纤维桩表面处理改善其树脂粘接强度的研究进展

钟 波 谭建国

纤维桩是通过在复合体树脂中加入纤维成分所制成的桩材料。1990 年，Duret 等首先提出了纤维桩的概念[1]。与传统的桩核材料相比，纤维桩具有很多优势。例如纤维桩具有与牙本质相近的弹性模量，能与牙本质形成被称为“纤维桩- 树脂水门汀- 根管牙本质复合体”的同质性结构。使修复治疗后的根管内具有更为均匀的应力分布，从而降低了修复后根折发生的可能性[2]。另外，纤维桩还具有美学特性良好等优点，得到了广泛的临床应用[3]。然而，纤维桩的粘接强度尚不理想[4]。以往的研究显示，通过不同的表面处理，纤维桩的粘接强度可以得到一定程度的提高。这些表面处理方法包括使用硅烷偶联剂、喷砂、酸蚀以及低温等离子体处理等。然而，尚未找到一种完全理想的表面处理方法，能够在不破坏纤维桩表面完整性的前提下，将纤维桩的粘接强度提高到一个理想的水平[5]。本文将对纤维桩表面处理改善其树脂粘接强度这一问题的国内外研究进展及趋势做一综述。

1. 纤维桩使用中存在的问题

纤维桩在根管内的粘接强度主要取决于两个界面, 一是纤维桩/ 树脂水门汀界面，另一个是树脂水门汀/ 根管牙本质界面。研究发现，纤维桩的松动、脱落是其最常见的修复失败方式[6,7]。Ferrari等先后在一项1- 6 年及一项长达7- 11 年的回顾性临床研究结果中发现，脱粘是纤维桩使用中最主要的修复失败方式。多年来，学界一直在努力寻找提高纤维桩粘接强度的方法[4,8]。其中，表面处理研究最多，也是应用最广的一种。

2. 纤维桩的不同表面处理方法

纤维桩主要由纤维成分和树脂基质两部分组成，其表面光整，很难与树脂材料产生微机械固位。并且，环氧树脂是一类高度聚合、高度交联的有机高分子材料，其化学性质稳定，很难与树脂材料产生化学结合[5]。以上原因使得纤维桩与树脂材料之间的粘接强度尚不理想[5]。通过对纤维桩进行不同的表面处理，可以在一定程度上提高纤维桩与树脂材料的粘接强度。这些方法的主要原理在于增加微机械固位、增强化学粘接以及两者的结合[5]。现有的表面处理方法主要包括硅烷偶联、喷砂、酸蚀以及等离子体处理等。

2.1 硅烷偶联剂 目前，应用硅烷偶联剂对纤维桩进行表面处理的研究较多。然而，学界对于其是否能够提高纤维桩粘接强度仍存在很大争议。Aksornmuang 等使用硅烷偶联剂分别对玻璃纤维桩和石英纤维桩进行表面处理，结果明显提高了其与核树脂的微拉伸粘接强度[9,10]。近年来国内外的很多研究也得到了类似的结论[11-15]。另有研究显示，硅烷化可以提高纤维桩的即刻粘接强度。而冷热温度循环处理后，粘接强度会明显下降[16]。

也有很多研究显示使用硅烷偶联剂不能提高纤维桩的粘接强度[17]。Perdigao 等使用硅烷偶联剂对三种纤维桩进行了表面处理，并将处理后的纤维桩粘接于根管治疗后的离体牙中。结果显示，使用硅烷偶联剂并未提高纤维桩的粘接强度[18]。W rbas 等将硅烷偶联剂处理后的石英纤维桩粘入用牛牙本质制成的人工根管中，其粘接强度并未得到提高[19]。

