龋齿（蛀牙）是最常见、最严重的口腔疾病，全球超35亿人口饱受困扰，成为全球公共健康的巨大挑战。牙科复合树脂凭借其美观性好和操作简便等优点，成为当前治疗龋齿的重要材料。优异的填料与基质间界面相互作用有利于增强载荷承受和应力转移能力，提高复合树脂力学性能和延长服役寿命。目前，填料表面硅烷化修饰是提高界面性能最常用的方法，但形成的酯键或醚键易在口腔环境中水解，减弱界面性能。课题组前期研究表明，树枝状多孔二氧化硅（DPS）的多孔结构有利于有机基体渗入和贯穿，形成物理微机械互锁结构，提高树脂界面作用和力学性能。由物理机械嵌合理论可知，多孔填料的孔隙结构进一步决定了填料与基体的互锁程度。此外，由于DPS粒子的比表面积较高，致使其在树脂基体中负载量较低，无法满足牙体大面积缺损治疗对树脂力学性能的要求。因此，需进一步调控DPS粒子孔径并构建多级填料以提高负载量。

本工作通过化学自组装策略合成了四种孔径可调的DPS-x粒子，其中x为溶剂中醇的链长。通过探究孔径对树脂力学性能的影响确定了DPS最优孔径，进而将低比表面积的等径无孔s-SiO₂与最优孔径DPS-pen复合作为初级填料，探究了初级填料组成对树脂性能影响规律。在此基础上，通过等球体紧密堆积模型计算并引入可充填于初级填料四面体空隙和八面体空隙中二级粒子，构建多级填料体系，系统研究了填料形貌及组成对复合树脂综合性能的影响规律。结果表明，同时填充两种二级粒子的填料体系(D3S7+Si178+Si90) 对复合树脂具有最佳增强效果和聚合特性。同时，与3M公司的Z350 XT树脂相比，该树脂表现出更好的生物学性能。因此，本文研发的多孔硅基填充复合树脂具有一定的临床应用前景。

图1.孔径可调DPS-x粒子的合成示意图及其形貌结构表征

图2. DPS-x粒子的合成机理示意图

图3.多级填料的理论堆积模型及其牙科复合树脂模拟龋齿治疗的示意图

图4.牙科复合树脂的理化性能

图5.牙科复合树脂的体内外生物学性能

陈红艳，上海交通大学医学院附属第九人民医院基础医学博士后，东华大学材料学专业博士，主要研究方向为有机/无机复合材料设计构建及其在口腔颌面部软硬组织的再生修复及牙种植体表面设计，主持国家自然科学基金青年基金、中国博士后科学基金面上项目等。

汪俊俊，东华大学材料科学与工程学院博士研究生，师从朱美芳院士，主要研究无机填料功能化及其对齿科修复树脂性能影响。

殷实，上海交通大学医学院附属第九人民医院住院医师，临床型博士后，主要研究方向为水凝胶微针在口腔颌面部软硬组织的再生修复及牙种植体表面设计，主持国家自然科学基金青年基金、上海市“科技创新行动计划”启明星项目培育(扬帆专项)、中国博士后科学基金面上项目等。

王瑞莉，东华大学材料学院/纤维材料改性国家重点实验室，副研究员。主要研究方向为有机/无机功能复合材料结构设计及功能研发，主持国家自然科学基金青年基金、上海市浦江人才计划，作为骨干人员参与国家重点研发计划、国家863计划。

蒋欣泉，上海交通大学口腔医学院执行院长、上海口腔医学先进技术与材料工程技术研究中心主任，上海市口腔医学研究所所长。系国家杰出青年基金获得者，澳大利亚悉尼大学（工程与信息技术学院）名誉教授。

朱美芳，中国科学院院士，纤维材料改性国家重点实验室主任，东华大学材料科学与工程学院院长，《Advanced Fiber Materials》主编。主要研究纤维材料功能化、舒适化和智能化；先后主持国家重点研发计划、国家自然科学基金重点项目等国家及省部级科研任务30余项；以第一完成人获国家科技进步二等奖、上海市自然科学一等奖、上海市技术发明一等奖等10余项。

课题组网站：https://pilab.dhu.edu.cn/mtg/main.htm；课题组长期招聘纳米材料、有机合成、功能纤维、生物材料等方向博士后，详见：东华大学朱美芳院士团队博士后招聘 (长期有效)。

Chen H, Wang J, Yin S, et al. Micromechanical interlocking-inspired dendritic porous silica-based multimodal resin composites for the tooth restoration. Nano Research, 2024, https://doi.org/10.1007/s12274-024-6616-3.