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2026
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应用实例丨打印角度与细菌粘附：如何让3D打印牙科材料“自带抗菌力”？
作者：
研究发现，3D打印氧化锆修复体的表面特性和初始细菌粘附，受打印技术和构建角度的显著影响，为优化牙科种植体基台设计以减少菌斑提供了新思路。
在数字化牙科浪潮中，3D打印氧化锆（Zirconia）正从“备选方案”走向“主流技术”。它以其优异的机械强度、出色的生物相容性和近乎完美的美学效果，成为制作牙科种植体基台、全瓷冠桥的理想选择。然而，一个被忽视的“隐形杀手”——微生物定植，正悄然威胁着这些精密修复体的长期成功率。
当3D打印的氧化锆基台植入患者口腔后，其表面很快会成为细菌的“殖民地”。早期定植的先锋菌，如戈登链球菌（Streptococcus gordonii），是形成复杂牙菌斑生物膜的“建筑师”。它们粘附、聚集、分泌胞外基质，最终导致种植体周围炎、骨吸收，甚至修复失败。传统观念认为，表面越粗糙，细菌越容易粘附。但事实真的如此简单吗？
广州医科大学李平教授带领团队在《BMC Oral Health》期刊发表的题为《Effects of additive manufacturing technology and build angle on surface characteristics and microbial adhesion of 3D-printed dental zirconia: a laboratory study》的研究，团队借助奇遇科技DLP陶瓷3D打印机，系统性地探讨了增材制造（AM）技术与构建角度这两个关键变量，如何共同影响3D打印氧化锆的表面特性，以及戈登链球菌的初始粘附行为。研究结果为我们提供了优化打印参数、从源头减少菌斑形成的全新视角。
技术对决：
研究团队选择了两种主流的3D打印技术进行对比：
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材料喷射（Material Jetting, MJ）
类似喷墨打印，将光敏树脂逐层喷射、固化，层厚仅为10微米，理论上能实现极高的表面精度。
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数字光处理（Digital Light Processing, DLP）
通过投影一次固化一层，层厚为30微米，打印速度快，但表面通常存在阶梯效应。
对于每种技术，研究人员分别设置了0°、45°、90°三种构建角度，共制备了6组试件（每组25个）。随后，他们使用激光扫描显微镜（LSM）测量表面粗糙度，通过水接触角（WCA）评估润湿性，并用菌落形成单位（CFU）计数和扫描电子显微镜（SEM）观察，量化了戈登链球菌的粘附量。
不同打印技术与构建角度下的氧化锆表面SEM形貌对比。左侧为MJ技术，右侧为DLP技术，从上至下依次为0°、45°、90°。可见DLP-45°组表面呈现明显的阶梯状纹理，而MJ-0°组表面相对平滑。
粗糙度与润湿性：并非“越糙越粘”
实验结果首先揭开了表面特性的复杂性。双因素方差分析显示，AM技术和构建角度对表面粗糙度（Sa）和润湿性（接触角）均存在显著的交互效应。
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表面最粗糙的组
是 DLP-45°，其表面因阶梯状层纹而显得凹凸不平。
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表面最光滑的组
是 DLP-0°，这出乎意料，因为DLP通常被认为会产生更粗糙的表面。但0°打印时，层与层完全平行于基板，反而获得了最佳的光洁度。
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润湿性最高的组
（即接触角最小、最亲水）是 MJ-45°。这表明MJ技术结合45°角度，可能形成了有利于液体铺展的纳米级特征。
关键发现来了：粗糙度与细菌粘附之间，并没有观察到一致的相关性。 这意味着，我们不能简单地说“表面越粗糙，细菌越多”。在某些组别中，粗糙的表面反而粘附了更少的细菌。这提示我们，表面化学性质、润湿性、乃至纳米级形貌，可能比宏观粗糙度扮演着更重要的角色。
细菌粘附的“黄金组合”：MJ-45°与DLP-0°
那么，究竟哪种打印策略能最有效地减少细菌粘附呢？
通过CFU计数，研究团队发现了一个清晰的模式：
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细菌粘附最少的两个组
分别是 MJ-45° 和 DLP-0°。
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细菌粘附最多的组
则是 DLP-45°。
戈登链球菌在不同打印表面上的SEM粘附图像。左侧为MJ-45°组，可见细菌数量稀少且呈分散分布；右侧为DLP-45°组，表面被大量细菌密集覆盖，形成早期菌斑。
SEM图像更直观地揭示了这一差异。在MJ-45°表面，细菌稀疏地散落着，很难形成聚集；而在DLP-45°表面，细菌则像“地毯”一样铺展开来，形成了致密的生物膜雏形。
这一结果具有重要的临床启示：对于需要植入软组织下方的种植体基台，选择MJ技术在45°角度打印，或者DLP技术在0°角度打印，可能是一种能有效抑制初始细菌定植的策略。 这相当于在修复体“服役”的最初阶段，就为其穿上了一层隐形的“抗菌防护衣”。
未来展望：从实验室到临床的跨越
这项研究的意义，远不止于给出了两个“最优参数”。它深刻地揭示了制造工艺-表面特性-生物响应之间的复杂互动关系。它提醒我们，在追求打印精度和效率的同时，必须将生物学后果纳入设计考量。
当然，这项研究也存在局限性。它仅使用了单一菌种（戈登链球菌）和体外模型。口腔是一个复杂的微生态系统，包含数百种细菌。未来的研究需要：
1. 探索多种致病菌（如具核梭杆菌、牙龈卟啉单胞菌）的共聚和生物膜形成。
2. 研究更长的培养时间，观察生物膜成熟过程。
3. 进行动物实验乃至临床人体试验，验证这些体外发现的临床相关性。
但无论如何，这项研究已经为数字化牙科修复体的“抗感染设计”开辟了一条新的路径。当医生在CAD软件中设定打印参数时，他们或许可以这样思考：“这个角度，不仅决定了修复体的外形，也决定了它未来在患者口中的‘社交生活’。”
论文引用信息：
Wu K, Wan T, Liu F, et al. Effects of additive manufacturing technology and build angle on surface characteristics and microbial adhesion of 3D-printed dental zirconia: a laboratory study. BMC Oral Health. 2026;26:73. doi:10.1186/s12903-025-07379-z.
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