疏水树脂层增加一步法通用型粘结剂粘结强度的实验研究

王林红 陈云芳 陈建萍 杨帆

牙科通用型粘结剂（universal adhesive，UA）是迄今为止最新型的牙科粘结剂类型。瓶装的UA包含了酸蚀剂、底漆、粘结剂、引发剂及溶剂等成分，集酸蚀、偶联、粘结等诸多功能于一体，在临床上应用广泛[1]。目前临床上约有14种商品化的UA在使用，但不同品牌粘结剂的粘结强度差异较大，且其长期稳定性仍有待商榷。根据临床操作程序分类，UA可分为两步法和一步法两种。与两步法UA相比，一步法UA的粘结强度相对较弱，长期稳定性较差[2]。G-Premio Bond（GP）是一种不含2-羟乙基甲基丙烯酸（2-hydroxyethyl methacrylate，HEMA）的一步法UA。GP的粘结强度较低主要是因为在这类不含HEMA的一步法粘结剂容易发生相位分离[3]。多项研究表明，可通过两次应用粘结剂或者附加额外应用一层疏水树脂层的方法来提高一步法UA的粘结强度[4-6]。另外，在粘结剂中加入氟离子或者锌离子等具有生物活性的成分是否会影响其粘结性能仍需进一步明确；而且氟离子具有抗菌、预防继发龋的发生及促进再矿化的作用[7]，锌离子能抑制金属基质蛋白酶的活性，减少混合层内胶原的降解，抑制脱矿并促进再矿化[8]，若粘结剂中含有的氟离子和锌离子能够逐渐缓慢释放，将大大降低继发龋的发生，在临床上具有重大的应用价值。因此，本研究旨在观察在使用GP的基础上，附加使用一种含有氟化锌的生物活性疏水树脂层，观察其能否提高GP的粘结强度，为临床上UA的选择及应用提供参考，现报道如下。

1 材料和方法

1.1 材料和分组 选择3种商品化的UA为研究对象，分别为G-Premio Bond（GP，日本GC公司），Scotchbond Universal（SB，美国3M公司），Clearfil MegaBond2（MG2，日本Kuraray公司）。疏水树脂BZF21为日本GC公司产品，其主要成分为二甲基丙烯酸酯单体、甲基丙烯酸缩水甘油酯（bisphenol A diglycidyl methacrylate，Bis-GMA）、氨基甲酸酯二甲基丙烯酸酯（urethane Dimethacrylate，UDMA）、光引发剂、氧化硅填料以及氟化锌。本实验分为4组：GP组、GP+BZF21组、SB组、MG2组，其中GP和SB是一步法UA，MG2是两步法UA，SB、MG2在本实验中用作对照。

1.2 标本制备和粘结 选择32颗健康无龋坏的第三磨牙（在浙江省人民医院牙科门诊拔除，拔除后立即保存在0.5%氯胺溶液中，在3个月内使用）用于本实验。将32颗牙齿随机分成4组，每组8颗，其中6颗用于微拉伸试验，2颗用于观察树脂-粘结剂-牙本质界面。用石膏打磨机去除牙釉质及表浅的牙本质层，确认没有牙釉质的残留，再用600目碳化硅砂纸在流水冷却下抛光60 s，预备出统一的牙本质粘结面玷污层。按照各组粘结剂的使用说明书操作，其中GP+BZF21组的操作方法为根据操作说明在使用GP后，附加涂布一层BZF21，轻吹均匀后光固化10 s，最后在牙本质表面用复合树脂(Clearfil AP-X,日本Kuraray公司)修复。所有的标本光固化后储存在蒸馏水中，并放于37℃恒温箱24 h后分别进行各项检测。

1.3 微拉伸试验 将制备好的标本用慢速切割机（I－somet，美国Buehler公司）在流水冷却下切割成大约1 mm×1 mm的树脂-粘结剂-牙本质小棒，每颗牙齿随机选取4根位于牙本质上方的小棒，并将其用胶水粘在特制的夹具上，用微拉伸测试仪（EZ-S，日本Shimadzu公司）以1 mm/min的速度做拉伸试验，直到断裂发生，记录数据值，用游标卡尺测量断裂面的长度和宽度，计算其截面积，并最终计算得到其粘结强度。

