三種光固化樹脂窩溝封閉劑性能的體外研究*

王志剛 畢 慧 吉雅麗

齲病是最常見的口腔疾病。研究表明[1]，牙齒點(diǎn)隙裂溝齲壞的風(fēng)險(xiǎn)是光滑面的8倍。窩溝封閉是預(yù)防兒童后牙窩溝齲的有效方法[2]。目前，臨床上最常用的封閉劑為樹脂材料，其具有操作簡單、含氟釋氟、保留率高和耐磨性好等優(yōu)點(diǎn)[3,4]。雖然樹脂封閉劑已在臨床上得到了廣泛應(yīng)用，但相關(guān)的材料性能研究尚不多見，臨床選擇封閉劑主要依靠醫(yī)師的個(gè)人經(jīng)驗(yàn)和偏好。理想的窩溝封閉劑應(yīng)具有足夠的粘接強(qiáng)度和高保留率、最小的微滲漏、良好的邊緣密合性和耐磨性。本研究的目的是通過體外研究來評(píng)估三種臨床常用的樹脂窩溝封閉劑的微滲漏、抗剪切粘接強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度，以期為封閉劑的選擇提供參考。

1.材料和方法

1.1 材料和設(shè)備 Conseal f封閉劑(SDI，澳大利亞)；Ultra Seal XT hydro封閉劑(Ultradent，美國)；Clinpro封閉劑(3M ESPE，美國)；Gluma酸蝕劑(Heraeus Kulzer，德國)；掃描電子顯微鏡(LEO1530VP，德國)；萬能材料試驗(yàn)機(jī)(HY-0230，衡翼精密儀器有限公司，上海)；恒溫水浴箱(DK-8D，精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司，上海)；冷熱循環(huán)機(jī)(Newington,美國)；體視顯微鏡(T240C,臺(tái)灣顯泰，中國)；硬組織切割機(jī)(SP2600,萊卡公司，德國)。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 三種封閉劑微滲漏的比較

1.2.1.1 標(biāo)本選擇 收集因正畸需要拔除的12-14歲兒童健康無齲的的上頜第一前磨牙30顆，要求：1、牙體完整，牙冠無齲壞、無楔狀缺損；2、用探針可探及較深窩溝且咬合面無明顯磨耗；3、顯微鏡下(×40)觀察無隱裂及明顯裂紋；4、無釉質(zhì)發(fā)育不全和鈣化不全；5、窩溝處無白斑、無畸形中央尖。

流水沖洗離體牙，超聲潔治器去除冠部的軟垢、牙石及軟組織，置于4℃蒸餾水中保存，一個(gè)月內(nèi)使用。

1.2.1.2 微滲漏實(shí)驗(yàn)

1.2.1.2.1 窩溝封閉 將30顆牙齒隨機(jī)分為3 組(n=10)：Conseal組(A 組)，Ultra Seal組(B組)，Clinpro組(C組)。用小毛刷清潔咬合面窩溝，無油／水壓縮空氣吹5s，35%磷酸酸蝕30s，水槍沖洗15s，吹15s，涂布封閉劑，用探針將封閉劑從一側(cè)慢慢引入窩溝底部，以免形成氣泡，可見光固化。封閉完成后用探針檢查封閉劑厚度和固化程度、封閉劑內(nèi)是否有氣泡、有無遺漏或未封閉到位的窩溝。檢查不合格者按上述步驟重新進(jìn)行封閉。然后將所有樣本置于37℃蒸餾水中浸泡24h后待用。所有操作由同一名醫(yī)生完成。

1.2.1.2.2 冷熱循環(huán)處理 各組樣本分別于5(±2)℃冷水和55(±2)℃熱水中進(jìn)行循環(huán)浸泡，每個(gè)溫度停留30s，轉(zhuǎn)移時(shí)間為5s，進(jìn)行5000個(gè)循環(huán)周期。取出樣本后吹干備用。

1.2.1.2.3 染料滲漏實(shí)驗(yàn) 用自凝樹脂封閉離體牙根尖孔，距封閉劑邊緣1mm以外的牙體組織均勻涂布兩層指甲油(3組選用不同顏色的指甲油，以便于區(qū)分)。晾干后把樣本浸入2%亞甲藍(lán)溶液中，24小時(shí)后取出，流水徹底沖洗多余染料。然后將離體牙表面的指甲油剝落，晾干。各組隨機(jī)選擇8個(gè)樣本固定在醫(yī)用硬組織切割機(jī)上，在中央溝近中點(diǎn)隙、遠(yuǎn)中點(diǎn)隙及近遠(yuǎn)中點(diǎn)隙連線的中點(diǎn)相應(yīng)的位置沿頰舌向片切牙齒，每個(gè)樣本得到6個(gè)片切剖面進(jìn)行微滲漏評(píng)分(每組8個(gè)樣本總共有48個(gè)剖面)。

