牙本质粘结界面混合层形成的影响因素

朱丹丹 综述，李秋红 审校

(1.四平卫生学校 口腔教研室，吉林 四平136000;2.大连医科大学 附属第一医院 口腔科，辽宁 大连116011)

自20 世纪80年代Nakabayashi 等提出“混合层”概念以来，牙本质粘结技术就取得了很大的发展并一直成为国内外口腔医学界关注的热点之一。目前的研究结果认为，影响牙本质粘结的因素有很多，其中影响混合层形成因素均会影响到牙本质粘结强度及微渗漏的形成，所以近年来，学者们做了大量研究，提出了很多改进方法，希望获得更好的粘结效果，因此，对混合层的研究就显得尤为重要。本文对牙本质粘结界面混合层的研究现状作一综述。

1 牙本质粘结

牙本质是构成牙齿硬组织的主要组成部分。牙本质主要由牙本质小管和管间牙本质构成。管间牙本质大部分是矿化的羟基磷灰石晶体及Ⅰ型胶原蛋白。而牙本质小管贯通整个牙本质，从牙髓腔向釉牙本质界呈放射状排列，其内不断有液体因小管的毛细作用而流动。牙釉质与牙本质相比，牙釉质矿化程度高，仅含有很少的有机成分和水。釉质粘结主要采用酸蚀技术，酸蚀釉质表层，增加了粘结表面积，获得树脂修复体的微机械固位，增强复合树脂与釉质粘结强度。而牙本质有机物和水含量较牙釉质多，且牙本质内含有牙本质小管，小管内液体在酸蚀作用下由于虹吸作用也可能污染粘结表面，就是这些含有较多的不利于粘结的流动性水分和不均一的粘结基质，临床对牙本质的粘结较困难。另外，牙本质在不同时期、生理、病理等条件下，其组织学结构以及矿化程度、硬度、弹性模量等机械学特性均发生改变，这更增加了牙本质粘结的复杂性;而且一些外界刺激作用也可引起小管内液体的快速流动，使牙髓产生反应。

牙本质玷污层(smear layer):牙本质在制洞时经高热磨削，切下的牙本质微屑中有机物变性，与被切断小管的溢出液、唾液和一些微生物相混合黏附于洞壁，形成牙本质玷污层，厚约1 ～5 μm，它较为稳固地粘附于牙本质上，并可进入其内部形成污染栓堵塞牙本质小管，深度可达18 μm，用一般机械冲洗难以除去。由于玷污层会减低牙本质小管的渗透性，阻止树脂粘接剂中底涂剂(primer)成分的渗入不利于粘结而必须予以去除。37%的磷酸是较为常用的牙本质表面处理方式，能有效去除玷污层而不至于造成牙本质过度脱矿［1］。

混合层(hybrid layer)的形成:有效的牙本质表面处理剂可以清除和溶解牙本质表面的玷污层以及牙本质小管口的污染栓，使得管间牙本质明显脱矿，羟基磷灰石部分溶解，其深度为几个微米，牙本质的渗透性成倍增加。由于脱矿，在牙本质表面留下一个三维的牙本质胶原网络。当含有功能单体的树脂渗入并在胶原网络中聚合后，就在牙本质与树脂的界面形成一个有树脂渗入的增强的牙本质层，这就被称为混合层，其厚度为2 ～10 μm。混合层的结构由两个连续相构成，即树脂相和胶原纤维相。两者互相渗透，当树脂发生聚合时，树脂和胶原纤维牢固地结合在一起。Nakabayashi 等［2］也证实树脂不仅渗入牙本质小管，而且渗入到管间牙本质和管周牙本质形成树脂突，成为产生牙本质粘结力的主要来源。混合层的存在也被大量扫描电镜和透射电镜的研究结果所证实［3］。

