纳米秒激光辅助表面改性对义齿基托材料性能的影响：提升口腔健康的新突破

《Scientific Reports》：Effect of nanosecond laser assisted surface modification on physical and mechanical properties of denture base materials

为探究激光图案化对义齿基托材料物理和机械性能的影响，研究人员以 Nd:YAG 纳秒激光对两种商业义齿基托材料进行表面改性。结果显示，激光图案化可增强材料抗微生物粘附性，且不影响其物理和机械性能，为义齿临床应用提供新方向。

　　在口腔医学领域，义齿作为帮助人们恢复咀嚼和美观功能的重要器具，其基托材料的性能至关重要。传统义齿基托材料容易出现微生物粘附的问题，这不仅会影响义齿的使用效果，还可能引发口腔疾病，危害患者的口腔健康。同时，现有的研究虽然关注到激光可用于生物材料表面改性以抵抗微生物粘附，但对于这种表面改性如何影响义齿基托材料的物理和机械性能，却鲜见报道。在这样的背景下，来自马尼帕尔高等教育学院（Manipal Academy of Higher Education）的研究人员开展了一项关于纳米秒激光辅助表面改性对义齿基托材料物理和机械性能影响的研究。

该研究成果发表在《Scientific Reports》上，为义齿基托材料的优化提供了重要依据。研究人员通过一系列实验，探究了激光图案化对义齿基托材料性能的影响，旨在找到一种既能增强材料抗微生物粘附能力，又不损害其物理和机械性能的方法，从而提升义齿使用者的口腔健康水平。

在研究方法上，研究人员主要采用了以下关键技术：首先，运用压缩成型技术制备聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）标本，模拟义齿的实验室加工过程；然后，利用 Nd:YAG 纳秒激光对标本进行图案化处理，通过调整激光参数如焦距、平移台速度和烧蚀点垂直间距等，在材料表面创建不同图案；接着，使用轮廓仪、接触角测量仪、光学显微镜等设备分别对标本的表面粗糙度、接触角、微生物粘附情况进行测量；此外，还运用万能材料试验机和数字显微硬度测试仪对标本的弯曲强度和表面硬度进行测试，通过将标本在特定条件下浸泡，测量其水吸附和溶解度。

研究结果如下：

• 表面特性：激光图案化显著增加了义齿基托材料的表面粗糙度和接触角。未图案化的 Trevalon 和 Acrypol 标本表面粗糙度分别为 0.02±0.002μm 和 0.04±0.002μm，而激光图案化后，所有图案化标本的表面粗糙度均显著升高；未图案化的 Trevalon 和 Acrypol 标本接触角分别为 76±2° 和 62±2°，激光图案化后，所有图案化标本的接触角也显著增大。
• 微生物粘附：激光图案化显著降低了白色念珠菌（Candida albicans）在义齿基托材料表面的粘附。未图案化的 Trevalon 和 Acrypol 标本上白色念珠菌的粘附量分别为 5±0.3 个 / 视野和 6±0.3 个 / 视野，而所有激光图案化标本的粘附量均显著低于对照组。
• 弯曲强度：对于 Trevalon 标本，除图案 2 外，激光图案化样本的弯曲强度与对照组相当；对于 Acrypol 标本，激光图案化标本与对照组的弯曲强度无显著差异。
• 表面硬度：所有激光图案化标本的表面硬度均显著高于对照组。
• 水吸附和溶解度：激光图案化标本的水吸附在 1 周和 2 个月时与对照组无显著差异；对于 Trevalon 材料，图案 1 和 5 在 2 个月时的水溶解度较低，其他情况下激光图案化标本与对照组的水溶解度差异不显著。

研究结论和讨论部分指出，激光图案化可有效提高义齿基托材料的表面粗糙度和疏水性，进而减少微生物粘附。虽然激光图案化使材料表面粗糙度大幅增加，但这种变化并非缺陷，反而可能因材料的局部熔化、流动和再凝固，使聚合物致密化，从而提高表面硬度，且未对材料的弯曲强度产生负面影响。同时，激光图案化也未对材料的水吸附和溶解度产生不利影响。这一研究成果表明，通过精细调整激光图案化参数，有望在不牺牲材料物理和机械性能的前提下，增强义齿基托材料的抗微生物粘附能力，为义齿的临床应用开辟新途径。然而，该研究仅在平面上展示了激光图案化减少微生物粘附的能力，未来还需进一步研究如何将这种表面拓扑变化应用于形状和尺寸各异的不规则、弯曲的义齿表面。总之，这项研究为义齿基托材料的改进提供了有价值的参考，对提升口腔健康水平具有重要意义。