纖維樁表面處理改善其樹脂粘接強度的研究進展

鐘 波 譚建國

纖維樁是通過在復(fù)合體樹脂中加入纖維成分所制成的樁材料。1990 年，Duret 等首先提出了纖維樁的概念[1]。與傳統(tǒng)的樁核材料相比，纖維樁具有很多優(yōu)勢。例如纖維樁具有與牙本質(zhì)相近的彈性模量，能與牙本質(zhì)形成被稱為“纖維樁- 樹脂水門汀- 根管牙本質(zhì)復(fù)合體”的同質(zhì)性結(jié)構(gòu)。使修復(fù)治療后的根管內(nèi)具有更為均勻的應(yīng)力分布，從而降低了修復(fù)后根折發(fā)生的可能性[2]。另外，纖維樁還具有美學(xué)特性良好等優(yōu)點，得到了廣泛的臨床應(yīng)用[3]。然而，纖維樁的粘接強度尚不理想[4]。以往的研究顯示，通過不同的表面處理，纖維樁的粘接強度可以得到一定程度的提高。這些表面處理方法包括使用硅烷偶聯(lián)劑、噴砂、酸蝕以及低溫等離子體處理等。然而，尚未找到一種完全理想的表面處理方法，能夠在不破壞纖維樁表面完整性的前提下，將纖維樁的粘接強度提高到一個理想的水平[5]。本文將對纖維樁表面處理改善其樹脂粘接強度這一問題的國內(nèi)外研究進展及趨勢做一綜述。

1. 纖維樁使用中存在的問題

纖維樁在根管內(nèi)的粘接強度主要取決于兩個界面, 一是纖維樁/ 樹脂水門汀界面，另一個是樹脂水門汀/ 根管牙本質(zhì)界面。研究發(fā)現(xiàn)，纖維樁的松動、脫落是其最常見的修復(fù)失敗方式[6,7]。Ferrari等先后在一項1- 6 年及一項長達7- 11 年的回顧性臨床研究結(jié)果中發(fā)現(xiàn)，脫粘是纖維樁使用中最主要的修復(fù)失敗方式。多年來，學(xué)界一直在努力尋找提高纖維樁粘接強度的方法[4,8]。其中，表面處理研究最多，也是應(yīng)用最廣的一種。

2. 纖維樁的不同表面處理方法

纖維樁主要由纖維成分和樹脂基質(zhì)兩部分組成，其表面光整，很難與樹脂材料產(chǎn)生微機械固位。并且，環(huán)氧樹脂是一類高度聚合、高度交聯(lián)的有機高分子材料，其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，很難與樹脂材料產(chǎn)生化學(xué)結(jié)合[5]。以上原因使得纖維樁與樹脂材料之間的粘接強度尚不理想[5]。通過對纖維樁進行不同的表面處理，可以在一定程度上提高纖維樁與樹脂材料的粘接強度。這些方法的主要原理在于增加微機械固位、增強化學(xué)粘接以及兩者的結(jié)合[5]?，F(xiàn)有的表面處理方法主要包括硅烷偶聯(lián)、噴砂、酸蝕以及等離子體處理等。

2.1 硅烷偶聯(lián)劑 目前，應(yīng)用硅烷偶聯(lián)劑對纖維樁進行表面處理的研究較多。然而，學(xué)界對于其是否能夠提高纖維樁粘接強度仍存在很大爭議。Aksornmuang 等使用硅烷偶聯(lián)劑分別對玻璃纖維樁和石英纖維樁進行表面處理，結(jié)果明顯提高了其與核樹脂的微拉伸粘接強度[9,10]。近年來國內(nèi)外的很多研究也得到了類似的結(jié)論[11-15]。另有研究顯示，硅烷化可以提高纖維樁的即刻粘接強度。而冷熱溫度循環(huán)處理后，粘接強度會明顯下降[16]。

也有很多研究顯示使用硅烷偶聯(lián)劑不能提高纖維樁的粘接強度[17]。Perdigao 等使用硅烷偶聯(lián)劑對三種纖維樁進行了表面處理，并將處理后的纖維樁粘接于根管治療后的離體牙中。結(jié)果顯示，使用硅烷偶聯(lián)劑并未提高纖維樁的粘接強度[18]。W rbas 等將硅烷偶聯(lián)劑處理后的石英纖維樁粘入用牛牙本質(zhì)制成的人工根管中，其粘接強度并未得到提高[19]。

