不同樹(shù)脂粘結(jié)劑及硅烷偶聯(lián)劑對(duì)玻璃纖維樁與牙本質(zhì)粘結(jié)強(qiáng)度的影響

許 諾，胡書(shū)海，楊 洋，任 翔，左恩俊

(大連醫(yī)科大學(xué) 口腔醫(yī)學(xué)院 口腔修復(fù)工藝教研室，遼寧 大連 116044)

對(duì)于經(jīng)過(guò)根管治療并且有大面積牙體組織缺損的患牙，樁核-冠修復(fù)治療方法能夠有效地恢復(fù)其形態(tài)和功能，并且可保護(hù)剩余牙體組織。纖維樁以其機(jī)械性能佳，彈性模量與牙本質(zhì)近似，修復(fù)后不易根折[1]，可二次再修復(fù)等卓越的優(yōu)點(diǎn)被臨床醫(yī)生廣為應(yīng)用。臨床應(yīng)用研究顯示：纖維樁修復(fù)失敗多為粘結(jié)失敗[2,3]。對(duì)纖維樁的表面處理和樹(shù)脂粘結(jié)劑的選擇是獲得粘結(jié)成功的關(guān)鍵。目前對(duì)纖維樁表面進(jìn)行硅烷化處理已經(jīng)成為臨床應(yīng)用纖維樁時(shí)的常規(guī)操作，但對(duì)市售的單組份預(yù)水解型及雙組份即刻水解型硅烷偶聯(lián)劑的處理效果是否存在差異，尚少有報(bào)道。另外，對(duì)于全酸蝕、自酸蝕以及近些年出現(xiàn)的無(wú)需單獨(dú)酸蝕處理的自粘結(jié)三大類樹(shù)脂粘結(jié)系統(tǒng)，哪種粘結(jié)系統(tǒng)能夠形成更優(yōu)秀的混合層，進(jìn)而達(dá)到更大的粘結(jié)強(qiáng)度仍然存在爭(zhēng)議。本實(shí)驗(yàn)選擇兩種不同組份硅烷偶聯(lián)劑和三種不同類型樹(shù)脂粘結(jié)劑對(duì)纖維樁進(jìn)行表面處理并與牙本質(zhì)進(jìn)行粘結(jié)，通過(guò)比較玻璃纖維樁與牙本質(zhì)的粘結(jié)強(qiáng)度大小，分析和探討不同硅烷偶聯(lián)劑和樹(shù)脂粘結(jié)劑對(duì)玻璃纖維樁與牙本質(zhì)粘結(jié)強(qiáng)度的影響，以期為臨床進(jìn)行纖維樁修復(fù)時(shí)合理選擇應(yīng)用修復(fù)材料提供參考。

1 材料和方法

1.1 材料與儀器

離體單根管前牙24顆，玻璃纖維樁(RTD公司，法國(guó))；過(guò)氧化氫(沈陽(yáng)市試劑五廠)；帕娜碧亞F粘結(jié)系統(tǒng)(Kuraray公司，日本)；RelyX Unicem (3M公司，德國(guó))；DUO-LINK粘結(jié)系統(tǒng)(Bisco公司，美國(guó))；硅烷偶聯(lián)劑Monobond-S(易獲嘉公司，列支敦士登)；硅烷偶聯(lián)劑 Porcela Bond Activator(Kuraray公司，日本)；光固化機(jī)(3M公司，德國(guó))；體視顯微鏡(南京江南永新光學(xué)有限公司)；慢速金剛石切割機(jī)(沈陽(yáng)科晶設(shè)備制造有限公司)；電液伺服疲勞試驗(yàn)機(jī)(島津公司，日本)。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 樣本制備：選擇24顆近期拔除的冠根比例完好、無(wú)齲壞、根長(zhǎng)近似的單根管前牙。去除牙冠，經(jīng)常規(guī)根管治療后于1%氯亞明溶液中室溫保存1周。用RTD公司提供的根管預(yù)備鉆預(yù)備根管，深度12 mm左右。取24根直徑為1.6 mm的MATCHPOST玻璃纖維樁于24%過(guò)氧化氫中浸潤(rùn)10 min，超聲清洗干燥，涂布硅烷偶聯(lián)劑放置10 s后，按說(shuō)明書(shū)用樹(shù)脂粘結(jié)劑將其粘固至根管內(nèi)。用自凝樹(shù)脂將各牙根包埋于PVC型圈內(nèi)。于室溫保存24 h后，用慢速金剛石切割機(jī)將每顆樣本牙根垂直于牙體長(zhǎng)軸切割出3個(gè)3.0 mm厚的片段作為測(cè)試樣本。

