兩種全酸蝕樹脂粘接劑對正常牙本質(zhì)與玻璃陶瓷粘接效果的比較研究*

司小京 李風蘭 曹二彎

玻璃陶瓷因其在機械性能和美學修復方面的優(yōu)勢備受口腔科醫(yī)生的青睞[1,2]，但玻璃陶瓷修復體與牙體組織的粘接在很大程度上受粘接劑的影響[3]。樹脂類粘接劑的應用使玻璃陶瓷與牙體組織的粘接取得良好效果[4]，是目前臨床上玻璃陶瓷類修復體常用的粘接材料。在樹脂類粘接劑不同粘接系統(tǒng)中以全酸蝕粘接系統(tǒng)粘接效果最好[5]，Variolink N是目前臨床上常用的全酸蝕粘接劑，許多研究已表明其具有良好的粘接效果[6,7]，但修復成本較高。我國登泰克公司自主研發(fā)的全酸蝕粘接劑全能酸蝕粘接套裝U.link，已投入國內(nèi)市場供臨床使用，修復成本相對較低，但其用于玻璃陶瓷與牙本質(zhì)粘接時能否具有與Variolink N相同的粘接效果，尚未明確。本實驗擬研究比較Variolink N和U.link兩種全酸蝕粘接劑對正常牙本質(zhì)與二硅酸鋰加強型玻璃陶瓷的粘接強度及粘接界面納米微滲漏情況，評估其粘接效果，以期為口腔嵌體修復時粘接劑的選擇提供實驗依據(jù)。

1.材料和方法

本研究時間為2018年11月至2019年6月。

1.1 材料與儀器 選取40顆完整無齲的人磨牙(山西省人民醫(yī)院口腔頜面外科門診收集，20～30歲，患者均知情同意)，去除結石及軟組織、清潔牙面和消毒，置于4℃含有抑菌劑(氯氨T)的水溶液中保存，于拔牙3個月內(nèi)使用。40個UP.CERA(愛爾創(chuàng)，中國深圳)玻璃陶瓷瓷塊。全酸蝕粘接劑Variolink N(Ivoclar Vivadent，列支敦士登)，全酸蝕粘接劑全能粘接套裝U.link(登泰克,中國)，氫氟酸凝膠IPS Ceramic Etching Gel(Ivoclar Vivadent，列支敦士登)，光固化燈(LED-B，啄木鳥)，速干指甲油(歐萊雅，法國)，28%氨水(偉博鑫，山西)，硝酸銀(偉博鑫，山西)，顯影液(海燕，天津)，定影液(kodak，美國)，無水丙酮(偉博鑫，山西)，CQ-6超神波清潔器(上海超聲波儀器有限公司)，萬能實驗機(英斯特朗，美國)，體視顯微鏡(SMZ1000，尼康)電子數(shù)顯卡尺(美耐特，德國)，場發(fā)射掃描電子顯微鏡(JSM-6510，日本)，能譜儀(QX200，德國布魯克)。

1.2 方法

1.2.1 實驗分組及試件制備 使用慢速切割機在噴水冷卻的情況下將愛爾創(chuàng)全瓷塊切割成大小4mm×4mm×5mm標準瓷塊 40個(粘接面積4mm×4mm)，體視顯微鏡觀察排除有裂紋等缺陷的瓷塊，按生產(chǎn)商要求，瓷塊燒結結晶30min。所有全瓷試件在流動水下依次用400、600、800目碳化硅耐水磨砂紙手動打磨粘接面60s，超聲清洗機中蕩洗5min，干燥，備用。

40顆離體牙在流動水冷卻條件下用慢速切割機沿與牙長軸垂直的方向切割，去除牙釉質(zhì)及少量牙本質(zhì)，暴露冠中部牙本質(zhì)，磨平牙本質(zhì)面；每顆離體牙制備大小為4mm×4mm×5mm的正常牙本質(zhì)塊一個(粘接面積4mm×4mm)，使用600目碳化硅砂紙流動水下打磨粘接面30s以制備統(tǒng)一玷污層，超聲清洗機中蕩洗5min，室溫下保存于蒸餾水中備用。

