不同沖洗方法和粘接模式對(duì)纖維樁粘接強(qiáng)度影響的實(shí)驗(yàn)研究及掃描電鏡觀察

王情情 李迎梅 陳雨昕 孟慶飛 孟 箭

纖維樁因其良好的美觀性、生物相容性和機(jī)械性能等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于殘根殘冠的保存修復(fù)治療，但仍存在一定的失敗率，多以粘接失敗、樁核脫落為主[1，2]。造成纖維樁粘接失敗的因素有很多，如樁道牙本質(zhì)內(nèi)壁的清潔程度、樹脂粘接劑的選擇及其使用方法以及纖維樁的種類及其表面處理等等。因根管治療、樁道預(yù)備等形成的樁道牙本質(zhì)表面玷污層，會(huì)堵塞牙本質(zhì)小管，影響纖維樁粘接強(qiáng)度，而良好的沖洗有助于玷污層的去除，利于后續(xù)粘接劑的滲透[3]。但是，對(duì)于臨床常用的注射器沖洗（conventional syringe irrigation，CSI）、被動(dòng)超聲蕩洗（passive ultrasonic irrigation，PUI）或激光活化蕩洗（laser-activated irrigation，LAI）等三種沖洗方法，哪種方法效果更好，目前尚存爭(zhēng)議。此外，第八代新型通用型粘接劑因其操作簡(jiǎn)便，在臨床操作中既可以選擇全酸蝕模式，也可以選擇自酸蝕模式等優(yōu)勢(shì)，逐漸被臨床醫(yī)生所青睞[4]；但在應(yīng)用過程中，選擇哪種粘接模式更能提高牙本質(zhì)與纖維樁之間的粘接強(qiáng)度，亦少見文獻(xiàn)報(bào)道。為此，本研究擬通過掃描電鏡與推出實(shí)驗(yàn)研究，探討不同根管管腔沖洗方法和不同粘接模式對(duì)樁道牙本質(zhì)/纖維樁粘接界面超微結(jié)構(gòu)的變化及纖維樁剪切粘接強(qiáng)度的影響，為提高樁核冠修復(fù)成功率提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

資料和方法

1.材料：選取年齡20~30歲、徐州市中心醫(yī)院口腔科一個(gè)月內(nèi)因正畸拔除單根管離體下頜第一前磨牙60顆，其標(biāo)準(zhǔn)為牙齒完整、無齲壞及裂紋、根尖無吸收，刀片去除牙齒表面的結(jié)石、軟垢及牙周膜，常溫下浸泡保存于0.9%生理鹽水中，一個(gè)月內(nèi)使用。

2.方法

（1）殘根及樁道制備：60顆牙齒均使用低速金剛砂片自頰側(cè)釉牙骨質(zhì)界冠方1.0mm處截冠，殘留根長(zhǎng)（14.0±1.0）mm。常規(guī)用10#或15# K銼（MANI，日本）進(jìn)行根管通暢，Protaper銼（Dentsply，美國(guó)）統(tǒng)一擴(kuò)大至F3，干燥根管后以根管糊劑AHPlus（Dentsply，美國(guó)）加牙膠尖常規(guī)側(cè)壓充填，X線片確保根充完善后，用蠟封閉根管口，常溫下浸泡于0.9%生理鹽水中1周。1周后去除殘根根管口暫封蠟塊，采用3#纖維樁（3M，美國(guó)）配套的Pre shaping鉆和Finishing鉆進(jìn)行樁道預(yù)備，預(yù)備深度10mm，保留根尖封閉區(qū)4.0±1.0mm。

（2）分組及樣本制作：查閱隨機(jī)數(shù)字表，將經(jīng)樁道預(yù)備后的所有殘根隨機(jī)分為3組，每組20顆。精確測(cè)量各組殘根根長(zhǎng)、近遠(yuǎn)中徑和頰舌徑（精確到0.01mm），經(jīng)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析各組間樣本均衡可比（P＞0.05）。3組均以5.25% NaClO溶液（廣州貝康生物醫(yī)藥有限公司）和17% EDTA溶液（武漢朗力生物醫(yī)藥有限公司）作為沖洗劑組合。

