多重線性回歸分析及優選義齒粘附劑配方*

余穗華 袁賢君 趙 克

義齒粘附劑(denture adhesive，DA)是一種由粘合材料制成的非處方類牙科制劑，涂布于義齒基托組織面后可在基托與承托區粘膜間產生粘附力，以暫時性提高全口義齒的固位和穩定，增加咬合力和咀嚼效能，具有便利、實用、安全和易于推廣等優點[1]。本研究在前期研究[2,3]的基礎上，以聚氧化乙烯、甲基纖維素、海藻酸鈉、羥乙基纖維素、蒙脫石為主要成分，首先用多重線性回歸分析法篩選出影響義齒粘附劑粘結抗張強度的主要因素，再采用正交設計法對篩選出的因素各自3個水平加以區別，進一步篩選出其最佳配比，并命名為Comfort-DA II型義齒粘附劑。

1.材料與方法

1.1 實驗材料 聚氧化乙烯(polyethylene oxide,PEO)(北京鑫洲科技有限公司，中國)，羥乙基纖維素(hydroxyethyl cellulose,HEC)(國藥集團化學試劑有限公司，中國)，甲基纖維素(methyl cellulose)(天津市科密歐化學試劑開發中心，中國)，海藻酸鈉(sodium alginate)(天津市科密歐化學試劑開發中心，中國)，蒙脫石(montmorillomte)(上海市四赫維化工有限公司，中國)，無水乙醇(成都市聯合化工試劑研究所，化學純)，義齒基托聚合物(上海貝瓊齒材有限公司，中國)，人工唾液(自配)。

1.2 主要實驗儀器和設備 Zwick/Roell 2005型電子萬能材料試驗機(Zwick/RoellInc.,German)，BT124S電子分析天平(賽多利斯公司，德國),RT 05 Power多點磁力攪拌器(賽多利斯公司，德國)。

1.3 義齒粘附劑的合成 將盛有聚氧化乙烯、羥乙基纖維素、90%乙醇及蒙脫石的稱量瓶放在RT 05 Power多點磁力攪拌器上攪拌3 d，混合均勻后，再加入甲基纖維素與海藻酸鈉攪拌3 d至均勻，配制義齒粘附劑。

1.4 義齒粘附劑粘結抗張強度值的測定 用義齒基托聚合物制備0.2cm×2.5cm×12cm試件72個，取上述試件中的2個固定于Zwick/Roell 2005型電子萬能材料試驗機，試件的粘結面均勻涂布一層DA。啟動電子萬能材料試驗機，使兩個試件緩慢接觸，恒定加載0.1N，持續15s，壓力去除后保持30s；再次啟動電子萬能材料試驗機，以100mm/min的拉伸速度使兩個試件緩慢分離，記錄試件分離時最大破壞載荷值；每一次試驗后，用75%酒精和蒸餾水去除試件表面殘余的DA，然后按上述步驟重復進行試驗。由萬能試驗機顯示屏讀出最大破壞載荷值后，按下式計算粘結抗張強度：粘結抗張強度(TBS)=F/S。式中F為破壞載荷值(N)，S為試件粘結面的表面積(cm2)，S=2×2.5cm2。每組配方測5次，取平均值。SPSS13.0軟件作統計分析，檢驗水準α取0.05，均為雙側檢驗。

2.實驗結果

2.1 多重線性回歸分析法篩選配方

改變上述6種成分的含量，得到26組配方(見表1至表6)。以粘結抗張強度值為評價指標，采用多重線性回歸分析法篩選出對DA性能影響較大的成分。依據表1至表6數據建立多重線性回歸模型，統計結果顯示，自變量聚氧化乙烯、甲基纖維素、海藻酸鈉、羥乙基纖維素和90%乙醇對所配制義齒粘附劑粘結抗張強度的影響有統計學意義(P＜0.05)，而蒙脫石對義齒粘附劑粘結抗張強度的影響沒有統計學意義(P=0.352＞0.05)。