將牙本質(zhì)塊隨機編號，分成2組，將兩組牙本質(zhì)塊分別用Variolink N和U.link與瓷塊按照使用說明進行粘接。試件粘接完成后，于37℃蒸餾水中儲存24h。

1.2.2 粘接強度測試與斷裂類型分析 水浴24小時后，試件每組隨機編號選取10個進行粘接強度測試。將試件使用夾具固定好，放于萬能試驗機上，使加載頭切端置于距粘接界面1mm處并與試件長軸相垂直，設置加載速度為1mm/min對粘接試件加力，記錄粘接試件斷裂的載荷值，即為粘接界面被破壞的最大載荷。剪切強度(σ)是以粘接界面被破壞的最大載荷(F)除以粘接面積(S)來計算，即 σ(MPa)=F/S(N/mm2)。

將發(fā)生斷裂的各組試件分別在體視顯微鏡下觀察并記錄其斷裂模式。粘接試件的基本斷裂模式主要有5種[8]：①牙本質(zhì)與粘接劑界面破壞；②陶瓷與粘接劑界面破壞；③粘接劑的內(nèi)聚破壞；④陶瓷或牙本質(zhì)內(nèi)聚破壞；⑤混合破壞。

1.2.3 粘接界面納米微滲漏觀測 試件37℃水浴24小時后，根據(jù)Tay等人[9]提出的方法制備了硝酸氨銀溶液50ml(pH＝9.5)。避光保存。將每組剩下的10個試件依次使用400、600、800、1000、1200目碳化硅砂紙流動水下打磨，沖洗5min，干燥。在試件粘接界面1mm外區(qū)域涂布指甲油，陰涼處晾干，待指甲油干燥后置于氨化硝酸銀溶液中避光保存24h。24h后取出試件，流動水沖洗5min，熒光燈下放置于顯影液中8h，8h后取出試件，流動水沖洗5min，最后將試件置于定影液中定影4h。所有試件蒸餾水沖洗5min，依次用800、1200、1500、2000、2500目砂紙流動水下進行打磨，超聲蕩洗5min。依次用30%、50%、70%、90%、100%丙酮溶液梯度脫水，干燥。將試件噴金，熱場發(fā)射掃描電鏡背散射模式下觀察粘接面納米微滲漏情況。并配合X射線能譜儀(EDS)在粘接界面表進行面掃描，檢測樹脂牙本質(zhì)粘接界面銀(Ag)、鋁(Al)、硅(Si)、鈣(Ca)元素的分布情況。每個試件有4個粘接側(cè)面，隨機選擇一個粘接側(cè)面將其粘接線均分為4等份，選擇中間的3個等分點為觀察位點，即1個試件選擇3個視野。3個觀察位點分別取1000倍電鏡圖像1張進行觀察，用Image J計算銀染面積，以銀染面積占粘接層面積的百分比作為納米滲漏值，量化實驗結果。

1.2.4 統(tǒng)計學方法 采用SPSS21.0統(tǒng)計軟件進行數(shù)據(jù)的分析整理，兩組剪切斷裂模式分析以例數(shù)(n)進行描述，統(tǒng)計推斷組間差異用Fisher的精確檢驗；兩組的粘接強度和納米微滲漏分析采用均數(shù)±標準差(x±s)描述，經(jīng)Shapiro-Wilk正態(tài)性檢驗和Leneve方差同質(zhì)性檢驗得P＞0.05，即數(shù)據(jù)符合正態(tài)分布且方差齊性，故兩組間比較用獨立樣本t檢驗分析。檢驗水準為雙側(cè)α=0.05。