A組：2ml 5.25% NaClO+2ml 17% EDTA+CSI，交替沖洗3次，每次20s，最后用2ml蒸餾水沖洗20s；B組：2ml 5.25% NaClO+2ml 17% EDTA+PUI，將沖洗液注入根管內(nèi)后，超聲波牙科治療儀（SATELEC，法國(guó)）關(guān)閉供液，功率調(diào)至中檔，將15#超聲工作尖（SATELEC，法國(guó)）放入根管達(dá)到工作長(zhǎng)度后，后退2mm，保持平行切勿接觸根管壁，以5mm左右的振幅上下移動(dòng)蕩洗20s，共3次，然后用2ml蒸餾水沖洗根管；C組：2ml 5.25% NaClO+2ml 17%EDTA+LAI，選擇Er:YAG激光治療機(jī)（Fotona，德國(guó)），參數(shù)設(shè)定為0.3W、20mJ、15Hz，在根管內(nèi)注入沖洗液，將直徑300μm光纖頭置于根管內(nèi)距工作長(zhǎng)度3mm，與牙長(zhǎng)軸保持平行切勿接觸根管壁，反復(fù)向上提拉，速度約為1mm/s，每次充分活化沖洗20s，循環(huán)3個(gè)周期，然后用2ml蒸餾水沖洗根管。所有組別樣本沖洗后，吸潮紙尖干燥根管，蠟塊封閉根管口，防止外界物質(zhì)進(jìn)入根管影響沖洗效果。

根據(jù)通用型粘接劑粘接模式不同，將各組經(jīng)管腔沖洗后的殘根隨機(jī)分為兩個(gè)小組即全酸蝕模式組和自酸蝕模式組，每小組10顆，具體分組情況見表1。使用Single Bond Universal（3M，美國(guó)）粘接劑和RelyX Ultimate樹脂水門?。?M，美國(guó)）進(jìn)行纖維樁粘接，操作流程如下：

表1 實(shí)驗(yàn)分組及樣本制作（n＝10）

全酸蝕模式組：殘根樁道以32%磷酸（Uni-Etch，Bisco）酸蝕15s，沖洗15s，吸潮紙尖干燥，涂布粘接劑20s，吸潮紙尖吸出多余粘接劑，無油空氣吹5s，光照20s，樹脂水門汀經(jīng)混合頭自底部注射，纖維樁插入樁道，光固化40s。

自酸蝕模式組：殘根樁道內(nèi)不行酸蝕前處理，其余操作同上。

纖維樁粘接完成后的殘根，置于37℃、0.9%生理鹽水中儲(chǔ)存一周。一周后用自凝樹脂經(jīng)精密研磨儀（Bredent，德國(guó)）將殘根垂直包埋于玻璃管中，保證纖維樁位于玻璃管的中央。用Isomet低速切割機(jī)（Buehler，美國(guó)）垂直于牙長(zhǎng)軸、冠根向連續(xù)切取1.0mm厚的薄片樣本備用。所有操作均由同一人完成。

（3）掃描電鏡觀察：從每小組10個(gè)殘根中隨機(jī)選取2個(gè)殘根，按上述要求制成1.0mm薄片樣本，依次用600目、800目和1200目的水砂紙打磨切片后，32%磷酸酸蝕15s、沖洗吹干，5%次氯酸鈉脫礦2min，乙醇梯度脫水，徹底干燥、噴金。掃描電子顯微鏡（QuantaTM 250 FEI，美國(guó)）觀察各實(shí)驗(yàn)組分別在根頸1/3、根中1/3及根尖1/3處的樁道牙本質(zhì)/纖維樁粘接界面的超微結(jié)構(gòu)并分析。

