疏水樹脂層增加一步法通用型粘結劑粘結強度的實驗研究

王林紅 陳云芳 陳建萍 楊帆

牙科通用型粘結劑（universal adhesive，UA）是迄今為止最新型的牙科粘結劑類型。瓶裝的UA包含了酸蝕劑、底漆、粘結劑、引發劑及溶劑等成分，集酸蝕、偶聯、粘結等諸多功能于一體，在臨床上應用廣泛[1]。目前臨床上約有14種商品化的UA在使用，但不同品牌粘結劑的粘結強度差異較大，且其長期穩定性仍有待商榷。根據臨床操作程序分類，UA可分為兩步法和一步法兩種。與兩步法UA相比，一步法UA的粘結強度相對較弱，長期穩定性較差[2]。G-Premio Bond（GP）是一種不含2-羥乙基甲基丙烯酸（2-hydroxyethyl methacrylate，HEMA）的一步法UA。GP的粘結強度較低主要是因為在這類不含HEMA的一步法粘結劑容易發生相位分離[3]。多項研究表明，可通過兩次應用粘結劑或者附加額外應用一層疏水樹脂層的方法來提高一步法UA的粘結強度[4-6]。另外，在粘結劑中加入氟離子或者鋅離子等具有生物活性的成分是否會影響其粘結性能仍需進一步明確；而且氟離子具有抗菌、預防繼發齲的發生及促進再礦化的作用[7]，鋅離子能抑制金屬基質蛋白酶的活性，減少混合層內膠原的降解，抑制脫礦并促進再礦化[8]，若粘結劑中含有的氟離子和鋅離子能夠逐漸緩慢釋放，將大大降低繼發齲的發生，在臨床上具有重大的應用價值。因此，本研究旨在觀察在使用GP的基礎上，附加使用一種含有氟化鋅的生物活性疏水樹脂層，觀察其能否提高GP的粘結強度，為臨床上UA的選擇及應用提供參考，現報道如下。

1 材料和方法

1.1 材料和分組 選擇3種商品化的UA為研究對象，分別為G-Premio Bond（GP，日本GC公司），Scotchbond Universal（SB，美國3M公司），Clearfil MegaBond2（MG2，日本Kuraray公司）。疏水樹脂BZF21為日本GC公司產品，其主要成分為二甲基丙烯酸酯單體、甲基丙烯酸縮水甘油酯（bisphenol A diglycidyl methacrylate，Bis-GMA）、氨基甲酸酯二甲基丙烯酸酯（urethane Dimethacrylate，UDMA）、光引發劑、氧化硅填料以及氟化鋅。本實驗分為4組：GP組、GP+BZF21組、SB組、MG2組，其中GP和SB是一步法UA，MG2是兩步法UA，SB、MG2在本實驗中用作對照。

1.2 標本制備和粘結 選擇32顆健康無齲壞的第三磨牙（在浙江省人民醫院牙科門診拔除，拔除后立即保存在0.5%氯胺溶液中，在3個月內使用）用于本實驗。將32顆牙齒隨機分成4組，每組8顆，其中6顆用于微拉伸試驗，2顆用于觀察樹脂-粘結劑-牙本質界面。用石膏打磨機去除牙釉質及表淺的牙本質層，確認沒有牙釉質的殘留，再用600目碳化硅砂紙在流水冷卻下拋光60 s，預備出統一的牙本質粘結面玷污層。按照各組粘結劑的使用說明書操作，其中GP+BZF21組的操作方法為根據操作說明在使用GP后，附加涂布一層BZF21，輕吹均勻后光固化10 s，最后在牙本質表面用復合樹脂(Clearfil AP-X,日本Kuraray公司)修復。所有的標本光固化后儲存在蒸餾水中，并放于37℃恒溫箱24 h后分別進行各項檢測。

1.3 微拉伸試驗 將制備好的標本用慢速切割機（I－somet，美國Buehler公司）在流水冷卻下切割成大約1 mm×1 mm的樹脂-粘結劑-牙本質小棒，每顆牙齒隨機選取4根位于牙本質上方的小棒，并將其用膠水粘在特制的夾具上，用微拉伸測試儀（EZ-S，日本Shimadzu公司）以1 mm/min的速度做拉伸試驗，直到斷裂發生，記錄數據值，用游標卡尺測量斷裂面的長度和寬度，計算其截面積，并最終計算得到其粘結強度。

