不同粘結劑對兩種椅旁CAD/CAM全瓷材料粘結強度影響的實驗研究

李 娟，章非敏，胡 建

牙科椅旁計算機輔助設計和輔助制作(computer aided design/computer aided manufacturing， CAD/CAM)的技術已成為口腔修復體制作的一個重要發展方向[1]，各種可切削材料的研發也是CAD/CAM技術發展的重要組成部分。傳統臨床上主要用于牙體修復的可切削材料分為兩大類：以常用的玻璃陶瓷Vitablocs MarkⅡ為代表的陶瓷材料和以3M優韌瓷為代表的樹脂材料。近年來，出現了一類樹脂-陶瓷復合材料，該類復合體由不同含量的樹脂及無機陶瓷成分組成，結合了樹脂和陶瓷的優點[2]。2012年，維他公司推出彈性瓷Vita Enamic就是其中的代表，系陶瓷網絡構架的基礎上滲透了樹脂網絡，可能有助于改善修復體的粘結效果，但是目前對于Enamic粘結強度的研究比較少[3]。

本研究比較臨床常用的三種粘結系統(Panavia F、RelyX Unicem和RelyX Veneer)對Vitablocs MarkⅡ與Vita Enamic可切削陶瓷的粘結強度，為臨床應用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料和儀器

1.1.1 兩種椅旁CAD/CAM全瓷材料(Vita zahnfabrik，德國) Vita Enamic：主要基質為長石質瓷及氧化鋁；填料類型為UDMA及TEGDMA，填料質量分數約為14%；Vitablocs MarkⅡ：主要基質為長石質，無填料。

1.1.2 三種粘結系統 Panavia F(Kuarary，日本)、RelyX Unicem(3M ESPE，美國)、RelyX Veneer(3M ESPE，美國)。

1.2 瓷試件的制備

流水下用低速切割機將Vita Enamic、Vita MarkⅡ瓷塊切割成片狀，長度、寬度、厚度分別為3.5、3.0、2.0 mm。兩種瓷試件分別制備60個，再隨機分為6組(n=10)，以360、600、800目水砂紙依次打磨，蒸餾水超聲清洗10 min后，以4% HF處理40 s，超聲清洗30 s，壓縮空氣吹干，再涂布硅烷偶聯劑Cleafil Porcelain Bond Activator，1 min后吹干備用。

1.3 牙體試件制備

1.4 粘結試件制作

用2 mm直徑圓孔的單面膠帶粘于牙本質試件表面，限定粘結面積，膠帶厚50 μm。然后按照Panavia F、RelyX Unicem、RelyX Veneer三種粘結劑的使用說明書要求分別將制備好的兩種瓷試件和牙本質試件粘結，每個試件的粘結均用500 g砝碼將瓷試件與牙本質試件輕壓就位并保持1 min，以確保粘結劑的厚度一致。所有試件涂布粘結劑后，光照2 s用探針去除多余的粘結劑，試件用光固化燈分別從上方和前后、左右進行光照(所有操作均由一人完成)。

處理方式如下：

Panavia F—等量A、B液混合，涂布牙本質試件表面，放置30 s后吹干。等量A、B膏調和10 s，粘結試件，每個粘結面光照20 s。

RelyX Veneer—牙面用磷酸處理15 s，沖洗吹干，涂擦2層Singlebond Universal于牙體表面20 s，輕吹5 s。瓷試件表面涂布樹脂水門汀，牙本質試件就位，毛刷去除多余水門汀，光照每個面30 s。

RelyX Unicem—試件無須做特別處理，粘結劑在專用調和器中調勻后，進行粘結，每個面光照20 s。

1.5 冷熱循環與強度測試

所有粘結試件放置30 min后37 ℃水中保存24 h，每種粘結劑組再隨機分成冷熱循環組(標記為冷熱組)及37 ℃水浴組(標記為水浴組)。冷熱組置于自動冷熱浴循環儀中循環3 000次，每循環一次，試件分別在5 ℃和55 ℃冷熱水中各停留30 s。水浴組僅37 ℃水浴50 h。所有的試件包埋于自凝塑料中，制作成直徑3 cm，高3.5 cm的柱狀，注意不能污染粘結面。試件置于INSTRON萬能材料實驗機，交叉頭下降速度0.5 mm/min，施力方向與瓷試件粘結面平行，以破壞時最大載荷除以粘結面積計算粘結強度。

