龋病是口腔常见病和多发病,全世界60～90%的学龄儿童和近100%的成年人患有龋齿,若不及时治疗或治疗不当会严重影响人们的身体健康和生活品质。齿科复合树脂因其诸多优点,如美观性好、生物相容性佳和操作简便等,成为当前修复龋齿的重要材料。然而,口腔环境特殊复杂（酸碱、温度、咀嚼力、细菌等）,复合树脂在临床服役过程中不可避免会存在一些问题,“材料断裂”和“继发龋齿”是导致树脂材料修复失败的两个主要原因。针对上述问题,本课题以齿科用无机纳米粒子（SiO2、ZrO2和ZnO）为切入点,通过优化有机-无机相界面作用,提高材料的物理力学性能;通过赋予材料阻射性能和抗菌功能,减少“继发龋齿”的发生概率。主要研究内容和结果如下:（1）设计构筑介孔结构可控的“核-壳”SiO2纳米粒子,改善有机-无机相界面的相互作用。采用温和的油/水两相反应体系制备“核-壳”介孔SiO2（mSiO2）纳米粒子,介孔壳的厚度可以通过反应时间（0.5 h、2 h、5 h）来调节。将mSiO2纳米粒子进行硅烷化改性处理,然后与树脂单体（由双酚A双甲基丙烯酸缩水甘油酯和双甲基丙烯酸二缩三乙二醇酯组成,质量比为1:1）和光引发剂体系（由樟脑醌和4-二甲基氨基苯甲酸乙酯组成,用量分别为树脂单体的0.2 wt%和0.8 wt%）混合,得到齿科复合树脂材料。以光滑SiO2（s SiO2）为参照组,研究mSiO2纳米粒子的介孔壳厚度和粒子填充量对复合树脂物理力学性能的影响,阐述了不同形貌结构的SiO2对复合树脂的增强机制。结果表明:随着介孔壳厚度的增加,复合树脂的最大填充量降低,而mSiO2-0.5h（反应0.5 h制备的mSiO2）由于具有薄的介孔壳,其最大填充量与s SiO2的相近（70 wt%）;mSiO2表面的介孔结构增加了粒子与粒子以及粒子与树脂单体之间的相互作用,进而提高了材料的粘度,此外,相对于填充量,填料的形貌对材料粘度的影响更大;s SiO2与有机基体的界面作用较弱,填料容易发生脱粘,而具有薄介孔壳的mSiO2-0.5h可以借助孔结构与有机基体形成强的物理锁合作用,便于应力从基体转移至填料,因而提高了材料的力学强度,但当介孔壳较厚时,由于其孔道较深,树脂单体难以完全渗透填满,未被充填的空隙成为力学缺陷,反而造成力学强度的下降;与s SiO2相比,mSiO2-0.5h填充的复合树脂的弯曲强度和压缩强度分别提高了36.1%和20.2%,但mSiO2-0.5h由于“软的”介孔壳的存在,导致材料的弯曲模量降低了14.5%。（2）结合sSiO2和mSiO2纳米粒子的各自特点,优化复合树脂配方,制备综合性能优异的树脂材料。在前面研究的基础上,将mSiO2-0.5h和s SiO2纳米粒子按一定比例（0:10、1:9、5:5、9:1和10:0）进行复配,系统研究mSiO2-0.5h的引入对复合树脂的单体转化率、体积收缩率、流变性能和力学性能的影响。此外,以人牙髓细胞为检测对象,对比了商业化树脂Z250 XT与本课题所制复合树脂的细胞毒性。结果表明:mSiO2-0.5h粒子的引入导致树脂材料单体转化率有轻微降低,但这对材料的体积收缩率有一定的积极作用;所制复合树脂属于典型的粘弹性材料,材料的储能模量G’、损耗模量G’’和损耗因子tanδ均随剪切频率的增加而增加,在剪切频率范围内,G’始终大于G’’,材料主要体现类固体的行为;mSiO2-0.5h和s SiO2在复合树脂的力学性能方面展现了不同的作用效果,mSiO2-0.5h有利于提高材料的弯曲强度和压缩强度,而s SiO2可改善材料的弯曲模量;与仅含s SiO2粒子的复合树脂相比,当二者比例为5:5时,材料的弯曲强度和压缩强度分别提高了24.3%和16.8%,且弯曲模量没有明显区别（p＞0.05）;含有mSiO2-0.5h填料的树脂材料因其优异的界面性能,减少了材料内部有毒小分子的释放,因此具有较佳的细胞相容性。