港大牙医学院研发新型物料替代人牙用于牙科实验研究

港大牙医学院研发新型物料替代人牙用于牙科实验研究

新型纤维增强复合树脂材料制成的人牙替代材料应用在牙冠疲劳测试

一直以来，牙科的实验研究和测试主要利用已拔除的牙齿，这是最接近临床情况、低成本、和简单直接的方法，用作评估制作牙冠的陶瓷材料性能、牙科材料的机械及疲劳载重的表现等。



然而，受2019新冠疫情影响，拔除了的离体人牙较难收集，加上离体牙齿的尺寸难以标准化，保存时间较短等局限，因而催生了开发替代材料的需求。



 黏结在新材料上与黏结在离体牙上的陶瓷牙冠（照片最右边）比较

香港大学（港大）牙医学院由牙科物质学副教授徐杰汉博士带领的研究团队，与武汉大学、美国卓克索大学（Drexel University）的学者合作，制成椭圆台状的纤维增强复合树脂新型材料，用作人牙替代品。



(左起) 徐杰汉博士、博士生陈彦凝和白雪冬

研究人员把新材料与人牙象牙质作分析对比，测试新材料的机械强度、弹性模量、压痕硬度，以及与疲劳相关的表现 — 物料承受不同压力时表现的韧性。结果显示，团队研发的新型材料，有效替代离体人牙用于实验研究。

研究结果已于学术期刊《Dental Materials》发表，题为「何种人牙象牙质替代材料可以替代人离体牙用于牙冠疲劳测试」（Which dentine analogue material can replace human dentine for crown fatigue test?）。目前已有牙科机构和港大牙医学院签订合约，利用新型替代材料测试市场上的牙科陶瓷产品。

研究人员们利用新型替代材料，黏结到用二硅酸锂制备的陶瓷牙冠，进行疲劳载重测试，结果发现黏结新物料的牙冠，其疲劳负荷和寿命（耐久性），与黏结在离体牙上的牙冠相近，显示新物料是有效的替代品。

另外，使用数字化有限元分析方法，在模拟不同的物理力学现象运算下，替代材料和人离体牙在应力水平与应力分布都非常相似。而新物料作为基底材料，在弹性和疲劳表现上与人牙相似，这对于在实验室应用于疲劳测试，至为重要。

「此项研究运用实验、分析、数字化仿真的方法综合测试了人牙象牙质替代材料的机械与疲劳性能，证明可有效用于陶瓷牙冠的标准化疲劳测试。而利用新型替代材料，可弥补离体牙供应不足的问题，让研究人员开展更可靠的实验室研究。」徐杰汉博士说。

这项研究由大学教育资助委员会（University Grants Committee, UGC）的优配研究金（General Research Fund, GRF）资助完成。其初期研究成果由课题组研究人员陈彦凝于2022年牙科材料学会年会发表，并获颁学生参会资助奖（Student Travel Award）。

文章发表在《Dental Materials》，题为「何种人牙象牙质替代材料可以替代人离体牙用于牙冠疲劳测试？」（Which dentine analogue material can replace human dentine for crown fatigue test?）

研究团队：
香港大学牙医学院首席研究员、牙科物质学副教授徐杰汉博士
共同研究员：牙科物质学博士生陈彦凝、牙科物质学博士生白雪冬、修复齿科学临床副教授鲍浩能医生
武汉大学 - 口腔医学院口腔修复科黄翠教授
卓克索大学 - 机械工程与力学系博士生Ebrahim Maghami