2.結果

2.1 兩組粘接強度及斷裂模式的比較 見表1、表2。兩組剪切強度比較，Variolink N組[(14.45±2.35)MPa]顯著高于 U.link 組[(6.39±1.43)MPa]，差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)。兩組斷裂模式差異無統(tǒng)計學意義(P＞0.05)，Variolink N組的斷裂模式主要為混合斷裂，而U.link組的斷裂模式以牙本質(zhì)與粘接劑界面斷裂和混合斷裂為主。兩組頻數(shù)最高的斷裂模式的斷面見圖1、圖2。

表1 兩組粘接試件剪切強度比較(n，x±s)

表2 兩組粘接試件剪切實驗后斷裂模式的比較[n(%)]

圖1 Variolink N組試件混合破環(huán)(體視顯微鏡×40)

圖2 U.link組試件牙本質(zhì)與粘接劑界面破壞(體視顯微鏡×40)

2.2粘接界面納米微滲漏比較 見表3，圖3、圖4。EDS分析顯示鈣元素主要分布于牙本質(zhì)，銀元素主要分布于牙本質(zhì)與粘接劑界面，而陶瓷與粘接劑界面未見銀元素，硅元素和鋁元素主要分布于樹脂粘接劑。Variolink N組納米滲漏值為18.02±14.07(%)，U.link組為17.37±12.80(%)，差異無統(tǒng)計學意義(P＞0.05)。

表3 兩組納米微滲漏值比較(n，x±s)

圖3 典型EDS能譜圖

圖4 粘接界面的納米微滲漏情況(場發(fā)射掃面電鏡×1000)，箭頭所示為沉積銀元素，d為牙本質(zhì)，ad為粘接劑

3.討論

本實驗中粘接試件主要發(fā)生混合破壞和牙本質(zhì)-樹脂粘接劑界面破壞，僅少數(shù)發(fā)生陶瓷-樹脂粘接劑界面破壞，并且兩種樹脂粘接劑斷裂模式的頻數(shù)分布差異無顯著性。理論上當有兩個界面時，破壞從較弱的界面開始[10]。因此說明這兩種樹脂粘接劑對玻璃陶瓷的粘接力優(yōu)于牙本質(zhì)，這也與Gundogdu M[11]的研究相一致。原因可能是HF和硅烷偶聯(lián)劑的應用使樹脂粘接劑和陶瓷獲得微機械固位及發(fā)生化學結合[12]。兩組粘接劑均未發(fā)現(xiàn)樹脂粘接劑內(nèi)聚斷裂，Durmus，lar和?lmez[13]認為內(nèi)聚斷裂的出現(xiàn)是由于測得真實粘接強度前外界所加的力已超過粘接樹脂的內(nèi)聚力，說明這兩種樹脂粘接劑的內(nèi)聚力高于粘接界面結合力[13,14]。Variolink N組的斷裂模式主要是混合破環(huán)，說明該粘接劑粘接強度高。U.link組主要斷裂模式還有牙本質(zhì)-樹脂粘接劑界面破壞，且在該組擁有最高頻數(shù)，說明此界面是粘接的薄弱環(huán)節(jié)。牙本質(zhì)-樹脂粘接劑界面破壞是臨床上期望的破壞形式，因為沒有破環(huán)牙本質(zhì)與修復體，僅需輕微進行牙體預備即可再次修復患牙，不僅為臨床操作提供便利還為患牙的保留提供很大的可能性[6]。根據(jù)兩組的斷裂模式及本實驗中使用U.link對upcera鋰瓷-牙本質(zhì)粘接所得剪切強度顯著低于Variolink N，可推測U.link的粘接樹脂強度和對牙本質(zhì)的粘接強度低于Variolink N。據(jù)Nakabayashi[15]的研究指出，用Total etch(含37%磷酸)處理牙本質(zhì)面，完全去除了玷污層，樹脂粘接劑滲入管間牙本質(zhì)酸蝕脫礦后的膠原纖維網(wǎng)和牙本質(zhì)小管形成混合層和樹脂突，形成超微機械嵌合，是牙本質(zhì)粘接中粘接力的主要來源。因此可能是U.link粘接劑的成分或是成分含量不同影響粘接樹脂的強度，從而影響超微機械嵌合使得粘接強度較低以及形成牙本質(zhì)-樹脂粘接劑界面粘接的薄弱環(huán)節(jié)。在本實驗中所測的Variolink N的粘接強度較其他研究偏低，可能是測試方法的選擇、試件粘接面積等多種因素造成的[16-18]。盡管實驗結果偏低，但高于自粘接樹脂，自酸蝕粘接樹脂粘接強度[19]，因此U.link粘接劑的粘接強度可以滿足臨床需求。據(jù)研究，人類在咀嚼餅干、胡蘿卜或肉類等食物時產(chǎn)生的力為70-150N[20,21],結合臨床修復體的粘接面積，可知U.link粘接劑的粘接強度可以滿足臨床需求。也有研究指出[22]，粘接強度測試結果臨床相關性不高，因此本課題組又進行了可以反應粘接效果的納米微滲漏比較實驗。

