不同粘结剂对两种椅旁CAD/CAM全瓷材料粘结强度影响的实验研究

李 娟，章非敏，胡 建

牙科椅旁计算机辅助设计和辅助制作(computer aided design/computer aided manufacturing， CAD/CAM)的技术已成为口腔修复体制作的一个重要发展方向[1]，各种可切削材料的研发也是CAD/CAM技术发展的重要组成部分。传统临床上主要用于牙体修复的可切削材料分为两大类：以常用的玻璃陶瓷Vitablocs MarkⅡ为代表的陶瓷材料和以3M优韧瓷为代表的树脂材料。近年来，出现了一类树脂-陶瓷复合材料，该类复合体由不同含量的树脂及无机陶瓷成分组成，结合了树脂和陶瓷的优点[2]。2012年，维他公司推出弹性瓷Vita Enamic就是其中的代表，系陶瓷网络构架的基础上渗透了树脂网络，可能有助于改善修复体的粘结效果，但是目前对于Enamic粘结强度的研究比较少[3]。

本研究比较临床常用的三种粘结系统(Panavia F、RelyX Unicem和RelyX Veneer)对Vitablocs MarkⅡ与Vita Enamic可切削陶瓷的粘结强度，为临床应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料和仪器

1.1.1 两种椅旁CAD/CAM全瓷材料(Vita zahnfabrik，德国) Vita Enamic：主要基质为长石质瓷及氧化铝；填料类型为UDMA及TEGDMA，填料质量分数约为14%；Vitablocs MarkⅡ：主要基质为长石质，无填料。

1.1.2 三种粘结系统 Panavia F(Kuarary，日本)、RelyX Unicem(3M ESPE，美国)、RelyX Veneer(3M ESPE，美国)。

1.2 瓷试件的制备

流水下用低速切割机将Vita Enamic、Vita MarkⅡ瓷块切割成片状，长度、宽度、厚度分别为3.5、3.0、2.0 mm。两种瓷试件分别制备60个，再随机分为6组(n=10)，以360、600、800目水砂纸依次打磨，蒸馏水超声清洗10 min后，以4% HF处理40 s，超声清洗30 s，压缩空气吹干，再涂布硅烷偶联剂Cleafil Porcelain Bond Activator，1 min后吹干备用。

1.3 牙体试件制备

1.4 粘结试件制作

用2 mm直径圆孔的单面胶带粘于牙本质试件表面，限定粘结面积，胶带厚50 μm。然后按照Panavia F、RelyX Unicem、RelyX Veneer三种粘结剂的使用说明书要求分别将制备好的两种瓷试件和牙本质试件粘结，每个试件的粘结均用500 g砝码将瓷试件与牙本质试件轻压就位并保持1 min，以确保粘结剂的厚度一致。所有试件涂布粘结剂后，光照2 s用探针去除多余的粘结剂，试件用光固化灯分别从上方和前后、左右进行光照(所有操作均由一人完成)。

处理方式如下：

Panavia F—等量A、B液混合，涂布牙本质试件表面，放置30 s后吹干。等量A、B膏调和10 s，粘结试件，每个粘结面光照20 s。

RelyX Veneer—牙面用磷酸处理15 s，冲洗吹干，涂擦2层Singlebond Universal于牙体表面20 s，轻吹5 s。瓷试件表面涂布树脂水门汀，牙本质试件就位，毛刷去除多余水门汀，光照每个面30 s。

RelyX Unicem—试件无须做特别处理，粘结剂在专用调和器中调匀后，进行粘结，每个面光照20 s。

1.5 冷热循环与强度测试

所有粘结试件放置30 min后37 ℃水中保存24 h，每种粘结剂组再随机分成冷热循环组(标记为冷热组)及37 ℃水浴组(标记为水浴组)。冷热组置于自动冷热浴循环仪中循环3 000次，每循环一次，试件分别在5 ℃和55 ℃冷热水中各停留30 s。水浴组仅37 ℃水浴50 h。所有的试件包埋于自凝塑料中，制作成直径3 cm，高3.5 cm的柱状，注意不能污染粘结面。试件置于INSTRON万能材料实验机，交叉头下降速度0.5 mm/min，施力方向与瓷试件粘结面平行，以破坏时最大载荷除以粘结面积计算粘结强度。