（4）推出實(shí)驗(yàn)及斷裂模式觀察：將每小組剩余的8個(gè)殘根制備成1.0mm薄片樣本，使其冠部朝下用熱熔膠固定于特制夾具上。將粘有薄片的夾具置于萬能測(cè)試儀（MTS 810，美國(guó)）加載臺(tái)上，使特制的圓柱形加載頭輕微接觸纖維樁表面，以0.5mm/min的位移速度垂直加載直至樁脫落，記錄樁脫落時(shí)的最大力值。根據(jù)公式σ＝C/A計(jì)算粘接強(qiáng)度（單位為MPa，其中C為纖維樁從試件中推出的最大力值N，A為實(shí)際粘結(jié)面積mm），A＝π（R+r）[h2+（R-r）2]0.5（π＝3.14，R：切片冠部纖維樁半徑，r：切片根部纖維樁半徑，h：切片厚度）[5]。

將推出實(shí)驗(yàn)后的薄片置于20倍體視顯微鏡下，記錄各組薄片的斷裂模式。斷裂模式分為5種[6]:Ⅰ：牙本質(zhì)內(nèi)聚破壞；Ⅱ：樹脂水門汀內(nèi)聚破壞；Ⅲ：牙本質(zhì)-樹脂水門汀界面破壞；Ⅳ：樹脂水門汀-纖維樁界面破壞；Ⅴ：混合破壞（同時(shí)有兩種或以上破壞模式）。

3.統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

應(yīng)用SPSS 24.0軟件，采用裂區(qū)方差分析（split-plot ANOVA）對(duì)不同因素對(duì)剪切粘接強(qiáng)度的影響進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，顯著性水平設(shè)為α＝0.05。

結(jié) 果

1.樁道牙本質(zhì)/纖維樁粘接界面超微結(jié)構(gòu)觀察

從掃描電鏡（scanning electron microscope，SEM）結(jié)果可見，經(jīng)PUI和LAI處理后，進(jìn)入樁道牙本質(zhì)小管內(nèi)的樹脂突直徑、進(jìn)入深度與密度均明顯優(yōu)于CSI處理組；PUI處理組樣本的樹脂突直徑較為勻稱、排列較為整齊，而LAI處理組樹脂突在牙本質(zhì)小管口處較粗，且有相互熔融連成一體的影像，往深層則逐漸變細(xì)，部分樹脂突進(jìn)入深度長(zhǎng)于PUI組。同一沖洗方法下，通用型粘接劑采用自酸蝕模式下的樹脂突較全酸蝕模式下更為明顯，樹脂突相對(duì)更長(zhǎng)且排列均勻。各實(shí)驗(yàn)組內(nèi)比較，自根頸1/3到根尖1/3處，樹脂突的長(zhǎng)度與密度均逐漸減少（見圖1~圖3）。

圖1 A1、A2組在根頸、根中、根尖區(qū)粘接界面的SEM圖（×2000）

2.剪切粘接強(qiáng)度及斷裂模式

根據(jù)裂區(qū)方差分析結(jié)果，“不同沖洗方法”對(duì)纖維樁剪切粘接強(qiáng)度的影響具有顯著性差異（F＝33.770，P＝0.000），LAI組樣本的纖維樁粘接強(qiáng)度最高，PUI組次之，CSI組的粘接強(qiáng)度最低；“不同粘接模式”對(duì)纖維樁粘接強(qiáng)度亦存在顯著性影響（F＝10.938，P＝0.001），自酸蝕模式組均高于全酸蝕模式組；同一組間、不同根段比較，自根頸1/3、根中1/3到根尖1/3，纖維樁剪切粘接強(qiáng)度均呈逐漸降低的趨勢(shì)（F＝50.937，P＝0.000）。采用Er:YAG激光活化蕩洗樁道，使用Single Bond Universal通用型粘接劑以自酸蝕模式進(jìn)行纖維樁的粘接，所得的殘根頸1/3區(qū)纖維樁剪切粘接強(qiáng)度最高（表2、圖4）。

表2 各組纖維樁剪切粘接強(qiáng)度均數(shù)（MPa）

各組薄片樣本的斷裂模式分布情況見圖5，CSI組以Ⅲ型破壞為主，PUI組和LAI組以Ⅴ型破壞為主，各組在Ⅲ型破壞模式的比例逐漸減少，同一沖洗方式下Ⅲ型破壞模式自酸蝕模式比全酸蝕模式比例小。

