羟磷灰石牙本质脱敏剂对温和型通用型粘接系统粘接性能研究

孟雨晨 黄帆 王思霖 黄欣 逯宜 裴丹丹，

1.西安交通大学口腔医院 陕西省颅颌面精准医学研究重点实验室，西安 710004；2.西安交通大学口腔医院修复科，西安 710004

牙本质敏感（dentin hypersensitivity，DH）是一种由牙本质小管暴露引起的牙齿疼痛症状，患病率高[1-2]。在临床中，优先采用家用脱敏剂治疗，对于由重度磨耗磨损引起的严重敏感症状，在脱敏处理后仍需要进行牙本质粘接修复[3]。羟磷灰石（hydroxyapatite，HA）新型脱敏剂，具有良好的生物相容性和生物活性，可以有效封闭暴露的牙本质小管，并取得良好的临床效果[4-6]。然而，牙本质小管的封闭也会改变牙本质表面的理化特性，影响牙本质粘接界面的质量，从而决定粘接修复的成败。脱敏处理对牙本质粘接的影响尚不明确，已有研究[7-8]认为脱敏处理会阻碍树脂突渗入，可能降低粘接强度。相反，一些研究[9]发现脱敏治疗对后续粘接无不良影响。通用型粘接剂是第8代新型粘接剂，具有操作简便、技术敏感性低等优点，适用于多种临床情况和粘接模式，均表现出良好的粘接效果[10-11]。通用型粘接剂可根据pH 值分为：强酸型、中酸型、温和型、超温和型[12]。本课题组前期成果已证实2 种含HA 脱敏牙膏可封闭牙本质小管，但对第7代自酸蚀粘接剂粘接强度产生不利影响[13]；在对于中酸型通用型粘接剂的粘接性能研究中发现HA 脱敏牙膏处理后，仍可获得良好的自酸蚀粘接强度[14]。本研究拟进一步观察评估含HA 脱敏剂对第8 代温和型和超温和型通用型粘接剂粘接性能的影响，为临床含HA 脱敏剂的合理应用及树脂修复成功提供指导。

1 材料和方法

1.1 分组

脱敏处理组：1）空白对照组：不做脱敏处理；2）Biorepair 组：使用含HA 脱敏牙膏Biore‐pair（Dr. K.Wolff 公司，德国）；3）Dontodent 组：使用含HA 脱敏牙膏Dontodent（DM-DrogerieMarkt 公司，德国）；4） HA 组：使用水粉比 1∶1 的HA 糊剂（粒度<200 nm，Sigma-Aldrich 公司，美国）[13]。脱敏后的牙本质样本分别使用3 种通用型粘接剂进行粘接处理，分组如下：1）ABU 组：All-Bond Universal（超温和型，pH=3.2，Bisco 公司，美国）；2） SBU 组：Single Bond Universal（温和型，pH=2.7，3M ESPE 公司，美国）；3）CUB 组：Clearfil Universal Bond Quick（温和型，pH=2.3，Kuraray Noritake Dental 公司，日本）。脱敏剂和粘接剂的主要成分及操作步骤见表1。

表1 本研究使用的试剂Tab 1 Reagents investigated in the present study

1.2 设备

慢速锯（Isomet，Buehler 公司，美国）；电动牙刷（型号3756，Oral B 公司，美国）；场发射扫描电镜（MAIA3 LMH，TESCAN 公司，捷克）；离子溅射仪（108Auto，Ted Pella公司，美国）；光学接触角测量仪（DSA100S，克吕士公司，德国）；微拉伸测试仪（Bisco 公司，美国）；体式显微镜（Stemi2000-C，蔡司公司，德国）。