體視顯微鏡下觀察亞甲藍(lán)滲入深度。采用雙盲法，由2位事先進(jìn)行過標(biāo)準(zhǔn)一致性檢驗(yàn)的檢查者進(jìn)行評(píng)估。每位評(píng)估者對(duì)每個(gè)剖面的染料微滲漏情況分別進(jìn)行2次評(píng)估(每兩次評(píng)分時(shí)間間隔1周)，每個(gè)剖面共得到4次評(píng)分，取4個(gè)評(píng)分中的最高分納入統(tǒng)計(jì)分析。染料滲漏按其嚴(yán)重程度分可為4級(jí)(圖1)：0：封閉劑與釉質(zhì)結(jié)合邊緣無染料滲入；1：染料滲入深度未至窩溝封閉劑與釉質(zhì)界面長度的1／2；2：染料滲入深度已超過窩溝封閉劑與釉質(zhì)界面長度的1／2，但未至溝底；3：染料到達(dá)窩溝底部。

圖1 染料滲漏分級(jí)

1.2.1.2.4掃描電鏡觀察 各組余下的2個(gè)樣本沿頰舌向正中處切開，4000目砂紙拋光，沖洗干燥后將樣本固定于樣品臺(tái)上，抽真空，噴金鍍膜，掃描電鏡觀察封閉劑滲入窩溝的深度及結(jié)合界面狀況。

1.2.2三種封閉劑抗剪切粘接強(qiáng)度的比較

1.2.2.1 試件制備 收集因正畸需要拔除、健康無齲的12-14周歲兒童上頜第一前磨牙15個(gè)，平齊釉牙骨質(zhì)界與牙體長軸垂直截取牙冠(舍棄牙根)，取平坦的近遠(yuǎn)中面制成30個(gè)約5mm×5mm×10mm的牙釉質(zhì)塊，800目碳化硅砂紙打磨30s，磷酸酸蝕30s后沖洗吹干，將30個(gè)內(nèi)徑3mm、高3mm的聚四氟乙烯模具垂直置于制備好的牙面上，用蠟封閉模具與牙面邊緣(要求試件粘接面與剪切力的施加方向平行)，然后將三種封閉劑材料沿著內(nèi)壁流入其內(nèi)，光固化燈照射40s。固化完成后取下模具，使每個(gè)釉質(zhì)面上均形成一個(gè)圓柱體，共30個(gè)(n=10)。檢查樣本是否符合實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，丟棄有氣泡或封閉材料溢出的樣本并重新制作。游標(biāo)卡尺測量圓柱體的直徑，精確到0.02mm。將所有樣本置于37℃恒溫水浴箱中24h，然后分別于5(±2)℃冷水和55(±2)℃熱水中進(jìn)行5000次冷熱循環(huán)，完成后干燥樣本待用。

1.2.2.2 抗剪切粘接強(qiáng)度測試 按照試驗(yàn)機(jī)要求包埋試件，將試件固定在試驗(yàn)機(jī)的夾具上，加載頭平面與粘接面保持平行(加載頭為楔形刀刃，刀刃尖端厚度為0.4mm)，在試件-牙齒界面施加剪切力，以1mm/min的速度勻速加力直至試件被破壞。記錄試件破壞時(shí)的剪切力大小，按以下公式計(jì)算抗剪切粘接強(qiáng)度:

粘接強(qiáng)度(N/mm2)=斷裂時(shí)最大載荷(N)/粘接面積(mm2)

1.2.3 三種封閉劑抗壓強(qiáng)度的比較

1.2.3.1 試件制備 將內(nèi)徑4mm、高4mm的聚四氟乙烯模具放在載玻片上，將窩溝封閉劑注入模具中，將另一載玻片蓋在模具上部輕輕按壓排除多余材料并保證試件上下表面水平。光照固化試件。檢查所有樣本是否合格，丟棄帶有氣泡的樣本并重新制作，制作圓柱形試件30個(gè)(n=10)，用800目碳化硅砂紙打磨試件，使兩端平行，游標(biāo)卡尺測量每個(gè)試件直徑，精確到到0.02mm。將所有樣本置于37℃恒溫水浴箱中24h后，于5(±2)℃冷水和55(±2)℃熱水中進(jìn)行5000次冷熱循環(huán)，完成后干燥樣本待用。

1.2.3.2 抗壓強(qiáng)度測試 將試件沿長軸方向置于加載臺(tái)上，使加載臺(tái)中心、壓頭中心和試件中心在同一條直線上(加載頭直徑為10mm，橫截面積約為78.5mm2)，以1mm/min速度對(duì)試件進(jìn)行垂直、勻速加壓，直到試件碎裂為止，記錄載荷值。按以下公式計(jì)算各組樣本的抗壓強(qiáng)度:

