不同牙本質表面處理方式對黏接耐久性的影響

張玉瑋 王靜靜 李冬雪 郝麗

100049航天中心醫院口腔科，北京

口腔修復體和牙體表面的粘接耐久性可以有效保證修復體的成功率。這種粘接耐久性由許多因素決定，其中包括預備體的形態、牙本質表面特性、修復體類型和粘接水門汀類型等。牙體預備的器械對牙本質的表面特性發揮重要作用，進而對修復體的粘接耐久性產生影響[1]。

近年來，隨著材料與技術的發展，臨床上常用的鉆針類型分為鎢鋼鉆針和金剛砂鉆針[2]。當使用鉆針進行牙體預備時，牙本質表面通過研磨作用產生粗糙的碎片，形成玷污層[3]。本課題組先前研究證實，相比金剛砂鉆針，鎢鋼鉆針預備后的牙本質表面潤濕性更強，可觀察到更均勻的玷污層和更少的玷污層碎片[4]。自酸蝕粘接的有效性可能受到玷污層的厚度、密度或質量的影響[5]。然而，自酸蝕牙本質粘接強度會隨時間延長而逐漸下降。不同特性的牙本質表面抵抗自酸蝕牙本質粘接老化的能力也有差別，牙本質表面較薄的玷污層，可以提高粘接樹脂的浸潤能力，增加自酸蝕粘接耐久性[6]。因此，自酸蝕牙本質粘接耐久性將受到不同牙本質表面處理方式的影響。本研究選擇3種渦輪鉆針在制備的牙本質表面模擬牙體預備，測量自酸蝕樹脂粘接水門汀與三組牙本質表面的老化粘接強度，探討牙體預備鉆針類型對牙本質粘接耐久性的影響，以期為臨床提供參考。

資料與方法

選擇2021年3月-2022年3月航天中心醫院口腔科就診要求拔除上頜第三磨牙的患者，經患者知情同意，收集新鮮拔除的牙冠完整、無齲壞、無修復體、無明顯磨耗及牙本質裂紋的第三磨牙30 顆，拔出后1 個月內使用。本研究已經航天中心醫院醫學倫理委員會批準，批件號為京航醫倫審2022第(063)號。

方法：①離體牙的包埋與去釉：將離體牙包埋，使用低速精密切割機(Isomet1 000，Buehler，美國)，在水冷卻下，去除牙合面釉質，暴露淺層牙本質。②分組：首先將30顆離體牙試件隨機(隨機數字表法)分為3組(見表1)：牙體預備鎢鋼鉆針組、磨光用金剛砂鉆針組、牙體預備用金剛砂鉆針組，分布使用形態、直徑、尖端設計相同的3 種鉆針，每組10 顆(見圖1)。同一操作者相似輕壓力的條件下，沿同一個方向磨除面牙本質，重復20 次，每預備一顆牙使用一個新的鉆針。預備完成后，將離體牙試件在低速精密切割機下，切得1 mm 厚度的半圓形牙本質片，獲得3 組牙本質試件。③制作樹脂試件：使用3 mm×5 mm 的聚四氟乙烯管制作成內徑為3 mm，高度為3 mm 的模具，將APX 樹脂材料(Kuraray，日本)填入聚四氟乙烯模具中壓實，并用LED 光固化燈(Elipar FreeLight 2，3M，美國)固化，得到直徑3 mm，高度3 mm 的圓柱形樹脂試件，其中一端噴砂處理，無水乙醇和去離子水分別超聲清洗5 min，氣槍吹干備用。④自酸蝕樹脂水門汀Panavia F 2.0 粘接過程：各取一滴ED primer A 液和B 液在混合調合板上混均，并用小刷頭涂布于牙本質面，放置30 s后吹干，將調合好的復合樹脂A、B 膏涂布于樹脂試件的噴砂面，輕輕將樹脂試件放在牙本質粘接面上，使牙本質試件的中心與樹脂試件中心相對，再用一個500 g 的砝碼壓在樹脂試件上，并讓砝碼的重心盡可能通過樹脂試件的重心。去除多余的水門汀，LED 光固化燈均勻照射20 s。將已經制作好的試件放置于37℃恒溫去離子水中保存24 h。⑤冷熱循環實驗：使用冷熱循環儀(Kwangsung TC-1，韓國)使每個試件在5℃和55℃水浴中分別浸泡60 s作為冷熱循環1 次，兩個水浴箱之間的延遲時間為3 s。進行5 000 次冷熱循環。⑥剪切粘接強度實驗：將試件固定于特制的剪切強度測試夾具上，再將夾具固定于萬能力學試驗機(Shimadzu EZ-L，日本)上，剪切應力的加載速度為1 mm/min，試件斷裂的載荷記為最大載荷(F)。剪切強度(SBS)計算為最大載荷除以樹脂試件的橫截面積(S)：SBS=F(N)/S(mm2)，單位為MPa。⑦斷裂模式觀察：使用體視顯微鏡(SMZ 1500，Nikon，日本)觀察斷裂模式。斷裂模式有粘接斷裂(斷裂發生在粘接界面)、樹脂內聚斷裂(斷裂發生在復合樹脂或粘接樹脂內)、混合斷裂(斷裂部分發生在界面、部分發生在樹脂或者牙本質)。