1.4 断面模式分析 收集做完微拉伸后的标本，固定在铝制板上，干燥后喷金150 s（E-1030，日本Hitachi公司），扫描电镜（SEM，S-4000，日本 Hitachi公司）下观察其断面的结构。其断面失败模式分为粘结失败、牙本质内或树脂内的内聚失败、混合失败。

1.5 树脂-粘结剂-牙本质界面结构分析 每组选择2颗牙齿，按照平行于牙体长轴的方向切割成约2 mm厚度的牙片，选取位于牙体中间的两片牙体组织，分别用600、800、1 000目碳化硅砂纸在流水冷却下打磨抛光，并用超声清洗1 min，然后分别用6、3、1 μm的金刚石抛光膏(美国Buehler公司)在抛光软布中进一步精抛，并每次用超声清洗3 min，随后在1 mol/L的盐酸溶液中处理30 s，清水冲洗后再在5%的次氯酸钠溶液中处理5 min，并用清水冲洗，标本在空气中干燥24 h后喷金150 s，在扫描电镜下观察其微观结构。

1.6 统计学处理 采用SPSS 20.0统计软件。计量资料以 表示，多组比较采用单因素方差分析，两两比较采用LSD-t检验。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 各组粘结强度比较 微拉伸试验显示，GP组、GP+BZF21组、SB组、MG2组粘结强度比较差异有统计学意义（P＜0.05）。GP+BZF21组、SB组、MG2组粘结强度均大于 GP组（均 P＜0.05），GP+BZF21组与SB组、MG2组比较差异均无统计学差异（均P＞0.05）。各组粘结强度比较见表1。

表1 各组粘结强度比较（MPa）

2.2 各组断面模式分析 GP组有87.5%的断裂发生在粘结层。扫描电镜下可看到GP组中粘结失败的牙本质部分可见明显的混合层结构，划痕上方可见大量大小不一的气泡，未见牙本质小管的暴露。GP+BZF21组牙本质内或树脂内的内聚失败比例为33.33%，粘结失败为58.33%，混合失败为8.33%，其中牙本质部分的粘结失败主要发生在粘结剂和树脂之间，断面可见多个牙本质小管被树脂突堵塞，很少有气泡出现。在SB组和MG2组中，粘结失败发生率较低，更多的为混合失败。SB组中断裂主要发生在混合层顶部和树脂之间，断面所有牙本质小管均被树脂突所堵塞，气泡较罕见。MG2组中大部分断裂发生在粘结层内部或粘结层与复合树脂之间，断面未见牙本质小管暴露及气泡的出现。各组断面模式牙本质部分扫描电镜下典型表现见图1。

图1 各组断面牙本质部分扫描电镜下典型表现（a为GP组；b为GP+BZF21组；c为SB组；d为MG2组；×3 000）

2.3 各组树脂-粘结剂-牙本质界面结构分析 GP组粘结层厚度不均匀且较薄，树脂突数量较少，且大部分都很短。GP+BZF21组可见粘结层厚度增加且较均匀，树脂突数量也增加了。在SB组中，在树脂-牙本质界面处可以观察到致密的粘结层和较长的树脂突。在MG2组中，树脂突长且多。各组树脂-粘结剂-牙本质界面结构扫描电镜下典型表现见图2。

3 讨论

图2 各组树脂-粘结剂-牙本质界面结构扫描电镜下典型表现（a为GP组；b为GP+BZF21组；d为SB组；d为MG2组；×1000）

牙科粘结剂是各种化学成分、单体形成的复杂的混合物，粘结性能取决于其化学成分和粘结对象、临床操作方法等，特别是某些特殊功能单体的配方，在键合效能、耐久性和生物相容性方面起着重要的作用[9]。相较于第五代、第六代粘结剂，UA因简化了临床操作步骤、减少了术后牙本质敏感、扩大了粘结适用范围等优势，在临床上应用越来越广泛。但就目前临床应用效果而言，不同品牌的UA其粘结强度差异较大[10]。在本实验中，GP、SB、MG2都是含10-甲基丙烯酸二氢甲酰氧基磷酸酯（10-methacryloyloxydecyl dihydrogenphosphate，10-MDP）单体的通用型粘结系统，GP和SB为一步法UA，MG2是两步法UA并且是目前被认为是临床效果最好的UA之一，在各类粘结研究实验中通常被用来作为研究对照的金标准[11]，因此本实验选择了SB和MG2作为对照。