2 不同性质牙本质对粘结界面混合层的影响

根据矿化程度的不同，牙本质可分为正常牙本质和硬化性牙本质。硬化性牙本质是其结构和组成随增龄、龋病、磨耗等因素发生了生理及病理改变的牙本质，因为牙齿的牙本质一生都在承受这些影响，始终伴随着脱矿与再矿化的动态变化，导致其内部的羟基磷灰石晶体由长变短，矿化程度也相应提高，而其中由于龋坏导致的硬化牙本质又被称为龋病影响牙本质。从微观水平来看，细菌的存在、矿化的细菌基质、表面高矿化层以及矿物晶体堵塞牙本质小管［4-5］，构成了硬化牙本质的复合多层粘结基质，这可导致牙本质通透性大大下降，内在水的含量也减少，从而阻止粘结剂的渗透，导致树脂突形成减少，是使其粘结强度下降的最主要原因［6］。超微形态学研究发现酸蚀后的硬化性牙本质在去除牙本质小管后，表现留下抗酸能力强的硬化晶柱(scleraotic casts)从牙本质小管里突出，同时酸蚀的牙本质表面缺乏多孔的胶原纤维网，导致硬化性牙本质粘结形成较薄的混合层，树脂突短、少或者没有，即使有树脂突其包裹也松散，粘接强度也下降［7］。有研究报道，硬化性牙本质形成的混合层厚度明显不足，进入牙本质小管内的树脂突数量也少，甚至有的位置缺如，并认为混合层太薄、树脂突少是其粘结强度明显低于正常牙本质粘结强度的主要原因［8-10］。Ceballos、郑治国等［11-12］的研究也得出，在扫描电镜下观察显示，与正常牙本质相比，硬化性牙本质形成的混合层虽然较厚、但多孔疏松，树脂突较少，无侧枝，粘结强度较低。而李秋红等［13］的实验研究认为正常牙本质与硬化性牙本质形成的混合层厚度、形态质量没有明显差异，但粘结强度有无差异没有进一步验证。沈琳等［14］研究发现，对于龋病影响牙本质来说，混合层厚度明显增厚，但树脂突缩短变细，数量变少，中断现象较多，牙本质小管的侧枝也很少见到。

3 酸蚀系统对粘结界面混合层的影响

3.1 酸蚀方法

郑治国等［12］的实验发现全酸蚀粘结剂形成的树脂突比自酸蚀粘结剂更粗更长，形成的混合层更厚，粘结强度更强。可能是因为自酸蚀粘结剂不需要单独酸蚀处理牙齿表面［15］，而是将这一步骤结合进了酸性的粘结功能单体中，对牙本质粘结面酸蚀脱矿同时进行渗透，与酸蚀、冲洗、粘结分次完成的全酸蚀粘结剂相比，其不完全的聚合和粘结剂渗透性差可能表现的更为突出，因此会造成粘结性的下降［16-17］。但有的学者持不同观点，认为是由于材料自身的特性所决定的［18］。如Solen 等［7］研究发现，对于正常牙本质来说，自酸蚀系统形成的混合层为1 μm，全酸蚀系统形成的混合层为3 μm，自酸蚀系统的粘结强度反而更强;对于硬化性牙本质来说，全酸蚀系统形成的混合层比自酸蚀系统厚，但粘结强度无明显差异。

3.2 照酸蚀时间

Itou K、于玲等［19-20］研究认为，缩短酸蚀处理时间后，不能够使牙本质表面充分脱矿、暴露胶原纤维网，粘结界面中树脂突的长度和密度减小，牙本质粘结强度降低［21］;而延长酸蚀处理时间后，粘结界面中树脂突长度有所增加，但混合层变薄，粘结强度变化不明显或减弱。那是因为如果酸蚀深度超出树脂的渗透范围，将在脱矿的最深部出现无树脂渗入的区域，导致胶原纤维容易塌陷、变性而水解，成为粘结结构中的薄弱环节［22］。例如周丽晶等［23］研究发现用35%的磷酸处理牙本质表面15 s，形成的混合层很薄，树脂突数量少而且短小;当酸蚀时间延长至30s 后，混合层明显增厚，树脂突数量明显增加，更可以看到树脂突间的管周牙本质混合层结构出现。Nakajima 等［24］也认为延长酸蚀时间可以明显增强牙本质脱矿效果，从而增加树脂突与原纤维网之间的微机械嵌合力。但是过度酸蚀同样是不可取的。

4 操作方法对粘结界面混合层的影响

4.1 粘结剂溶剂类型

粘结剂分为水基粘结剂、乙醇基粘结剂和丙酮基粘结剂。水基粘结剂在粘结过程中水分与粘结树脂单体竞争酸蚀后暴露的牙本质胶原纤维间的空隙，使单体不能充分渗入胶原纤维网间，形成的树脂突较短较细较不规则，粘结力最弱。在目前的粘接系统中，多是把亲水性的粘结树脂单体溶解于易挥发的有机溶剂如丙酮或乙醇中。因为丙酮的挥发性最高，当运用湿式粘结时有机溶剂挥发带走胶原纤维之间的水分，有利于去除牙本质表面多余的水分，并将可聚合的单体运送至开放的牙本质小管和胶原纤维网的微孔中，与胶原纤维产生紧密的接触，并渗透进入牙本质小管形成树脂突，从而形成良好的微机械锁结作用。丙酮的亲水性及挥发性均强于乙醇，而乙醇强于水，所以也更有利于粘结剂中的亲水树脂单体渗透入胶原纤维网中形成较厚的混合层，树脂突也多。沈琳等［14］研究发现，对于正常牙本质来说，丙酮基粘接剂与乙醇基粘接剂形成的混合层厚度无明显差异，但是前者形成的树脂突长而连续，且有侧支小管的渗透;后者形成的树脂突长但不连续，侧支小管内的渗透也少。