圖5 各組樣本斷裂模式比例分布圖

討 論

纖維樁核冠修復(fù)的成功要求清潔的樁道牙本質(zhì)面和良好的粘接。樁道預(yù)備時(shí)，操作器械不可避免的會(huì)產(chǎn)生碎屑和玷污層，5.25% NaClO與17%EDTA交替沖洗是目前去除玷污層較好的沖洗劑組合[7，8]。除了合適的沖洗劑，沖洗方法的選擇對(duì)去除玷污層尤為重要。臨床中常用的沖洗方法有CSI、PUI和LAI等。CSI因注射器尖部接觸面積有限，具有一定的局限性。PUI是通過超聲銼在根管內(nèi)形成渦流，產(chǎn)生聲流、空穴和協(xié)同效應(yīng)，從而有效清理根管壁的玷污層[9]。LAI是使用激光治療儀，在根管內(nèi)通過形成的蒸氣泡，發(fā)生微爆炸，進(jìn)而產(chǎn)生空化效應(yīng)，達(dá)到清理管腔的作用[10]。與Nd:YAG激光、二氧化碳激光等激光相比，Er:YAG激光的波長(zhǎng)為2940nm，對(duì)水具有高吸收性且接近羥磷灰石吸收紅外線的峰值，當(dāng)其作用于牙本質(zhì)表面時(shí)，熱量被水和羥磷灰石吸收，通過熱機(jī)械燒蝕作用，蒸發(fā)牙本質(zhì)中的水分，造成其體積的膨脹和結(jié)構(gòu)的破裂，從而引起微爆炸，達(dá)到牙本質(zhì)小管開放、去除玷污層的效果，被認(rèn)為是清潔牙本質(zhì)的較好選擇[10～12]。

從本研究結(jié)果可見，采用PUI或Er:YAG激光蕩洗聯(lián)合“5.25% NaClO+17% EDTA”沖洗液清潔殘根樁道并行纖維樁粘接，兩者均可有效地去除牙本質(zhì)表面玷污層，開放牙本質(zhì)小管，進(jìn)入小管內(nèi)的樹脂突在長(zhǎng)度、密度、粗度等方面均明顯優(yōu)于CSI處理組；而因樹脂突的進(jìn)入與牙本質(zhì)小管形成了有效的機(jī)械嵌合力、化學(xué)結(jié)合力和摩擦力等，PUI或LAI組纖維樁的剪切粘接強(qiáng)度亦顯著高于CSI組。此外，由各組樣本的斷裂模式分布圖可見（圖5），自CSI組到LAI組，牙本質(zhì)-樹脂水門汀界面的破壞比例逐漸減少。這充分說明了PUI或Er:YAG激光活化蕩洗在清潔根管、提高纖維樁粘接強(qiáng)度方面的顯著優(yōu)勢(shì)，提示在臨床工作中對(duì)殘冠殘根樁道沖洗時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選擇PUI或Er:YAG激光蕩洗。

但對(duì)于PUI與LAI在去除玷污層、改善纖維樁粘接強(qiáng)度方面的差異性，目前存在爭(zhēng)議。Akyuz等[12]認(rèn)為L(zhǎng)AI對(duì)牙本質(zhì)粘接強(qiáng)度的提升優(yōu)于PUI，Keles等[13]則認(rèn)為兩者對(duì)去除玷污層、清潔牙本質(zhì)表面方面沒有顯著性差異。在本研究中，由圖2～3可見，PUI通過在根管內(nèi)產(chǎn)生渦旋，對(duì)牙本質(zhì)沒有損傷，因而產(chǎn)生的樹脂突比較勻稱、排列基本整齊；而因Er:YAG激光對(duì)牙本質(zhì)表層產(chǎn)生的燒蝕微爆破作用，在SEM上可見牙本質(zhì)表層樹脂突較粗，部分呈熔融聯(lián)合狀態(tài)，其產(chǎn)生的機(jī)械嵌合力可能優(yōu)于PUI處理組，這可能導(dǎo)致了推出實(shí)驗(yàn)中LAI組纖維樁剪切粘接強(qiáng)度高于PUI組。