2.2 树脂粘接剂 对于使用树脂粘接剂是否能够提高纤维桩粘接强度这一问题，以往研究得到了不同的结论。Aksornm uang 等分别在玻璃纤维桩与石英纤维桩表面涂布多种树脂粘接剂，并检测其对粘接强度的影响。结果发现，对玻璃纤维桩而言，当使用树脂粘接剂并进行光照固化，粘接强度得到了明显的提高；而使用树脂粘接剂不进行光照固化，粘接强度没有提高。对于石英纤维桩而言，使用树脂粘接剂明显提高了核树脂材料与纤维桩的粘接强度[9]。Ferrari 等对玻璃纤维桩使用硅烷偶联剂处理后涂布三种不同的牙本质粘接剂，并通过微拉伸实验检测核树脂材料与纤维桩的粘接强度。结果显示，使用牙本质粘接剂并未提高核树脂材料与纤维桩的粘接强度[20]。

2.3 氢氟酸 研究显示，使用氢氟酸对纤维桩进行表面处理，可以有效提高纤维桩的粘接强度。D’A rcangelo 等使用9.5%的氢氟酸对石英纤维桩表面处理15s，并将其粘接于离体上颌中切牙根管中。经过10000 次5- 55℃的温度循环和300000 次30N 的模拟咀嚼应力循环后进行拔出实验。结果显示，氢氟酸处理显著提高了纤维桩的粘接强度[12]。D’A rcangelo 认为，氢氟酸对纤维桩的表面进行酸蚀，增加了纤维桩表面的粗糙度，从而增强了纤维桩粘接界面上的微机械固位作用。Vano 及Sahafi等使用氢氟酸对环氧树脂基玻璃纤维桩进行表面处理，结果均有效提高了纤维桩的粘接强度[21,22]。然而在上述实验中，扫描电子显微镜观察结果均显示，氢氟酸处理会使纤维桩表面的纤维成分发生断裂，从而破坏了纤维桩的表面完整性，因此不推荐临床上作为常规使用。

2.4 过氧化氢溶液 过氧化氢可以使纤维桩表面的树脂基质发生溶解，暴露更多的纤维成分，同时产生大量的微小间隙。很多研究显示，使用过氧化氢溶液对纤维桩进行表面处理，可以有效提高其粘接强度[23,24]。Monticelli 等使用两种不同浓度的过氧化氢溶液对石英纤维桩进行表面处理并涂布硅烷偶联剂，结果大幅提高了流动树脂与纤维桩的微拉伸粘接强度。扫面电子显微镜观察显示，过氧化氢溶液处理使纤维桩表面的环氧树脂成分发生了溶解，形成了50μm 厚的石英纤维暴露层，暴露的纤维成分形态完整，没有遭到破坏。在粘接界面上，树脂材料进入了暴露的纤维之间，增加了微机械固位。并且，暴露的纤维可以与硅烷偶联剂反应，增强了纤维桩与树脂材料的化学粘接作用[25]。Vano及de Sousa Menezes 等利用两种浓度的过氧化氢溶液分别对环氧树脂基玻璃纤维桩及环氧树脂基石英纤维桩进行了表面处理，结果均显著提高了纤维桩与核树脂材料的粘接强度[21,26]。此外，近来有研究显示过氧化氢溶液处理可以有效提高纤维桩的粘接强度，而机械和温度疲劳循环均可以降低处理后纤维桩在根管内的剪切粘接强度[27]。

2.5 高锰酸钾、乙醇钠溶液 Monticelli 等使用高锰酸钾及乙醇钠溶液对石英纤维桩进行表面处理，结果明显提高了纤维桩与两种核树脂材料的粘接强度。扫描电子显微镜观察发现，纤维桩表面的环氧树脂发生了溶解，使纤维桩表面的纤维成分得以暴露。并且暴露的纤维成分形态完整，未发生变细或断裂。在粘接界面上，核树脂材料进入暴露的纤维之间，增强了微机械固位[28]。