抗壓強(qiáng)度(MPa)=斷裂時(shí)最大載荷(N)/受力面積(mm2)

1.2.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 采用SPSS17.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。三組間微滲漏的總體比較用Kruskal Wallis H檢驗(yàn)，組間兩兩比較用Nemenyi秩和檢驗(yàn)?？辜羟姓辰訌?qiáng)度、抗壓強(qiáng)度比較采用單因素方差分析(one-way ANOVA)，樣本均數(shù)兩兩比較采用最小顯著法(LSD-t檢驗(yàn))，檢驗(yàn)水準(zhǔn)α=0.05。

2.結(jié)果

2.1 三種窩溝封閉劑微滲漏比較

2.1.1 體視顯微鏡結(jié)果 三種窩溝封閉劑都顯示出一定程度的微滲漏，組間兩兩比較差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)(表1)。

表1 三種封閉劑微滲漏評(píng)分結(jié)果

2.1.2 掃描電鏡觀察(圖2-7)

1.A組：低倍鏡下，封閉劑完全滲透至窩溝底部，與釉質(zhì)結(jié)合界面連續(xù)但部分界面欠致密，窩溝底部及中部封閉劑有碎裂。高倍鏡下，封閉劑與牙釉質(zhì)結(jié)合界面裂縫明顯，邊緣封閉性差。

圖2 A組低倍鏡觀察結(jié)果(×50)

圖3 A組高倍鏡觀察結(jié)果(×500)

2.B組：低倍鏡下，封閉劑完全滲透至窩溝底部且均勻完整，材料內(nèi)部無氣泡、無碎裂，結(jié)合界面連續(xù)，封閉劑與牙體組織完全結(jié)合。高倍鏡下，封閉劑與牙釉質(zhì)結(jié)合界面連續(xù)，邊緣封閉性好。

3.C組：低倍鏡下，封閉劑完全滲透至窩溝底部，窩溝底部及材料內(nèi)部材料碎裂，封閉劑與釉質(zhì)的結(jié)合界面連續(xù)，封閉劑與牙體組織結(jié)合較好。高倍鏡下，封閉劑與牙釉質(zhì)結(jié)合界面連續(xù)，邊緣封閉性較好，但封閉劑內(nèi)部有碎裂。

2.2 三種窩溝封閉劑抗剪切粘接強(qiáng)度比較 三組封閉劑抗剪切粘接強(qiáng)度測試結(jié)果見表2。其中C組最高，A組次之，B組最低。單因素方差分析顯示，三組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)；組間兩兩比較發(fā)現(xiàn)，A組和C組高于B組(P＜0.05)，A、C組間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)。

圖4 B組低倍鏡觀察結(jié)果(×50)

圖5 B組高倍鏡觀察結(jié)果(×500)

圖6 C組低倍鏡觀察結(jié)果(×50)

圖7 C組高倍鏡觀察結(jié)果(×500)

表2 三組封閉劑抗剪切粘接強(qiáng)度比較結(jié)果

2.3 三種窩溝封閉劑抗壓強(qiáng)度比較 三組封閉劑抗壓強(qiáng)度測試結(jié)果見表3。其中B組最高，A組次之，C組最低。單因素方差分析顯示，三組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(F=6.876，P＜0.05)；組間兩兩比較發(fā)現(xiàn)，B組高于A、C組(P＜0.05)，A、C組間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)。

表3 三組封閉劑抗壓強(qiáng)度比較結(jié)果

3.討論

3.1 微滲漏 微滲漏是窩溝封閉失敗的主要原因[5]。由于微滲漏的存在，封閉后細(xì)菌仍能夠進(jìn)入點(diǎn)隙裂溝，分解碳水化合物產(chǎn)酸，產(chǎn)生齲齒。微滲漏受多種因素的影響，比如熱膨脹系數(shù)、樹脂封閉劑的聚合收縮、窩溝裂隙類型、唾液污染[6,7]、封閉劑滲入窩溝深度、封閉劑與牙釉質(zhì)邊緣密合性等。有研究表明，窩溝封閉的微滲漏無法完全避免，原因是封閉劑和牙齒的熱膨脹系數(shù)存在差異[8]。在本研究中，三種窩溝封閉劑也都顯示出一定程度的微滲漏，這與之前的研究結(jié)果一致[9]。

