联
系
客
服
系
客
服
扫码留言
目的：本课题研究了模拟口内条件（增加温度和湿度）对两种不同的二硅酸锂玻璃陶瓷（LDS）修复体两种不同表面预处理方法的影响。
材料与方法：共准备了540个矩形二硅酸锂玻璃陶瓷块（3 x 7 x 9 mm；IPS e.max CAD，义获嘉伟瓦登特公司，列支敦士登）。在控制相对湿度（RH）和温度的培养箱内进行进一步的样本制备，以模拟三种不同的环境设置：实验室条件（LC，n = 180，23 °C，50% RH），橡皮障条件（RC，n = 180，30 °C，50% RH）或口腔条件（OC，n = 180，32 °C，95 ± 5% RH）。在每种条件下，三分之一的瓷块（n = 60）用氧化铝（35 µm，1 bar压力作用10 秒，工作距离为4 ± 1 cm）进行喷砂（GBL）处理，然后涂布预处理剂（60 秒，Monobond Plus，义获嘉伟瓦登特公司）。另外三分之一（n = 60）用自酸蚀玻璃陶瓷预处理剂（MEP，Monobond Etch & Prime，义获嘉伟瓦登特公司）进行预处理。另一组不做表面预处理（n = 60，NoPT）作为对照组。所有预处理表面涂有Heliobond （义获嘉伟瓦登特公司）。用复合树脂材料将采用相同预处理方法的两个瓷块相互垂直粘固，形成9 mm2的方形粘接区域（TetricEvo Ceram，义获嘉伟瓦登特公司），并在每侧光固化20 秒（1200 mW/cm2，Bluephase 20i，义获嘉伟瓦登特公司）。所有样本在37 °C蒸馏水中储存24 小时。每种环境设置和预处理方法（n = 15）的一半样本进行热循环（TC，5000次循环，5/55 °C，30秒停留时间），并使用x-bar绳辅助装置对所有组进行拉伸粘接强度（TBS）测试。采用双因素方差分析（α = 0.05）和Bonferroni校正法对数据进行统计分析。
结果：无论环境和储存条件如何（24 小时或TC）， MEP的平均TBS均显著高于GBL。与 RC 和 LC 相比，两种预处理方法在 OC 条件下的样本中 TBS 有所降低，与储存条件无关。在MEP预处理组经过24 小时储存和热循环的样本，在RC和LC之间的平均TBS没有显著性差异。对于所有MEP和GBL处理的样本，TC降低了所有环境条件下的平均TBS。无论环境或储存条件如何，NoPT组均无粘接。
结论：升高的温度和高湿度能显著降低TBS。然而，与GBL相比，MEP对环境影响的敏感性较低，这提高了其在口内瓷修复的应用前景。这些研究结果表明，临床口内二硅酸锂玻璃陶瓷修复体粘接时应使用橡皮障，特别是在使用GBL时。
关键词：自酸蚀玻璃陶瓷预处理剂（MEP），喷砂，硅烷化，二硅酸锂陶瓷，拉伸粘接强度，热循环
在过去几十年里，对美学和生物相容性材料的需求不断增加，这使得牙体和修复领域对全瓷修复体的兴趣越来越高。因此，有几种基于不同成分的陶瓷系统被应用于口腔临床。二硅酸锂增强型玻璃陶瓷复合材料因其具有较高的美观性和力学特性而广受欢迎。由于瓷材料的脆性，断裂和崩瓷成为临床常见的并发症。材料疲劳、加工缺陷、缺乏粘接、修复设计不当或咬合应力情况，如早接触和𬌗干扰等功能异常，都可能引发崩瓷。断裂区域代表了美学和功能问题，这通常需要更换修复体，而重新修复又需要多次的临床治疗和大量的额外费用。
