過(guò)氧化氫和硅烷偶聯(lián)劑聯(lián)合處理對(duì)纖維樁與不同粘接系統(tǒng)的影響

張 娜 莫宏兵

1 佳木斯大學(xué)，黑龍江省佳木斯市 154007； 2 佳木斯大學(xué)附屬第二醫(yī)院口腔醫(yī)院修復(fù)一科

玻璃纖維樁，因其具有與牙本質(zhì)相似的彈性模量，受外力時(shí)使作用力沿整個(gè)樁的長(zhǎng)度傳導(dǎo)，減少應(yīng)力集中，不損傷牙根，因而被廣泛應(yīng)用于臨床。纖維樁的粘接是牙本質(zhì)與纖維樁通過(guò)樹(shù)脂類粘接劑形成的復(fù)合體結(jié)構(gòu)， 纖維樁修復(fù)成功的關(guān)鍵在于該結(jié)構(gòu)粘結(jié)界面的粘接性能和長(zhǎng)期穩(wěn)定性[1-3]。纖維樁的粘接性能與纖維樁的類型、根管解剖、樁的設(shè)計(jì)、口腔環(huán)境等因素密切相關(guān)，另一個(gè)重要因素就是纖維樁的表面處理[2]。本文以纖維樁與水門汀的粘接界面為范圍，對(duì)纖維樁表面的化學(xué)處理方法進(jìn)行討論。該實(shí)驗(yàn)選用了選擇性地溶解環(huán)氧基體而不干擾纖維的物質(zhì)——過(guò)氧化氫。通過(guò)萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)和掃描電鏡比較了纖維樁經(jīng)不同浸泡時(shí)間以及不同粘接劑處理后的粘接強(qiáng)度。為臨床纖維樁獲得最佳的粘固效果提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器 玻璃纖維樁(上海齒廠)；Resin Cement自粘結(jié)樁核樹(shù)脂水門汀(美國(guó)Pulpdent公司)；ME自酸蝕樹(shù)脂粘接劑(Conamco S.A.de C.V.)；可樂(lè)麗菲露自酸蝕粘合劑SE-BOND(日本可樂(lè)麗)；硅烷偶聯(lián)劑KH-570( 南京新淮科技有限公司);30%過(guò)氧化氫(天津市化學(xué)試劑有限公司)；光固化燈(美國(guó) Dentsply公司)；超聲清洗機(jī)(廣東固特)；慢速金剛石刀片切割機(jī)(沈陽(yáng)科晶設(shè)備制造有限公司)；萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)(濟(jì)南試金集團(tuán)有限公司)；掃描電子顯微鏡(JSM-6360LV，日本)。

1.2 方法

1.2.1 離體牙樁道預(yù)備：收集40顆臨床因牙周病或正畸減數(shù)需要拔除的新鮮單根離體恒牙，超聲潔治后，水冷卻下將釉牙骨質(zhì)界冠方2mm處的牙冠部組織切除，體外進(jìn)行常規(guī)根管預(yù)備充填，使用機(jī)用器械及纖維樁配套鎳鈦鉆針逐級(jí)預(yù)備根管，預(yù)備出9mm 的樁道空間，保留4mm 的根尖封閉，預(yù)備過(guò)程中用5.25%次氯酸鈉和生理鹽水交替沖洗，沖出碎屑，保持根管清潔通暢。

1.2.2 實(shí)驗(yàn)分組與纖維樁的表面處理：根據(jù)不同的表面處理方法將纖維樁分為四組，每組10根，A組對(duì)照組：表面無(wú)處理；B組磷酸酸蝕+硅烷化；C組300ml/L過(guò)氧化氫浸泡10min+硅烷化；D組為300ml/L過(guò)氧化氫浸泡20min+硅烷化，然后每組分別與兩種樹(shù)脂粘接劑進(jìn)行粘接，形成以下分組：A1、B1、C1、D1，A2、B2、C2、D2各四個(gè)小組。A組(對(duì)照組)—不做任何處理；B組在纖維樁表面上單層涂布磷酸，靜置60s后輕輕吹干；C 組 將纖維樁浸泡于300ml/L 過(guò)氧化氫溶液中10min；D組將纖維樁浸泡于300ml/L過(guò)氧化氫溶液中 20min，B、C、D三組纖維樁在蒸餾水中超聲清洗2min,吹干后均將硅烷偶聯(lián)劑涂于纖維樁表面1min。