GP是一种以丙酮和水为溶剂的且不含HEMA的通用型粘结体系，含有10-MDP和4-甲基丙烯酰氧乙基偏苯三甲酸（4-methacryloyloxyethyl trimellitic acid，4-MET）单体，其与牙本质表面的钙离子发生化学结合形成稳定牢固的Ca-4-MET和Ca-10-MDP结构[12]。但相较于SB和MG2，其亲水性较强，在这种不含HEMA的粘结体系中，在粘结过程中往往会发生相位分离而导致粘结失败，因为在涂布粘结剂的时候需要强烈的空气促使粘结剂中溶剂挥发，而溶剂挥发的时候由于粘结界面中大量的疏水性单体的存在往往会导致大量气泡产生并且很难清除。而这些大量存在的气泡会成为粘结界面里最薄弱的地方而导致粘结失败。在本研究中亦是如此，在GP粘结失败的断面在扫描电镜下可看到大量大大小小的气泡的存在。

本研究发现使用GP后附加应用BZF21其粘结强度明显提高。已有相关文献证实附加应用的疏水性树脂层能显著提高UA的粘接性能[13]。分析其原因，首先，附加使用的疏水树脂层可能增加了单体向聚合物的转化率和交联量，而交联量的增加与粘结强度显著相关[14]。Bis-GMA、UDMA是疏水树脂层BZF21中的主要成分，也最常被用作交联剂，可以给粘结剂提供优良的机械强度并与复合树脂形成紧密连接，及减少聚合收缩[9]。从断面模式分析可观察到断裂界面的气泡明显减少，认为疏水树脂层BZF21可以渗透到牙本质混合层划痕上方的气泡区，与牙本质上的气泡区混合，从而显著减少气泡的数量，并形成致密的粘结层从而增加粘结强度。其次，附加使用疏水树脂层可以显著地增加粘结层的厚度，增厚的粘结层可以有效的缓解分散树脂聚合收缩产生的应力，减少粘结剂-树脂界面之间缝隙的形成。在本实验中应用BZF21明显增加了粘结层的厚度，这种均匀、致密、较厚的粘结层能显著降低复合树脂在固化过程中产生的收缩应力，并能显著地吸收树脂聚合收缩的应力及咬合应力[15]。最后，在使用亲水性极强的UA后再使用一层疏水的树脂层可以显著稀释粘结界面亲水性单体的浓度和酸性组分，降低其吸水率[16]，增加其疏水性并促进其与树脂的粘合[5]。同时，附加的疏水树脂层可以阻止牙本质小管中残留的水通过混合层渗透到树脂-粘结界面，减慢树脂-粘结界面的水解反应，促进修复体的长期稳定[17]。当然，上述的结果取决于各种粘结剂的不同品牌及所添加的树脂单体成分，不同品牌不同成分的粘结剂效果可能相差甚远。

另外，从本实验结果可以看出，BZF21中含有的氟和锌离子成分对其粘结性能并没有影响，有既往研究表明，锌可能与10-MDP相互作用形成Zn-10-MDP混合物，降低了Ca-10-MDP盐的形成，从而影响粘结强度[18]。本研究表明，在疏水树脂层中加入的锌离子，并不会影响其粘结强度。此外，锌离子和氟离子的释放对长期粘结强度的影响及抗龋效果等需要更进一步的研究。

综上所述，在应用GP后，附加使用生物活性的疏水树脂层BZF21，可显著提高其粘结强度。在临床上可以根据不同的临床情况，选择性地应用此项技术，以提高一步法UA的粘结强度。