佩戴活动义齿是修复牙齿缺失的主要方式之一,而义齿基托作为支撑人工牙并与口腔软组织直接接触的部分,其性能至关重要。随着数字化技术的发展,液晶显示(Liquid Crystal Display, LCD)光固化三维(Three-dimensional, 3D)打印技术因高精度和高效率,在定制化义齿制造领域展现出巨大潜力。然而,3D打印逐层堆叠的制造方式会在材料表面留下打印纹路,导致粗糙度增加。一个粗糙的表面不仅影响佩戴的舒适度和美观,更可能成为微生物的“温床”,尤其是白色念珠菌(Candida albicans, C. albicans),它是导致义齿性口炎的常见病原真菌。生物膜在其上顽固附着,难以清除,严重威胁佩戴者的口腔健康。那么,通过传统的表面抛光工艺,能否有效“抚平”这些打印痕迹,并带来降低感染风险、提升生物安全性的综合效益呢?这正是研究人员希望通过一项严谨的实验来解答的问题。
为了系统评估抛光处理的效果,研究者采用了多项关键技术方法。首先,他们制备了盘状的LCD打印义齿基托聚合物样本,并分为抛光(P)组与非抛光(NP)组进行对比。NP组经打磨以模拟打印线产生的原始纹理。关键的表征技术包括:使用接触式与非接触式轮廓仪测量表面粗糙度,借助扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscopy, SEM)和激光显微镜观察表面形貌;通过压缩应力测试评估力学性能(杨氏模量),通过水接触角测量评估润湿性。在生物学评价中,通过菌落形成单位(Colony-Forming Units, CFU)计数、Alamar Blue检测代谢活性和Live/Dead染色评估覆盖度,来综合分析生物膜的形成情况。此外,还使用L-929成纤维细胞进行了直接和间接接触的细胞毒性试验,并使用Alexa Fluor 488标记的牛血清白蛋白(Bovine Serum Albumin, BSA)评估了蛋白质吸附情况。
表面粗糙度与形貌
通过接触式与非接触式轮廓测量,研究发现抛光处理显著降低了样本的表面粗糙度,使其达到了临床可接受的阈值。SEM和激光显微镜观察结果直观地证实了这一点:抛光表面原有的不规则性和打印纹路被有效消除,呈现出更为平整、均匀的形貌。
力学性能与润湿性
力学测试显示,抛光组与未抛光组样本的杨氏模量(Young’s modulus)值相似,表明抛光处理并未对材料本体的力学性能产生负面影响。然而,在表面性质上,抛光样本表现出更高的水接触角,意味着其表面疏水性有所增强。
白色念珠菌生物膜形成
在生物膜分析中,一个关键的发现是:尽管两组样本上定植的生物膜菌落总数(CFU计数)没有显著差异,但抛光表面上的生物膜代谢活性(通过Alamar Blue法测定)和活菌覆盖度(通过Live/Dead染色评估)均显著降低。这表明抛光虽然不能完全阻止真菌的初始粘附,但能有效抑制已附着生物膜的活性和生长规模。
细胞相容性与蛋白质吸附
细胞毒性试验的结果令人鼓舞。无论直接接触还是间接接触,抛光材料与L-929成纤维细胞共培养后,细胞代谢活性与对照组(100%活细胞)相当,显示出良好的细胞相容性。此外,两组样本之间的蛋白质吸附量也没有显著差异,说明抛光处理并未明显改变材料表面对蛋白质的吸附行为。
本研究得出结论,对于LCD 3D打印的义齿基托聚合物,手动抛光处理是一项有效且必要的后处理步骤。它能显著降低表面粗糙度至临床适用水平,并有效抑制生物膜的代谢活性和表面覆盖度,从而潜在降低义齿性口炎的风险。同时,该处理在达成这些有益效果的同时,很好地保持了材料原有的力学性能和良好的细胞相容性,且未影响蛋白质吸附模式。这项研究为3D打印义齿基托材料的临床前评价和表面处理工艺的优化提供了重要的实验数据支持,强调了在追求制造效率的同时,不可忽视后续精加工对材料生物性能的关键影响。该论文已发表在《Scientific Reports》期刊上。