1.2.2 實(shí)驗(yàn)分組：根據(jù)涂布硅烷偶聯(lián)劑的不同將24顆離體牙隨機(jī)均分為兩組：A組(涂布雙組份硅烷偶聯(lián)劑組)和B組(涂布單組份硅烷偶聯(lián)劑組)；根據(jù)所用樹(shù)脂粘結(jié)劑的不同再將兩組各隨機(jī)均分為3個(gè)亞組： RU組(RelyX Unicem自粘結(jié)組)、PF組(Panavia-F自酸蝕組)和DL組(DUO-LINK全酸蝕組)。即本實(shí)驗(yàn)共分為A-RU、A-PF、A-DL、B-RU、B-PF和B-DL 6個(gè)實(shí)驗(yàn)組(n=12)。

1.2.3 推出測(cè)試及強(qiáng)度計(jì)算：將所有測(cè)試樣本于萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)上，用不銹鋼加載模具，以1.0 mm/min的加載速度進(jìn)行推出測(cè)試，直至樁片從根片中完全脫出。記錄下應(yīng)力-應(yīng)變曲線，用最大推出力值與粘結(jié)面積的比值作為測(cè)試樣本的粘結(jié)強(qiáng)度，以MPa表示。

1.3 體視光學(xué)顯微鏡觀察

將所有測(cè)試樣本于20倍體視光學(xué)顯微鏡下，觀察其斷裂面的形貌，分析并記錄所有樣本的破壞模式。按以下標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類：①Ⅰ類：樁表面無(wú)粘結(jié)劑覆蓋；②Ⅱ類：樁表面被粘結(jié)劑部分覆蓋；③Ⅲ類：樁表面被粘結(jié)劑完全覆蓋；④Ⅳ類：牙本質(zhì)內(nèi)聚破壞。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS13.0統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行雙因素方差分析及多重比較(α=0.05)。

2 結(jié) 果

實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)經(jīng)雙因素方差分析的結(jié)果顯示：硅烷偶聯(lián)劑(A組與B組比較，P=0.014)和樹(shù)脂粘結(jié)劑(RU組、PF組與DL組比較，P=0.000)兩因子均顯著影響粘結(jié)強(qiáng)度,但兩因子間不存在交互作用(P=0.079)。應(yīng)用多重比較分析顯示：不同樹(shù)脂粘結(jié)劑組每?jī)山M間比較差異均具有顯著性意義(P<0.05)。

表1 玻璃纖維樁與牙本質(zhì)間的粘結(jié)強(qiáng)度

Tab 1 Push-out bond strength of glass fiber post to root dentin

表1 玻璃纖維樁與牙本質(zhì)間的粘結(jié)強(qiáng)度

A、B組間比較，F(xiàn)=6.337，P=0.014；RU、PF與DL組比較，F(xiàn)=17.441，P=0.000

樹(shù)脂粘結(jié)劑硅烷偶聯(lián)劑A (雙組份)B (單組份)RU (自粘結(jié))9.49±4.2614.80±5.17PF (自酸蝕)8.59±3.83 9.78±4.77DL (全酸蝕)5.22±1.69 5.71±2.71

推出實(shí)驗(yàn)后實(shí)驗(yàn)樣本的破壞模式見(jiàn)表2。各實(shí)驗(yàn)組的樣本均以發(fā)生Ⅱ類破壞模式為主，僅有少量樣本發(fā)生了Ⅰ類和Ⅲ類破壞。實(shí)驗(yàn)各組均無(wú)牙本質(zhì)內(nèi)聚破壞。