聚氧化乙烯、甲基纖維素、海藻酸鈉、羥乙基纖維素和90%乙醇的標準化偏回歸系數分別是0.570、0.403、0.387、0.319、-0.248。因此，可以認為上述主要成分對所研制義齒粘附劑粘結抗張強度的影響由大到小依次為，聚氧化乙烯、甲基纖維素、海藻酸鈉、羥乙基纖維素、90%乙醇，其中90%乙醇對所配制義齒粘附劑粘結抗張強度值的影響最小。

表1 不同甲基纖維素含量義齒粘附劑的粘結抗張強度值(N/cm2)

表2 不同羥乙基纖維素含量義齒粘附劑的粘結抗張強度值(N/cm2)

表3 不同海藻酸鈉含量義齒粘附劑的粘結抗張強度值(N/cm2)

表4 不同聚氧化乙烯含量義齒粘附劑的粘結抗張強度值(N/cm2)

表5 不同蒙脫石含量義齒粘附劑的粘結抗張強度值(N/cm2)

表6 不同90%乙醇含量義齒粘附劑的粘結抗張強度值(N/cm2)

2.2 正交設計法確定最佳配比

由2.1的實驗結果可知，聚氧化乙烯、甲基纖維素、海藻酸鈉、羥乙基纖維素對所配制義齒粘附劑的粘結強度值有較大影響。因此，采用正交設計的方法，對上述4種成分的3個水平(選取2.1實驗結果得到的較好水平)加以區別(見表7)，并考慮它們的交互作用，采用L27(311)正交表，設計出27組配方[4]，其粘結抗張強度值見表8。

表7 配制Comfort-DAII型義齒粘附劑主要影響因素及其水平(g)

單因素統計量表中的均數估計和配對比較表的結果顯示，A組中，A3均數最大，且與A1、A2的差異有統計學意義(P=0.022，P=0.001，P＜0.05)；B組中，B2均數最大，與B3的差異沒有統計學意義(P=0.245＞0.05)，與B1的差異有統計學意義(P=0.006＜0.05)；C組中，C3均數最大，且與C1、C2的差異有統計學意義(P=0.003，P=0.019，P＜0.05)；D組中，D3均數最大，且與D1、D2的差異有統計學意義(P=0.000，P=0.000，P＜0.05)。因此，A3B2C3D3配方(第24組)最好，即當配制義齒粘附劑的主要成分聚氧化乙烯為0.3125g、甲基纖維素1.250g、海藻酸鈉0.5625g、羥乙基纖維素0.154g時，所配制的義齒粘附劑粘結抗張強度值最大，命名為Comfort-DA II型義齒粘附劑。

3.討論

3.1 義齒粘附劑的組成及作用機理

DA主要是通過在義齒基托與承托區粘膜間形成比唾液更粘稠的物質而產生強的粘著力，從而達到增加吸附力，提高義齒的固位和穩定的目的。DA剛放入口腔時，其粘性并不大，這樣便于患者將義齒調整到正確位置，而它很快就會吸水、溶脹，并排出基托與承托區粘膜間多余的空氣和唾液，此時，DA變得粘稠，將義齒粘固于粘膜上，輔助義齒固位，數小時后由于口腔內唾液的稀釋作用，其粘性逐漸減弱[5]。

表8 正交試驗中Comfort-DAII型義齒粘附劑的粘結抗張強度值(N/cm2)

本研究所研制DA中的甲基纖維素和海藻酸鈉可以吸收口腔內義齒承托區粘膜上的水分，使粘膜表面保持干燥；同時，甲基纖維素和海藻酸鈉吸水后膨脹，充滿義齒基托與承托區粘膜間的空間。DA放入口腔后，口腔內的生理溫度又可使聚氧化乙烯軟化并產生粘性，粘附于已被干燥的義齒承托區粘膜。聚氧化乙烯具有熱塑性，無臭、無味、無毒，吸水性大，粘著力強，屬高分子材料，只能溶于乙醇等有機溶劑而不溶于水；甲基纖維素和海藻酸鈉為白色或黃色粉末，無毒、無味，具有良好的分散力、結合力及吸濕性，屬無機鹽類，不溶于乙醇等有機溶劑，但遇水能形成粘膠溶液。為使聚氧化乙烯和甲基纖維素有機地結合在一起，本研究在DA的合成中加入了羥乙基纖維素作為無機溶劑與有機溶劑之間的一種介質；羥乙基纖維素還可防止甲基纖維素和海藻酸鈉的吸水性被聚氧化乙烯破壞；羥乙基纖維素對DA的表面活性也有影響，它通過減少口腔內唾液的流動從而延長DA的作用時間；羥乙基纖維素的熱塑性還可作為DA的成形劑，使DA在義齒承托區粘膜表面均勻分布[6]。

