過氧化氫和硅烷偶聯(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)與纖維樁通過樹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)——過氧化氫。通過萬能試驗(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)樁核樹脂水門汀(美國Pulpdent公司)；ME自酸蝕樹脂粘接劑(Conamco S.A.de C.V.)；可樂麗菲露自酸蝕粘合劑SE-BOND(日本可樂麗)；硅烷偶聯(lián)劑KH-570( 南京新淮科技有限公司);30%過氧化氫(天津市化學(xué)試劑有限公司)；光固化燈(美國 Dentsply公司)；超聲清洗機(jī)(廣東固特)；慢速金剛石刀片切割機(jī)(沈陽科晶設(shè)備制造有限公司)；萬能材料試驗(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：表面無處理；B組磷酸酸蝕+硅烷化；C組300ml/L過氧化氫浸泡10min+硅烷化；D組為300ml/L過氧化氫浸泡20min+硅烷化，然后每組分別與兩種樹脂粘接劑進(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 過氧化氫溶液中10min；D組將纖維樁浸泡于300ml/L過氧化氫溶液中 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能實(shí)驗(yàn)機(jī)的測試臺(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：每兩組相比，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，可見表面纖維暴露很少，纖維包裹在樹脂基質(zhì)中，表面相對(duì)平滑；B1、B2組的纖維樁表面可見樹脂基質(zhì)粗糙度增加；C1、C2組纖維樁表面樹脂基質(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，并可見少量的表層纖維出現(xiàn)斷裂。

3 討論

3.1 300ml/L過氧化氫化學(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300ml/L過氧化氫聯(lián)合硅烷偶聯(lián)劑處理過的玻璃纖維樁，應(yīng)用自酸蝕樹脂水門汀和自粘接樹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)果說明：(1)300ml/L過氧化氫浸泡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)間越長效果越好。(3)自酸蝕和自粘結(jié)樹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)氧樹脂組成，呈一定的軸向排列，表面光滑， 由于環(huán)氧樹脂是惰性材料，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。化學(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、氫氟酸和過氧化氫都可以有效地去除環(huán)氧樹脂并暴露纖維[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過氧化氫。該溶液具有較強(qiáng)的氧化性,可以溶解環(huán)氧樹脂基質(zhì),且其性質(zhì)比較溫和, 去除表面環(huán)氧樹脂后 ,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%的過氧化氫處理纖維樁會(huì)損壞表面約50μm厚度的樹脂，但不會(huì)影響玻璃纖維的完整性。 經(jīng)過氧化氫處理后，纖維樁可以去除表面的部分環(huán)氧樹脂，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)合樹脂材料中的甲基丙烯酸樹脂產(chǎn)生化學(xué)橋接作用，樹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) ,通過橋接作用提高纖維樁與樹脂材料的粘接強(qiáng)度[8-10]。但是，以往的實(shí)驗(yàn)沒有對(duì)過氧化氫浸泡時(shí)間的延長是否會(huì)影響纖維樁粘接這一問題進(jìn)行討論，所以本實(shí)驗(yàn)用磷酸酸蝕對(duì)比過氧化氫酸蝕處理纖維樁是否能夠增加其與樹脂水門汀的粘接強(qiáng)度，以及過氧化氫浸泡時(shí)間的延長是否會(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)間過長而損壞纖維樁。本實(shí)驗(yàn)固定了過氧化氫濃度這一因素，沒有對(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。