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1.6 統計學分析

2 結 果

三種粘結系統對兩種試件的粘結強度測量值如表1所示。

2.1 兩種全瓷材料組間對比

由表1可見，無論是冷熱組還是水浴組，三種粘結劑對于兩種CAD/CAM全瓷材料的粘結強度均為Vitablocs MarkⅡ>Vita Enamic，差異有統計學意義(冷熱組，PPanavia F<0.001，PRelyX Veneer<0.001，PRelyX Unicem<0.001；水浴組，PPanavia F<0.001，PRelyX Veneer<0.001，PRelyX Unicem<0.001)。

表1 三種粘結系統對兩種試件的粘結強度測量值Tab.1 Bonding strength measurements for two all-ceramic materials in three bonding systems MPa

2.2 三種粘結系統比較

由表1可見，無論是冷熱組還是水浴組，不同粘結劑對Vitablocs MarkⅡ及Vita Enamic的粘結強度均為Panavia F>RelyX Veneer>RelyX Unicem，差異有統計學意義(冷熱組，PVitablocs Mark Ⅱ<0.001，PVita Enamic<0.001；水浴組，PVitablocs Mark Ⅱ<0.001，PVita Enamic<0.001)。

冷熱組中不同粘結劑對Vitablocs MarkⅡ的粘結強度：Panavia F>RelyX Veneer>RelyX Unicem，差異有統計學意義(P<0.05)。不同粘結劑對Vita Enamic的粘結強度：Panavia F>RelyX Veneer>RelyX Unicem，差異有統計學意義(P<0.05)。

水浴組中Panavia F>RelyX Veneer>RelyX Unicem，差異有統計學意義(P<0.05)。不同粘結劑對Vita Enamic的粘結強度：Panavia F>RelyX Veneer>RelyX Unicem，差異有統計學意義(P<0.05)。

2.3 冷熱組與水浴組比較

冷熱組同種粘結劑與對應同種試件之間的粘結強度值較水浴組低(P<0.05)。

3 討 論

近幾十年來，椅旁CAD/CAM在口腔修復領域迅速地普及，其進一步的發展需要配套使用的可切削材料的支撐[4]。其中玻璃基陶瓷，如長石質陶瓷、白榴石陶瓷及二硅酸鋰陶瓷等已經得到廣泛的應用。本研究使用的Vitablocs MarkⅡ是長石質陶瓷，它具有較好的力學性能和美觀性，但其脆性大，可切削性能相對較差，上釉的過程需要燒結加工，粘結過程也需要特殊處理[5]。

復合樹脂因為具有較好的美觀、優越的加工性能以及良好的粘結性能和與牙體相接近的物理性能而備受關注，但其耐磨性差和強度不足等缺陷也限制了復合樹脂的進一步應用[5]。樹脂陶瓷復合體是一種新型的牙體修復材料，它具有良好的理化性能與美學特性[6]。近年來，樹脂陶瓷復合體的產品大量出現，在臨床中的使用越來越廣泛。其中，彈性瓷Vita Enamic是將高分子樹脂基質(UDMA、TEGDMA)滲透進入長石質陶瓷中形成雙重的網狀結構[7]。本研究使用的復合體Vita Enamic具有良好的物理性能：它的撓曲強度為200～300 MPa，較充填用的復合樹脂強度高；彈性模量約為30 GPa，斷裂韌性KIC為MPa/m2，更接近天然牙本質的彈性模量(18 GPa)，而低于滲透陶瓷和玻璃陶瓷(61～67 GPa)[8-10]。

