在当今的口腔正畸治疗中，固定矫治器已在临床上得到广泛应用。其中，临床上较常用的正畸弓丝主要由金属材料制作，这种弓丝美观性差。虽然临床中有部分金属正畸弓丝表面包裹与牙釉质颜色相近的涂层，但是随着时间的推移，其表面的化学涂层会磨损剥脱、老化，所以美观性仍得不到满足，因此，开发具有美学性能的正畸矫正弓丝已成为一个极其重要的目标。由玻璃纤维增强复合材料和聚亚苯基聚合物所制作的无金属透明正畸弓丝具有良好的美观性能和机械性能，因此，本文对不同类型的玻璃纤维增强复合材料所制作的无金属透明弓丝以及聚亚苯基聚合物所制作的无金属透明弓丝进行综述，以为今后的正畸用无金属透明弓丝的制作提供科研指导。
1.无金属透明正畸弓丝
1.1无金属透明正畸弓丝需具备的条件
弓丝的主要功能是根据牙的排列情况对牙齿施加压力来达到排齐效果，因此，新型的弓丝要保持足够的正畸力是排齐牙齿的必要条件。除此之外，新型正畸弓丝应当具有美观性、回弹性、刚性、可塑性、良好的弹模量、生物相容性和低摩擦力等特点。
1.2无金属透明正畸弓丝适应证
①对金属材料过敏者:传统的金属正畸弓丝在长时间的正畸过程中会逐渐释放镍、铬或其他金属微量元素易引起患者的过敏反应。②对美观的要求高者:临床常用的正畸弓丝主要用金属材料制作，表面金属色泽较暗，不足以给人美感。③需要核磁治疗患者:金属正畸矫治器易引起核磁的扭曲变形，而被迫拆除矫治器，停止矫治。
2.无金属透明正畸弓丝的种类
目前国内外学者主要将不同类型的玻璃纤维增强复合材料和聚亚苯基聚合物用于无金属透明正畸弓丝的研究，本文主要从以下两种类型进行总结。
2.1玻璃纤维增强复合材料透明弓丝（GFRP）
目前，玻璃纤维复合材料主要应用于固定义齿的修复、桩核系统修复、正畸保持器和牙周夹板的制作以及在口腔颅颌面部的修复，但在20世纪90年代就已有研究发现玻璃纤维复合材料可作为制作透明正畸弓丝的材料。研究发现GFRP弓丝具有较高的抗折强度和良好的美学性能，同时，它们会产生较大的弯曲强度，易引起纤维聚合物断裂而使力学性能降低。随着树脂材料的不断更新，国内外学者通过不同的树脂基质研制出不同类型的玻璃纤维增强复合材料透明弓丝。
2.1.1玻璃纤维增强形状记忆聚氨酯弓丝
研究显示形状记忆聚合物有良好的生物安全性，并且聚氨酯的色泽几乎透明，比金属正畸弓丝呈现更好的美观性。此外，聚氨酯具有与金属正畸弓丝相似的记忆功能。而且聚氨酯还具有较大的形变、可塑性及良好的恒温性，这些特性都有利于聚氨酯成为口腔正畸弓丝制作的备选材料。然而，聚氨酯的机械性能如硬度较传统弓丝材料低，且聚氨酯弓丝的拉伸模量为17.8～26.8MPa，仅为传统镍钛弓丝的0.04%，而聚氨酯中添加玻璃纤维所制作的弓丝可以改善其机械性能并能保持良好的形状记忆功能，对聚氨酯的生物相容性也不会发生改变。其性能评价主要有填料的分散性，复合材料玻璃化转变温度，机械性能和形状记忆性能等几方面。
Liu将玻璃纤维和具有形状记忆功能的聚氨酯通过混合挤压成型制造出美观透明的正畸弓丝，通过扫描电镜和热循环测试发现玻璃纤维在聚氨酯中有良好的分散性，且热效应较稳定。玻璃纤维增强形状记忆聚氨脂弓丝的力学性能优于单一的聚脂弓丝，此外，含30%的玻璃纤维聚氨酯弓丝在相同的牙列模型上模拟矫正时，牙齿的排齐时间减少50%，而且在排齐中弓丝的反作用力提高了96.36%。相比较传统金属正畸弓丝而言玻璃纤维增强聚氨酯所研制的透明弓丝的拉伸模量和弹性模量均较低，但是，其回弹力约为108gf（约1.05N），正是处于临床常用正畸力100～150gf（约0.98～1.47N）范围内，因此可适用于牙齿矫正的初始阶段。
2.1.2玻璃纤维增强聚碳酸脂弓丝