在大多数情况下，直接在口内修复瓷折裂属于一种微创的临床治疗选择，通常使用复合树脂进行。为了成功地实现复合树脂的长期粘接，瓷表面的预处理是必不可少的。断裂表面被彻底清洁，经过预处理以增加微机械固位结构，并进行硅烷化处理以化学激活亲水性硅酸盐陶瓷，以偶联疏水性的复合树脂材料。基于不同预处理技术的几种修复系统已经被报道过，但是没有一种系统能够像口外金标准程序（使用氢氟酸（HF）酸蚀，随后进行硅烷化处理）那样产生强大而持久的粘接效果。虽然HF（2%–10%）具有潜在的毒性，可引起严重的酸灼伤，对机体组织造成严重损伤，应避免在口腔内使用，但它是牙科临床中常用的瓷修复体预处理方法。口内修复的另一种不涉及酸灼伤风险的技术是用氧化铝粉末对表面进行喷砂预处理，也称为气喷磨（air abrasion），然后进行硅烷化。利用该技术，通过压缩空气将小颗粒Al2O3（最大110 µm）喷到陶瓷表面，以获得表面的清洁和粗化的微机械固位结构。虽然这种方法的潜在毒性比HF小，但对眼睛和呼吸系统的保护是必不可少的，要避免吸入粉尘，并且需要橡皮障来防止软组织损伤和手术气肿。由于Al2O3颗粒的污染或喷砂技术本身造成的表面损伤，可能会导致结合强度的明显减弱。作为简化的一步预处理技术，自酸蚀玻璃陶瓷预处理剂（Monobond Etch & Prime）被推向市场，它含有作为酸蚀剂的聚氟化铵和用于硅烷化的甲基丙烯酸三甲氧基丙酯。将预处理剂涂刷在玻璃陶瓷表面，作用40秒后用水冲洗，吹干10秒。在吹干过程中，硅烷以化学方式激活亲水陶瓷表面，使其与疏水性树脂水门汀粘接。MEP的化合物被认为比HF的危害小，但它们有潜在的毒性。
一些实验室研究和临床病例报告已经评估了新的自酸蚀预处理剂的粘接强度。有些实验室研究表明，与金标准HF相比，MEP的几种应用模式在不同的二硅酸锂玻璃陶瓷粘接材料上显示的结合强度较低。相反在其他研究中，与HF和硅烷化相比，MEP预处理的玻璃陶瓷表现出更高或相当的威布尔模量或结合强度。基于这些发现，一些作者推荐MEP作为HF和硅烷偶联剂的替代品。与其他通用粘接剂相比，MEP具有较高的粘接强度。值得注意的是，最近发表的两篇病例报告显示，MEP具有良好的美学和长期机械性能。Lyann等人还证明，MEP能有效去除唾液污染，提高树脂与二硅酸锂玻璃陶瓷的结合强度。简化的一步应用方式和对机体组织的低危害，支持MEP作为一种临床有前景的替代预处理方法用于口内瓷修复，以克服使用HF的传统预处理方法的局限性。
对于体外拉伸粘接强度测试，样本的制备主要在实验室规定的环境条件下，一般为23 ± 2 °C和50 ± 5%相对湿度（RH）。然而，口腔环境条件的特点是温度高于30 °C，接近饱和湿度高达95% RH。当使用干燥技术（dry field techniques，DFT）时，温度和RH可以显著降低到大约50%。温度会影响树脂基材料的粘性和反应性，RH的升高会显著降低不同粘接体系的粘接性能。据我们所知，用于口内玻璃陶瓷修复体的预处理方法，如喷砂或使用自酸蚀玻璃陶瓷预处理剂，只在实验室环境条件下进行了评估。
本研究采用喷砂（grit blasting，GBL）和自酸蚀玻璃陶瓷预处理剂（self-etching glass-ceramic primer，MEP）两种不同的预处理方法，在不同的环境条件（实验室，橡皮障或口腔条件）下，经过24 小时和热循环（thermocycling，TC）后，比较了复合树脂材料与二硅酸锂玻璃陶瓷的拉伸粘接强度（tensile bond strength，TBS）。第一个零假设（null hypothesis）是，在相同的环境条件下（LC，RC或OC），每种预处理方法（MEP或GBL）与TC或24 小时储存的组合不会影响TBS。第二个工作假设（working hypothesis）是，在相同的预处理方法（GBL或MEP）下，环境条件（LC，RC或OC）和储存条件（24 小时或TC）的组合不会影响TBS。