目前推薦采用樹脂類水門汀對樹脂陶瓷復合體進行粘結。普通陶瓷等其他材料通過樹脂水門汀與牙體粘結需要特殊處理，而樹脂水門汀與樹脂陶瓷復合體成分近似，兩者之間更易于形成化學結合[11]。此外，還有研究表明噴砂、氫氟酸和硅烷耦聯劑處理能提高復合體的粘接強度，使用樹脂類水門汀粘接強度為40～50 MPa，僅使用氧化鋁噴砂粘接強度也能達到30 MPa，高于對普通陶瓷的粘結強度[12-13]。

本實驗結果提示，在37 ℃水浴及冷熱循環條件下，三種粘結劑對于Vitablocs MarkⅡ及Vita Enamic的粘結強度均為Panavia F>RelyX Veneer>RelyX Unicem。這是由于Panavia F含有磷酸類單體MDP，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，樹脂浸潤層與流體樹脂結合成一個整體，以提高陶瓷的粘結強度。而經過水浴之后，粘結強度沒有明顯下降，這可能是由于MDP提高了陶瓷和樹脂粘結劑之間化學結合的抗水性，產生良好的機械鎖合作用[14]。RelyX Veneer是一種光固化型樹脂粘結材料，主要用于玻璃陶瓷貼面的粘結，特別是在牙釉質粘結中表現出極佳的粘結強度。本實驗中它與彈性瓷和Vitablocs MarkⅡ的粘結強度，表現居中，可能與粘結底物為牙本質有關。而RelyX Unicem屬于將酸蝕和預處理及粘結操作合為一步的第七代自粘結樹脂粘結劑，具有操作簡便、省時等優點，無需配套粘結劑和牙本質表面處理，在保留玷污層狀態下，就可以達到與牙本質良好的粘結強度，其粘結機制被解釋為依靠酸性單體與羥基磷灰石之間的化學反應，不需要通過酸蝕形成微機械固位，也被稱為零酸蝕粘結劑[15]。有文獻表明，RelyX Unicem與牙本質接觸面只形成少量的短樹脂突[15]。也正因為如此，其與彈性瓷和Vitablocs MarkⅡ的粘結強度均為最低。

在本實驗中，三種粘結劑對Vitablocs MarkⅡ的粘結強度均高于Vita Enamic，這與之前的預測相反。推測的原因可能是彈性瓷中陶瓷占比約為86%，其中還含有部分不易被氫氟酸酸蝕的氧化鋁，因此所形成的酸蝕孔隙占比小于Vitablocs MarkⅡ。

粘結劑在口內使用過程中，受到了唾液、溫度變化及咀嚼力等多種因素的長期作用，會產生一定程度的老化。其中，溫度的循環變化會影響樹脂材料的顏色、表面性能、力學性能等[16]。水浸泡下的冷熱老化實驗是口腔材料學中常用的體外實驗方法之一[17]。研究表明，溫度升高時,高分子鏈運動加劇可以引起高分子鏈的熱降解或者基團脫落；而溫度降低時，高聚物通過鏈段的微布朗運動使其凝聚態結構經歷了從非平衡態過渡的弛豫過程,這個過程可能會影響材料的力學性能[18]。同時,由于不同材料的熱脹膨系數存在差異,冷熱變化會使界面處出現反復的膨脹收縮，產生界面應力，這會破壞基質和填料間的結合,致使樹脂成分釋出,加重材料表面性能衰落。另外，溫度的增高還會進一步加速材料的氧化反應,而加劇其老化過程[19]。本實驗結果顯示，冷熱循環老化實驗較單純的水浴老化實驗，更容易降低粘結劑與試件之間的粘結強度值，與真實口腔環境接近，因此評估粘結強度時應建議盡量采用冷熱循環老化實驗。

本課題組前期研究表明[20]，Vita Enamic比Vitablocs MarkⅡ表現出更優越的機械學強度，而且由于Vita Enamic含有樹脂成分，在緩沖應力方面有著更大的優勢。這提示我們，在臨床工作中，對于后牙承受咬合力較大的冠和高嵌體等修復體可以選擇Vita Enamic；在進行前牙及后牙貼面修復時，可以選擇Vitablocs MarkⅡ，且盡可能選擇粘結強度更高的粘結劑Panavia F。