四種自酸蝕粘接劑在老化玻璃纖維增強(qiáng)樹脂中的滲透比較

陳造，陳露，劉琦，吳補(bǔ)領(lǐng)

1.中山市中醫(yī)院口腔科，廣東中山（528400）；2.南方醫(yī)科大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院，廣東廣州（510515）

上世紀(jì)90年代至今，自酸蝕粘接劑以其對牙本質(zhì)的良好粘接特性而成為使用最廣泛的牙本質(zhì)粘接劑。目前，自酸蝕粘接劑的粘接單體主要包括羧基類，如4-甲基丙烯酸氧乙基偏苯三酸酐（4-methacryloxyethyl trimellitic anhydride，4-META）和磷酸基類，如甲基丙烯酰氧乙基苯基磷酸酯（methacryloxy phenyl phosphoric acid，Phenyl-P），通過和鈣離子形成配位鍵的形式與牙體硬組織形成較牢固的粘接。根據(jù)濕粘接理論，部分自酸蝕粘接劑加入了水溶性單體，如甲基丙烯酸β-羥乙酯（hydroxyethyl methylacrylate，HEMA）。然而，由于存在生物學(xué)相容性和耐久性等爭論，并不是所有自酸蝕粘接劑中都配有HEMA。玻璃纖維增強(qiáng)樹脂（glass fiber-reinforce composite，GFRC）主要由玻璃纖維預(yù)浸潤樹脂基質(zhì)而制成。近年來，學(xué)者們陸續(xù)回顧使用情況，發(fā)現(xiàn)在3到5年的使用過程中，GFRC會(huì)出現(xiàn)變色、表面磨損、纖維外露、邊緣缺損、折裂等一系列變化［1-6］，如何延長其使用壽命成為了關(guān)注的課題。最近，一種以雙酚A-雙甲基丙烯酸縮水甘油酯（bisphenol-A-glycodal-methacrylate，Bis-GMA）和聚甲基丙烯酸甲酯（polymethyl methacrylate，PMMA）共同組成樹脂基質(zhì)的GFRC材料everStick在國內(nèi)投入應(yīng)用，其說明書里并沒有破損修復(fù)時(shí)粘接劑的相關(guān)使用指引。本研究采用冷熱水浴循環(huán)的模擬樹脂老化方式，運(yùn)用共聚焦激光掃描顯微鏡（confocal laser scanning microscope，CLSM），觀察含或不含HEMA的4種自酸蝕粘接劑在GFRC表面的滲透現(xiàn)象，推測相關(guān)粘接劑單體在這種雙相GFRC中的滲透效果，為這種GFRC破損修復(fù)時(shí)自酸蝕粘接劑的選擇提供參考。

1 材料和方法

1.1 材料與儀器

AdperEasy One（AEO）（LOT：635224，3MESPE Dental Products，德國），成分：BisGMA，HEMA，高磷脂甲基丙烯酸酯，1，6乙二醇甲基丙烯酸酯，樟腦醌，穩(wěn)定劑，硅顆粒，乙醇，水。S3BOND（S3B）（LOT：4B0016，Kuraray Noritake Dental，日本），成分：BisGMA，HEMA，磷酸丙烯酸酯，疏水二甲基丙烯酸酯，樟腦醌，硅顆粒，乙醇，水。Tetric N-Bond Self-Etch（TNB）（LOT：U36957，Ivoclar vivadent，列支敦士登），成分：雙丙烯酰胺衍生物，雙甲基丙烯酰胺磷酸二氫鹽，氨基酸丙烯酰胺，羥烷基甲基丙烯酰胺，二氧化硅，催化劑，水，穩(wěn)定劑。G-BOND（GB）（LOT：151014120718，GC，日本）。成分：4-META，氨基甲酸酯雙甲基丙烯酸酯（UDMA），高磷脂單體，樟腦醌，硅顆粒，丙酮，水。everStick C&B（GFRC）（LOT：151111B，StickTech，芬蘭）。成分：G型玻璃纖維，PMMA，BisGMA。TC-501F冷熱循環(huán)儀（蘇州威爾）；硬組織切磨系統(tǒng)EXAKT（EXAKT，德國），共聚焦激光掃描顯微鏡Leica SP8 STED 3X（Leica，德國）；光固化燈SmartLiteFocus（Dentsply，美國）。