表2 測(cè)試樣本的破壞模式分類

3 討 論

目前，多種纖維樁的表面處理方法均能夠提高玻璃纖維樁與樹(shù)脂粘結(jié)劑的粘結(jié)力。其中化學(xué)處理法可以使粘結(jié)界面形成良好的化學(xué)匹配和化學(xué)粘結(jié)，進(jìn)而增強(qiáng)了粘結(jié)效果。常用化學(xué)處理法包括酸蝕法和硅烷化處理法。各類酸蝕法中，過(guò)氧化氫溶液浸泡法已經(jīng)被公認(rèn)為是玻璃纖維樁與石英纖維樁進(jìn)行表面處理的有效方法[4]，而且該方法不會(huì)破壞纖維本身的結(jié)構(gòu)，維護(hù)了纖維樁機(jī)械性能。過(guò)氧化氫溶液能夠均勻地溶解纖維樁表面的環(huán)氧樹(shù)脂結(jié)構(gòu)，使得玻璃纖維充分暴露，提高了纖維與粘結(jié)樹(shù)脂的接觸面積，增強(qiáng)了纖維樁與牙本質(zhì)的粘結(jié)強(qiáng)度[5]。硅烷偶聯(lián)劑可以增強(qiáng)纖維樁的表面濕潤(rùn)性,使樁與樹(shù)脂之間實(shí)現(xiàn)更好的化學(xué)粘結(jié),提高粘結(jié)強(qiáng)度[6]。現(xiàn)今硅烷化處理已成為臨床應(yīng)用纖維樁時(shí)的常規(guī)操作，但由于硅烷偶聯(lián)劑只與纖維樁中的玻璃纖維形成化學(xué)鍵，而與基質(zhì)不能產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)[7]，這就要求在硅烷偶聯(lián)劑的處理之前應(yīng)先對(duì)纖維樁表面進(jìn)行處理，使其玻璃纖維盡可能多的暴露。酸蝕法被公認(rèn)為對(duì)玻璃纖維樁與石英纖維樁進(jìn)行表面處理的有效方法。因此，本實(shí)驗(yàn)選擇用過(guò)氧化氫溶液浸泡與硅烷化聯(lián)合處理纖維樁。

目前，應(yīng)用于口腔臨床的硅烷偶聯(lián)劑是一種有機(jī)硅化合物，分為單組份預(yù)水解型與雙組份即刻水解型兩種。單組份偶聯(lián)劑預(yù)先將硅烷處理劑與酸催化劑混合，并加入溶劑降低硅烷濃度，防止硅烷單體多聚縮合；而雙組份偶聯(lián)劑在使用之前才將硅烷處理劑與酸性催化劑混合使用。曾有實(shí)驗(yàn)顯示硅烷偶聯(lián)劑無(wú)提高纖維樁與樹(shù)脂水門(mén)汀粘結(jié)力的作用[8]。本實(shí)驗(yàn)的結(jié)果顯示單組份偶聯(lián)劑Monobond-S 處理效果較好，且與雙組份偶聯(lián)劑差異有顯著性意義(P<0.05)，此結(jié)論與Goracci等[9]的研究結(jié)果一致。Blum等[10]學(xué)者指出，偶聯(lián)劑水解后發(fā)揮偶聯(lián)作用的是水解液中大部分單體和少量的齊聚物，當(dāng)大部分單體發(fā)生縮合后，偶聯(lián)劑的作用效能就會(huì)降低。偶聯(lián)劑使用的最佳時(shí)間是在偶聯(lián)分子水解之后，大量聚合物形成之前。作者推測(cè)單組份預(yù)水解硅烷偶聯(lián)劑采用了催化效能較低的催化劑，使得偶聯(lián)劑水解后的單體自聚過(guò)程較為緩慢，更好的發(fā)揮了其偶聯(lián)作用。而雙組份即刻水解硅烷偶聯(lián)劑采用了催化效能高的催化劑，當(dāng)兩種組份混合水解后單體的自聚反應(yīng)迅速，大部分單體過(guò)快的縮合便會(huì)影響偶聯(lián)效能的發(fā)揮。對(duì)于硅烷化處理：處理劑的組成(pH，溶液濃度，分子體積)、使用操作的精細(xì)程度、溶液的揮發(fā)等都能很大程度影響處理的效果。

