在牙科修复日益追求微创、无创与个性化的今天,“极薄贴面”正成为行业革新的关键词。摩方凭借自研的高精度微纳3D打印系统,携手北大口腔孙玉春教授团队,率先攻克极薄氧化锆贴面的制造难题,可将牙齿贴面厚度压缩至通体40微米,实现真正意义上的无创修复。这项跨越设备、材料与工艺极限的技术突破,不仅重新定义了齿科美学修复的技术边界,更为全球数亿对牙齿健康与美观有诉求的患者,带来了安全、舒适、持久的治疗方案。
技术突围:用微米级精度改写行业标准
牙贴面最早于20世纪30年代出现,作为美学修复方案用于修复前牙外观异常。经过几十年发展,全瓷贴面已广泛应用于色泽和形态修复。全瓷贴面的常见厚度为0.5~0.7毫米,厚度为0.2~0.5毫米的贴面则常被称为超薄贴面。但传统制造方式(机械切削、铸造等)如同"牙齿微雕":技师需要手工打磨0.2-0.5毫米的陶瓷薄片,稍有不慎就会导致缺失、隐裂、贴面密合度不佳或者厚度不均。贴面厚度受限的情况下,患者必须磨除相当厚度的牙釉质甚至牙本质,否则凸出的贴面不仅不美观,还会有边缘残渣积累导致牙周疾病的风险。而磨牙不仅容易引发酸痛和术后敏感,还可能因贴面边缘精度不够导致边沿崩裂和微渗漏造成的感染发炎等远期风险。
精度是齿科修复体的灵魂。近年来,口腔医学界一致倡导从“有创”向“无创”修复转变。在此背景下,实现曲面极薄结构(100微米以下)陶瓷贴面的增材制造意义重大:极薄贴面可以在不磨或少磨牙的情况下直接修复牙齿,提升美学效果并减轻患者痛苦。
与此同时,3D打印技术在齿科领域逐步普及,用于数字化正畸模型、种植导板、口腔扫描模型等。但传统3D打印在极薄氧化锆陶瓷贴面修复体的制造方面始终面临挑战:氧化锆陶瓷贴面属于三维曲面,如要做出厚度仅几十微米的超薄器件,对成形工艺提出了极高要求。一方面,极薄结构在烧结收缩或后处理过程中极易变形,要求3D打印过程对形变有超高的控制能力;另一方面,贴面与牙齿咬合界面需要极高的精度,制造尺寸公差需精确控制到微米级,否则会影响边缘的贴合度和密合性。
摩方长期深耕创新的面投影微立体光刻(PμSL)技术,并与北京大学口腔医学院等机构合作,组建联合实验室,专门攻关极薄贴面的制备。该项目在研发阶段获批国家“十四五”重点研发计划重点专项。
“产学研”协同下,摩方团队突破了传统技术瓶颈:实现牙贴面厚度从常规的400微米直降至最低可达通体40微米左右,并量产化了通体80微米的极薄贴面。与原有技术相比,患者佩戴极薄牙齿贴面时,牙齿磨削量减少90%以上甚至可免磨牙。目前摩方已成为全球唯一能够工业化生产极薄3D打印氧化锆贴面的企业。摩方通过自主研发与合作推进,成功完成了从实验室验证到量产的转化,为解决齿科长期“削足适履”难题提供了新路径。摩方团队主要通过三大核心技术实现破局:
1. 设备创新:超精密光固化成形
技术破局与数控切削技术不同,3D打印技术原料利用率高,设计自由度高,更适用于个性化复杂口腔修复体智能制造。但应用于极薄牙齿贴面制备领域,要求3D打印技术设备具备极高的精度和形变尺寸控制能力。过去,许多3D打印设备在细节还原和形变控制上存在明显的局限性,尤其在制造极薄牙齿贴面时,更是面临着无法兼顾精度与强度的技术瓶颈。
摩方精密在高精度、大幅面的面投影微立体光固化技术方面有丰富的积累经验,有全球领先的打印精度和公差控制能力。为了打印超薄牙齿贴面,团队对设备进行升级改良,开发出专门用于打印超薄氧化锆牙齿贴面的产品,通过精细化的光投影运动控制技术,结合配套算法,确保了高精度的打印能力,最终克服了极薄贴面打印的难题,令设备可以实现高粘度陶瓷、树脂的精细成型与尺寸控制, 使其能够以微米级精度打印出最低厚度通体40微米、边缘密合度达到4微米(是传统贴面的2倍以上)的极薄贴面。