聚碳酸脂（PC）是一种较坚韧的热塑性材料，具有较良好的机械性能和美观性，因此PC被引入到口腔材料领域中，目前它较广泛的应用于局部义齿无金属卡环的制作，正畸透明托槽的制作以及正畸隐形矫治器的制作等，同时，PC具有良好的生物相容性并且在骨科假体中作为轴承材料。Tanimoto等将玻璃纤维与聚碳酸脂混合挤压拉丝成型所制造出的透明正畸弓丝表现出与镍钛丝相似的弯曲行为，并且具有高回弹和低刚度，而且其在热循环前后的弯曲性能并无显著差异，此外，细胞毒性检测发现玻璃纤维增强聚碳酸脂弓丝无细胞毒性。
Ianmi等进一步将玻璃纤维增强聚碳酸脂弓丝进行颜色稳定性实验测试并发现在模拟口腔环境37℃的咖啡中浸泡4周后，弓丝几乎没有被着色。玻璃纤维增强聚碳酸酯透明弓丝的机械性能与传统金属正畸弓丝相近，其高回弹性和低刚度可以为牙齿提供最佳的可持续轻力而帮助牙列排齐。
咖啡染色实验表明该弓丝具有良好的色泽稳定性，在长期的矫正过程中不易染色而保持透明状态，可保证在正畸过程中的美观性。通过对两种不同类型的玻璃纤维增强复合材料的总结发现，玻璃纤维增强形状记忆聚氨酯弓丝虽然具有较好的形状记忆功能，可提供牙齿初期排列的正畸力，但其物理机械性能较传统金属正畸弓丝低，只能满足牙齿矫正的初始阶段，而且玻璃纤维的加入降低了聚氨酯的透明性，色泽相对玻璃纤维增强聚碳酸脂弓丝差，而后者所提供的机械性能与传统金属正畸弓丝尤其是镍钛弓丝较为相近，且透明性较好，可满足患者对美观的要求。所以玻璃纤维增强聚碳酸脂所制作的正畸弓丝更有望成为无金属透明弓丝的制作材料，但其临床效果还需要近一步探索研究。
2.2聚亚苯基聚合物弓丝（SEP）
聚亚苯基聚合物的表面光滑、粗细均匀、具有高回弹性、延展性以及可塑性。聚亚苯基聚合物相比较传统塑料具有更好的化学和热的稳定性，并可以提供更好的机械强度及物理特性。目前较常用的聚亚苯基聚合物主要有聚醚醚酮（PEEK）、聚醚砜（PES）、聚偏（二）氟乙烯（PVDF）。Maekawa等对这3种材料制作的透明弓丝进行研究发现这3种弓丝各有其优势，其中PEEK具有最高的弯曲强度和抗蠕变强度，且直径为1.0mm的PEEK正畸弓丝与直径为0.2mm的金属镍钛弓丝产生的力相等。
就美观性而言这3种SEP弓丝具有良好的透明性，此外，PEEK和PVDF在模拟口腔环境中有较低的吸水性。因此从物理性能、美观性能综合来看聚醚醚酮更有望成为透明弓丝制作的潜在性材料。同时，有研究对聚亚苯基聚合物进行了机械性能测试并发现，直径0.016英寸（约0.41mm）镍钛弓丝与聚亚苯基聚合物弓丝刚度相差22%，而且挠曲强度约为直径0.016英寸（约0.41mm）镍钛弓丝的78%，是直径0.014英寸（约0.36mm）镍钛弓丝的1.2倍，而在较大的挠曲强度下聚亚苯基聚合物弓丝其强度约为镍钛弓丝的4.7倍。
除此之外，聚亚苯基聚合物弓丝较易拉丝成型且有较高的韧性。在扫描电子显微镜下显示出弓丝具有良好的横截面形状，横截面清晰，无变形及断裂。同时发现聚亚苯基聚合物弓丝具有与镍钛弓丝相似的抗永久形变的能力，但其所测试的聚亚苯基聚合物弓丝都是直线，其应力松弛或发生蠕变时可能会导致永久形变，针对这一点仍需要进一步研究。聚亚苯基聚合物弓丝与传统金属正畸弓丝相比较而言，前者具有更好的美观性能，物理性能与后者相近，但是针对其他性能的研究测试相对较少。因此，针对聚亚苯基聚合物制作透明弓丝应需要更深入的研究。
3.结论
临床中以镍钛或不锈钢为代表的正畸弓丝具有一定的刚度和超弹性，能够在矫正过程中提供持续的轻力使牙齿移动，保证牙齿在较小的力量范围内完成牙齿的排齐，而且镍钛弓丝具有形状记忆功能，可以通过口腔的热效应恢复到原始的形状。而目前国内外学者所研制的无金属透明弓丝，良好的生物相容性，且弓丝近乎透明，能更好的满足患者对美观的要求，不过与传统金属弓丝的机械性能相比仍有差距，仅能用于最初的排齐阶段，但不可否认的是其前景较为乐观。