本研究所用材料及其产品批号和具体成分见表1。
样本制备的环境条件
所有的样本制备，包括预处理程序和粘固（luting），都是在之前发表过的不同环境条件下进行的，这些环境条件具有特定的温度和相对湿度值（RH）。在实验室条件下（LC）制样时，空调系统设置为23 ± 1 °C，RH为50 ± 5%。在模拟橡皮障（RC，30 ± 1 °C，RH 50 ± 5%）和口腔条件（OC，32 ± 1 °C，RH 95 ± 5%）下进行样本制备，并在特制的允许在内部制备样本的培养箱内进行（Bühler TH 15 Incubator，Edmund Bühler公司，德国）。通过将一个水碗连接到配备超声波水雾器（Fogger，100 LED白光，Selinger公司，德国）的水浴循环器（40 °C水温，Haake D8，Haake Messtechnik公司，德国）将培养箱内的湿度调节到所需的水平。对于所有环境条件（LC，RC，OC），使用湿度计（TFH 620，RH范围：0%–100%，温度范围：0 °C–60 °C，Ebro Electronic公司，德国）连续监测温度和湿度。
样本制备
为了制备样本，在水冷却下（IsoMet Low Speed Saw，Buehler集团，美国）将二硅酸锂玻璃陶瓷CAD/CAM块（LDS，IPS e.max CAD 适于 Cerec 和 InLab LT A2/C14 设备，义获嘉伟瓦登特公司）切割成540个宽3 mm，高7 mm，长9 mm的矩形块， 并打磨 （MPS 2120，G&N集团，德国）。所有小陶瓷块都按照制造商推荐的方式进行结晶烧结（加热速率t1 = 30 °C/min，烧结温度t1 = 850 °C，保温时间H1 = 10 分钟；VITA VACUMAT® 4000，维他公司，德国）。
对于玻璃陶瓷喷砂预处理组（GBL），用氧化铝（35 µm，No. 280，Hafra公司，德国）对180个LDS块进行喷砂处理，在1 bar压力下持续10 秒，工作距离为4 ± 1 cm。喷水清洗被喷砂的表面，并用无油空气吹干。清洗后的瓷块（每种环境条件n = 60）置于各自的环境条件下（LC，RC或OC下15分钟）回温，以防止粘接面出现大量冷凝水。回温后，在粘固前，被喷砂的表面在LC，RC，OC条件下分别进行硅烷化处理（60秒，Monobond Plus）。
对于自酸蚀玻璃陶瓷预处理剂预处理组（MEPs），共有180个LDS块 （每种环境条件n = 60）在各自的环境条件下（LC，RC或OC下15分钟）回温，以防止粘接表面出现大量冷凝水。根据制造商的建议，用自酸蚀玻璃陶瓷预处理剂（Monobond Etch & Prime）对瓷块进行预处理。这包括使用小刷子将自酸蚀玻璃陶瓷预处理剂涂抹到瓷块表面（Roundtip Applicator，汉瑞祥公司，美国）20秒，作用40秒，然后用水冲洗，用无油空气吹干10秒，然后进行粘接程序。
对于对照组（NoPT），共有180个LDS瓷块（每个环境条件n = 60），在各自的环境条件下（LC，RC或OC下15分钟）回温，以防止粘接面出现大量冷凝水。这些瓷块未接受预处理。