2.6 喷砂及CoJet 硅酸盐喷涂 喷砂是口腔材料常用的表面粗化方法，很多研究显示喷砂处理可以有效提高纤维桩的粘接强度。D’A rcangelo 等使用粒径为50μm 的A l2O3颗粒对石英纤维桩表面进行喷砂处理，结果显著提高了石英纤维桩在离体上中切牙根管中的粘接强度[12]。Sahafi 等对玻璃纤维桩进行喷砂处理后将其与树脂水门汀粘接。剪切实验结果显示,喷砂处理显著提高了纤维桩与树脂水门汀的粘接强度。而喷砂后涂布硅烷偶联剂，粘接强度的提高更为明显。Sahafi 认为，喷砂增加了纤维桩表面的粗糙度，从而增加了粘接界面的微机械固位。然而，喷砂对纤维桩的表面结构存在着较大的破坏，且表面部分纤维发生断裂，破坏了纤维桩的表面完整性[22]。Balbosh 等对玻璃纤维桩使用50μm 粒径的A l2O3颗粒进行喷砂处理，之后粘接于单根管离体牙中，并进行7500 次5℃- 55℃的温度循环和300000 次30N 的应力循环。拔出实验结果显示，喷砂处理显著提高了纤维桩的粘接强度[29]。

Valand ro 等使用CoJet 系统对石英纤维桩进行了硅酸盐喷涂处理，结果显著提高了纤维桩的微拉伸粘接强度[30]。Valandro 认为，Cojet 系统可以增加纤维桩表面的粗糙度，从而增加了微机械固位作用。同时镶嵌入纤维桩表面的二氧化硅颗粒可以与硅烷偶联剂反应，增加了纤维桩表面与树脂水门汀的化学粘接作用。

2.7 低温等离子体处理及紫外线照射 近年来，一些新的物理方法渐渐地被应用到了纤维桩的表面处理上。这些方法大都具有处理有效而温和的特点，有望成为表面处理提高纤维桩粘接强度这一问题未来的发展方向。低温等离子体处理和紫外线照射是其中具有代表性的两种表面处理方法。Yavirach 等通过激发O2、A r、N2以及He+N2等气体产生低温等离子体，分别对一种环氧树脂基石英纤维桩和一种甲基丙烯酸树脂基玻璃纤维桩进行表面处理，结果显著提高了纤维桩与核树脂材料的粘接强度[31]。Yavirach 认为，等离子体处理使纤维桩表面的环氧树脂基质发生了活化，在表面引入了自由基和一些活性基团。这些表面活性成分可与核树脂材料发生化学反应，从而增强了纤维桩与核树脂材料之间的化学粘接作用。此外，Zhong 等通过短时间的紫外线照射，有效提高了玻璃纤维桩与树脂水门汀的微拉伸粘接强度。Zhong 认为，紫外线照射具有与等离子体处理类似的作用，可以使纤维桩的树脂基质表面产生自由基及含氮、氧的活性基团，从而增强了纤维桩与树脂水门汀的化学结合[32]。

3. 展望

纤维桩具有众多优点，临床应用越来越为广泛，而粘接强度不足成为了纤维桩修复治疗后的一大隐患。只有通过提高纤维桩的粘接强度才能有效提高纤维桩修复治疗的远期成功率。目前，表面处理是最有效的提高纤维桩粘接强度的方法。而现有的表面处理方法或是对纤维桩粘接强度的提高十分有限，或是会使纤维桩的表面完整性遭到破坏，自身机械强度下降，并不理想。因此，寻找新的表面处理方法，在不破坏纤维桩表面完整性的前提下将纤维桩的粘接强度提高到一个理想的水平是十分必要的。低温等离子体处理及短波紫外线照射等物理处理方法温和而有效，有望在将来成为广泛应用的纤维桩表面处理方法。此外，现有的测试纤维桩粘接强度的力学实验方法很多，尚无统一规范的标准，而不同的试验方法对粘接强度的测试结果会有一定程度影响。因此，规范和统一纤维桩粘接强度研究中所使用的力学实验方法也是十分必要的。

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