2.2 樹脂粘接劑 對于使用樹脂粘接劑是否能夠提高纖維樁粘接強度這一問題，以往研究得到了不同的結(jié)論。Aksornm uang 等分別在玻璃纖維樁與石英纖維樁表面涂布多種樹脂粘接劑，并檢測其對粘接強度的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，對玻璃纖維樁而言，當使用樹脂粘接劑并進行光照固化，粘接強度得到了明顯的提高；而使用樹脂粘接劑不進行光照固化，粘接強度沒有提高。對于石英纖維樁而言，使用樹脂粘接劑明顯提高了核樹脂材料與纖維樁的粘接強度[9]。Ferrari 等對玻璃纖維樁使用硅烷偶聯(lián)劑處理后涂布三種不同的牙本質(zhì)粘接劑，并通過微拉伸實驗檢測核樹脂材料與纖維樁的粘接強度。結(jié)果顯示，使用牙本質(zhì)粘接劑并未提高核樹脂材料與纖維樁的粘接強度[20]。

2.3 氫氟酸 研究顯示，使用氫氟酸對纖維樁進行表面處理，可以有效提高纖維樁的粘接強度。D’A rcangelo 等使用9.5%的氫氟酸對石英纖維樁表面處理15s，并將其粘接于離體上頜中切牙根管中。經(jīng)過10000 次5- 55℃的溫度循環(huán)和300000 次30N 的模擬咀嚼應(yīng)力循環(huán)后進行拔出實驗。結(jié)果顯示，氫氟酸處理顯著提高了纖維樁的粘接強度[12]。D’A rcangelo 認為，氫氟酸對纖維樁的表面進行酸蝕，增加了纖維樁表面的粗糙度，從而增強了纖維樁粘接界面上的微機械固位作用。Vano 及Sahafi等使用氫氟酸對環(huán)氧樹脂基玻璃纖維樁進行表面處理，結(jié)果均有效提高了纖維樁的粘接強度[21,22]。然而在上述實驗中，掃描電子顯微鏡觀察結(jié)果均顯示，氫氟酸處理會使纖維樁表面的纖維成分發(fā)生斷裂，從而破壞了纖維樁的表面完整性，因此不推薦臨床上作為常規(guī)使用。

2.4 過氧化氫溶液 過氧化氫可以使纖維樁表面的樹脂基質(zhì)發(fā)生溶解，暴露更多的纖維成分，同時產(chǎn)生大量的微小間隙。很多研究顯示，使用過氧化氫溶液對纖維樁進行表面處理，可以有效提高其粘接強度[23,24]。Monticelli 等使用兩種不同濃度的過氧化氫溶液對石英纖維樁進行表面處理并涂布硅烷偶聯(lián)劑，結(jié)果大幅提高了流動樹脂與纖維樁的微拉伸粘接強度。掃面電子顯微鏡觀察顯示，過氧化氫溶液處理使纖維樁表面的環(huán)氧樹脂成分發(fā)生了溶解，形成了50μm 厚的石英纖維暴露層，暴露的纖維成分形態(tài)完整，沒有遭到破壞。在粘接界面上，樹脂材料進入了暴露的纖維之間，增加了微機械固位。并且，暴露的纖維可以與硅烷偶聯(lián)劑反應(yīng)，增強了纖維樁與樹脂材料的化學(xué)粘接作用[25]。Vano及de Sousa Menezes 等利用兩種濃度的過氧化氫溶液分別對環(huán)氧樹脂基玻璃纖維樁及環(huán)氧樹脂基石英纖維樁進行了表面處理，結(jié)果均顯著提高了纖維樁與核樹脂材料的粘接強度[21,26]。此外，近來有研究顯示過氧化氫溶液處理可以有效提高纖維樁的粘接強度，而機械和溫度疲勞循環(huán)均可以降低處理后纖維樁在根管內(nèi)的剪切粘接強度[27]。

2.5 高錳酸鉀、乙醇鈉溶液 Monticelli 等使用高錳酸鉀及乙醇鈉溶液對石英纖維樁進行表面處理，結(jié)果明顯提高了纖維樁與兩種核樹脂材料的粘接強度。掃描電子顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)，纖維樁表面的環(huán)氧樹脂發(fā)生了溶解，使纖維樁表面的纖維成分得以暴露。并且暴露的纖維成分形態(tài)完整，未發(fā)生變細或斷裂。在粘接界面上，核樹脂材料進入暴露的纖維之間，增強了微機械固位[28]。

