智能牙本質充填樹脂窩溝封閉術的耐磨性觀察

陸鈺璞，徐群昊，白宇宏，潘佳慧，孫倩，張秀云

(華北理工大學口腔醫學院，河北唐山063200)

兒童是齲病的高發人群，窩溝封閉是預防點隙裂溝齲壞最有效的方法，封閉材料的性能是影響封閉效果的重要指標。近年來，國內外對傳統窩溝封閉劑行窩溝封閉術的研究及臨床應用報道較多[1～4]，傳統的可見光固化窩溝封閉劑耐磨性能差，材料易破碎，易形成繼發齲[5]。新興材料智能牙本質充填樹脂(SDR)具有良好的流動性、機械性和抗折性，耐磨能力強，且具有充填后牙髓敏感性低等特點[6，7]。能否將SDR作為一種新型窩溝封閉材料，其封閉效果是否能達到臨床要求，是目前研究的熱點問題。2017年5～12月，我們選取臨床上常用的窩溝封閉劑、Z350XT樹脂以及新興材料SDR作為研究對象，比較其耐磨性，旨在為臨床實踐中封閉劑的選擇提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料及設備 選擇30顆完整的人的離體前磨牙，要求表面無磨耗、無齲壞、無脫礦、無裂紋，根據測量項目不同用高速手機片切成不同規格的釉質塊，經清洗后浸泡于生理鹽水中，4 ℃儲存，1個月內使用。窩溝封閉劑(3M/ESPE，USA)，Z350XT流體樹脂(3M/ESPE，USA)，SDR(Dentsply International Inc，USA)，滑石瓷(江蘇省海門市天補高頻陶瓷廠)。采用ISO/TR1027標準制備的人工唾液，成分如下：0.4 g NaCl、0.795 g CaCl2·H2O、0.4 g KCl、0.78 g NaH2PO4·H2O2、0.005 g Na2S·9H2O、1 g Urea、1 000 g Distilled Water。HVS-50Z型自動轉塔數顯維氏硬度儀(上海髙致精密儀器有限公司，CHN)，粗糙度儀(MarSurf M 300 C+RD 18 C，Mahr GmbH，CHN)，電子天平(AR224CN，GER)，MMV-11立式萬能摩擦磨損試驗機(濟南思達測試技術有限公司，CHN)，掃描電子顯微鏡(S-4800，JP)。

1.2 檢測方法

1.2.1 表面顯微硬度測量 將窩溝封閉劑、Z350XT樹脂、SDR、牙釉質制備成8 mm×8 mm×2 mm的圓柱體試件，上述4種材料每組5個試件，經超聲震蕩清洗機清洗5 min后，保存于生理鹽水中。采用HVS-50Z型自動轉塔數顯維氏硬度儀測量4組試件的表面顯微硬度。要求工作時的負荷為9.8 N，加載時間為15 s。在每個試件的中心區域隨機測量3次，取平均值。

1.2.2 表面粗糙度測量 將窩溝封閉劑、Z350XT樹脂、SDR、牙釉質制備成8 mm×2 mm×2 mm的長方體，上述4組材料每組各5個試件，經超聲震蕩清洗機清洗5 min后，保存于生理鹽水中。采用MarSurf粗糙度儀測量4組試件的表面粗糙度。要求掃描長度5.6 mm，截止波長0.800 mm，測試力5 N，在每個試件的中心區域隨機測量3次，取平均值。

1.2.3 質量損失量檢測 在摩擦磨損實驗前后，將所有滑石瓷及各試件分別用超聲清洗10 min，風干。電子天平對各試件進行稱重(精確至0.001 mg)，計算實驗前后數據之差，取平均值。

1.2.4 摩擦系數(cof)檢測 將窩溝封閉劑、Z350XT樹脂、SDR、牙釉質制備成4 mm×4 mm×11.2 mm的圓柱體試件，上述4組材料每組各5個試件，用超聲震蕩清洗機清洗5 min后，保存于生理鹽水中。采用摩擦磨損試驗機對上述試件進行銷盤式往復摩擦實驗。定制與摩擦磨損試驗機參數相匹配的滑石瓷20個，隨機分為4組，每組5個，分別與窩溝封閉劑、Z350XT樹脂、SDR、牙釉質相對應，以模擬對頜牙運動。試驗參數：加載力為40 N，轉速150 r/min，循環次數5 000次，溫度37 ℃，pH=6.8[8]。人工唾液放置于滑石瓷與試件之間，以模擬口腔環境。通過計算機記錄并保存cof的動態曲線[9]。

1.2.5 摩擦磨損前后表面形貌觀察 采用掃描電鏡觀察4組材料在磨擦磨損試驗前后的工作端表面情況。

2 結果

2.1 各組表面顯微硬度、表面粗糙度、質量損失量比較 見表1。各組表面顯微硬度比較差異有統計學意義，窩溝封閉劑0.05)；各組質量損失量比較差異有統計學意義，SDR

表1 各組表面顯微硬度、表面粗糙度、質量損失量比較

2.2 各組cof比較 牙釉質組cof在初期上升速度較慢，500次后在0.23左右趨于平緩，隨即保持在這個水平上下小范圍波動；窩溝封閉劑組cof最初在0.39水平波動，750次后逐步上升，最終在0.44水平波動；Z350XT樹脂組cof始終保持在0.34左右；SDR組cof在最初極速上升至0.31，至600次下降，最終在1 000次保持在0.28水平波動。

