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2026
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应用实例丨 全口假牙的"粘接难题"答案，多材料DLP一次性共打印，牙与基托一体化成型
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全口义齿有两个核心部件：人工牙（负责咀嚼和美观）和基托（负责贴合牙龈、固位）。传统单材料DLP打印由于材料性能限制，通常需要将人工牙和基托分开制造，再进行组装，再用光固化树脂粘接剂粘合——这一步叫"后粘接"，也是数字化全口义齿长期稳定性中的关键挑战之一。
粘接界面本质上是一个不连续的过渡区：氧气阻聚层、微孔、两种树脂之间不同的聚合收缩率……这些因素叠加起来，在咀嚼受力或冷热循环时，应力集中在粘接处，裂纹从这里扩展，假牙最终断裂或脱牙。临床上义齿牙脱落的投诉长期居高不下，根源就在这里。
图1，多材料DLP打印及试件界面结合示意图。(a)采用平台移动与树脂切换顺序双腔打印工艺。(b)集成义齿制造中的模型切片与材料分配方案。(c)界面结合机制包括二次光聚合、链缠结、氢键作用及机械互锁
多材料DLP打印技术提供了一个根本不同的思路：打印机在同一层内交替切换材料，一次性把人工牙和基托"共打印"成一体——没有粘接层，没有界面，是真正的单件一体化结构。奇遇科技（ADT）生产的ADT-D-M48多材料DLP打印机，就实现了这个工艺。
图1 · ADT-D-M48 多材料DLP打印机（奇遇科技）。该设备采用支持在同一层内交替切换材料，实现牙与基托的一次性共打印。
实验设计：四种方案同台比较
这项研究来自广州医科大学口腔医院联合奇遇科技等机构，发表在口腔材料学顶刊 Dental Materials（2026年2月，DOI: 10.1016/j.dental.2026.02.021）。研究设置了四组对照，系统评估多材料打印假牙的综合性能：
- PT组：仅打印人工牙树脂，测试纯牙材料的本征性能
- PB组：仅打印基托树脂，测试纯基托的本征性能
- PT-PB组（传统方案）：牙和基托分别打印，再用未固化的基托树脂作粘接剂粘合，然后统一后固化
- MPT-B组（多材料方案）：使用ADT-D-M48打印机，将两种树脂在同一层内交替投影固化，一次性共打印完成
两组均使用相同的后固化条件：宽光谱LED阵列，峰值波长405nm，辐照度2000mW/cm²（距离10cm），后固化15分钟。打印参数统一为：层厚50µm，光源波长405nm，投影分辨率1920×1080像素，搭建成型角0°。
核心问题：多材料共打印能否在"没有粘接层"的前提下，同时保证表面质量、吸水溶解性、力学强度和细胞相容性？四组同台比较，就是为了回答这个系统性挑战。
表面粗糙度：一体化打印表面更光滑致密
所有样品表面都呈现DLP打印特有的网格状像素纹理（来自投影像素边界），但粗糙度差异显著。用3D激光扫描显微镜在200×200µm²区域内随机取3个点测量（n=9），关键参数如下：
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| MPT-B（多材料打印） |
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MPT-B组Sa值显著低于PB组（p=0.015），Sdq（表面梯度均方根）和Sdr（界面扩展面积百分比）均为所有组别中最低，显著低于PB组（p<0.0001），也低于PT和PT-PB组。Vvv（凹陷容积）和Vvc（凸起容积）同样最低，说明表面微结构更光滑简洁。粗糙度在临床上不只是美观问题——更光滑的表面意味着更低的菌斑附着风险和更好的抛光稳定性。
图2 · 表面粗糙度三维形貌与量化参数对比：MPT-B组Sa=1.33µm，为所有组别最低；Sdq和Sdr参数同样为最低值
吸水与溶解性：一体化结构长期更稳定
全口义齿长期浸泡在口腔唾液中，吸水会导致基托溶胀变形，溶解则导致材料渗出——两者都会影响义齿的尺寸精度和佩戴舒适性。实验按ISO 20795-1:2013进行，37°C蒸馏水浸泡7天后称重，四组测量值均远低于ISO标准上限（吸水<32µg/mm³，溶解<1.6µg/mm³），全部达标。
但组间差异揭示了深层问题：PT-PB组（传统粘接）吸水率最高（9.81 ± 2.99 µg/mm³），显著高于PB组（5.96 µg/mm³，p=0.019）和MPT-B组（5.86 µg/mm³，p=0.016）。原因在于粘接层本身固化度不足——光透过两种材料后衰减，导致粘接区域有效光强降低，水分子从这里渗透的阻力最小。
溶解性方面，PT-PB组呈正溶出值（0.78 ± 0.37 µg/mm³），说明有物质净流失——主要是粘接层中未完全聚合的单体（如HEMA）和低分子量聚合物在水中的溶出。PB、PT、MPT-B三组均呈负溶出值（净增重），即吸水速率大于溶解速率。MPT-B（-4.07 ± 0.81 µg/mm³）与PT-PB之间的差异极为显著（p<0.0001）。
图3 · 吸水率与溶解性测试结果（ISO 20795-1:2013）：MPT-B组（5.86 µg/mm³）显著优于PT-PB组（9.81 µg/mm³），* 表示 p<0.05
