不同树脂粘结剂及硅烷偶联剂对玻璃纤维桩与牙本质粘结强度的影响

许 诺，胡书海，杨 洋，任 翔，左恩俊

(大连医科大学 口腔医学院 口腔修复工艺教研室，辽宁 大连 116044)

对于经过根管治疗并且有大面积牙体组织缺损的患牙，桩核-冠修复治疗方法能够有效地恢复其形态和功能，并且可保护剩余牙体组织。纤维桩以其机械性能佳，弹性模量与牙本质近似，修复后不易根折[1]，可二次再修复等卓越的优点被临床医生广为应用。临床应用研究显示：纤维桩修复失败多为粘结失败[2,3]。对纤维桩的表面处理和树脂粘结剂的选择是获得粘结成功的关键。目前对纤维桩表面进行硅烷化处理已经成为临床应用纤维桩时的常规操作，但对市售的单组份预水解型及双组份即刻水解型硅烷偶联剂的处理效果是否存在差异，尚少有报道。另外，对于全酸蚀、自酸蚀以及近些年出现的无需单独酸蚀处理的自粘结三大类树脂粘结系统，哪种粘结系统能够形成更优秀的混合层，进而达到更大的粘结强度仍然存在争议。本实验选择两种不同组份硅烷偶联剂和三种不同类型树脂粘结剂对纤维桩进行表面处理并与牙本质进行粘结，通过比较玻璃纤维桩与牙本质的粘结强度大小，分析和探讨不同硅烷偶联剂和树脂粘结剂对玻璃纤维桩与牙本质粘结强度的影响，以期为临床进行纤维桩修复时合理选择应用修复材料提供参考。

1 材料和方法

1.1 材料与仪器

离体单根管前牙24颗，玻璃纤维桩(RTD公司，法国)；过氧化氢(沈阳市试剂五厂)；帕娜碧亚F粘结系统(Kuraray公司，日本)；RelyX Unicem (3M公司，德国)；DUO-LINK粘结系统(Bisco公司，美国)；硅烷偶联剂Monobond-S(易获嘉公司，列支敦士登)；硅烷偶联剂 Porcela Bond Activator(Kuraray公司，日本)；光固化机(3M公司，德国)；体视显微镜(南京江南永新光学有限公司)；慢速金刚石切割机(沈阳科晶设备制造有限公司)；电液伺服疲劳试验机(岛津公司，日本)。

1.2 实验方法

1.2.1 样本制备：选择24颗近期拔除的冠根比例完好、无龋坏、根长近似的单根管前牙。去除牙冠，经常规根管治疗后于1%氯亚明溶液中室温保存1周。用RTD公司提供的根管预备钻预备根管，深度12 mm左右。取24根直径为1.6 mm的MATCHPOST玻璃纤维桩于24%过氧化氢中浸润10 min，超声清洗干燥，涂布硅烷偶联剂放置10 s后，按说明书用树脂粘结剂将其粘固至根管内。用自凝树脂将各牙根包埋于PVC型圈内。于室温保存24 h后，用慢速金刚石切割机将每颗样本牙根垂直于牙体长轴切割出3个3.0 mm厚的片段作为测试样本。

1.2.2 实验分组：根据涂布硅烷偶联剂的不同将24颗离体牙随机均分为两组：A组(涂布双组份硅烷偶联剂组)和B组(涂布单组份硅烷偶联剂组)；根据所用树脂粘结剂的不同再将两组各随机均分为3个亚组： RU组(RelyX Unicem自粘结组)、PF组(Panavia-F自酸蚀组)和DL组(DUO-LINK全酸蚀组)。即本实验共分为A-RU、A-PF、A-DL、B-RU、B-PF和B-DL 6个实验组(n=12)。

1.2.3 推出测试及强度计算：将所有测试样本于万能试验机上，用不锈钢加载模具，以1.0 mm/min的加载速度进行推出测试，直至桩片从根片中完全脱出。记录下应力-应变曲线，用最大推出力值与粘结面积的比值作为测试样本的粘结强度，以MPa表示。