4.2 涂布方式

Platt 等［25］认为单层涂布粘结剂形成的粘结剂层薄厚不均，覆盖不全，进而影响混合层。至少应涂双层粘结剂，才可使其穿透脱矿的牙本质全层，获得理想的混合层。邝荣等［26］也认为粘结剂每次涂布的量、涂布力度、方向、层数和固化方式均可影响粘结剂层的厚度与完整性，进而影响混合层。

4.3 粘结方法

在传统湿粘结中［27-28］，粘结剂中多添加亲水性成分，亲水性粘结剂所形成的树脂膜对水具有渗透性，而亲水性越高，粘结界面的吸水性就越强，单体渗入的深度就达不到牙本质的深度，且底部区域可因存在裸露的胶原而形成薄弱区，当粘结界面处于水环境时，这些裸露的胶原常是宿主自身牙本质来源基质金属蛋白酶降解混合点的起始点，影响了粘结效果，形成的混合层薄和树脂突的质量也下降。而相对传统湿粘结，近年来有学者［29］提出采用乙醇润湿的方法，即酸蚀冲洗后，用乙醇代替水使胶原纤维网膨胀，乙醇挥发后的空隙由粘结剂单体填满，这样所形成的粘结界面可以更好地抵抗口腔内的水解，延长粘结修复的保存时间。试验中观察到随着乙醇润湿时间的延长，微渗漏明显减少，树脂突变连续。而粘结强度接近于传统全酸蚀粘结系统的粘结强度［30］。

4.4 粘结剂酸度

Zhao SJ、廖志清等［31-32］研究认为，混合层的厚度也受粘结剂酸度的影响。在自酸蚀系统中，高酸度的粘结剂就比相对低酸度的粘结剂形成的混合层要厚，但在酸度增加的同时，粘结剂的亲水性也增加，亲水成分比率增高使形成的相对疏水的粘结层变薄，微渗漏变明显。

5 粘结界面混合层的几种不同观察方法

5.1 扫描电镜(SEM)

SEM 是研究者们最普遍采用的研究方法［5，10-12，18，20，23］。其分辨率介于光学显微镜和透射电子显微镜之间，可以利用入射电子和试样相互作用产生各种信息来成象，而且可以通过信号处理方法，获得多种图象的特殊显示方法，观察固体表面的形貌，也能与X 射线衍射仪或电子能谱仪相结合，构成电子微探针，用于物质成分分析。而且用扫描电镜观察厚块试样更有利，其在观察厚试样时，可将其放大5 000 倍以上，能得到高的分辨率和最真实的形貌。扫描电镜的景深也比较大，成像富有立体感，所以它特别适用于粗糙样品电镜样品制备的主要要求是:尽可能使样品的表面结构保存好，没有变形和污染，样品干燥并且有良好导电性能。

5.2 透射电镜(TEM)

TEM 是可以对同一微区位置形貌、晶体结构、成分(价态)进行全面分析的观察方法。常用于观察那些用普通显微镜所不能分辨的细微物质结构［3，5-6，17，21，32-33，37］。在这种电子显微镜中，图像细节的对比度是由样品的原子对电子束的散射形成的，由于电子需要穿过样本，因此样本必须非常薄。但是制片过程中是需要脱矿的，如果在不脱矿的情况下，同时又要求样本切片很薄，这点往往很难实现，导致制片困难加大，成本过高。而且在制备样品过程中要求样本充分脱水和包埋，也可造成牙本质粘结界面的厚度明显收缩，这些因素都会影响观察的准确性。

5.3 激光共聚焦显微镜(CLSM)

CLSM 是一种将光学显微镜技术、激光扫描技术和计算机图像处理技术相结合的高科技设备，它可以在整体上直观显示粘结界面的情况，对混合层的厚度进行测量，通过计算机的三维重建功能获得粘结界面的立体图像，是一种较为理想的粘接界面的研究和分析方法［14，25，29，38-41］。但是在荧光剂的标定中，必须保证所用的荧光剂不会溶解到牙本质和复合树脂中，荧光图像所反映的应该是所观察的物质，而不是任何所接触的物质，否则所获得的荧光图像将不能真实反映粘结剂在粘结界面中的渗透情况。由于激光共聚焦显微镜不但可以观察新鲜标本，避免实验样本脱水而干扰观察结果，还可以对样本进行光学切片，克服人工切片的各种不足，因而能够更准确地观察、研究活体组织［42］。

综上所述，牙本质粘结强度与粘结剂-混合层的质量即树脂突的质量密切相关，如何能增加有效树脂突的数量，减少无效树脂突的发生是十分必要的研究课题，而树脂突的数量、长度及混合层的厚度对其影响不是绝对的，所以仍然需要进一步大量的基础和临床研究，明确各种不同情况的牙本质表面处理方法对混合层的作用机制、对牙本质粘结强度的积极意义和相关性，为指导临床在各种不同情况下选择正确的粘结剂提供新的依据。

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