5種表面處理方法對鋯-鋯界面黏結強度的影響

趙 雪 李 英

山西醫科大學附屬第一醫院口腔科，山西太原 030001

5種表面處理方法對鋯-鋯界面黏結強度的影響

趙 雪 李 英▲

山西醫科大學附屬第一醫院口腔科，山西太原 030001

目的 檢測氧化鋯-氧化鋯界面經5種不同處理后之間的黏結強度，研究適用于口腔中氧化鋯陶瓷表面的處理方式。 方法將未燒結的氧化鋯陶瓷制作成剪切力樣本100個。燒結后根據對其表面的處理方式不同分為以下5組：A、B、C、D、E組。將所有試件用超級黏結劑Super-bond黏結，比較各組剪切黏結強度。 結果 4個實驗組的剪切黏度強度值均明顯高于對照組（P<0.05）。在各組之間兩兩比較中，除了B組與C組，D組與E組差異無統計學意義外，其他各組之間差異均具有統計學意義。 結論 噴砂+30%硅溶膠+硅烷偶聯劑或噴砂+30%硅溶膠+磷酸單體是最適合牙科氧化鋯陶瓷的表面處理方法.

二氧化鋯陶瓷；表面處理方法；30%硅溶膠；溶膠凝膠法；剪切力

氧化鋯陶瓷因其良好的生物相容性，電絕緣性，耐腐蝕性及美學效果，可在復雜的口腔環境中保持穩定的性能，在臨床上受到廣泛應用。有研究表明，氧化鋯陶瓷的表面處理方法是影響瓷與樹脂黏結的第一要素[1]。通過陶瓷表面處理方法，得使全瓷修復體獲得良好的黏結強度。常見的瓷表面處理方式包括氧化鋁噴砂、激光、硅烷化處理、酸蝕、二氧化硅涂層技術、溶膠-凝膠技術或以上方式的聯合應用[2-4]。這些表面處理方式是否會對氧化鋯-氧化鋯界面之間的剪切強度造成影響，目前也存在著較大的爭議[5-7]。因此，本實驗選出5種氧化鋯陶瓷的表面處理方法，對氧化鋯的剪切強度進行對比測定。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

氧化鋯瓷塊（深圳愛爾創），氧化鋁氧化鋯AZ primer處理劑（日本松風），Porcelain Primer瓷處理劑（日本松風），30%硅溶膠（石家莊聯堿），低速切割機（NSK），氧化鋯燒結爐（北京泰利），雙筆式噴砂機（意大利SILFRADENT），萬能實驗儀（INSTRON），氧化鋯手動研磨儀器（北京泰利），超聲清洗機（寧波新芝），超級黏結劑Super-bond C＆B（日進齒科），提拉儀（山西科大學物理實驗室制）。

1.2 制備二氧化鋯陶瓷片

將未燒結的氧化鋯塊用慢速精密切割機制作成規格為5 mm×5 mm×5 mm的樣本50個。直徑為15 mm高2 mm的圓形試件50個共100個，將所有試件確定黏結面后燒結瓷化并噴砂，噴砂后將所有試件用超聲清洗10 min。隨后用600號碳化硅砂紙將黏結表面打磨拋光使表面達到平整一致。

1.3 實驗分組

將制作完成的實驗樣本分5組。A組對照組，僅噴砂處理；B組噴砂后用硅烷偶聯劑處理；C組噴砂后用磷酸單體處理；D組噴砂后用30%硅溶膠處理后再涂硅烷偶聯劑；E組噴砂后用30%硅溶膠處理后再涂磷酸單體。

1.4 樣本表面處理

1.4.1 噴砂 對所有樣本表面進行噴砂。在0.6 MPa壓強下，用直徑110 μm的Al2O3砂粉對陶瓷表面噴砂20 s。噴砂后超聲清洗樣本10 min，吹干備用。

1.4.2 硅溶膠處理 用提拉儀以10 μm/min的速度將質量濃度為30%的硅溶膠在制備完成的樣本表面涂層，然后將樣本置于室溫下，以完成溶膠凝膠的轉變，24 h后進行熱處理。

1.4.3 硅烷化處理 用小毛刷在整個黏結面均勻涂布一層，然后靜置10 s自然晾干。

1.4.4 磷酸單體處理 用小毛刷在整個黏結面均勻涂布一層，然后靜置10 s自然晾干。

1.5 測試樣本完成

嚴格按照超級黏結劑的使用說明書要求將相同表面處理5 mm×5 mm×5 mm的試件與直徑為15 mm高2 mm的圓形試件黏結，用500 g的砝碼將黏結后的試件壓緊，小毛刷去除溢出的黏結劑，室溫靜置8 min，以充分固化。上述方法制作完成的測試樣本置于37℃蒸餾水中24 h后測試其剪切強度。