1.3 方法

1.3.1 样本制备 收集由颌面外科门诊提供的新鲜拔除、完整无病变的第三磨牙（患者18～30岁，均知情同意并签字），4 ℃保存于0.02%叠氮化钠溶液。随机选取120颗离体牙，慢速锯于釉质牙本质界下切取1 mm 厚牙本质片，共120个片状牙本质样本。随机选取96 颗离体牙，于釉牙本质界处切除离体牙咬合面釉质，暴露牙本质，制备为96个冠中部牙本质样本。600 目SiC 砂纸流水下研磨牙本质表面1 min 形成标准玷污层，1%柠檬酸处理20 s 彻底去除玷污层并敞开牙本质小管口，建立DH模型[13]。

1.3.2 扫描电镜（scanning electron microscope，SEM）观察 选取24个片状牙本质样本，随机分入空白对照组、Biorepair 组、Dontodent 组和HA组，每组6 片，电动牙刷分别涂刷2 种脱敏牙膏、脱敏糊剂各2 min，静置3 min，蒸馏水冲洗30 s。空白对照组不做脱敏处理。样本于干燥皿内自然干燥24 h，离子溅射仪表面喷金，SEM 观察脱敏处理后牙本质小管封闭情况并采集图像。通过图像分析软件Image J（Fiji，NIH 公司，美国）对各组牙本质区域图像进行测量分析，软件自动识别开放的牙本质小管口（图1），计算封闭处理区域的牙本质小管开放面积S1（μm2），以空白对照组牙本质小管开放面积S2（μm2）为基准，按照公式计算牙本质小管封闭率（occluding ratio，OR），OR= （1−S1/S2） ×100%[9,15]。

图1 牙本质小管封闭率分析 SEM ×1 000Fig 1 The occluding ratio analysis of dentin tubule SEM ×1 000

1.3.3 接触角观察 选取72个片状牙本质样本随机分入上述4个脱敏处理组，并进行相应的脱敏处理。使用光学接触角测量仪测定通用型粘接剂在脱敏处理后牙本质表面的接触角。根据粘接剂种类分为3个亚组，每亚组6个。去除牙本质样本表面多余水分，放置于载玻片上，使用微量注射器分别将3 μL 通用型粘接剂滴加于样本表面，即刻测量粘接剂液滴边缘气、液、固三相点处液面曲线的切线与平面的夹角，即接触角。剩余24个片状牙本质样本随机分入4个脱敏处理组，进行脱敏处理。根据OWRK 法，使用二碘甲烷（非极性液体）和蒸馏水（极性液体）2种测试液体测量接触角，确定牙本质表面自由能（surface free energy，SFE）。

1.3.4 牙本质微拉伸强度测试 将96个冠中部牙本质样本按上述实验分组随机分入4个脱敏组，进行脱敏处理。分别使用All-Bond Universal、Single Bond Universal、 Clearfil Universal Bond 通 用 型 粘接剂按照表1 粘接步骤粘接牙本质表面（每亚组n=8），光固化机（1 200 mW·cm−2，Sirona Dental公司，德国） 固化10 s。堆塑4mm 高复合树脂（Filtek Z-250，3M ESPE 公司，德国），分层固化20 s。粘接样本储存于37 ℃蒸馏水24 h，慢速锯垂直于粘接界面切割为0.9 mm×0.9 mm×8 mm微拉伸样本，每个粘接试样选取中央区域5个微拉伸样本。将样本固定于微拉伸测试仪上，进行拉伸测试，加载速度1 mm·min−1，直至样本断裂。记录加载过程中的最大拉伸力（N），根据公式微拉伸强度（MPa）=拉力峰值（N）÷粘接面积（mm2），计算微拉伸强度。通过体式显微镜观测并记录断裂模式，将断裂模式分为4类：界面破坏、树脂内聚破坏、牙本质内聚破坏、混合破坏（以上3种破坏的混合）[16]。

1.4 统计学方法

采用SPSS 24.0 软件对实验数据进行统计学分析，经Shapiro-Wilk检验和Levene检验验证数据正态性和方差齐性后，采用单因素方差分析比较不同脱敏处理后牙本质小管开放面积、封闭率和SFE差异，采用双因素方差分析和Tukey检验分析比较接触角和微拉伸强度。检验水准为双侧α=0.05。

