不同热凝义齿基托树脂对基托表面亲水性 及力学性能的影响

迪丽努尔·买买提沙吾提 努力帕·阿布来

（新疆医科大学第一附属医院（附属口腔医院）口腔种植修复科·口腔牙周黏膜科*， 新疆维吾尔自治区口腔医学研究所，乌鲁木齐 830054）

随着老龄化社会的到来，牙列缺失的发病率在近年有增长的趋势，无牙颌患者将会日益增多，全口义齿的需求也将大大增加。人们对于牙列缺失及其并发症的修复治疗提出了新要求。全口义齿固位和稳定，不仅与材料的物理性质、患者的咀嚼功能、心理生理因素及机械因素有关，还与义齿基托材料的亲水性有密切的关联[1，2]。

目前，临床广泛使用的热凝义齿树脂是聚甲基丙烯酸甲酯（poly methyl methacrylate，PMMA）及其改性产品，虽然它具有良好的理化、力学等性能，且易于加工成型，价格便宜等优点广泛适用于各类牙列缺失修复，但其表面亲水性能不佳， 导致固位差[3]，真菌易附着[4]。白色念珠菌的附着数量与树脂表面的疏水性有近似线性的正相关关系。义齿表面润湿性的增加意味着表面亲水性能的改善， 可以减少白色念珠菌的附着，降低义齿性口炎的发生概率。因此， 改善热凝树脂的表面润湿性对义齿基托的临床意义重大。亲水性基托材料表面被附着的真菌比疏水性基托材料少，能提高材料的抗菌能力[4]。而且改善基托材料的亲水性，可提高义齿在口腔内的固位和稳定性。

本研究主要通过不同组成成分的丙烯酸树脂来提高义齿基托在口腔内的固位和稳定，从而改善患者生活质量，探讨不同组成成分的义齿基托树脂的表面亲水性及力学特性。

1 材料和方法

1.1 实验材料与设备

1.1.1 不同分子量及平均粒径的4种粉末 D-100M（甲基丙烯酸甲酯聚合物粉），聚甲基丙烯酸甲酯聚合（D-250M）， 聚甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸乙酯共聚物（D-300），聚甲基丙烯酸乙酯聚合物（D-250E）。

1.1.2 4种单体 MMA（甲基丙烯酸甲酯），iBMA（甲基丙烯酸异丁酯），EHMA（甲基丙烯酸乙酯），HEMA（甲基丙烯酸2-羟基乙酯）。

1.1.3 实验设备 便携全自动接触角计（PCA-1，協和界面化学社，日本），万能力学试验机（Model 5565，Instron，美国），自转搅拌机（ARE-310， Thinky，日本），水平研磨机（Scandimatic3303，Scan-dia GmbH.， Hagen，德 国），电 子 天 平（SHIMADZU ， 日本），恒温 水箱（THOMAS，日本），恒温干燥箱（ SANYO， 日本），压力机（Yamahachi Dental Mfg，日本）等检测设备。

表1 实验材料

1.2 实验方法

1.2.1 分组及试样制备 各组粉剂和单体见表2，所示组合聚合成15种材料，每一种材料制作5个试件，共75个试件，每一组粉加入微量（1%）的引发剂过氧化笨甲酰（BPO）后，用自转搅拌机以转速2 000 r/min旋转混合60 s，各组按粉/液重量比2.0混合，在湿砂期，注入不锈钢凹槽模具（66 mm×11 mm×4 mm）中，腔壁涂抹分离剂，充填上述材料，充填后上下覆盖聚酯薄膜带，再覆盖金属片，用压力机进行加压。恒温水箱的水温加热至70 ℃放入模具持续30 min，沸腾后再持续60 min加热聚合。聚合后不锈钢铸模在水槽里自然冷却24 h后取出。试件用水平研磨机在流水下用研磨纸240#，600#，1000#，1200#依次研磨，试件尺寸调整为65 mm×10 mm×3 mm。

表2 粉液混合分组

1.2.2 试样的保存 实验采用蒸馏水直接浸泡法模拟长期的口腔湿热环境，在（37±1）℃中16 h，（23±1） ℃中8 h，周期性循环浸泡于恒温干燥箱中0、14、30、90、180、360天。

1.2.3 试样的表面特征分析 各试件周期性浸泡不同周期后，用便携式全自动接触角测量仪，测定各期的接触角。测定温度（23±1） ℃，按滴液法将蒸溜水滴入2 s后进行测定。

1.2.4 试样的力学特征分析 各试样周期性浸泡后，取出试样，在（23±1） ℃的环境下，安放在万能力学试验机上，按照ISO 20795-1标准[5]，设置跨距为50 mm，加载速度为5 mm/min，进行三点弯曲测试。

1.3 统计学分析

对各组数据进行单因素方差分析（Analysis of Variance：ANOVA），使用Student-Newman-Keuls （SNK）法进行多重比较，P＜0.05为差异具有统计学意义，采用统计软件PASW statistics进行分 析。

