鑄瓷厚度與延長光照對自粘接樹脂聚合程度的影響

王一丹 張秋霞

(鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院 口腔修復(fù)科 河南 鄭州 450052)

鑄瓷厚度與延長光照對自粘接樹脂聚合程度的影響

王一丹 張秋霞

(鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院 口腔修復(fù)科 河南 鄭州 450052)

目的 研究IPS e.max二矽酸鋰基鑄瓷厚度與延長光照對自粘接雙固化樹脂水門汀RelyX U200聚合程度的影響。方法 制備RelyX U200樹脂試件50個，隨機(jī)分為10組。分別透過蓋玻片(對照組)及厚度為1、2、3、4 mm的 IPS e.max 瓷片(實驗組)接受LED光固化燈傳統(tǒng)光照(20 s)及延長光照(40 s)2種模式固化，紅外光譜法測算聚合轉(zhuǎn)化率(DC)，對統(tǒng)計數(shù)據(jù)行雙因素方差分析。結(jié)果 隨著IPS e.max瓷片厚度的增加，兩種光照模式下RelyX U200 DC%均呈下降趨勢(P<0.001)。相同厚度時，延長光照組DC%高于傳統(tǒng)光照組(P<0.001)。結(jié)論 隨著鑄瓷厚度增加，自粘接樹脂水門汀的聚合程度降低，適當(dāng)延長光照有助于聚合程度的提升。

厚度；延長光照；自粘接；聚合程度

近年來，微創(chuàng)理念的推廣促使瓷嵌體的應(yīng)用增多，缺損形態(tài)的差異導(dǎo)致修復(fù)體厚度不一。固化光透過不同厚度瓷修復(fù)體作用于粘接樹脂表面時，光強(qiáng)會有不同程度的衰減。因而臨床粘接時常選用雙固化樹脂，以期在各種修復(fù)情況中保證粘接效果。但近年來發(fā)現(xiàn)，雙固化樹脂水門汀的聚合對光照的依賴度很高，化學(xué)固化體系的存在亦或是延長光照時間均無法完全彌補(bǔ)因光強(qiáng)不足造成的聚合程度降低[1]。自粘接樹脂水門汀中酸性基團(tuán)的加入使反應(yīng)機(jī)制更為復(fù)雜，有關(guān)光照對其聚合作用影響的報道較少。本實驗意在研究臨床較為常用的二矽酸鋰基鑄瓷IPS e.max厚度及延長光照對自粘接型雙固化樹脂水門汀 RelyX U200聚合程度的影響，擬為臨床提供參考。

1 資料和方法

1.1 實驗材料 自粘接樹脂RelyX U200 A2(3M ESPE，美國)，E.max CAD可切削瓷塊HT A3(Ivoclar Vivadent，列支敦士登)，DSC氧化鋁坩堝201-52943 Φ 6×1.5 mm(島津，日本)，Elipar S10 LED光固化燈(3M ESPE，美國)，Spotlight 200衰減全反射傅里葉變換紅外光譜儀(attenuated total reflectance fourier transform infrared spectroscopy，ATR-FTIR)(Perkin Elmer，美國)，Programat CS燒結(jié)爐(Ivoclar Vivadent，列支敦士登)，CLEAN-01超聲清洗機(jī)(Runyes，中國寧波)，SPX-80恒溫生化培養(yǎng)箱(江南，中國寧波)

1.2 瓷片制備 選取IPS e.max CAD HT A3瓷塊，切割成型，于流水下水砂紙打磨拋光，使用千分尺進(jìn)行多位點(diǎn)測量監(jiān)控，形成(1.00±0.02)、(2.00±0.02)、(3.00±0.02)、(4.00±0.02)mm的10 mm×10 mm正方形瓷片各1片。超聲蕩洗5 min，干燥，嚴(yán)格按照IPS e.max結(jié)晶程序進(jìn)行燒結(jié)，靜置冷卻待用。

1.3 試件制備 向DSC鋁坩堝內(nèi)推注RleyX U200樹脂水門汀至稍有溢出，上覆PET薄膜(厚度0.025 mm)，排出氣泡，避免形成氧阻聚層。分別對實驗組覆蓋4種不同厚度的e.max瓷片，對照組覆蓋蓋玻片(厚度0.17 mm)，指壓以平整光照界面。將LED光固化燈(輸出功率1 200 mW/cm2，波長范圍430～480 nm)標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)光頭垂直并緊密接觸瓷片或蓋玻片，光照20 s或40 s。分組整理，放入生化培養(yǎng)箱，37 ℃恒溫干燥避光保存24 h。制備過程在室內(nèi)自然光線下完成，室溫(22±2)℃，濕度(50±5)%。樹脂試件固化模式圖。見圖1。