圖2 B1、B2組在根頸、根中、根尖區(qū)粘接界面的SEM圖（×2000）

牙本質(zhì)粘接劑自問世以來，經(jīng)歷了全酸蝕技術(shù)和自酸蝕技術(shù)。全酸蝕技術(shù)是通過磷酸酸蝕沖洗、去除牙本質(zhì)表面玷污層，使粘接劑滲透到牙本質(zhì)膠原纖維網(wǎng)中形成粘接力；自酸蝕粘接機(jī)理是通過酸溶解牙本質(zhì)表面玷污層但不去除，使偶聯(lián)作用與脫礦作用同時(shí)產(chǎn)生，形成混合層和樹脂突來達(dá)到粘接目的[14]。采用三步法（酸蝕-沖洗-粘接）的全酸蝕粘接技術(shù)一直被認(rèn)為是粘接系統(tǒng)的金標(biāo)準(zhǔn)。在第八代通用型粘接劑使用過程中，增加酸蝕前處理，能否提高粘接強(qiáng)度，目前尚存爭(zhēng)議。Chen等[15]認(rèn)為酸蝕與否不能提高此類粘接劑的粘接強(qiáng)度，Rosa等[6，16]則認(rèn)為酸蝕處理只能提高超溫和通用粘接劑（如All-Bond Universal）與牙本質(zhì)的粘接強(qiáng)度，對(duì)其他溫和型通用粘接劑無效。Daneshkazemi等[17，18]對(duì)Single Bond Universial通用粘接劑進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，與酸蝕處理相比，采用自酸蝕模式的粘接劑/牙本質(zhì)剪切粘接強(qiáng)度更高。這一結(jié)果與本研究結(jié)果基本一致。經(jīng)“5.25% NaClO+17% EDTA”的沖洗劑配合相應(yīng)的沖洗方法進(jìn)行根管沖洗后，樁道牙本質(zhì)內(nèi)壁已經(jīng)獲得較好的清潔效果，有效地保證了后續(xù)樹脂粘接劑的深入與樹脂突的形成。在此相對(duì)較為清潔的牙本質(zhì)表面，增加磷酸蝕刻處理，可能會(huì)因酸蝕后的酸蝕劑難以保證是否沖洗完全，以及牙本質(zhì)表面的濕潤(rùn)度難以把控等因素，反而阻礙了粘接劑與樹脂突在牙本質(zhì)小管內(nèi)的滲透，所以，在SEM圖像上顯示自酸蝕模式組更為突出的樹脂突超微結(jié)構(gòu)形態(tài)，而依靠相對(duì)較長(zhǎng)且密集的樹脂突的微機(jī)械嵌合作用，不僅提高了自酸蝕模式組纖維樁的剪切粘接強(qiáng)度，還在一定程度上減少了牙本質(zhì)-樹脂水門汀界面的破壞比例。

此外，化學(xué)結(jié)合力也是粘接力的一部分。Single Bond Universial通用型粘接劑的功能性單體是10-甲基丙烯酰氧癸基磷酸酯（10-MDP），其一端為親水性磷酸基團(tuán)，與牙本質(zhì)的羥基磷灰石結(jié)合形成鈣鹽，另一端為疏水性甲基丙烯酸酯，與樹脂結(jié)合。有文獻(xiàn)研究認(rèn)為，10-MDP與牙本質(zhì)中鈣離子之間的化學(xué)結(jié)合力有助于形成較強(qiáng)的具有疏水性的納米層，進(jìn)而提高了粘接強(qiáng)度及其粘接耐久性[19，20]。

與沖洗方式和粘接模式無關(guān)，自根頸部向根尖區(qū)，粘接強(qiáng)度呈逐步降低的趨勢(shì)，這可能與根尖牙本質(zhì)小管數(shù)量少、小管密度低、殘余封閉劑、碎屑等難以徹底清除等因素有關(guān)[21，22]。

本研究結(jié)果是基于“不同沖洗方法和粘接模式對(duì)纖維樁粘接強(qiáng)度影響”的離體牙體外實(shí)驗(yàn)研究，其對(duì)殘冠殘根保存修復(fù)的臨床指導(dǎo)價(jià)值有待進(jìn)一步臨床研究。