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1.6 统计学分析

2 结 果

三种粘结系统对两种试件的粘结强度测量值如表1所示。

2.1 两种全瓷材料组间对比

由表1可见，无论是冷热组还是水浴组，三种粘结剂对于两种CAD/CAM全瓷材料的粘结强度均为Vitablocs MarkⅡ>Vita Enamic，差异有统计学意义(冷热组，PPanavia F<0.001，PRelyX Veneer<0.001，PRelyX Unicem<0.001；水浴组，PPanavia F<0.001，PRelyX Veneer<0.001，PRelyX Unicem<0.001)。

表1 三种粘结系统对两种试件的粘结强度测量值Tab.1 Bonding strength measurements for two all-ceramic materials in three bonding systems MPa

2.2 三种粘结系统比较

由表1可见，无论是冷热组还是水浴组，不同粘结剂对Vitablocs MarkⅡ及Vita Enamic的粘结强度均为Panavia F>RelyX Veneer>RelyX Unicem，差异有统计学意义(冷热组，PVitablocs Mark Ⅱ<0.001，PVita Enamic<0.001；水浴组，PVitablocs Mark Ⅱ<0.001，PVita Enamic<0.001)。

冷热组中不同粘结剂对Vitablocs MarkⅡ的粘结强度：Panavia F>RelyX Veneer>RelyX Unicem，差异有统计学意义(P<0.05)。不同粘结剂对Vita Enamic的粘结强度：Panavia F>RelyX Veneer>RelyX Unicem，差异有统计学意义(P<0.05)。

水浴组中Panavia F>RelyX Veneer>RelyX Unicem，差异有统计学意义(P<0.05)。不同粘结剂对Vita Enamic的粘结强度：Panavia F>RelyX Veneer>RelyX Unicem，差异有统计学意义(P<0.05)。

2.3 冷热组与水浴组比较

冷热组同种粘结剂与对应同种试件之间的粘结强度值较水浴组低(P<0.05)。

3 讨 论

近几十年来，椅旁CAD/CAM在口腔修复领域迅速地普及，其进一步的发展需要配套使用的可切削材料的支撑[4]。其中玻璃基陶瓷，如长石质陶瓷、白榴石陶瓷及二硅酸锂陶瓷等已经得到广泛的应用。本研究使用的Vitablocs MarkⅡ是长石质陶瓷，它具有较好的力学性能和美观性，但其脆性大，可切削性能相对较差，上釉的过程需要烧结加工，粘结过程也需要特殊处理[5]。

复合树脂因为具有较好的美观、优越的加工性能以及良好的粘结性能和与牙体相接近的物理性能而备受关注，但其耐磨性差和强度不足等缺陷也限制了复合树脂的进一步应用[5]。树脂陶瓷复合体是一种新型的牙体修复材料，它具有良好的理化性能与美学特性[6]。近年来，树脂陶瓷复合体的产品大量出现，在临床中的使用越来越广泛。其中，弹性瓷Vita Enamic是将高分子树脂基质(UDMA、TEGDMA)渗透进入长石质陶瓷中形成双重的网状结构[7]。本研究使用的复合体Vita Enamic具有良好的物理性能：它的挠曲强度为200～300 MPa，较充填用的复合树脂强度高；弹性模量约为30 GPa，断裂韧性KIC为MPa/m2，更接近天然牙本质的弹性模量(18 GPa)，而低于渗透陶瓷和玻璃陶瓷(61～67 GPa)[8-10]。