2.3 各組摩擦磨損前后表面形貌比較 摩擦磨損試驗后，各組均出現了疲勞磨損，表現為材料表面產生了深淺不一的向四周擴展的凹坑，此為疲勞裂紋；同時該裂紋附近散落著脫落的材料碎屑顆粒，由于壓力的作用，這些顆粒又被壓入材料表面，引起了該材料的表面破壞。Z350XT樹脂組疲勞磨損程度較窩溝封閉劑組低；SDR組未出現磨損裂紋，而是表現為材料局部區域出現脫落顆粒，有少量劃痕，磨損面相對光滑，主要為疲勞磨損。

3 討論

目前臨床上所選用的窩溝封閉材料以美國3M/ESPE公司出品的傳統窩溝封閉劑較為多見，但部分用傳統窩溝封閉劑的兒童復檢時可見封閉劑脫落或部分脫落，甚至已發生齲壞。尋找一種耐磨性高脫落率低的窩溝封閉材料，能夠更好地預防兒童齲病，提升兒童的生活質量。

預防性充填技術是將窩溝封閉材料涂布于窩溝點隙，當封閉材料流入并滲透窩溝后固化變硬，形成一層保護性的屏障，覆蓋在窩溝上，能夠阻止致齲菌及酸性代謝產物對牙體的侵蝕，達到預防窩溝齲的目的。窩溝封閉材料的耐磨性是反映窩溝封閉效果的重要指標，也是評價遠期療效的重要參考之一[10]。耐磨性能太強的充填材料會引起對頜牙過度磨損，而耐磨性能低的充填材料又會因磨耗過快而降低材料的保留率，使窩溝點隙附著的防御屏障喪失，致細菌沿點隙侵入牙釉質甚至牙本質，形成繼發齲。傳統的窩溝封閉劑是以光固化為主的甲基丙烯酸甲酯的單聚混合體，雖然對于點隙裂溝的封閉效果較好，但是本身強度以及耐磨性還不太理想。在不斷咀嚼摩擦中，該封閉劑極易磨損、脫落，致使窩溝點隙暴露，牙菌斑附著，繼發齲形成。Z350XT樹脂是一款納米流動樹脂，是由無機填料與有機聚合物在納米尺寸的范圍內復合而成，這使無機顆粒作為填料的納米樹脂的硬度及耐磨性得以提高[11]。SDR為智能牙本質充填樹脂，低無機填料高樹脂基質，該樹脂基質中添加了Silorane單元，能使復合樹脂在聚合中增大整體體積，抵消因聚合反應產生的體積收縮，硬度相對較高，耐磨性能較好，且與洞壁之間保持良好的適應性，邊緣封閉性能更好，減少微滲漏的發生，減少繼發齲的產生[12]。因此SDR具有傳統封閉材料無法比擬的優點，可以克服和彌補傳統窩溝封閉劑的不足與缺陷。

本研究對上述材料的表面顯微硬度、表面粗糙度、質量損失量、cof、摩擦磨損前后表面形貌方面進行研究，結果顯示，材料的質量損失量隨該材料表面顯微硬度增加而減少。其中流動樹脂的表面顯微硬度與材料中填料含量所占百分比成正比：窩溝封閉劑通常為不含填料，表面顯微硬度低，與硬度較高的滑石瓷對磨后很快出現磨損；Z350XT樹脂填料質量比為61%而體積比為45%[13]，表面顯微硬度中等，與對磨物進行摩擦后磨損較少；SDR使用硅烷偶聯劑對納米顆粒進行表面改性，填料含量質量百分比為65%、體積百分比為46%[14]，表面顯微硬度相對較高，質量損失量最少。而牙釉質的表面顯微硬度遠遠超過所測試的樹脂硬度，故不存在使對磨牙過度磨損現象。提示在咀嚼過程中窩溝封閉材料的硬度越接近牙釉質，材料的磨耗量越小。因此SDR在此方面優于Z350XT樹脂與窩溝封閉劑。cof的改變與材料的表面粗糙度呈正相關的關系，其中三種材料表面均出現塑性變形，且表面粗糙度相對較高的材料所出現的塑性形變量相對較大，改變的摩擦副滑動面間狀態和表面形貌的程度相對較大，使摩擦界面變得更為粗糙，因而導致cof的增加。由于窩溝封閉劑與Z350XT的樹脂基質與無機填料的彈性模量相差較大，且樹脂基質強度相對較低，因此在銷盤運動過程中被磨耗的較多。暴露出較多的無機填料粒子，隨著承受的壓力增加，填料加速脫落，樹脂填料與基質界面結合強度較弱的地方發生裂紋。而SDR樹脂基質強度相對較高，因此在銷盤運動過程中，僅出現樹脂基質磨耗后暴露的無機填料粒子漸漸脫落，基質發生塑性變形。SDR為智能牙本質充填樹脂，除了具有彈性模量高、收縮應力低、自動找平技術等傳統修復材料無法比擬的優點之外，該材料還具有更好的滲透性、邊緣密合性[15]，而且具有能夠匹配行窩溝封閉術的良好機械性能，因此在實驗中展現出良好的耐磨能力。

綜上所述，SDR的硬度較傳統窩溝封閉劑與Z350XT樹脂高，其摩擦磨損的質量損失量相對較低，且cof與牙釉質接近，因而SDR的耐磨性能優于其他封閉材料，能夠提高封閉劑的保留率，更好地預防窩溝齲的發生，是臨床上行窩溝封閉術較為理想的材料。