1.2.3 試件制備：在聚丙烯模具內(nèi)注入藻酸鹽，將離體牙固定在該模具內(nèi)進(jìn)行纖維樁的粘接，對(duì)粘接完成纖維樁的離體牙進(jìn)行包埋，用自凝樹(shù)脂將離體牙包埋在一個(gè)圓柱形模具中，取出包埋好的試件，使用慢速切割機(jī)，在蒸餾水冷卻下，垂直于纖維樁長(zhǎng)軸進(jìn)行切割，在根管中1/3處切割1.0mm的薄片試件，纖維樁位于薄片的中心，每個(gè)樹(shù)脂塊制取2個(gè)薄片試件。標(biāo)記試件的冠面以確保使用萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行微推出實(shí)驗(yàn)時(shí)的推出方向正確。

1.2.4 微推出測(cè)試：標(biāo)記出纖維樁的位置，纖維樁對(duì)準(zhǔn)圓盤中心的孔，保證孔的大小要大于纖維樁的直徑，將安置好試件的圓盤放置于萬(wàn)能實(shí)驗(yàn)機(jī)的測(cè)試臺(tái)上，加載頭對(duì)準(zhǔn)纖維樁中心，小于樁的直徑，避免與周圍粘接劑接觸，以0.05mm/min的速度進(jìn)行加載。將應(yīng)力—時(shí)間曲線上急劇下降值記為最大破壞載荷F，計(jì)算每個(gè)試件內(nèi)纖維樁的粘接面積(mm2)S。以兆帕斯卡(MPa)來(lái)表示微推出結(jié)合強(qiáng)度。首先根據(jù)公式計(jì)算出每個(gè)試件中樁與樹(shù)脂水門汀粘接面積S。S=2πrh(π 為 3.14，r 為薄片試件中纖維樁的半徑，h 為薄片試件的厚度)。然后計(jì)算出每組數(shù)據(jù)的平均值記為粘接強(qiáng)度P：粘接強(qiáng)度P= 最大破壞載荷F/黏結(jié)面積S。

1.2.5 掃描電子顯微鏡觀察：為了評(píng)價(jià)過(guò)氧化氫處理時(shí)間對(duì)纖維樁表面形態(tài)的影響，從每組中各取 1根纖維樁，處理后均不涂硅烷偶聯(lián)劑，沖洗、乙醇擦拭、干燥、表面噴金等一系列步驟后固定于一圓盤上，置于SEM下觀察其表面形態(tài)。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 應(yīng)用SPSS20.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，應(yīng)用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示粘接強(qiáng)度，兩個(gè)組別差異性分析采用LSD檢驗(yàn)；A、B、C、D四個(gè)組別進(jìn)行差異性分析，采用單因素方差分析，以P<0.05認(rèn)為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 粘結(jié)強(qiáng)度 自酸蝕組和自粘接組的四種表面處理后纖維樁的粘接強(qiáng)度值分別經(jīng)單因素方差分析， 各組之間差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。采用最小顯著差法即LSD法進(jìn)行各組兩兩之間的比較。結(jié)果顯示：每?jī)山M相比，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。 粘接強(qiáng)度均值從大到小依次為C組>D組>B組>A組。見(jiàn)表1 和表2。

表1 不同處理的纖維樁與不同粘接劑的微推粘接強(qiáng)度值的平均值

注：a與A組相比，P<0.05；b與B組相比，P<0.05；c與C組相比，P<0.05。

表2 不同處理纖維樁和不同粘接劑的微推粘接強(qiáng)度值

2.2 掃描電鏡觀察結(jié)果 A1、A2組的纖維樁未經(jīng)處理，可見(jiàn)表面纖維暴露很少，纖維包裹在樹(shù)脂基質(zhì)中，表面相對(duì)平滑；B1、B2組的纖維樁表面可見(jiàn)樹(shù)脂基質(zhì)粗糙度增加；C1、C2組纖維樁表面樹(shù)脂基質(zhì)溶解增多，大量纖維暴露，表面粗糙度增加；D1、D2組表層的纖維有一定程度的損壞，并可見(jiàn)少量的表層纖維出現(xiàn)斷裂。

3 討論

3.1 300ml/L過(guò)氧化氫化學(xué)處理，提高微推出粘接強(qiáng)度 本實(shí)驗(yàn)的研究結(jié)果顯示，組C微推出粘接強(qiáng)度值為(22.29±1.46)MPa和(23.16±1.64)MPa，經(jīng)過(guò)300ml/L過(guò)氧化氫聯(lián)合硅烷偶聯(lián)劑處理過(guò)的玻璃纖維樁，應(yīng)用自酸蝕樹(shù)脂水門汀和自粘接樹(shù)脂水門汀粘接入根管后的微推出粘接強(qiáng)度值均高于磷酸組和未處理組(P<0．05)，粘接強(qiáng)度均值從大到小依次為C組>D組>B組>A組，這與Monticelli[4]等的研究結(jié)果一致。以上結(jié)果說(shuō)明：(1)300ml/L過(guò)氧化氫浸泡10min后進(jìn)行硅烷化處理能夠增強(qiáng)纖維樁與樹(shù)脂水門汀的粘接強(qiáng)度。(2)酸蝕時(shí)間和粘接固位力不呈正相關(guān)，不是酸蝕時(shí)間越長(zhǎng)效果越好。(3)自酸蝕和自粘結(jié)樹(shù)脂水門汀都能提供良好的粘接效果。