3.2 多重線性回歸與正交設計法

多重線性回歸(multiple linear regression)是一種重要的、經典的多因素分析方法，它采用回歸方程的方式定量地描述一個因變量Y和多個自變量X1、X2、X3…之間的線性依存關系。在建立多重線性回歸模型的過程中，所涉及的自變量可能很多。其中一些自變量對結果變量可能不重要，可能存在較大的測量誤差，也可能與其他自變量之間存在高度的相關而影響回歸模型的效果，因此需要對自變量進行篩選。對于同一目的或用途，可能存在幾組較好的自變量，此時應該根據研究目的，結合專業知識，選擇比較合理的回歸模型。自變量的選擇和模型的確定不僅要考慮統計學的原則，而且需要專業知識的判斷和解釋[7]。本研究首先從聚氧化乙烯、甲基纖維素、海藻酸鈉、羥乙基纖維素、90%乙醇及蒙脫石等主要成分中篩選出影響DA粘結抗張強度值的主要因素，蒙脫石被排除在模型外；而90%乙醇的標準化偏回歸系數是-0.248，是五個入選因素中最小的，考慮到乙醇主要起溶劑作用，為了突出重點因素，便于進一步更好的篩選配方，把90%乙醇，取實驗中最好水平(12ml)固定下來，不參加下一步的正交試驗。

正交試驗設計(orthogonal design)是一種高效、快速、靈活的多因素、單效應變量試驗方法。其具有均勻分散、整齊可比的特點，且同常規方法相比，可大大減少試驗次數和設計分析的繁雜，所獲取的因素水平組合亦能達到較佳水平，因此已被廣泛應用[8,9]。在醫藥學研究中正交試驗的運用也相當廣泛，如藥物的拆方、藥品制備工藝條件的優化篩選等。它對于多因素、多水平的試驗具有設計簡便、節省試驗單元而統計效率高等特點。因此，本研究采用L27(311)科學地安排實驗研究，高效、經濟地設計出27種不同的粘附劑配方，以粘結抗張強度值為評分標準，篩選出Comfort-DA II型義齒粘附劑的最佳配比為，聚氧化乙烯0.3125g、甲基纖維素1.250g、海藻酸鈉0.5625g、羥乙基纖維素0.154g。

[1]Zhao K,Cheng XR,Chao YL,et al.Laboratory evaluation of a new denture adhesive[J].Dental Materials，2004，20(5)：419-424

[2]趙 克,程祥榮,李志安,等.新型高分子合成樹脂類Comfort-DA義齒粘附劑的制備與性能測試[J].中華口腔醫學雜志，2002，37(2)：150-152

[3]余穗華，趙 克，張 藝.新型Comfort-DA II型義齒粘附劑的研制[J].廣東牙病防治，2008，16(8)：339-441

[4]楊 德.試驗設計與分析[M].1版.北京：中國農業出版社,2002：171-186

[5]Devengencie J,Ng MC,Ford P,et al.In vitro evaluation of dentureadhesives：possibleefficacy of complex carbohydrates[J].Int J Prosthodont,1997，10：61-72

[6]余穗華,趙 克.Comfort-DA II型義齒粘附劑粘結性能評價[J].中華老年口腔醫學雜志，2010，6(8)：358-360

[7]方積乾.生物醫學研究的統計學方法[M].1版.北京：高等教育出版社，2007：192-214

[8]王 琪，胡良平.實驗設計的概念與基礎[J].藥學服務與研究,2010，(1)：5-9

[9]劉紅波，陸 剛，邊寬江.幾種實驗設計方法的比較[J].安徽農業科學，2007，35(36)：11738-11739