牙科治疗中填补的复合树脂充填体在反复承受咀嚼力的过程中,会不断积累肉眼看不见的微裂纹。这些裂纹往往要到充填体破裂或脱落的那一刻才会显现,在此之前患者和牙医都难以察觉。一旦充填体这样失效,就得把填补处重新磨除,再用新材料填充,反复进行再充填治疗。

中国山东大学研究团队在2026年发表的一项研究,为这种树脂增添了两种功能:一种是裂纹产生瞬间发光示警的胶囊,另一种是能自行填补该处的胶囊,两者共同构成了双重胶囊树脂。

用荧光显现裂纹的胶囊

这种树脂中含有装着聚集诱导发光物质的胶囊(AIE-MC)。这种物质平时均匀分散在树脂中并不显眼,但咀嚼力造成微裂纹使胶囊破裂后,发光物质会在裂缝处聚集并发光。这相当于把皮肤淤青后显色的原理搬到了树脂上。研究团队制作了三种胶囊进行比较:两种颜色不同的碳点(碳制成的纳米颗粒)和一种现有的荧光物质。当这种胶囊占树脂总重量的7.5%时,裂纹部位发光明显,肉眼也能看清。

在实验室中,研究人员用镊子夹起一枚圆形树脂样品,紫外线照射下裂纹处发出蓝光的场景
展示在紫外线照射下研究人员用镊子夹起发出蓝光的圆形树脂样品进行观察的实验室场景的照片。AI生成图像

填补裂纹的胶囊

同一种树脂中还加入了另一种装有修复成分的胶囊(TD-MC)。当裂纹也使这种胶囊破裂时,里面的液体会流出并与周围的树脂成分反应,填补缝隙。这种液体会以树脂最初固化时相同的方式凝固,把裂开的部位重新粘合起来。在加入7.5%修复成分胶囊的三种组合中,自愈合效率均为62.7%至64.2%,相当于自行恢复了开裂前约60%的强度。即使同时加入荧光胶囊和修复胶囊,树脂的抗弯强度、吸水程度、耐热性和细胞毒性也没有出现明显差异。

树脂块中散布的两种颜色的小胶囊与贯穿中央的裂纹相遇,一侧发光、另一侧释放液体填补裂纹的截面图
展示树脂中混合的两种胶囊中,一种在裂纹处发光、另一种释放液体填补缝隙的过程的插图。AI生成图像

瞄准再生的实验

大约同一时期上海发表的一项研究,将胶囊中的物质换成了用于牙齿再矿化的玻璃离子水门汀成分。裂纹使胶囊破裂后,这种成分流出并凝固填补缝隙,树脂的抗弯强度从58.6兆帕提高到87.8兆帕,升幅约50%,超过了国际标准(ISO)的基准。将这种树脂用于大鼠牙齿时,甚至观察到牙本质(釉质下方构成牙齿主体的组织)重新生长的现象。不过这只是大鼠实验而非人体实验的结果。

2026年10月对该领域22项实验室研究进行汇总分析的一篇系统性文献综述显示,当胶囊含量占树脂重量的5%至15%时,可以在不明显损害强度的前提下获得60%至75%的裂纹恢复率,迄今为止报告的最高恢复率为76%。胶囊添加量不同,修复效率与强度之间的平衡也会随之变化,这仍是该领域共同面临的课题。

迄今为止的所有结果,都是在实验室中人为使树脂碎片开裂后得到的。胶囊能在口腔中经年累月反复承受的咀嚼力、温度变化和唾液中酶的作用下维持多久,目前尚未得到验证。尽管如此,树脂能自行显现裂纹产生的事实,并部分填补该处,这一点明显不同于以往放任肉眼不可见损伤的充填材料。这种信号能否真正用于判断充填体更换时机,还有待今后的研究来回答。