1.4 斷面模式分析 收集做完微拉伸后的標本，固定在鋁制板上，干燥后噴金150 s（E-1030，日本Hitachi公司），掃描電鏡（SEM，S-4000，日本 Hitachi公司）下觀察其斷面的結構。其斷面失敗模式分為粘結失敗、牙本質內或樹脂內的內聚失敗、混合失敗。

1.5 樹脂-粘結劑-牙本質界面結構分析 每組選擇2顆牙齒，按照平行于牙體長軸的方向切割成約2 mm厚度的牙片，選取位于牙體中間的兩片牙體組織，分別用600、800、1 000目碳化硅砂紙在流水冷卻下打磨拋光，并用超聲清洗1 min，然后分別用6、3、1 μm的金剛石拋光膏(美國Buehler公司)在拋光軟布中進一步精拋，并每次用超聲清洗3 min，隨后在1 mol/L的鹽酸溶液中處理30 s，清水沖洗后再在5%的次氯酸鈉溶液中處理5 min，并用清水沖洗，標本在空氣中干燥24 h后噴金150 s，在掃描電鏡下觀察其微觀結構。

1.6 統計學處理 采用SPSS 20.0統計軟件。計量資料以 表示，多組比較采用單因素方差分析，兩兩比較采用LSD-t檢驗。P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 各組粘結強度比較 微拉伸試驗顯示，GP組、GP+BZF21組、SB組、MG2組粘結強度比較差異有統計學意義（P＜0.05）。GP+BZF21組、SB組、MG2組粘結強度均大于 GP組（均 P＜0.05），GP+BZF21組與SB組、MG2組比較差異均無統計學差異（均P＞0.05）。各組粘結強度比較見表1。

表1 各組粘結強度比較（MPa）

2.2 各組斷面模式分析 GP組有87.5%的斷裂發生在粘結層。掃描電鏡下可看到GP組中粘結失敗的牙本質部分可見明顯的混合層結構，劃痕上方可見大量大小不一的氣泡，未見牙本質小管的暴露。GP+BZF21組牙本質內或樹脂內的內聚失敗比例為33.33%，粘結失敗為58.33%，混合失敗為8.33%，其中牙本質部分的粘結失敗主要發生在粘結劑和樹脂之間，斷面可見多個牙本質小管被樹脂突堵塞，很少有氣泡出現。在SB組和MG2組中，粘結失敗發生率較低，更多的為混合失敗。SB組中斷裂主要發生在混合層頂部和樹脂之間，斷面所有牙本質小管均被樹脂突所堵塞，氣泡較罕見。MG2組中大部分斷裂發生在粘結層內部或粘結層與復合樹脂之間，斷面未見牙本質小管暴露及氣泡的出現。各組斷面模式牙本質部分掃描電鏡下典型表現見圖1。

圖1 各組斷面牙本質部分掃描電鏡下典型表現（a為GP組；b為GP+BZF21組；c為SB組；d為MG2組；×3 000）

2.3 各組樹脂-粘結劑-牙本質界面結構分析 GP組粘結層厚度不均勻且較薄，樹脂突數量較少，且大部分都很短。GP+BZF21組可見粘結層厚度增加且較均勻，樹脂突數量也增加了。在SB組中，在樹脂-牙本質界面處可以觀察到致密的粘結層和較長的樹脂突。在MG2組中，樹脂突長且多。各組樹脂-粘結劑-牙本質界面結構掃描電鏡下典型表現見圖2。

3 討論

圖2 各組樹脂-粘結劑-牙本質界面結構掃描電鏡下典型表現（a為GP組；b為GP+BZF21組；d為SB組；d為MG2組；×1000）

牙科粘結劑是各種化學成分、單體形成的復雜的混合物，粘結性能取決于其化學成分和粘結對象、臨床操作方法等，特別是某些特殊功能單體的配方，在鍵合效能、耐久性和生物相容性方面起著重要的作用[9]。相較于第五代、第六代粘結劑，UA因簡化了臨床操作步驟、減少了術后牙本質敏感、擴大了粘結適用范圍等優勢，在臨床上應用越來越廣泛。但就目前臨床應用效果而言，不同品牌的UA其粘結強度差異較大[10]。在本實驗中，GP、SB、MG2都是含10-甲基丙烯酸二氫甲酰氧基磷酸酯（10-methacryloyloxydecyl dihydrogenphosphate，10-MDP）單體的通用型粘結系統，GP和SB為一步法UA，MG2是兩步法UA并且是目前被認為是臨床效果最好的UA之一，在各類粘結研究實驗中通常被用來作為研究對照的金標準[11]，因此本實驗選擇了SB和MG2作為對照。