在相应的环境条件（LC，RC或OC）下，对所有瓷块（GBL，MEP和NoPT）进行粘固程序，得到最终的TBS实验样本（每组n = 15）。每个瓷块的预处理表面涂上无填料树脂（Heliobond），并用无油气流吹薄。将同一预处理组的两个瓷块用纳米混合填充复合树脂（Tetric EvoCeram A3，义获嘉伟瓦登特公司）在10 N的恒压下垂直粘接在一起，形成粘接面积约为9 mm2的正方形试样。用小刷子（Roundtip Applicator）仔细去除多余的复合树脂。从粘接间隙的每一侧对树脂进行光固化（20秒，1200 mW/cm2，高功率模式，蓝相20i配备光探针10 > 8 mm黑色，义获嘉伟瓦登特公司）。所有样本在37 °C蒸馏水中储存24 小时。储存后，每组各取一半样本（n = 15）进行热循环（TC，5000循环，5/55 °C，30秒停留时间，SD Mechatronik公司，德国）。
拉伸粘接强度实验备
拉伸粘接强度（TBS）测试使用由Lohbauer等人37 开发的x-bar绳索辅助装置进行。测量在通用测试机上进行（十字头速度为1 mm/min，Z 2.5，ZwickRoell公司，德国），在滑轮上使用低弹性绳（Dyneema® SK75，Dyneema®公司，美国）来固定样本，并确保对样本上部每侧均施加F/2的平衡力（图1）。TBS由断裂时的最大载荷（N）除以测试后每个样本的粘接界面面积（mm2）计算得到，并在立体显微镜下（Stemi SV6，蔡司公司,德国）使用数字化图像分析软件（Axiovision 4.8，蔡司公司）进行测量。在测量前失败的样本被列为预测试失败（PTF），TBS值被记为0 MPa。
统计学分析
所有数据的计算和统计分析均使用分析软件IBM SPSS 26.0 （IBM公司，美国）。残差分析用于检验双因素方差分析的假设。采用Shapiro-Wilk正态性检验评估正态分布（p > 0.05），采用Levene检验评估每个设计单元的方差齐性。采用双因素方差分析（α = 0.05）检验预处理方法（MEP或GBL）和储存条件（24 小时或TC）在相同环境条件（LC，RC，OC）下对TBS的影响。在相同的预处理方法下，分析了环境条件（LC，RC，OC）和储存条件（24小时或TC）对TBS的影响。采用Bonferroni校正法和每个简单主效应的成对比较来确定各组合的简单主效应的统计分析（α = 0.025）。
表2和图2至图4总结了所有实验组的复合树脂对二硅酸锂玻璃陶瓷的平均TBS。
为了进行双因素方差分析，对正态分布和方差齐性的假设进行了检验。如果其中一个假设不满足，则采用双因素方差分析，因为它在组大小相等时具有稳健性（鲁棒性）（表2）。
所有NoPT组的TBS测量值均为零或接近零（表2）。因此，我们将NoPT组的数据排除在进一步的统计分析之外。
不同环境条件下预处理方法和储存条件的影响
配对比较显示，在各种环境条件和储存条件下，MEP预处理样本的平均TBS均显著高于GBL预处理样本（p < 0.025，图4）。
环境和储存条件对两种预处理方法的影响
在MEP组内的影响
分析了环境条件和储存条件对MEP预处理样本的影响。对于热循环和储存24小时的样本，口腔条件（OC）下的样本平均TBS明显低于LC或RC处理的样本（图2）。值得注意的是，在每种储存条件（24小时或TC）下，LC组和RC组之间的平均TBS没有统计学差异。MEP预处理组经过热循环和24 小时储存的样本比较发现，经 LC（p < 0.001）和 RC（p < 0.001）处理的样本平均 TBS 存在显著性差异，与热循环的样本相比，储存24小时的样品的平均TBS（24小时储存的平均TBS和TC储存的平均TBS）分别高出11.25 MPa和20.12 MPa。OC样本之间没有发现显著性差异（图2）。
在GBL组内的影响