这种设备的突破使得摩方能够在不牺牲产品质量的前提下,进行大规模生产,同时保持产品的高度一致性与可靠性。
2. 材料创新:定制化氧化锆光敏浆料
市场上牙齿贴面的材质分为树脂贴面、硬质贴面和瓷贴面等多种,因独特的物理、化学和生物特性,氧化锆(陶瓷)材料是目前最接近天然牙齿的修复材料之一,其优异的生物相容性和力学性能,一直是贴面材料的首选,但其高熔点(2700℃)和脆性使3D打印氧化锆难度极大。
针对氧化锆陶瓷的增材制造需求,摩方团队将氧化锆粉末分散到光敏树脂中调制出特有的光敏浆料,在光固化过程中,陶瓷粉和光固化树脂混合打印,浆料形成分子级的互锁结构,后通过高温脱脂烧结剩下陶瓷材料,大幅提升了贴面材料的韧性并实现了氧化锆贴面高通透性,同时保持适当的打印粘度。这一方法的难点在于控制低层厚时的适配。摩方的工程师们对浆料进行多重优化调控,最后实现极薄情况下,高陶瓷含量和结构的完整性。
研究显示,烧结致密后的增材打印氧化锆材料三点弯曲强度可达(1162±114)MPa;研究对比中,即使只有80微米厚的3D打印氧化锆贴面,也能承受高于250微米玻璃陶瓷贴面的载荷。以上性能远优于传统玻璃陶瓷材料(后者一般弯曲强度仅数百MPa),保证了贴面在极薄状态下依然拥有高强度和良好韧性,从根本上解决了超薄结构易脆裂的行业痛点。值得一提的是,摩方自研的3D打印氧化锆浆料已于2024年通过美国FDA 510(k)认证,并获得国内首个增材制造牙贴面氧化锆浆料三类医疗器械注册证,为临床应用提供了重要保障。
3. 工艺革新:洁净生产与流程再造
生产工艺的创新是摩方在超薄牙齿贴面研发中取得成功的关键因素之一。生产工艺是设备和材料的结合,同时影响设备和材料的设计。工艺、设备和材料的三者适配,才能完成极薄贴面的制造。中间缺了任意一个环节都会导致生产的失败。
摩方建立了全流程的环境控制与工艺重塑体系,从粉体前处理、打印参数、脱脂烧结到抛光检验均严格监控,实现了产线效率倍增和批次稳定性显著提升。高精度制造对生产环境要求极高,摩方在深圳和珠海建设的洁净生产车间中,建立了包含数十个关键控制点的生产体系,对温度、湿度、灰尘、光源等环境因素全程监控,以确保持续稳定地造出最满意的义齿产品。摩方的洁净生产与精密工艺生产车间,获得了ISO13485质量管理体系审核通过。
借助数字化自动化工艺,贴面产品已经批量投放国内外市场,有效支撑了全球化推广和规模化生产。
临床意义:保护原牙、延长寿命
摩方极薄氧化锆贴面技术对患者具有重要的临床意义,其优势包括:
极大保留牙体。 由于贴面厚度仅为80微米左右,通常无需磨牙或仅做极少量表面处理,即可完成修复。贴面可在牙釉质层粘接,无需麻醉和恢复期,这种无牙体损伤的方案最大程度保护了患者原生牙釉质,牙体保存率显著提升。
高度密合防二次龋。贴面与牙体的贴合缝隙缩小至4微米左右(传统贴面多在几十甚至上百微米),修复体边缘渗透率降低,有效阻断细菌侵蚀通道,显著降低二次龋坏风险。
低敏感、舒适耐用。由于贴面极薄且无需磨牙,术后敏感度显著降低。一次性完成粘贴即可完成修复,无需多次就诊;粘接时间较传统缩短约30%,患者就诊时间大大减少。无需或少量磨牙也意味着无需使用麻醉剂,患者感觉更加舒适。易于修复与可逆性。非磨牙修复使贴面成为可逆过程,未来若需更换,只需用专业激光等方式拆除贴面即可,不损伤原牙。
长久耐用。高强度氧化锆贴面在薄至80微米时仍具备卓越的机械性能。氧化锆材料的高强度与生物相容性赋予贴面超过传统材料的稳定性和耐久性。根据研究文献,优质氧化锆修复体(如进口品牌材料)在理想条件下使用寿命可超过15年以上,极薄贴面也有望获得类似的长期效果。
可以说,摩方极薄贴面技术为广大患者带来了微创无痛的治疗方案,同时实现了美学与生物学原则的高度统一。