2 结果

2.1 牙本质小管封闭效果

对照组牙本质表面无明显玷污层存在，牙本质小管口均呈开放状态，管腔内空虚（图2A、E）。Biorepair、Dontodent 脱敏牙膏处理后部分牙本质小管口被封闭，其余小管口直径明显减小（图2B、C、F、G）。HA组牙本质小管口基本被完全封闭，仅个别牙本质小管封闭不全（图2D、H）。牙本质小管封闭率的结果见表2，脱敏处理后HA 组牙本质小管开口面积最小，显著低于Biore‐pair 组和 Dontodent 组 （P<0.05）。HA 组牙本质小管封闭率最高，Dontodent 组牙本质小管封闭率最低，差异具有统计学意义（P<0.05）。

表2 脱敏处理后牙本质小管开口面积和封闭率Tab 2 Dentin tubule areas and area ratios for the oc‐cluded dentin tubules after desensitization treatment n=6，

表2 脱敏处理后牙本质小管开口面积和封闭率Tab 2 Dentin tubule areas and area ratios for the oc‐cluded dentin tubules after desensitization treatment n=6，

注：不同大写字母上标代表组间牙本质小管开口面积差异有统计学意义（P<0.05）；不同小写字母上标代表组间牙本质小管封闭率差异有统计学意义（P<0.05）。

组别对照组Biorepair组Dontodent组HA组牙本质小管暴露面积/μm2 1 246.05±214.58A 550.54±55.24B 670.38±67.01B 210.13±55.49C封闭率/%-55.82±4.43b 46.20±5.38c 83.14±4.45a

2.2 表面接触角

脱敏牙本质表面的通用型粘接剂接触角见图3。脱敏牙本质表面的接触角和SFE 结果见表3，脱敏剂因素对通用型粘接剂的牙本质接触角无显著影响（P>0.05），而通用型粘接剂类型则显著影响牙本质表面接触角：ABU 组接触角最小（P<0.05），SBU 组与CUB 组比较差异无统计学意义（P>0.05）。Biorepair 和 Dontodent 脱敏处理后 SFE显著增加（P<0.05）。

表3 脱敏处理后牙本质表面的通用型粘接剂接触角和SFETab 3 Contact angle on desensitized dentin for universal adhesives and SFE for desensitizers-treated dentin n=6，

表3 脱敏处理后牙本质表面的通用型粘接剂接触角和SFETab 3 Contact angle on desensitized dentin for universal adhesives and SFE for desensitizers-treated dentin n=6，

注：不同大写字母上标代表不同脱敏处理组间接触角差异有统计学意义（P<0.05）；不同小写字母上标代表不同粘接剂组间接触角差异有统计学意义（P<0.05）；*代表与对照组比较SFE差异有统计学意义（P<0.05）。

SFE 48.67±2.33 63.24±3.55*71.41±5.28*56.95±6.07组别对照组Biorepair组Dontodent组HA组接触角ABU组41.10±4.56Ab 42.89±7.23Ab 36.24±2.40Ab 42.08±5.12Ab SBU组70.89±5.96Aa 66.07±5.91Aa 70.48±7.60Aa 70.84±5.97Aa CUB组71.77±2.85Aa 75.82±3.12Aa 77.64±7.16Aa 78.73±3.98Aa

图3 脱敏处理后牙本质表面的通用型粘接剂接触角Fig 3 Contact angle on desensitized dentin for universal adhesives