与MEP预处理组的结果类似，在两种储存条件下，环境条件OC与LC和RC相比，平均TBS显著降低。OC对平均TBS的影响在24小时存储组更明显，在LC和RC组分别显示18.90 MPa和19.24 MPa的差异（图3）。在OC下，经过GBL预处理和热循环的样本几乎完全丧失了粘接稳定性，平均TBS为0.30 MPa，其中11个瓷块在进行TBS测试之前断裂（表2）。值得注意的是，LC和RC在24小时组的平均TBS没有显著性差异，但热循环后LC和RC的平均TBS分数有显著性差异（图3）。在所有环境条件下，储存24小时的样本平均TBS都明显高于热循环后的样本。
配对比较显示，在三种不同的环境条件（LC，RC或OC）和两种规定的储存条件（24 小时或TC）下，MEP预处理的样本的TBS明显高于GBL预处理的样本。第一个工作假设，即在相同的环境条件下，预处理方法和储存条件的组合对TBS没有显著影响，被否定。虽然喷砂是一种有效的清洁和产生粗糙微固位表面的方法（图5a），但它还会对陶瓷造成亚表面损伤，使其更容易受到应力的影响，容易产生裂纹扩展。因此，与MEP相比，导致较低的TBS。相比之下，在MEP组使用玻璃陶瓷预处理剂进行预处理后，会产生光滑的酸蚀表面（图5b），相界和空隙是溶解区域。二氟化铵酸蚀剂也报道了类似的酸蚀效果。与GBL相比，温和的酸蚀可能会更小程度地降低粘接界面陶瓷部分的机械阻力。通过促进氢氟酸酸蚀时陶瓷表面羟基的形成，可以提高硅烷键合的化学反应活性，也可用于MEP组，其中酸蚀是由聚氟化铵产生的，并产生稳定的硅烷化和可靠的粘接。相反，喷砂后的氧化铝颗粒可能会残留在粗糙的陶瓷表面上，硅烷化后形成氧化铝–硅烷键，其水解稳定性比陶瓷–硅烷键低。上述机制可以解释GBL组的TBS 低于MEP 组的原因。GBL预处理是由喷砂和硅烷化两步组成。Underhill等人研究了硅烷在20 °C至40 °C的温度和40%至90%的相对湿度下的固化情况，并证明了环境湿度的增加对硅烷化有负面影响。作者将此结果归因于水残留量的增加破坏了粘接基质上的硅烷键。这些发现与我们的结果一致，环境湿度的增加也可能损害了 GBL 样本的硅烷化过程。然而，在我们的研究中，温度和湿度值的增加对预处理方法MEP或GBL的影响，不应该转化为研究材料以外的研究因素。值得注意的是，无预处理组（NoPT）作为对照组，样本表面未经处理，树脂键与陶瓷材料之间没有化学或机械联锁。由于这些样本大多在测量前就已经破裂，因此无法区分不同环境条件的显著影响。
本研究还研究了环境（LC，RC或OC）和储存条件（24 小时或TC）的组合是否影响MEP或GBL预处理组的平均TBS。与LC和RC条件下制备的样本相比，在OC条件下制备的GBL和MEP组样本的TBS显著降低，与储存条件无关。因此，第二个工作假设，即在相同的预处理方法下，环境条件和储存条件的组合不会显著影响TBS，被拒绝。MEP预处理组不同环境条件下的平均TBS在24 小时或TC显示相似的模式。在这两种储存条件下，与RC和LC相比，在OC下观察到样本的TBS显著降低（图2）。我们认为，对于MEP和GBL预处理方法来说，高湿度水平（RH 95%）是OC下TBS降低的主要因素。这一假设得到了Miyazaki等人的支持，他们报告说，当RH超过80%的临界水平时，使用自酸蚀预处理系统，复合树脂材料与牙本质的结合强度会下降。这些作者假设，由于较高的湿度水平，复合树脂材料与预处理表面之间的完美密封可能会被界面上的水滴破坏。这一机制似乎适用于本研究，在OC组中也发现了水滴（图6）。Miyazaki等人进一步得出结论，额外的湿度可能会干扰聚合过程，导致粘接表面留下聚合不充分的树脂涂层，从而导致粘接强度降低。高湿度这种影响可能发生在本研究的OC组中。