圖1 樹脂試件固化模式圖

1.4 光譜測量 ART-FTIR參數(shù)設(shè)置分辨率4 cm-1，掃描累積量128，掃描范圍650～4 000 cm-1。向樣品臺中央推注RelyX U200，以蓋玻片覆蓋，測量固化前樹脂紅外光譜，讀取峰值，實驗重復(fù)5次。將制備好的樹脂試件光照面朝下置于樣品臺中央，加壓桿垂直加力使樹脂試件與全反射附件測量面完全接觸，逐一測量光譜，讀取峰值。每次更換樣品前，用97%酒精擦拭干凈樣品臺并確保液態(tài)酒精完全揮發(fā)。

1.5 聚合轉(zhuǎn)化率測算 紅外光譜的橫坐標(biāo)表示吸收峰所處的波數(shù)，縱坐標(biāo)表示吸光度(Absorbance，A)。芳香族C-C吸收峰位于波數(shù)1 608 cm-1，脂肪族C=C吸收峰位于波數(shù)1 638 cm-1。通過固化前后C=C與C-C吸光度的比值計算聚合轉(zhuǎn)化率值(DC%)，公式如下。

1.6 統(tǒng)計學(xué)方法 應(yīng)用SPSS 21.0軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，行雙因素方差分析，P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 鑄瓷厚度 隨著瓷片厚度的增加，傳統(tǒng)光照組與延長光照組DC%均呈明顯下降趨勢(P<0.001)。見表1。當(dāng)瓷片厚度≥2 mm時，下降速率趨緩，組間差距擴(kuò)大。見圖2。

圖2 各組樹脂水門汀聚合轉(zhuǎn)化率均值比較

2.2 延長光照 相同厚度瓷介質(zhì)情況下，延長光照組DC%均高于傳統(tǒng)光照組DC%，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.001)。見表1。

分組對照組1mm組2mm組3mm組4mm組傳統(tǒng)光照組35.01±0.8026.28±0.6618.79±0.7214.47±0.5911.38±0.88延長光照組39.91±0.9830.17±0.8627.13±0.8523.91±0.6421.03±0.42

3 討論

臨床上瓷嵌體、高嵌體制備時一般要求牙合面厚度至少1 mm，但在齦階、軸壁及髓腔底部瓷層厚度可達(dá)3～5 mm。此次研究選取1～4 mm厚度IPS e.max瓷片模擬臨床不同厚度的瓷嵌體修復(fù)體，與對照組在兩種光照模式下進(jìn)行聚合轉(zhuǎn)化率的比較。結(jié)果顯示，隨著瓷片厚度增加，聚合轉(zhuǎn)化率均呈現(xiàn)明顯的下降趨勢。

分析結(jié)果，一方面是由于瓷介質(zhì)的存在使得達(dá)到樹脂水門汀表面的光照有限。根據(jù)Lambert-Beer定律：A=-lgt=Kcb(K為吸光系數(shù)，是與波長相關(guān)的比例常數(shù)；c為樣品濃度；b為樣品厚度)即當(dāng)入射光強(qiáng)、波長一定，介質(zhì)均勻時，透射光強(qiáng)隨介質(zhì)厚度的增加呈指數(shù)衰減[2]。本實驗選用的IPS e.max瓷塊本身具有壓制均勻的特點(diǎn)，且未行上釉噴釉操作，僅在840 ℃下完成結(jié)晶程序，目的是減少人工誤差，進(jìn)一步保證瓷片一致性。據(jù)此可以認(rèn)為，瓷片厚度的增加使得光照強(qiáng)度迅速衰減，從而導(dǎo)致光引發(fā)劑不能轉(zhuǎn)變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)，活化自由基的總量減少，進(jìn)而干擾整個聚合反應(yīng)，導(dǎo)致聚合程度降低[3]。這與Kilinc等[4]、胡娜等[5]研究結(jié)果一致。但Lohbauer等[6]通過在離體牙內(nèi)制備圓柱形瓷嵌體，觀察不同深度位置樹脂水門汀的聚合程度，發(fā)現(xiàn)可以達(dá)到DC%的均一性。這可能因其實驗中光照介質(zhì)除瓷嵌體外還有牙體組織，厚度難以精確控制，并且在進(jìn)行光譜分析前對試件進(jìn)行切片，極有可能因產(chǎn)熱形成二次處理，促使聚合轉(zhuǎn)化率差異減小。