1.6 剪切強度測試

將黏結完成的剪切力試件固定于萬能測力儀上，加載頭以1 mm/min的速度垂直加載，直至樣本脫落，記錄下此時的最大載荷值（N）。用最大載荷值除以黏結面積計算出剪切強度值（MP）。

1.7 統計學分析

采用SPSS 13.0軟件對剪切強度數值，進行單因素方差分析，檢驗水準α=0.05。

2 結果

具體見表1。

表1 5組不同表面處理的氧化鋯與樹脂黏結劑的剪切強度值（MPa，（）

表1 5組不同表面處理的氧化鋯與樹脂黏結劑的剪切強度值（MPa，（）

組別 例數（n） 剪切強度（）F值 P值A組56.159 <0.001 B組C組D組E組10 10 10 10 10 9.161±0.392 18.852±0.878 20.213±1.244 27.097±1.006 30.094±7.453

由表1可知，B、C、D、E組的剪切強度都較A組高（P<0.05），其中E組噴砂+30%硅溶膠+磷酸單體處理后剪切強度值最大。在各組之間兩兩比較中，除了B組與C組，D組與E組差異無統計學意義外，其他各組之間差異均具有統計學意義。

3 討論

氧化鋯因其良好的生物性能和美觀性作為一種成功的牙科修復材料而被廣泛地應用于臨床。如何提高氧化鋯與樹脂黏結劑之間的黏接強度是修復體成功的關鍵因素。噴砂目前被認為是處理氧化鋯表面最簡便和有效的方法，有研究表明氧化鋁噴砂后產生了一個具有鎖結作用的瓷表面[8]，經過噴砂處理的瓷表面粗糙度比較均勻，可為樹脂黏結提供良好的機械固位。

有實驗報道噴砂后使用硅烷偶聯劑進行表面處理并不能夠有效增加黏結力[9]，因為氧化鋯陶瓷在化學成分上由于缺乏與硅烷偶聯劑發生化學結合的Si-OH基團，但是本實驗在經過噴砂后使用硅烷偶聯劑有效增加了黏結力，原因可能是硅烷偶聯劑通過潤濕經過噴砂的陶瓷表面，促使樹脂更深、更完全地滲透到陶瓷表面微孔中，增強了二者的機械嵌合作用，從而提高了黏結強度。造成這種差異可能還有一個原因，即硅烷化處理需要精細的操作，處理劑的組成（pH，溶液濃度，分子體積）和使用方法非常關鍵[10]，溶液的揮發也能很大程度影響處理的效果。

對含有功能性的磷酸酯粘接單體10-甲基丙烯酸氧癸基磷酸酯（MDP）的瓷處理劑，MDP可以溶解切削微粒子層，通過自身擴散滲透到陶瓷，使陶瓷表面產生樹脂浸潤層并與黏接劑結合成一整體，提高陶瓷的黏接強度。同時MDP分子與陶瓷表面氧化物發生化學作用。這與米方林等[7]的研究結果相近，他認為單獨使用噴砂處理可增強含有磷酸單體的樹脂黏結劑對氧化鋯陶瓷的剪切強度。

近年來有學者利用硅涂層對氧化鋯陶瓷進行表面改性，再進行硅烷化處理以獲得良好的化學結合力[11]，使用硅涂層的目的是提高氧化鋯表面Si-OH基團含量。但現有的硅涂層技術無論是化學摩擦法還是熱解法均存在著設備昂貴、技術復雜的缺點而難以在臨床推廣普及[12]。溶膠-凝膠技術是一種經濟簡便的涂層制備工藝，具有熱處理溫度低、設備要求簡單、可以在不同形狀、不同材料的基體上制備薄膜的優點[13]。

在用溶膠凝膠法制備的硅涂層中，凝膠膜的均勻性和涂層凝膠膜的熱處理是影響涂層質量的2個關鍵因素。本實驗所采用提拉法制備硅涂層，通過提拉儀準確控制提拉的速度，使涂層厚度均勻，表面平整。熱處理可以使氧化鋯陶瓷試件與凝膠膜間通過橋氧形成化學鍵[13]，經過硅涂層后，氧化鋯陶瓷表面的Si-OH基團含量明顯增多，在與硅烷偶聯劑發生縮合反應后形成穩定的Si-O-Si網，本實驗組噴砂后采用30%的硅溶膠進行硅涂層再進行硅烷化處理后的黏結強度對于B組C組未進行表面硅涂層相比提高了近一倍，差異有明顯的統計學意義。從剪切黏結強度試驗的結果看，溶膠凝膠法對氧化鋯陶瓷表面的改性是成功的。