Sano[23]提出的納米滲漏理論，當粘接樹脂滲透深度與酸蝕脫礦后的牙本質(zhì)深度不一致時，在混合層底部存在細小的微孔(20-100nm)，銀離子(0.059nm)便可進入此微孔。本實驗在場發(fā)射掃描電子顯微鏡(Field Emission Scanning Electron Microscope、FESEM)下同時顯示相接的三種不同影像和兩條界線，而只有一條界線上出現(xiàn)少量高亮影像，用EDS對此界線及界線兩邊影像的元素進行分析，以確定其所對應的物質(zhì)[24]。分析了Ag、Al、Si、Ca四種元素，發(fā)現(xiàn)Al、Si主要分布于界線的一側(cè)，Ca主要分布于界線的另一側(cè)，Ag主要分布于界線上。因樹脂粘接劑填料的主要成分為玻璃，牙本質(zhì)的主要成分是羥基磷灰石，因此在元素分析中，高含量比例的Al、Si代表了樹脂粘接劑的存在，高含量比例的Ca代表了牙本質(zhì)的存在。而高含量比例的Ag帶與掃描電鏡圖像中的高亮處相對應，故在掃描電鏡圖像中高亮處即為Ag元素的影像，代表著納米滲漏的情況。通過EDS分析可以推出納米滲漏只存在于牙本質(zhì)與粘接劑界面。以銀染面積占粘接層面積的百分比作為納米滲漏值，定量分析實驗結果，得出兩組納米滲漏無統(tǒng)計學意義，說明U.link和Variolink N具有相似的界面封閉性，而樹脂粘接劑與瓷塊的界面未發(fā)現(xiàn)明顯的銀離子沉積現(xiàn)象，這說明陶瓷與粘接劑界面具有良好的封閉效果，原因可能是硅烷偶聯(lián)劑中含有的硅烷醇基團(-Si-OH)可與玻璃陶瓷表面的羥基(-OH)形成氫鍵，同時在硅烷醇和“HO-(底物)”表面經(jīng)縮合反應形成-Si-O-(底物)-鍵，于是硅烷偶聯(lián)劑與玻璃陶瓷之間形成硅氧烷網(wǎng)狀聚合物；而含有的有機功能團與粘接樹脂中的有機基質(zhì)發(fā)生聚合反應。這樣可以有效封閉界面，防止水分的擴散和滲漏[25]。納米滲漏是評價粘接耐久性的一個重要指標[26]，一般認為粘接界面的納米滲漏會導致牙本質(zhì)粘接劑水解[27]，影響粘接的耐久性。有研究指出修復體的壽命主要受修復體材料與牙本質(zhì)粘接界面微滲漏的影響[28]，因此評價粘接界面納米滲漏現(xiàn)象可能比粘接強度研究更具有臨床相關性。因此U.link的臨床粘接效果可能與Variolink N相似。

綜上，本研究結果顯示，U.link全酸蝕粘接劑的粘接強度低于Variolink N全酸蝕粘接劑，其界面封閉性與Variolink N全酸蝕粘接劑相似。因此臨床上可根據(jù)粘接面積和牙合力的大小選擇適宜的粘接劑。