[发明专利]在牙科修复体中产生乳光的方法

说明书

本文公开了在牙科材料和修复体中产生乳光的方法、用于此类方法的组合物以及所得牙科材料和修复体。更具体地，可以通过将乳光颗粒直接嵌入基质材料中来产生乳光。在一些实施例中，将光子晶体嵌入牙科材料中以实现乳光效果。光子晶体颗粒可以嵌入例如陶瓷、复合材料和聚合物的牙科材料基质中，并且可以在该材料中产生乳光。一些实施例公开了用于将乳光应用于牙科修复体的组合物。

相关申请

本申请要求于2019年2月15日提交的题为《在牙科修复体中产生乳光的方法》的美国专利申请62/806,192的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开内容涉及用于在牙科材料和修复体中产生乳光的方法以及此类牙科材料和修复体。更具体地，可以通过将乳光颗粒直接嵌入基质材料中来产生乳光。在一些实施例中，将光子晶体嵌入牙科材料中以实现乳光效果。光子晶体颗粒可以嵌入牙科材料基质中，例如陶瓷、复合材料和聚合物，并且可以在材料中产生乳光。

背景技术

乳光是描述蛋白石的光学特性的术语。该术语指的是在不同光照条件下观察蛋白石时所看到的颜色变化；蛋白石在反射光中是一种颜色，在透射光中是互补色。也就是说，从蛋白石表面反射的光是一种颜色，而穿过蛋白石的光是互补色。

由于羟基磷灰石纳米晶体引起光散射，因此天然牙齿具有乳光。当入射光进入牙齿时，蓝光会优先散射回光线来源一侧，使牙齿呈现蓝白色外观。然而，在较薄的区域，光线可以穿过牙齿，而且由于它们是乳白色的，光线透射的区域呈现红色到橙色。虽然天然牙齿中的乳光来自牙釉质和牙本质，但牙釉质是乳光的主要来源。

类似地，通过仔细控制光如何被该材料散射，可以在牙科材料中产生蛋白石效果。有几种已知的方法可以实现这种效果，其中大多数需要纳米级粒子进行光散射。

一种制造乳光物质的方法是利用纳米尺寸晶体在基质相中成核和生长。通过控制晶体的尺寸，可以调制散射光的波长(以及颜色)。然而，以这种方式实现乳光需要非常精确地控制成核和生长周期以及随后的热循环的温度和保持时间，否则会失去乳光效果。因此，该方法不适用于可能需要乳光材料的所有情况。

另一种方法涉及将纳米颗粒与基质材料混合。这种方法本身有一定的挑战性；纳米颗粒必须很好地分散在基质中，并且在混合或热处理过程中纳米颗粒很容易团聚。团聚的颗粒会导致光的随机散射，并导致材料呈白色和不透明，而不会呈现所需的乳光。

另一种不同的制造乳光物质(特别是陶瓷材料)的方法使用纳米颗粒作为起始材料。使用这种技术可以像传统陶瓷粉末一样压实和烧结纳米尺寸的粉末。如果陶瓷的光学特性合适，并且最终的晶粒尺寸可以保持在400nm以下，就可以生产出乳白色的陶瓷。然而，使用传统的烧结工艺保持晶粒尺寸小且均匀是非常具有挑战性的。通常，需要非常规的烧结技术，例如热等静压和等离子辅助烧结，这些技术在比传统烧结更低的温度下进行，且保持时间更短。

申请人已经发明了一种新的、有效的和有益的方式来实现牙科材料的乳光和具有这种乳光性质的牙科材料和修复体。这种新方法比现有技术具有明显的优势。以上描述的方法都需要比本文公开的方法更仔细地控制制造参数，例如时间、温度和粒度分布。

此外，以上描述的方法都通过第二相粒子或晶界对光的高度受控散射来实现乳光，这增加了材料的不透明度。因此，使用这些方法无法在半透明材料的非常薄的部分中实现乳光效果。本发明特别适用于制造在非常薄的厚度下(0.1至0.5mm)呈现乳光的半透明材料，例如用于牙科美容修复体的材料。

发明内容

在本公开中，已经通过在牙科材料中加入光子晶体颗粒而实现乳光。此前，通过仔细分布第二相或通过精确控制微观结构来控制散射而将乳光赋予牙科材料。本文描述的实施例不依赖于这些想法中的任何一个，而是利用光子晶体颗粒反射具有特定颜色的光而非散射宽波长范围内的光。光子晶体反射光的强度比散射所能达到的强度要强得多。因此，即使在非常薄的薄膜中也可以实现强烈的乳光，例如，施用于牙科修复体的陶瓷釉层。