi)用4

4、其他間接費(fèi)用8

(三)協(xié)作研究支出30

協(xié)作支出120

協(xié)作支出210

合計(jì)200

10

四、合作單位情況

1.合作單位任務(wù)分工

（略）

2.合作申請(qǐng)課題的企業(yè)的情況（包括企業(yè)的技術(shù)水平和經(jīng)濟(jì)實(shí)力，以往和目前生產(chǎn)

的主要產(chǎn)品和與本