表1 牙體預備的鉆針類型

圖1 本研究選擇的三種鉆針

統計學方法：使用SPSS 24.0 軟件進行單因素方差分析，并用Bonferroni 進行組間兩兩比較，顯著性水平設置為α=0.05。

結果

不同鉆針組老化粘接強度差異：牙體預備用鎢鋼鉆針組、磨光用金剛砂鉆針組、牙體預備用金剛砂鉆針組的老化粘接強度平均值和標準差分別為(8.18±1.31)MPa、(6.69±1.12)MPa、(7.15±1.56)MPa。 經Levene 方差齊性檢驗，三組方差齊(F=0.66，P＞0.05)。經過單因素方差分析，鎢鋼鉆針組牙本質粘接強度高于兩金剛砂鉆針組，差異具有統計學意義(F=19.63，P＜0.001)。鎢鋼鉆針組的牙本質表面老化粘接強度差異與兩金剛砂鉆針組之間有統計學意義(P＜0.05)，但金剛砂兩組之間牙本質表面老化粘接強度的差異無統計學意義(P＞0.05)，牙體預備用鎢鋼鉆針組的牙本質老化粘接強度大于兩金剛砂組。

斷裂模式結果：各組主要斷裂模式均為粘接斷裂，其次為混合斷裂，少部分為樹脂內聚斷裂(見圖2)。

圖2 斷裂模式分布圖

討論

金剛砂鉆針對牙本質表面行使研磨功能，而鎢鋼鉆針對牙本質表面發揮切割作用。當使用鉆針進行牙體預備時，切削牙體組織產生的牙體組織粉末與牙本質小管溢出液，唾液和細菌等，覆蓋在牙本質表面形成玷污層[7]。研究者發現，相比磨光金剛砂鉆針及牙體預備金剛砂鉆針，牙體預備鎢鋼鉆針預備的牙本質表面玷污層更薄、更均勻光滑，玷污層碎片更少，由此推測使用不同類型鉆針進行牙體預備會影響自酸蝕牙本質粘接強度。粘接水門汀與牙本質之間的粘結耐久性是影響修復體壽命的重要因素。

ISO TR 11 450 標準(1994)表明，冷熱循環方案500 個周期在水中5～55℃是一個合適的人工老化試驗。10 000 個周期大約相當于1年的體內功能，冷熱循環產生的人工老化效應有兩種方式：第1 種是熱水加速界面成分的水解，第2 種是對水的吸收和分解產物的提取或聚合樹脂寡聚物；或由于修復材料的熱收縮/膨脹系數較高(與牙體組織相比)，在牙本質生物材料界面產生重復的收縮/膨脹應力[8]。這些應力可能導致沿粘接界面傳播的裂紋，一旦形成缺口，就會導致液體的流入和流出。根據第一種老化效應，熱循環適用于非常小的試件，避免了老化后的進一步準備，在這種情況下，粘接強度測試應該對應于粘接界面。如果考慮第二種老化效應(重復性收縮/膨脹應力)，則應將冷熱循環應用于與臨床類似的情況。修復后牙齒的冷熱循環將模擬臨床相關壓力。剪切粘接試樣的冷熱循環(擴散路徑＜1 mm)導致粘結強度顯著降低，支持了冷熱循環加速界面化學降解的假設[9]。

本研究使用冷熱循環儀將試件放置于不同溫度的水浴中。較高的溫度可以加速水分子進入粘接內部，促進粘接界面成分的水解。浸潤在混合層中的樹脂隨著時間變化，可能會對粘接的完整性產生影響。即使自酸蝕粘接系統同時對牙本質進行預處理和酸蝕，脫礦深度與樹脂浸潤深度之間也可產生差異，但由于膠原基質的水解和酶的降解，粘接界面可能會隨著時間的推移而導致降解。本研究比較了不同鉆針牙體預備對于老化粘接強度的影響。結果發現，鎢鋼鉆針組的老化粘接強度高于兩金剛砂鉆針組，提示經過5 000次的5～55℃循環老化后，鎢鋼鉆針組的牙本質樹脂試件粘接整體性較好，具有較強的機械強度和抗老化性能。原因是鎢鋼鉆針組牙本質表面的玷污層較薄，提高了粘接樹脂的滲透能力，高質量的混合層因此形成，粘接界面水分殘余減少，同時防止外源性的水分進入粘接界面產生樹脂水解和膠原降解，粘接耐久性增加。

粘接性能的評價指標除了粘接強度還有斷裂模式。本研究中出現的斷裂模式有粘接斷裂、混合斷裂和樹脂內聚斷裂。嚴格地說，樹脂牙本質界面發生粘接斷裂時測得的粘接強度最真實。本研究中最主要的斷裂方式為粘接斷裂，說明結果比較接近真正的老化粘接強度，可靠性較強。

綜上所述，在本試驗的條件下，比較兩種金剛砂鉆針，鎢鋼鉆針預備的牙本質表面與自酸蝕樹脂粘接水門汀的粘接耐久性更強。