2.3 微拉伸粘接强度

各组微拉伸样本粘接强度见表4。双因素方差分析表明，通用型粘接剂因素（F=25.350，P<0.001）、脱敏剂因素（F=16.136，P<0.001）均显著影响牙本质粘接强度，且两因素间存在交互效应（F=2.832，P=0.011）。对于All-Bond Universal和Single Bond Universal，对照组、Dontodent 组和HA 组的微拉伸粘接强度差异无统计学意义，而Biorepair 脱敏牙膏预处理则可显著降低粘接强度（P<0.05）。对于Clearfil Universal Bond，Biorepair和Dontodent 组粘接强度均明显低于对照组和HA组（P<0.05）。对于所有通用型粘接剂，HA 组与对照组粘接强度相当（P>0.05）。各组微拉伸样本的主要断裂模式为界面破坏，其次为混合破坏和树脂内聚破坏，较少发生牙本质内聚破坏。

表4 粘接强度测试及断裂模式结果Tab 4 Microtensile strength andfailuremodedistributionof each group n=40，

表4 粘接强度测试及断裂模式结果Tab 4 Microtensile strength andfailuremodedistributionof each group n=40，

注：同一行上标大写字母不同表示粘接剂组间差异有统计学意义（P<0.05）；同一列上标小写字母不同表示脱敏处理组间差异有统计学意义（P<0.05）。A：界面破坏；M：混合破坏；CD：牙本质内聚破坏；CC：树脂内聚破坏。

断裂模式（A/M/CD/CC）27/9/1/3 24/16/0/0 20/15/2/3 14/10/8/8组别ABU组粘接强度51.55±4.79aB 47.62±6.68bB 51.89±4.75aB 51.89±5.47aB对照组Biorepair组Dontodent组HA组断裂模式（A/M/CD/CC）28/7/0/5 12/16/0/12 15/9/5/11 27/3/1/9 SBU组粘接强度56.30±5.21aA 51.62±5.56bA 57.47±5.93aA 58.39±5.11aA断裂模式（A/M/CD/CC）15/10/3/12 20/10/4/6 16/10/2/12 20/10/0/10 CUB组粘接强度56.80±5.00aA 50.77±5.54bAB 50.80±5.59bB 56.10±5.36aA

3 讨论

DH 发生于暴露的牙本质表面，表现为在外界刺激激发下产生的一过性疼痛，具有发作迅速、疼痛尖锐的特点，严重影响患者日常生活。脱敏牙膏使用方便、疗效显著，是临床治疗DH 的首选方法[3]。SEM观察是目前使用最为广泛的脱敏性能评估方法，根据图像计算封闭率能够较为准确地反映牙本质小管的封闭程度。HA 具有高SFE 和高表面活性，易于进入牙本质小管内，并能结合沉积于牙本质表面，小管封闭效果良好[17]。本研究发现HA 脱敏糊剂能够封闭83%牙本质小管区域，Biorepair 和Dontodent 脱敏牙膏能够封闭约50%区域。牙本质小管半径的4次方与小管内液体流动速率呈正比，当小管半径缩小1/2 时，液体流速约降低至1/16，可以推测2种脱敏牙膏均可有效改善敏感症状，该结论与临床研究结果一致[18-19]。

通用型粘接剂具有多种功能单体，能够为临床医生提供酸蚀-冲洗模式和自酸蚀模式等多种粘接应用模式[11]。临床操作中为避免刺激牙髓组织，减少术后敏感，对DH 患牙进行粘接修复时常选择自酸蚀模式。然而，粘接前的脱敏治疗是否会影响粘接效果仍有待探究。因此，本研究采用3种通用型粘接剂的自酸蚀模式评价含HA 脱敏剂应用对牙本质粘接性能的影响。粘接强度由3种基本粘接机制共同决定，包括表面润湿性、微机械锁扣和化学结合[11]。表面润湿性是影响粘接剂与牙本质表面接触的主要因素。当牙本质表面润湿性较强时，粘接剂易渗透到胶原纤维间隙和牙本质小管中，与牙本质表面建立紧密接触，粘接强度显著提高[20]。本研究发现含HA 脱敏剂的应用会引起牙本质SFE 升高，但脱敏剂处理并未影响通用型粘接剂在牙本质表面的润湿性。含HA 脱敏剂处理会使牙本质表面矿物质成分增加，矿物质与有机物比例升高，SFE升高，表现为较强的润湿性和较小的接触角[21]。然而，脱敏剂能够有效封闭暴露的牙本质小管，脱敏后牙本质表面具有较低的粗糙度，可表现出较弱的润湿性和较大的接触角[22]。因此，脱敏组与对照组显示出相当的接触角和润湿性。同时，粘接剂中的填料可能会削弱粘接剂在牙本质表面的铺展能力，从而影响树脂单体的牙本质渗透[21]。All-Bond Universal 具有较少的纳米填料和较低的黏性，因此表现出更低的接触角和更优异的树脂渗透性。