1.3 体视光学显微镜观察

将所有测试样本于20倍体视光学显微镜下，观察其断裂面的形貌，分析并记录所有样本的破坏模式。按以下标准进行分类：①Ⅰ类：桩表面无粘结剂覆盖；②Ⅱ类：桩表面被粘结剂部分覆盖；③Ⅲ类：桩表面被粘结剂完全覆盖；④Ⅳ类：牙本质内聚破坏。

1.4 统计学方法

采用SPSS13.0统计软件对实验数据进行双因素方差分析及多重比较(α=0.05)。

2 结 果

实验结果见表1。实验数据经双因素方差分析的结果显示：硅烷偶联剂(A组与B组比较，P=0.014)和树脂粘结剂(RU组、PF组与DL组比较，P=0.000)两因子均显著影响粘结强度,但两因子间不存在交互作用(P=0.079)。应用多重比较分析显示：不同树脂粘结剂组每两组间比较差异均具有显著性意义(P<0.05)。

表1 玻璃纤维桩与牙本质间的粘结强度

Tab 1 Push-out bond strength of glass fiber post to root dentin

表1 玻璃纤维桩与牙本质间的粘结强度

A、B组间比较，F=6.337，P=0.014；RU、PF与DL组比较，F=17.441，P=0.000

树脂粘结剂硅烷偶联剂A (双组份)B (单组份)RU (自粘结)9.49±4.2614.80±5.17PF (自酸蚀)8.59±3.83 9.78±4.77DL (全酸蚀)5.22±1.69 5.71±2.71

推出实验后实验样本的破坏模式见表2。各实验组的样本均以发生Ⅱ类破坏模式为主，仅有少量样本发生了Ⅰ类和Ⅲ类破坏。实验各组均无牙本质内聚破坏。

表2 测试样本的破坏模式分类

3 讨 论

目前，多种纤维桩的表面处理方法均能够提高玻璃纤维桩与树脂粘结剂的粘结力。其中化学处理法可以使粘结界面形成良好的化学匹配和化学粘结，进而增强了粘结效果。常用化学处理法包括酸蚀法和硅烷化处理法。各类酸蚀法中，过氧化氢溶液浸泡法已经被公认为是玻璃纤维桩与石英纤维桩进行表面处理的有效方法[4]，而且该方法不会破坏纤维本身的结构，维护了纤维桩机械性能。过氧化氢溶液能够均匀地溶解纤维桩表面的环氧树脂结构，使得玻璃纤维充分暴露，提高了纤维与粘结树脂的接触面积，增强了纤维桩与牙本质的粘结强度[5]。硅烷偶联剂可以增强纤维桩的表面湿润性,使桩与树脂之间实现更好的化学粘结,提高粘结强度[6]。现今硅烷化处理已成为临床应用纤维桩时的常规操作，但由于硅烷偶联剂只与纤维桩中的玻璃纤维形成化学键，而与基质不能产生化学反应[7]，这就要求在硅烷偶联剂的处理之前应先对纤维桩表面进行处理，使其玻璃纤维尽可能多的暴露。酸蚀法被公认为对玻璃纤维桩与石英纤维桩进行表面处理的有效方法。因此，本实验选择用过氧化氢溶液浸泡与硅烷化联合处理纤维桩。