2.6 噴砂及CoJet 硅酸鹽噴涂 噴砂是口腔材料常用的表面粗化方法，很多研究顯示噴砂處理可以有效提高纖維樁的粘接強度。D’A rcangelo 等使用粒徑為50μm 的A l2O3顆粒對石英纖維樁表面進行噴砂處理，結(jié)果顯著提高了石英纖維樁在離體上中切牙根管中的粘接強度[12]。Sahafi 等對玻璃纖維樁進行噴砂處理后將其與樹脂水門汀粘接。剪切實驗結(jié)果顯示,噴砂處理顯著提高了纖維樁與樹脂水門汀的粘接強度。而噴砂后涂布硅烷偶聯(lián)劑，粘接強度的提高更為明顯。Sahafi 認為，噴砂增加了纖維樁表面的粗糙度，從而增加了粘接界面的微機械固位。然而，噴砂對纖維樁的表面結(jié)構(gòu)存在著較大的破壞，且表面部分纖維發(fā)生斷裂，破壞了纖維樁的表面完整性[22]。Balbosh 等對玻璃纖維樁使用50μm 粒徑的A l2O3顆粒進行噴砂處理，之后粘接于單根管離體牙中，并進行7500 次5℃- 55℃的溫度循環(huán)和300000 次30N 的應(yīng)力循環(huán)。拔出實驗結(jié)果顯示，噴砂處理顯著提高了纖維樁的粘接強度[29]。

Valand ro 等使用CoJet 系統(tǒng)對石英纖維樁進行了硅酸鹽噴涂處理，結(jié)果顯著提高了纖維樁的微拉伸粘接強度[30]。Valandro 認為，Cojet 系統(tǒng)可以增加纖維樁表面的粗糙度，從而增加了微機械固位作用。同時鑲嵌入纖維樁表面的二氧化硅顆?？梢耘c硅烷偶聯(lián)劑反應(yīng)，增加了纖維樁表面與樹脂水門汀的化學(xué)粘接作用。

2.7 低溫等離子體處理及紫外線照射 近年來，一些新的物理方法漸漸地被應(yīng)用到了纖維樁的表面處理上。這些方法大都具有處理有效而溫和的特點，有望成為表面處理提高纖維樁粘接強度這一問題未來的發(fā)展方向。低溫等離子體處理和紫外線照射是其中具有代表性的兩種表面處理方法。Yavirach 等通過激發(fā)O2、A r、N2以及He+N2等氣體產(chǎn)生低溫等離子體，分別對一種環(huán)氧樹脂基石英纖維樁和一種甲基丙烯酸樹脂基玻璃纖維樁進行表面處理，結(jié)果顯著提高了纖維樁與核樹脂材料的粘接強度[31]。Yavirach 認為，等離子體處理使纖維樁表面的環(huán)氧樹脂基質(zhì)發(fā)生了活化，在表面引入了自由基和一些活性基團。這些表面活性成分可與核樹脂材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而增強了纖維樁與核樹脂材料之間的化學(xué)粘接作用。此外，Zhong 等通過短時間的紫外線照射，有效提高了玻璃纖維樁與樹脂水門汀的微拉伸粘接強度。Zhong 認為，紫外線照射具有與等離子體處理類似的作用，可以使纖維樁的樹脂基質(zhì)表面產(chǎn)生自由基及含氮、氧的活性基團，從而增強了纖維樁與樹脂水門汀的化學(xué)結(jié)合[32]。

3. 展望

纖維樁具有眾多優(yōu)點，臨床應(yīng)用越來越為廣泛，而粘接強度不足成為了纖維樁修復(fù)治療后的一大隱患。只有通過提高纖維樁的粘接強度才能有效提高纖維樁修復(fù)治療的遠期成功率。目前，表面處理是最有效的提高纖維樁粘接強度的方法。而現(xiàn)有的表面處理方法或是對纖維樁粘接強度的提高十分有限，或是會使纖維樁的表面完整性遭到破壞，自身機械強度下降，并不理想。因此，尋找新的表面處理方法，在不破壞纖維樁表面完整性的前提下將纖維樁的粘接強度提高到一個理想的水平是十分必要的。低溫等離子體處理及短波紫外線照射等物理處理方法溫和而有效，有望在將來成為廣泛應(yīng)用的纖維樁表面處理方法。此外，現(xiàn)有的測試纖維樁粘接強度的力學(xué)實驗方法很多，尚無統(tǒng)一規(guī)范的標準，而不同的試驗方法對粘接強度的測試結(jié)果會有一定程度影響。因此，規(guī)范和統(tǒng)一纖維樁粘接強度研究中所使用的力學(xué)實驗方法也是十分必要的。

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