GP是一種以丙酮和水為溶劑的且不含HEMA的通用型粘結體系，含有10-MDP和4-甲基丙烯酰氧乙基偏苯三甲酸（4-methacryloyloxyethyl trimellitic acid，4-MET）單體，其與牙本質表面的鈣離子發生化學結合形成穩定牢固的Ca-4-MET和Ca-10-MDP結構[12]。但相較于SB和MG2，其親水性較強，在這種不含HEMA的粘結體系中，在粘結過程中往往會發生相位分離而導致粘結失敗，因為在涂布粘結劑的時候需要強烈的空氣促使粘結劑中溶劑揮發，而溶劑揮發的時候由于粘結界面中大量的疏水性單體的存在往往會導致大量氣泡產生并且很難清除。而這些大量存在的氣泡會成為粘結界面里最薄弱的地方而導致粘結失敗。在本研究中亦是如此，在GP粘結失敗的斷面在掃描電鏡下可看到大量大大小小的氣泡的存在。

本研究發現使用GP后附加應用BZF21其粘結強度明顯提高。已有相關文獻證實附加應用的疏水性樹脂層能顯著提高UA的粘接性能[13]。分析其原因，首先，附加使用的疏水樹脂層可能增加了單體向聚合物的轉化率和交聯量，而交聯量的增加與粘結強度顯著相關[14]。Bis-GMA、UDMA是疏水樹脂層BZF21中的主要成分，也最常被用作交聯劑，可以給粘結劑提供優良的機械強度并與復合樹脂形成緊密連接，及減少聚合收縮[9]。從斷面模式分析可觀察到斷裂界面的氣泡明顯減少，認為疏水樹脂層BZF21可以滲透到牙本質混合層劃痕上方的氣泡區，與牙本質上的氣泡區混合，從而顯著減少氣泡的數量，并形成致密的粘結層從而增加粘結強度。其次，附加使用疏水樹脂層可以顯著地增加粘結層的厚度，增厚的粘結層可以有效的緩解分散樹脂聚合收縮產生的應力，減少粘結劑-樹脂界面之間縫隙的形成。在本實驗中應用BZF21明顯增加了粘結層的厚度，這種均勻、致密、較厚的粘結層能顯著降低復合樹脂在固化過程中產生的收縮應力，并能顯著地吸收樹脂聚合收縮的應力及咬合應力[15]。最后，在使用親水性極強的UA后再使用一層疏水的樹脂層可以顯著稀釋粘結界面親水性單體的濃度和酸性組分，降低其吸水率[16]，增加其疏水性并促進其與樹脂的粘合[5]。同時，附加的疏水樹脂層可以阻止牙本質小管中殘留的水通過混合層滲透到樹脂-粘結界面，減慢樹脂-粘結界面的水解反應，促進修復體的長期穩定[17]。當然，上述的結果取決于各種粘結劑的不同品牌及所添加的樹脂單體成分，不同品牌不同成分的粘結劑效果可能相差甚遠。

另外，從本實驗結果可以看出，BZF21中含有的氟和鋅離子成分對其粘結性能并沒有影響，有既往研究表明，鋅可能與10-MDP相互作用形成Zn-10-MDP混合物，降低了Ca-10-MDP鹽的形成，從而影響粘結強度[18]。本研究表明，在疏水樹脂層中加入的鋅離子，并不會影響其粘結強度。此外，鋅離子和氟離子的釋放對長期粘結強度的影響及抗齲效果等需要更進一步的研究。

綜上所述，在應用GP后，附加使用生物活性的疏水樹脂層BZF21，可顯著提高其粘結強度。在臨床上可以根據不同的臨床情況，選擇性地應用此項技術，以提高一步法UA的粘結強度。