弯曲强度：一体化架构不输单体材料
双轴弯曲强度（BFS）按ISO 6872:2015环-环加载方式测试（φ14mm×2mm圆盘，支撑半径12mm，加载半径1.4mm，十字头速度1.0mm/min），同时记录断裂位移和断裂功（载荷-位移曲线下面积）。
PB组弯曲强度最低（114.2 ± 17.7 MPa），PT、PT-PB、MPT-B三组均显著高于PB组，且三者之间无统计学差异。这意味着多材料打印在弯曲性能上没有短板，一体化界面不会成为力学弱点。
更有意思的是断裂行为的一致性：MPT-B组所有样品均断裂为3块，行为高度一致；而PT-PB和PB组断裂块数分散度大，部分样品碎裂成4块以上。SEM断口分析揭示原因：PB组呈现典型的脆性断裂——光滑镜面区，裂纹扩展路径平直，断裂功低；PT、PT-PB、MPT-B组则呈现更多次生裂纹起源点和hackle线等韧窝状特征，表明更高的断裂韧性和能量耗散能力。
MPT-B与PT-PB在绝对强度值上相当，但MPT-B的离散度明显更小，这对临床很重要：多材料打印提供了更可预测的力学行为。
图4 · 弯曲行为与断裂特征对比：(a) 断裂形态；(b) 断裂块数分布；(c) SEM断口形貌（O=裂纹起源点，M=镜面区，H=hackle线）；(d) 载荷-位移曲线及弯曲强度、断裂功统计
粘接强度：这是最核心的数据
人工牙与基托之间的粘接强度（剪切粘接强度，SBS）直接决定假牙会不会"掉牙"，是本研究最关键的指标。
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MPT-B组（多材料共打印）：17.78 ± 3.22 MPa -
PT-PB组（传统粘接）：7.96 ± 2.03 MPa
多材料打印的粘接强度是传统粘接的2.23倍，差异极为显著（p<0.0001）。
更重要的是失效模式：PT-PB组50%为粘附失效（界面脱粘）、50%为混合失效，裂纹沿粘接界面扩展；而MPT-B组100%为内聚失效（断裂发生在基托材料内部，而非界面处），意味着界面本身比基托材料更牢固——这在传统粘接工艺中几乎不可能实现。
图5 · 剪切粘接强度对比：MPT-B组（17.78 MPa）显著高于PT-PB组（7.96 MPa），* 表示 p<0.05。失效模式分布显示MPT-B组100%为内聚失效（断裂发生在基托材料内部），而PT-PB组以粘附失效和混合失效为主。
细胞相容性：无毒，安全
按ISO 10993-5/-12进行细胞毒性评价。小鼠成纤维细胞（L929）浸出液（表面积/培养基比3.0cm²/mL，72h浸提）培养24小时后，三项指标全部达标：
- 活死染色：
所有实验组均以绿色荧光为主，细胞呈正常梭形，无形态异常 - CCK-8代谢活性：
所有实验组均超过阴性对照的70%（ISO 10993-5毒性判定阈值） - LDH释放：
所有实验组均低于阳性对照的30%
结论：多材料DLP打印工艺本身不产生细胞毒性风险，生物安全性与常规工艺相当。
图6 · 采用L929成纤维细胞对不同样本进行细胞毒性评估。空白培养基作为阴性对照，裂解缓冲液处理的细胞作为阳性对照。(a)通过Calcein-AM/PI法染色获得的代表性荧光图像（放大倍数×100）；(b)相对代谢活性；(c)相对乳酸脱氢酶（LDH）释放量。虚线表示根据ISO 10993–5标准划分的毒性与非毒性结果界值。
这项研究告诉我们什么？
四个研究假设全部验证完毕：表面粗糙度、吸水溶解性、弯曲强度和粘接强度，多材料打印均不劣于甚至优于传统粘接方案；细胞相容性无显著差异。
更值得注意的结论藏在数据细节里：MPT-B与PT-PB在弯曲强度上"仅"相当，但粘接强度翻了两倍多；吸水溶解性方面，多材料打印显著更稳定。这些数据综合起来说明：多材料DLP打印的优势不在于把某一项性能推到极致，而在于消除界面这个系统性弱点——假牙的"最短板"被补齐了，整个系统的可靠性和可预测性随之提升。
此外，PT-PB组的数据离散度明显大于MPT-B组，这在临床上是隐患：每一个传统粘接假牙的粘接强度实际上是不可精确预测的，而多材料打印实现了工艺一致性和性能可重复性。
局限性与未来方向
研究本身也坦诚了局限：7天水浸泡只是标准化的短期基线，长期口腔内的热循环和循环载荷还需要更长时间尺度的数据；研究中未与热聚合（传统方法）直接对比；此外，制造效率和时间成本的分析也尚未纳入。未来在临床上与热聚合和CAM铣削的直接对照，以及残余单体的精确定量分析，都是值得推进的方向。
参考论文：
Wu K, Zhang K, Yan Q, Zhu C, Huang J, Zhu P, Wang F, Li P. Multi-material DLP printing for denture materials: Investigation of surface characteristics, physico-mechanical properties, and cytocompatibility. Dental Materials. 2026. DOI: 10.1016/j.dental.2026.02.021
设备支持：ADT-D-M48 多材料DLP打印机，深圳奇遇科技有限公司
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