比較本實(shí)驗(yàn)三種樹(shù)脂粘結(jié)系統(tǒng)的粘結(jié)強(qiáng)度可知：RelyX Unicem自粘結(jié)組最高，其次為Panavia-F自酸蝕組，最后為DUO-LINK全酸蝕組，并且各組間差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，與Goracci[11]的研究結(jié)果相符。有研究表明酸性條件更能夠增加硅烷偶聯(lián)劑和無(wú)機(jī)物表面的反應(yīng)強(qiáng)度[12]。RelyX Unicem系統(tǒng)在本實(shí)驗(yàn)中其粘結(jié)強(qiáng)度最強(qiáng)，可能跟其自酸蝕功能的發(fā)揮依賴的磷酸酯多功能單體有關(guān)，該單體中的磷酸基團(tuán)在水解完成酸蝕作用的同時(shí)也為硅烷偶聯(lián)劑提供了酸性環(huán)境，使偶聯(lián)劑迅速釋放出活性硅烷分子，加強(qiáng)了偶聯(lián)作用[13]，從而增強(qiáng)了粘結(jié)效果。而Panavia-F、DUO-LINK系統(tǒng)的樹(shù)脂基質(zhì)中不含有酸性單體，因此粘結(jié)效果相對(duì)較弱。另外Panavia-F的粘結(jié)的強(qiáng)度不如RelyX Unicem系統(tǒng)，可能是由于該樹(shù)脂相對(duì)來(lái)說(shuō)流動(dòng)性較差，聚合收縮強(qiáng)，靠近根尖部容易產(chǎn)生氣泡，或固化不全等原因?qū)е碌摹ＥcDUO-LINK系統(tǒng)相比，Panavia-F系統(tǒng)中的酸蝕體系呈弱酸性，可以避免象全酸蝕系統(tǒng)的酸蝕體系造成的牙本質(zhì)過(guò)度脫礦和膠原纖維的塌陷，使粘結(jié)劑充分滲透，粘結(jié)力更高。并且自粘結(jié)系統(tǒng)酸蝕后無(wú)需沖洗，使牙本質(zhì)鈣離子濃度相對(duì)較高，與粘結(jié)劑中磷酸基團(tuán)的化學(xué)結(jié)合力增強(qiáng)，從而使粘結(jié)力更高。HEMA(甲基丙烯酸-β-羥基乙酯)在自酸蝕粘結(jié)系統(tǒng)的粘結(jié)處理劑中,能夠起到穩(wěn)定并膨潤(rùn)膠原纖維的作用，并較完整地保存膠原纖維網(wǎng)中的空隙，有利于粘結(jié)樹(shù)脂的滲透，增加了粘結(jié)力[14]。而DUO-LINK全酸蝕系統(tǒng)濕粘結(jié)理論，保持牙本質(zhì)表面適度濕潤(rùn)，膠原纖維蓬松，利于樹(shù)脂的滲透[15]。但是由于牙面濕潤(rùn)，殘留的水分可能與親水性樹(shù)脂單體HEMA等爭(zhēng)奪空間，甚至可能阻礙混合層中的樹(shù)脂單體發(fā)生聚合，導(dǎo)致粘結(jié)界面的乳濁狀聚合,影響了其粘結(jié)性效果[16]。另外，DUO-LINK系統(tǒng)粘結(jié)效果相對(duì)差也可能跟其樹(shù)脂水門(mén)汀的表面潤(rùn)濕性不好，凝固時(shí)間快有關(guān)。

從測(cè)試完成后的破壞類型來(lái)看，主要破壞類型為混合破壞。具體到各實(shí)驗(yàn)樣本的破壞模式以樹(shù)脂粘結(jié)劑>50%的覆蓋于纖維樁表面的為多，這說(shuō)明了牙本質(zhì)界面，仍是纖維樁粘結(jié)中較為主要的薄弱界面。但是此結(jié)果和許多臨床觀察到得結(jié)果有所差異[2]，這可能和本實(shí)驗(yàn)的測(cè)試時(shí)間和實(shí)驗(yàn)條件有關(guān)。首先，本實(shí)驗(yàn)是在纖維樁粘固24 h后便進(jìn)行推出實(shí)驗(yàn)，而臨床觀察多以年為時(shí)間單位。其次，由于實(shí)驗(yàn)條件限制，本實(shí)驗(yàn)沒(méi)有進(jìn)行疲勞試驗(yàn)和冷熱循環(huán)來(lái)模擬臨床上的口腔環(huán)境，這也可能是本實(shí)驗(yàn)結(jié)果與臨床觀察結(jié)果不同的原因之一。因此，在今后的研究中應(yīng)完善實(shí)驗(yàn)條件，來(lái)進(jìn)一步評(píng)價(jià)纖維樁的表面處理效果、牙本質(zhì)的處理方法的優(yōu)劣以及樹(shù)脂粘結(jié)劑的粘結(jié)效果。

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