3.2 機(jī)制分析與掃描電鏡結(jié)果分析 纖維樁是由環(huán)氧樹(shù)脂組成，呈一定的軸向排列，表面光滑， 由于環(huán)氧樹(shù)脂是惰性材料，是一種高度聚合、高度交聯(lián)的高分子材料，而樹(shù)脂水門汀則多為 Bis-GMA 等甲基丙烯酸酯類成分，所以二者之間缺乏良好的化學(xué)匹配性[5]。因此要增加纖維樁的粘接強(qiáng)度，就必須增加纖維樁的表面活性，允許樹(shù)脂水門汀與樁的微機(jī)械固位，方法就是對(duì)樁進(jìn)行表面處理?；瘜W(xué)酸蝕應(yīng)用相對(duì)安全而且便于臨床實(shí)施，不但可以避免玻璃纖維樁表面的形態(tài)變化，還可以減少粘接后的微滲漏[6]，以往的實(shí)驗(yàn)中高錳酸鉀、乙醇鈉、二氯甲烷、氫氟酸和過(guò)氧化氫都可以有效地去除環(huán)氧樹(shù)脂并暴露纖維[5]。有些化學(xué)液體因?yàn)槠渚哂袕?qiáng)腐蝕性有時(shí)會(huì)損壞玻璃纖維并影響樁的完整性且降低它的彎曲強(qiáng)度[7]，因此該實(shí)驗(yàn)選用了選擇性地溶解環(huán)氧基體而不干擾纖維的物質(zhì)——300ml/L過(guò)氧化氫。該溶液具有較強(qiáng)的氧化性,可以溶解環(huán)氧樹(shù)脂基質(zhì),且其性質(zhì)比較溫和, 去除表面環(huán)氧樹(shù)脂后 ,纖維樁深層的形態(tài)比較規(guī)則、完整。Monticelli F[4]等研究發(fā)現(xiàn)，用濃度24%或10%的過(guò)氧化氫處理纖維樁會(huì)損壞表面約50μm厚度的樹(shù)脂，但不會(huì)影響玻璃纖維的完整性。 經(jīng)過(guò)氧化氫處理后，纖維樁可以去除表面的部分環(huán)氧樹(shù)脂，使得玻璃纖維暴露的更多，纖維之間出現(xiàn)孔隙， 纖維樁表面的粗糙度和黏結(jié)面積增加，硅烷偶聯(lián)劑可以使玻璃纖維中的二氧化硅成分與復(fù)合樹(shù)脂材料中的甲基丙烯酸樹(shù)脂產(chǎn)生化學(xué)橋接作用，樹(shù)脂水門汀滲入間隙后形成微機(jī)械固位 ,從而提高其粘接強(qiáng)度。硅烷的分子式為 R’-Si-(OR)3,發(fā)生水解反應(yīng)后可產(chǎn)生 R’-Si-(OH)3其中-R’可與甲基丙烯酸樹(shù)脂產(chǎn)生化學(xué)連接,而-OH則可與玻璃纖維中的二氧化硅反應(yīng) ,通過(guò)橋接作用提高纖維樁與樹(shù)脂材料的粘接強(qiáng)度[8-10]。但是，以往的實(shí)驗(yàn)沒(méi)有對(duì)過(guò)氧化氫浸泡時(shí)間的延長(zhǎng)是否會(huì)影響纖維樁粘接這一問(wèn)題進(jìn)行討論，所以本實(shí)驗(yàn)用磷酸酸蝕對(duì)比過(guò)氧化氫酸蝕處理纖維樁是否能夠增加其與樹(shù)脂水門汀的粘接強(qiáng)度，以及過(guò)氧化氫浸泡時(shí)間的延長(zhǎng)是否會(huì)損壞纖維樁表面。掃描電鏡顯示隨著酸蝕時(shí)間的延長(zhǎng)會(huì)出現(xiàn)一定程度的表層纖維損壞，從而影響粘接強(qiáng)度，所以本實(shí)驗(yàn)建議臨床對(duì)纖維樁進(jìn)行過(guò)氧化氫酸蝕的時(shí)間以10min為宜，既節(jié)省了臨床操作時(shí)間又不會(huì)因?yàn)榻輹r(shí)間過(guò)長(zhǎng)而損壞纖維樁。本實(shí)驗(yàn)固定了過(guò)氧化氫濃度這一因素，沒(méi)有對(duì)不同濃度與不同處理時(shí)間進(jìn)行匹配性研究，今后的研究重點(diǎn)會(huì)著重此處。