目前，应用于口腔临床的硅烷偶联剂是一种有机硅化合物，分为单组份预水解型与双组份即刻水解型两种。单组份偶联剂预先将硅烷处理剂与酸催化剂混合，并加入溶剂降低硅烷浓度，防止硅烷单体多聚缩合；而双组份偶联剂在使用之前才将硅烷处理剂与酸性催化剂混合使用。曾有实验显示硅烷偶联剂无提高纤维桩与树脂水门汀粘结力的作用[8]。本实验的结果显示单组份偶联剂Monobond-S 处理效果较好，且与双组份偶联剂差异有显著性意义(P<0.05)，此结论与Goracci等[9]的研究结果一致。Blum等[10]学者指出，偶联剂水解后发挥偶联作用的是水解液中大部分单体和少量的齐聚物，当大部分单体发生缩合后，偶联剂的作用效能就会降低。偶联剂使用的最佳时间是在偶联分子水解之后，大量聚合物形成之前。作者推测单组份预水解硅烷偶联剂采用了催化效能较低的催化剂，使得偶联剂水解后的单体自聚过程较为缓慢，更好的发挥了其偶联作用。而双组份即刻水解硅烷偶联剂采用了催化效能高的催化剂，当两种组份混合水解后单体的自聚反应迅速，大部分单体过快的缩合便会影响偶联效能的发挥。对于硅烷化处理：处理剂的组成(pH，溶液浓度，分子体积)、使用操作的精细程度、溶液的挥发等都能很大程度影响处理的效果。

比较本实验三种树脂粘结系统的粘结强度可知：RelyX Unicem自粘结组最高，其次为Panavia-F自酸蚀组，最后为DUO-LINK全酸蚀组，并且各组间差异均有统计学意义，与Goracci[11]的研究结果相符。有研究表明酸性条件更能够增加硅烷偶联剂和无机物表面的反应强度[12]。RelyX Unicem系统在本实验中其粘结强度最强，可能跟其自酸蚀功能的发挥依赖的磷酸酯多功能单体有关，该单体中的磷酸基团在水解完成酸蚀作用的同时也为硅烷偶联剂提供了酸性环境，使偶联剂迅速释放出活性硅烷分子，加强了偶联作用[13]，从而增强了粘结效果。而Panavia-F、DUO-LINK系统的树脂基质中不含有酸性单体，因此粘结效果相对较弱。另外Panavia-F的粘结的强度不如RelyX Unicem系统，可能是由于该树脂相对来说流动性较差，聚合收缩强，靠近根尖部容易产生气泡，或固化不全等原因导致的。与DUO-LINK系统相比，Panavia-F系统中的酸蚀体系呈弱酸性，可以避免象全酸蚀系统的酸蚀体系造成的牙本质过度脱矿和胶原纤维的塌陷，使粘结剂充分渗透，粘结力更高。并且自粘结系统酸蚀后无需冲洗，使牙本质钙离子浓度相对较高，与粘结剂中磷酸基团的化学结合力增强，从而使粘结力更高。HEMA(甲基丙烯酸-β-羟基乙酯)在自酸蚀粘结系统的粘结处理剂中,能够起到稳定并膨润胶原纤维的作用，并较完整地保存胶原纤维网中的空隙，有利于粘结树脂的渗透，增加了粘结力[14]。而DUO-LINK全酸蚀系统湿粘结理论，保持牙本质表面适度湿润，胶原纤维蓬松，利于树脂的渗透[15]。但是由于牙面湿润，残留的水分可能与亲水性树脂单体HEMA等争夺空间，甚至可能阻碍混合层中的树脂单体发生聚合，导致粘结界面的乳浊状聚合,影响了其粘结性效果[16]。另外，DUO-LINK系统粘结效果相对差也可能跟其树脂水门汀的表面润湿性不好，凝固时间快有关。

从测试完成后的破坏类型来看，主要破坏类型为混合破坏。具体到各实验样本的破坏模式以树脂粘结剂>50%的覆盖于纤维桩表面的为多，这说明了牙本质界面，仍是纤维桩粘结中较为主要的薄弱界面。但是此结果和许多临床观察到得结果有所差异[2]，这可能和本实验的测试时间和实验条件有关。首先，本实验是在纤维桩粘固24 h后便进行推出实验，而临床观察多以年为时间单位。其次，由于实验条件限制，本实验没有进行疲劳试验和冷热循环来模拟临床上的口腔环境，这也可能是本实验结果与临床观察结果不同的原因之一。因此，在今后的研究中应完善实验条件，来进一步评价纤维桩的表面处理效果、牙本质的处理方法的优劣以及树脂粘结剂的粘结效果。

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