目前推荐采用树脂类水门汀对树脂陶瓷复合体进行粘结。普通陶瓷等其他材料通过树脂水门汀与牙体粘结需要特殊处理，而树脂水门汀与树脂陶瓷复合体成分近似，两者之间更易于形成化学结合[11]。此外，还有研究表明喷砂、氢氟酸和硅烷耦联剂处理能提高复合体的粘接强度，使用树脂类水门汀粘接强度为40～50 MPa，仅使用氧化铝喷砂粘接强度也能达到30 MPa，高于对普通陶瓷的粘结强度[12-13]。

本实验结果提示，在37 ℃水浴及冷热循环条件下，三种粘结剂对于Vitablocs MarkⅡ及Vita Enamic的粘结强度均为Panavia F>RelyX Veneer>RelyX Unicem。这是由于Panavia F含有磷酸类单体MDP，MDP可以溶解切削微粒子层，通过自身扩散，渗透到陶瓷，使陶瓷表面产生树脂浸润层，树脂浸润层与流体树脂结合成一个整体，以提高陶瓷的粘结强度。而经过水浴之后，粘结强度没有明显下降，这可能是由于MDP提高了陶瓷和树脂粘结剂之间化学结合的抗水性，产生良好的机械锁合作用[14]。RelyX Veneer是一种光固化型树脂粘结材料，主要用于玻璃陶瓷贴面的粘结，特别是在牙釉质粘结中表现出极佳的粘结强度。本实验中它与弹性瓷和Vitablocs MarkⅡ的粘结强度，表现居中，可能与粘结底物为牙本质有关。而RelyX Unicem属于将酸蚀和预处理及粘结操作合为一步的第七代自粘结树脂粘结剂，具有操作简便、省时等优点，无需配套粘结剂和牙本质表面处理，在保留玷污层状态下，就可以达到与牙本质良好的粘结强度，其粘结机制被解释为依靠酸性单体与羟基磷灰石之间的化学反应，不需要通过酸蚀形成微机械固位，也被称为零酸蚀粘结剂[15]。有文献表明，RelyX Unicem与牙本质接触面只形成少量的短树脂突[15]。也正因为如此，其与弹性瓷和Vitablocs MarkⅡ的粘结强度均为最低。

在本实验中，三种粘结剂对Vitablocs MarkⅡ的粘结强度均高于Vita Enamic，这与之前的预测相反。推测的原因可能是弹性瓷中陶瓷占比约为86%，其中还含有部分不易被氢氟酸酸蚀的氧化铝，因此所形成的酸蚀孔隙占比小于Vitablocs MarkⅡ。

粘结剂在口内使用过程中，受到了唾液、温度变化及咀嚼力等多种因素的长期作用，会产生一定程度的老化。其中，温度的循环变化会影响树脂材料的颜色、表面性能、力学性能等[16]。水浸泡下的冷热老化实验是口腔材料学中常用的体外实验方法之一[17]。研究表明，温度升高时,高分子链运动加剧可以引起高分子链的热降解或者基团脱落；而温度降低时，高聚物通过链段的微布朗运动使其凝聚态结构经历了从非平衡态过渡的弛豫过程,这个过程可能会影响材料的力学性能[18]。同时,由于不同材料的热胀膨系数存在差异,冷热变化会使界面处出现反复的膨胀收缩，产生界面应力，这会破坏基质和填料间的结合,致使树脂成分释出,加重材料表面性能衰落。另外，温度的增高还会进一步加速材料的氧化反应,而加剧其老化过程[19]。本实验结果显示，冷热循环老化实验较单纯的水浴老化实验，更容易降低粘结剂与试件之间的粘结强度值，与真实口腔环境接近，因此评估粘结强度时应建议尽量采用冷热循环老化实验。

本课题组前期研究表明[20]，Vita Enamic比Vitablocs MarkⅡ表现出更优越的机械学强度，而且由于Vita Enamic含有树脂成分，在缓冲应力方面有着更大的优势。这提示我们，在临床工作中，对于后牙承受咬合力较大的冠和高嵌体等修复体可以选择Vita Enamic；在进行前牙及后牙贴面修复时，可以选择Vitablocs MarkⅡ，且尽可能选择粘结强度更高的粘结剂Panavia F。