另一方面，自粘接雙固化樹脂水門汀的化學(xué)固化體系不能完全彌補(bǔ)由于光照不足而帶來的不利影響。實驗所選用的RelyX U200樹脂基質(zhì)成分是磷酸改性的甲基丙烯酸酯和雙甲基丙烯酸二縮三甘醇酯(Triethylene Glycol Dimethacrylate，TEGDMA)，初始呈現(xiàn)強(qiáng)酸性(pH=2)。酸性功能單體與芳烴叔胺間電荷轉(zhuǎn)移，妨礙自由基的生成，相比光固化體系，這一過程對化學(xué)固化體系影響更大。添加芳烴硼酸鈣鹽、硫酸鈉鹽與酸性基團(tuán)反應(yīng)產(chǎn)生苯基自由基，可以幫助減弱抑制程度，但不能完全消除[7]。同時生產(chǎn)商為了保證雙固化樹脂水門汀臨床有效的操作時間，會將化學(xué)固化體系的比例壓縮或是添加高效的阻聚劑，進(jìn)一步減弱了化學(xué)固化能力。光引發(fā)體系產(chǎn)生的自由基快速聚合成鏈并且彼此交聯(lián)成網(wǎng)狀高聚物使得樹脂水門汀黏滯性升高，加之RelyX U200含有70%比重的無機(jī)填料，限制了化學(xué)固化完成所依賴的自由基擴(kuò)散遷移。當(dāng)瓷片厚度≥2 mm時，DC%下降速率減緩，這說明在較弱的光照條件下化學(xué)固化引發(fā)體系作用相對明顯，也可能是由于光強(qiáng)呈指數(shù)衰減，衰減速率隨厚度增加有所減慢[8]。

根據(jù)光能原理，單位面積的光能等于光強(qiáng)和時間的乘積，通常認(rèn)為樹脂水門汀需要400 mW/cm2光強(qiáng)度暴露40 s或者800 mW/cm2暴露20 s以產(chǎn)生16 000 J的能量，確保樹脂水門汀的可靠聚合[9]。Chan等[10]通過實驗總結(jié)得出，全瓷粘接時，瓷修復(fù)體越厚，透過率越低，光強(qiáng)度衰減越多則樹脂水門汀要達(dá)到完全固化所需要的時間就越長，1 mm時需要延長一半以上，2 mm時更長。本實驗中，相同瓷片厚度下，延長光照組DC%均顯著高于傳統(tǒng)光照組，說明在固化光源光強(qiáng)不變的情況下，適當(dāng)延長光照確實有利于提高聚合轉(zhuǎn)化率。IPS e.max厚度1 mm時，傳統(tǒng)光照組、延長光照組DC%較對照組均下降約25%；厚度4 mm時，延長光照組下降接近50%，但傳統(tǒng)光照組下降接近70%。這說明在鑄瓷厚度較厚時，延長光照的優(yōu)越性得以更好地體現(xiàn)。

在40 s的延長光照模式中，聚合轉(zhuǎn)化率雖然有所提升，但未能完全彌補(bǔ)光能傳輸不足的問題，繼續(xù)延長光照是否能夠繼續(xù)提升自粘接雙固化樹脂水門汀的聚合轉(zhuǎn)化率尚不可知。同時，此次研究所選用的IPS e.max屬二矽酸鋰基玻璃陶瓷，透光性能較氧化鋁基、氧化鋯基陶瓷系統(tǒng)好[11]。當(dāng)臨床選擇晶體含量大、折射率更高的產(chǎn)品如Procera、In-Ceram時，瓷修復(fù)體厚度與光強(qiáng)的相關(guān)性更強(qiáng)，更加建議臨床醫(yī)生酌情延長光照時間。綜上所述，隨著鑄瓷厚度的增加，自粘接樹脂水門汀的聚合程度降低，而適當(dāng)延長光照時間則有助于聚合程度的提升。本實驗未納入聚合收縮、粘接強(qiáng)度及耐久性等其他臨床評價指標(biāo)，要更深入地了解鑄瓷厚度及光照模式對自粘接雙固化樹脂水門汀的影響，還需進(jìn)一步研究。

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Influence of cast-ceramic thickness and prolonged illumination on polymerization degree of self-adhesive resin cement

Wang Yidan, Zhang Qiuxia

(DepartmentofOralReconstruction,theFirstAffiliatedHospitalofZhengzhouUniversity,Zhengzhou450052,China)

Objective To study the influence of IPS e.max lithium diisocyanate cast-ceramic thickness and prolonged illumination on the degree of polymerization of self-adhesive dual-cured resin cement RelyX U200. Methods 50 RelyX U200 resin samples were prepared and randomly divided into 10 groups. Traditional illumination (20 s) and prolonged illumination (40 s), respectively, through the cover glass (control group) and IPS e.max tiles (test group) with thickness of 1 mm, 2 mm, 3 mm and 4 mm. The degree of conversion (DC) was calculated by infrared spectroscopy, and the data were analyzed by two-way ANOVA. Results RelyX U200 DC% decreased with the increase of IPS e.max thickness (P<0.001). In the same thickness, the DC% in prolonged light group was higher than that in traditional light group (P<0.001). Conclusion With the increase of the thickness of the cast porcelain, the degree of polymerization of the self-adhesive resin cements decreased significantly, and prolonged illumination was helpful to the promotion.

thickness; prolonged illumination; self-adhesive; polymerization degree

張秋霞，E-mail：zhqx63@zzu.edu.cn。

R 783.1

10.3969/j.issn.1004-437X.2017.06.007

2017-01-15)