（3）探究纳米ZrO2的表面改性对复合树脂性能的影响规律,赋予材料阻射功能,提高“继发龋齿”的诊断能力。纯SiO2填料的复合树脂具有较低的阻射性能,不利于医生的临床诊断,因此需要引入含高原子序数元素的填料。本文以不同改性处理的纳米ZrO2为功能型填料,以纳米SiO2为基础型填料,制备具有一定阻射功能的复合树脂材料。纳米ZrO2采用两种不同的改性处理:一种是直接用硅烷偶联剂γ-MPS进行硅烷化处理,所得粒子记为ZrO2@γ-MPS;另一种是先在纳米ZrO2表面包覆一层介孔SiO2,然后再进行硅烷化改性,所得粒子记为ZrO2@m-SiO2@γ-MPS。系统研究了ZrO2的表面改性处理和用量（0 wt%、3 wt%、5 wt%和7 wt%）对复合树脂性能的影响。结果表明:ZrO2表面的羟基数量有限,可提供的化学键合位点较少,硅烷聚合物膜只能以松散地形式附着在粒子表面,而ZrO2被介孔SiO2包覆后,表面带有大量羟基,硅烷聚合物膜可以通过共价键牢固地附着在粒子表面;ZrO2@γ-MPS纳米粒子表面的聚合物膜起到一定的润滑作用,减少了粒子之间的摩擦,导致材料的粘度较低,而ZrO2@m-SiO2@γ-MPS纳米粒子由于含有介孔结构,材料具有较高的粘度;与ZrO2@γ-MPS相比,含ZrO2@m-SiO2@γ-MPS的复合树脂具有较高的透光率,这是因为:SiO2包覆后,粒子的折射率有所降低,光在树脂材料中的散射现象得到改善;纯SiO2填料的复合树脂的阻射值仅为0.74±0.07 mm Al,而含Zr填料复合树脂的阻射值接近1 mm Al,基本满足国际标准;ZrO2的表面改性处理对材料的力学性能、阻射性能和细胞毒性方面没有明显的统计学区别（p＞0.05）。（4）首次引入纤维素纳米晶/氧化锌（CNC/ZnO）纳米杂化体,集CNC增强和ZnO抗菌的优势于一体,有望减少“材料断裂”和“继发龋齿”的发生。传统复合树脂容易滋生细菌,无法发挥持久的修复效果,因此引入了具有抗菌功能的填料。采用“酸解-锌离子沉淀”两步法制备CNC/ZnO纳米杂化体,该纳米杂化体可将CNC的增强效应和ZnO的抗菌功能结合在一起。将CNC/ZnO作为功能型填料添加到复合树脂中,研究其用量（0 wt%、2 wt%、4 wt%、6 wt%和8wt%）对复合树脂单体转化率、体积收缩率、力学性能的影响,重点研究其对变形链球菌（致龋菌）和人牙髓细胞的作用效果。结果表明:CNC/ZnO的引入导致材料的单体转化率和体积收缩率有轻微的降低,这可能与ZnO的折射率较高有关;添加2 wt%的CNC/ZnO可以提高树脂材料的压缩强度和弯曲模量,并且对材料的其他力学性能没有负面影响,过量的CNC/ZnO会在复合树脂内部形成团聚,导致材料力学性能有所降低;CNC/ZnO对变形链球菌具有显著的抑制作用,与纯SiO2填料的复合树脂相比,当CNC/ZnO的添加量为2 wt%时,细菌的数量减少了78%;CNC/ZnO的加入并未对人牙髓细胞产生明显的毒性效应（p＞0.05）,说明CNC/ZnO对变形链球菌和人牙髓细胞的作用效果不同,具体影响机制有待进一步的研究。总而言之,本课题以齿科复合树脂材料在临床应用过程中存在的实际问题为导向,协同运用表面改性技术、有机-无机杂化技术,揭示了填料形貌结构对复合树脂性能的影响规律,发展了高强度功能化（阻射功能、抗菌功能）的齿科复合树脂材料,为未来的产业化和临床应用提供了一些借鉴。