樹脂封閉劑滲入窩溝的深度和邊緣密合性是決定其封閉效果和微滲漏大小的關(guān)鍵因素[10]。研究表明[6]，封閉劑滲透性好，與釉質(zhì)完全結(jié)合，微滲漏則很小或無；如封閉劑滲透性差，與釉質(zhì)結(jié)合界面有裂隙，則微滲漏嚴(yán)重。本研究中，Ultra Seal完全滲透至窩溝底部，結(jié)合界面密合度明顯優(yōu)于其它兩組，且材料內(nèi)部無碎裂現(xiàn)象，故其微滲漏評(píng)分優(yōu)于其它兩組。Conseal和Clinpro封閉劑屬于低黏度、高滲透性、流動(dòng)性較好的含氟封閉劑，其填料質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為7%和6%，而Ultra Seal黏度高，填料質(zhì)量分?jǐn)?shù)為53%。從電鏡中可以發(fā)現(xiàn)，Conseal和Clinpro材料內(nèi)部均出現(xiàn)氣泡和碎裂，而Ultra Seal則無此現(xiàn)象，說明此種差異與填料含量的不同相關(guān)。

蔡雅[11]研究發(fā)現(xiàn)，封閉劑的流動(dòng)性好，微滲漏小，封閉效果好。一般認(rèn)為，封閉劑填料含量高，黏度大，流動(dòng)性差。但本實(shí)驗(yàn)結(jié)果不支持這一觀點(diǎn)。在本實(shí)驗(yàn)中，填料含量高、流動(dòng)性差的Ultra Seal封閉劑完全滲透至窩溝底部并與釉質(zhì)完全結(jié)合，封閉效果優(yōu)于其它兩種黏度低、流動(dòng)性好的封閉劑。Prabakar[12]等比較了Ultra Seal和Clinpro兩種封閉劑的黏度和封閉時(shí)形成的樹脂突長度，認(rèn)為Ultra Seal的封閉效果優(yōu)于Clinpro封閉劑。目前有關(guān)封閉劑黏度對(duì)封閉效果的影響存在著爭議。有研究表明，低黏度封閉劑比高黏度型表現(xiàn)出更好的邊緣密合性[13]；但也有人認(rèn)為，低黏度封閉劑和高黏度封閉劑在微滲漏方面沒有明顯差異[14]。

3.2 抗剪切粘接強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度 窩溝封閉劑保留率和其與點(diǎn)隙窩溝的粘接能力直接相關(guān)[15]，此能力可通過抗剪切粘接強(qiáng)度試驗(yàn)進(jìn)行評(píng)價(jià)?？辜羟姓辰訌?qiáng)度反映了封閉劑與牙齒的粘接能力，粘接強(qiáng)度越高，對(duì)固化應(yīng)力和口腔功能負(fù)荷的抵抗力越強(qiáng)。粘接強(qiáng)度與封閉劑向窩溝中滲入的深度以及向釉質(zhì)微孔中滲透的深度有關(guān)。滲入深度和樹脂中的無機(jī)填料量、材料黏度相關(guān)[16]。無填料型封閉劑黏度小，流動(dòng)性好，可以更好地滲入窩溝裂隙；填料型黏度大，流動(dòng)性較差，封閉劑滲入裂隙和釉質(zhì)微孔的能力下降，因此，無填料型比填料型具有更好的滲透性[17]。體外研究表明，低黏度的樹脂封閉劑表現(xiàn)出較好的抗剪切粘接強(qiáng)度[15]。在本實(shí)驗(yàn)中，低填料含量、低黏度的Conseal和Clinpro窩溝封閉劑的抗剪切粘接強(qiáng)度高于高填料含量、高黏度的Ultra Seal封閉劑，證實(shí)了體外研究的結(jié)論。

抗壓強(qiáng)度反映了材料抵抗壓縮載荷而不破裂或發(fā)生屈服的能力。封閉劑必須有一定的抗壓強(qiáng)度[2,10]，以增強(qiáng)其耐磨性，使其能抵抗長期的咀嚼壓力而不脫落。無機(jī)填料的添加可以增強(qiáng)樹脂封閉劑的抗壓強(qiáng)度[11]。在本實(shí)驗(yàn)中，Ultra Seal封閉劑填料質(zhì)量分?jǐn)?shù)為53%，遠(yuǎn)高于Conseal和Clinpro封閉劑的7%和6%，結(jié)果顯示Ultra Seal封閉劑的抗壓強(qiáng)度最高，也說明了添加無機(jī)填料對(duì)提高封閉劑抗壓強(qiáng)度、增強(qiáng)抗磨損性的意義。

從結(jié)果中可以看出，雖然3種封閉劑的微滲漏差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但是電鏡觀察和評(píng)分顯示，Ultra Seal的微滲漏要好于其它兩種封閉劑。但強(qiáng)度測試顯示，三種封閉劑各有優(yōu)劣。總體而言，Ultra Seal的整體性能要優(yōu)于其它兩種封閉劑。