對強度較高的氧化鋯陶瓷表面噴砂后進行硅涂層再結合硅烷偶聯劑或磷酸單體處理是較為常見且有效的表面處理方法，可以顯著提高陶瓷與樹脂的黏結強度，值得臨床推廣應用。

[1]Akova T，Aytutuldu N，Yoldas O.The evaluation of different surface treatment methods for porcelain-composite bonding[J].Int J Adhes Adhes，2007，27（1）：20-25.

[2]Koutayas SO，Vagkopoulou T，Pelekanos S，et al.Zirconia in dentistry：part 2.Evidence-based clinical breakthrough[J].Eur J Esthet Dent，2009，4（4）：348-380.

[3]Sipahi C，Toksoy F，Ayyildiz S，et al.Effect of physical and physicochemical surface treatment methods on the tensile strength of CAD/CAM-fabricated zirconia posts and cores luted to root canals[J].Int J Periodontics Restorative Dent，2011，31（5）：e64-70.

[4]Casucci A，Monticelli F，Goracci C，et al.Effect of surface pre-treatments on the zirconia ceramic-resin cement microtensile bond strength[J].Dent Mater，2011，27（10）：1024-1030.

[5]高衛民，劉振海，張振庭，等.噴砂對不同黏結劑與氧化鋯剪切強度的影響[J].北京醫學，2007，15（5）：245-247.

[6]劉振海，張振庭，高衛民，等.表面處理對黏結劑與氧化鋯剪切強度的影響[J].口腔頜面修復學雜志，2007，8（4）：284-296.

[7]米方林，陳小冬，周燕玲，等.瓷表面不同處理方法及黏結劑對全瓷剪切強度的影響[J].口腔頜面修復學雜志，2007，8（4）：254-255.

[8]高衛民，劉振海.噴砂對不同粘接劑與氧化鋯粘接強度的影響[J].北京口腔醫學，2007，15（5）：245-247.

[9]張瑋，姚暢旺.表面處理對Cercon氧化鋯陶瓷黏結強度的影響[J].實用口腔醫學雜志，2007，23（2）：272-275.

[10]Janda R，Roulet JF，Wulf M，et al.A new adhesive technology for all-ceramics[J].Dental Mater，2003，19（6）：567-573.

[11]Atsu SS，Kilicarslan MA，Kucukesmen HC，et al.Effect ofzirconiumoxide ceramic surface treatments on the bond strength to adhesive resin[J].JProsthet Dent，2006，95（6）：430-436.

[12]王瑜，謝海峰，章非敏.牙科氧化鋯陶瓷表面不同濃度硅溶膠改性對其粘結強度的影響[J].實用口腔醫學雜志，2008，24（4）：518-521.

[13]余火根，余家國，郭瑞，等.溶膠-凝膠薄膜的制備和應用[J].材料導報，2003，17（6）：31-33.

The influence of 5 kinds of surface treatment methods for zirconium-zirconium interface on shear bond strength

ZHAO Xue LI Ying▲
Department of Stomatology,the First Affiliated Hospital of Shanxi Medical University,Taiyuan 030001,China

ObjectiveTo test different surface treatments on zirconia-zirconia interface bonding strength,study the suitable surface treatment method for oral zirconia ceramic bonding.MethodsZirconia ceramics embryonic bodies were cut into 100 samples for shear force test.According to the surface treatment of the different ways,zirconia ceramics embryonic body after sintering were divided into five groups:group A,B,C,D,E.All samples were bonded with super-bond cementation,and the shear bond strength in each group was compared.ResultsThe shear bond strength of the 4 experimental groups were significantly higher than the control group(P<0.05).Except for group B and C,group D and E (P>0.05),the remaining differences were statistically significant between the two groups(P<0.05).ConclusionSandblast combined with 30%silicon solution and phosphoric acid monomer or sandblast combined with 30%silicon solution and silane coupling agent is the most suitable surface treatment method for dental zirconia ceramic.

Zirconia ceramics;Surface treatment;30%silicon;Sol-gel method;Shear bond strength

R78

A

1674-4721（2013）05（a）-0008-03

趙雪（1986-），現就讀于山西醫科大學口腔修復專業。

▲通訊作者：李英，山西醫科大學第一附屬醫院口腔科副主任醫師，副教授。

2013-02-25 本文編輯：林利利）