在两种储存条件下，MEP组的LC和RC的平均TBS没有显著性差异。LC和RC的建立条件相同，湿度为50%，但温度不同（LC：23 °C；RC：30 °C），这表明 7 °C 的温度变化对平均 TBS 的影响小于湿度差异的影响。一些研究表明，温度变化会影响复合材料的粘度和聚合收缩率。然而，只有在温度高于35 °C时才会产生显著影响。在23 °C和30 °C之间的温度值仅引起复合材料收缩率的轻微变化。因此，低温度变化可能是MEP预处理组LC和RC之间平均TBS无显著变化的决定性因素。湿度中额外的水分对树脂粘接材料的影响只能在高湿度值下观察到。Jacobsen等人证明，bis-GMA分子和高水含量之间有限的相互作用不会显著影响树脂粘接材料的聚合过程。他们认为水与bis-GMA单体之间有限的相互作用是对bis-GMA分子固化程度没有影响的一个关键原因。这一发现与我们的结果一致，对LC和RC达到了相同的湿度水平（50% RH）。如前所述，高于50%的湿度水平的显著影响可能是由于水分对预处理材料的影响，而不是对我们研究中使用的树脂粘接材料的影响。由于RC的平均TBS与LC在相同湿度水平下的平均TBS非常接近，我们认为湿度的增加是OC条件下的实验中TBS降低的主要原因。体外研究表明，当用 GBL 或 MEP 预处理时，低湿度导致复合树脂材料对 LDS 的 TBS 较高。文献显示，临床上使用橡皮障可降低口腔内湿度。这些发现表明，橡皮障在口内玻璃陶瓷修复中的应用是值得推荐的，但需要进一步的体内研究来验证这些假设。
然而，口内的粘接区域必须抵抗较高的温度和湿度，以及由于温度变化和由口内液体、食品和饮料中的酸性剂中的化学因素引起的材料疲劳。热循环模拟了这种化学和机械应力，是一种广泛使用的体外加速老化方法，用于测试粘接稳定性。在热循环过程中，粘接界面必须能够承受热水和热应力引起的树脂聚合物水解的增加，因为这会导致粘合材料界面处的反复膨胀和收缩。Asiry等人进一步提出硅烷偶联剂在粘接界面处的水解是TBS降低的关键原因，并得出硅烷促进的粘接随着暴露于口腔环境时间的延长而减弱的结论。二硅酸盐陶瓷和树脂膨胀系数的不同还会导致材料的疲劳，从而降低粘接耐久性，并导致粘接瓷块的分离。这一发现与我们的研究一致，在所有环境条件下，TC显著降低了陶瓷–树脂粘接的平均TBS，而不依赖于预处理方法。唯一例外的是，OC条件下的MEP预处理组，热循环和24小时储存的样本之间没有观察到统计学显著性差异（图2）。MEP产生的较为平滑的表面酸蚀图案可能比粗糙的GBL表面更不容易产生热应力，而粗糙的GBL表面有更高的亚表面损伤概率。
与MEP预处理组相反，热循环后，GBL组RC条件下的TBS明显低于LC组（图3）。温度的轻微变化以及GBL和TC的减弱影响可能足以超过材料的粘接能力，并降低TBS。除了在TC过程中的水解降解外，我们还假设GBL预处理的界面已经通过喷砂过程本身引起的裂纹扩展而被削弱，这使得这些样本对 TC 引起的热应力更敏感。与MEP OC组相比，这种减弱导致平均TBS明显降低，PTF数量显著增加。
本研究中口内条件的模拟显示，两种预处理方法对粘接强度都有显著影响，并且高温和高湿度会影响所研究材料的化学性质。值得注意的是，口腔条件的模拟改善了实验室研究到牙科临床实践的转化。然而，这些结果必须在临床研究中进一步验证。
• MEP预处理可作为二硅酸锂玻璃陶瓷修复体GBL处理的一种替代方法；
• 湿度的增加显著降低了复合树脂材料与经MEP和GBL预处理的二硅酸锂玻璃陶瓷的粘接潜力；
• 减少湿度有利于复合树脂对二硅酸锂玻璃陶瓷的粘接，因此，建议临床使用橡皮障。
本研究是Benedikt Höller先生的医学博士论文。本项目所研究的材料由义获嘉伟瓦登特公司提供。
暂无评论