2 结果

2.1 表面接触角

各样本浸泡前的接触角见图1，单因素方差分析的结果显示各组试样之间差异具有统计学意义（P＜0.05）。由SNK多重比较结果显示，MMA和iBMA的单体成分组里，各粉末之间差异不显著。在单体成分EHMA+ HEMA的组里，D250M+ EHMA+ HEMA之间的组合显示出最小的接触角（P＜0.05），从而显示出高的表面湿润性。随着时间的推移，浸泡后的变化见图2，除了单体组EHMA+ HEMA以外，其余各组试样材料的接触角显著降低，到浸泡后180 天后有上升趋势。在单体EHMA+ HEMA的组里，浸泡360天后，接触角显著下降（P＜0.05）。

图1 浸泡前每组试样的接触角

图2 浸泡后每组试样接触角的变化

2.2 力学特性

各组在浸泡前的弯曲强度见图3，根据单因素方差分析的结果，各组样本之间有差异（P＜0.05）。由SNK多重比较的结果显示：单体甲基丙烯酸甲酯组的（MMA）弯曲强度比其他组的显著高（P＜0.05）。其 中的IBMA和EHMA+ MMA中的单体组成分里，粉末成分甲基聚合物组的试样比乙基聚合物组和甲基/乙基共聚物组的试样显示出较低的弯曲强度。有报告显示：粉末成分甲基聚合物组和单体甲基丙烯酸甲酯（MMA）组成的树脂具有较高的强度[10]。随着时间推移，浸泡后的弯曲强度变化见图4，单体MMA和EHMA+ HEMA的组中，浸泡至360天无显著变化。除了D300+EHMA+ MMA，D300+ D250E+iBMA， D300+D250E+ EHMA+MMA组以外，其余组的试样浸泡至30天后弯曲强度明显上 升。

图3 浸泡前每组试样的弯曲强度

图4 浸泡后每组试样弯曲强度的变化

2.3 弯曲弹性模量

各试样组在浸泡前后的弹性模量见图5和图6，单因素方差分析结果显示：各组样本之间差异具有统计学意义（P＜0.05）。SNK多重比较的结果显示，在单体成分EHMA+ HEMA的组中与D250E及D300+ D250E相互结合的样本表现出较低的值。浸泡后大部分样本组的弯曲弹性模量无显著变化。

图 5 浸泡前每组试样的弹性模量

图6 浸泡后每组试样弹性模量的变化

3 讨论

材料表面处理及组成成分对树脂表面亲水性有很大的影响。所有试样里，使用单体HEMA的D-250M+EHMA+HEMA组合，表现出最小的接触角。HEMA里包含作为亲水基团的-OH基团，被认为是导致这种小接触角的原因[6，7]。在浸泡后的每组试样里，除了使用单体HEMA+ EHMA的组以外，其余样本浸泡180天后可出现接触角上升的趋势。可见树脂会随着浸泡时间延长而变质。材料表面湿润性可能会影响固体的水层[8]，在此研究中所用的树脂试样是通过浸泡在水中而增加的吸水量，被认为是导致接触角随时间变化而减少的原因。浸泡过程中由于树脂组成成分的分解、析出而发生降解，新的疏水成分的产生，会使接触角增大。

研究中所分析的接触角，最低在35°左右。一般接触角在10°以下被认为是超亲水性材料，市售的基托树脂材料的接触角在80° ～ 100°之间。此研究中，尝试改变材料的组成成分，使其表面接触角有所改善，从而达到接触角20° ～ 40°的目的。表面亲水性的改善，不仅使义齿基托的固位及稳定性有所提高，还有助于抑制真菌粘附。

义齿基托材料在口腔咀嚼过程中又不可避免地要受到各种压力作用，一旦发生永久变形，就意味着发生功能性失效。因此在临床应用中树脂基托应当具备足够大的弯曲强度和弯曲弹性模量。

研究发现，有几组试样的弯曲强度和弯曲弹性模量低于ISO标准。在单体成份里添加交联剂，可能会提高义齿基托树脂的聚合度及机械性能[9，11]，而本研究中所用的材料中都不含有交联剂，可能是出现此结果的一个原因。

应当注意的是，在本实验中单体MMA所组成的试样显示出较高的弯曲度，iBMA和EHMA+ MMA单体组中使用甲基丙烯酸甲酯聚合物试样比使用甲基丙烯酸乙酯聚合物及甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸乙酯共聚物显示出低的弯曲强度。此结果与使用甲基丙烯酸甲酯聚合物和MMA单体组成的树脂试样所显示出的高弯曲强度的报道一致[11]。随时间推移，单体IBMA和EHMA+ MMA组里，除了D-300-EHMA+ MMA组以外，浸泡30 天后的弯曲强度有所上升，被认为是在37℃水中浸泡后，树脂的聚合反应有所进展使得机械强度增加[10，11]。

4 结论

本文提示：适当组成成分的搭配对热凝义齿基托的表面亲水性、弯曲强度及弯曲弹性模量有很大影响，恰当的组合能改进热凝义齿基托的表面特性及力学性能。