微机械锁扣的形成是成功修复的关键。All-Bond Universal （pH=3.2）、Single Bond Universal（pH=2.7）和 Clearfil Universal Bond（pH=2.3） 属于超温和型和温和型粘接剂[12]，粘接剂中酸性单体易被脱敏剂中的矿物质成分中和，仅能使封闭牙本质表面部分脱矿，从而限制后续粘接剂树脂渗透进入脱矿的牙本质区域以及树脂突的形成，最终导致粘接强度降低[13]。Yang等[23]通过激光共聚焦显微镜观察发现，在牙本质表面应用含钙脱敏剂后粘接剂树脂突数量明显减少、长度明显缩短。Arisu等[27]也在粘接界面的SEM 观察中发现，应用脱敏剂后树脂突长度缩短。据此推测HA 脱敏后可以封闭牙本质小管，从而限制后续粘接剂树脂渗透进入脱矿的牙本质区域以及树脂突的形成。这种微机械锁扣的缺陷可能是Biorepair 脱敏牙膏降低粘接强度的主要原因。

然而，本研究发现HA 脱敏剂并未对通用型粘接剂的牙本质粘接强度产生不利影响，同时Don‐todent 脱敏牙膏处理后在All-Bond Universal、Sin‐gle Bond Universal 两组也未出现粘接强度降低，这可能归因于粘接剂中所含的功能单体与牙本质表面间的化学结合作用。10-MDP 单体对于化学结合的形成具有至关重要的作用，能够作为酸性单体提供适度的酸蚀程度、形成充足的微机械锁扣作用，还能与Ca2+相互作用，形成稳定的自组装纳米层[11,24]。这种纳米层已被证明可以保护粘接界面免受生物降解，提升牙本质粘接性能[25]。Yoshi‐hara等[26]通过透射电镜观察到 10-MDP 与 HA 反应形成纳米层状结构，呈约4 nm 的周期性；扫描透射电镜能谱分析证实该纳米层中存在钙和磷元素；X 射线衍射测试显示10-MDP 与HA 反应形成的3个特征峰，表明纳米层的存在。温和型通用型粘接剂的酸性较弱，应用于牙本质表面后会残留大量HA 晶体，HA 晶体与含HA 脱敏剂共同形成富含HA 的混合层[27]。相比于脱敏牙膏，HA 脱敏糊剂不包含牙膏常用添加剂成分（如保湿剂、表面活性剂和防腐剂），可能会提供更多潜在的Ca2+结合位点，与10-MDP发生化学反应，从而抵消脱敏处理对粘接强度微机械锁扣的不利影响[2,15]。本实验局限在于未能进行粘接的长期效果测试，在后续实验中将会进一步开展对粘接老化和耐久性的研究。

综上所述，本研究发现含HA 脱敏剂能够形成牙本质小管封闭，有效缓解牙本质敏感。在使用温和型和超温和型通用型粘接剂进行后续树脂修复时，含HA 脱敏牙膏降低牙本质粘接强度，而HA 糊剂的脱敏处理未对粘接性能产生不利影响。对于使用含HA 脱敏产品后的患者进行树脂充填治疗时，应意识到脱敏剂对于粘接效果的不良影响，并谨慎选择粘接剂类型。

利益冲突声明：作者声明本文无利益冲突。