1.2 樣本制作及老化方法

實(shí)驗(yàn)組：截取40段長4 mm GFRC，光固化，以5℃/55℃循環(huán)水浴10 000次，每循環(huán)1 min。完成老化后，40段GFRC隨機(jī)分成4個(gè)亞組，每亞組10段，分別涂抹加入了20μL熒光劑羅丹明的自酸蝕粘接劑AEO、S3B、TNB、GB。靜置5 min，按說明書要求吹干，光固化。

對照組：40段長4 mm GFRC光固化后，隨機(jī)分成4個(gè)亞組，每亞組10段。不經(jīng)老化，分別涂抹加入了20μL熒光劑羅丹明的自酸蝕粘接劑AEO、S3B、TNB、GB，靜置5 min，按說明書要求吹干，光固化。

1.3 樣本包埋和切片

80段GFRC平行放置在專用型盒中，紅色自凝牙托粉包埋固定，由EXAKT系統(tǒng)沿纖維長軸橫截面將GFRC切磨成共80片厚度30～40μm的切片。

1.4 CLSM觀察

CLSM下觀察切片，激光發(fā)射波長625 nm，羅丹明激發(fā)波長514 nm，測量粘接劑的硅顆粒連續(xù)線到GFRC內(nèi)部熒光帶厚度。放大倍率20。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

選取每亞組層次結(jié)構(gòu)清晰的切片，每切片分左中右三區(qū)，每區(qū)各取兩個(gè)熒光帶厚度測量值，即n＝有效切片×6。

采用SPSS17.0軟件分別對實(shí)驗(yàn)組、對照組各亞組數(shù)據(jù)進(jìn)行正態(tài)分布檢驗(yàn)，各取均值和標(biāo)準(zhǔn)差。實(shí)驗(yàn)組和對照組的同種粘接劑亞組間采用t檢驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)組和對照組組內(nèi)方差分析，偏態(tài)分布者同種粘接劑亞組間采用Mann-Whitney U檢驗(yàn)，檢驗(yàn)水準(zhǔn)α＝0.05。

2結(jié)果

統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，AEO、S3B、GB數(shù)據(jù)均服從正態(tài)；TNB實(shí)驗(yàn)組為正態(tài)分布，對照組為偏態(tài)分布。

實(shí)驗(yàn)組和對照組的同種粘接劑亞組比較，熒光帶厚度均明顯下降（P＜0.05）（表1）。實(shí)驗(yàn)組、對照組組內(nèi)AEO、S3B、GB 3種粘接劑兩兩比較，對照組中S3B與GB的差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），其余兩兩比較差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。

表1 4種自酸蝕粘接劑實(shí)驗(yàn)組與對照組熒光帶厚度比較Table 1 Comparison of fluorescence band thickness of four self-etching adhesives in test group and control group

表1 4種自酸蝕粘接劑實(shí)驗(yàn)組與對照組熒光帶厚度比較Table 1 Comparison of fluorescence band thickness of four self-etching adhesives in test group and control group

*Pairwise comparisons between two subgroups of TNBby Mann-Whitney U tests

數(shù)據(jù)分布箱型圖顯示，AEO和S3B實(shí)驗(yàn)組數(shù)據(jù)與對照組數(shù)據(jù)有重疊區(qū)間；TNB和GB的實(shí)驗(yàn)、對照組數(shù)據(jù)區(qū)間均不重疊（圖1）。

Figure 1 Distribution box chart of the thickness data of fluorescent band of the test group and the control group圖1 實(shí)驗(yàn)組與對照組熒光帶厚度數(shù)據(jù)分布箱型圖

共聚焦激光掃描顯微鏡觀察結(jié)果顯示，AEO、S3B實(shí)驗(yàn)組和對照組的粘接劑層、顆粒連續(xù)線、連續(xù)線下熒光帶均表達(dá)清晰。與對照組相比，AEO、S3B、GB實(shí)驗(yàn)組的顆粒連續(xù)線下熒光帶厚度都有變薄的表現(xiàn)，GB變化十分顯著。TNB切片中均未發(fā)現(xiàn)顆粒連續(xù)線，對照組中勉強(qiáng)觀察到的GFRC內(nèi)的薄層熒光帶，在實(shí)驗(yàn)組中更加難以分辨（圖2）。

Figure 2 Observation of the thickness of the fluorescent layer of the four adhesives in the test group and the control group CLSM ×200圖2 實(shí)驗(yàn)組和對照組4種粘接劑熒光層厚度觀察 共聚焦激光掃描顯微鏡 ×200

3討論

作為一種親水性單體，HEMA分子結(jié)構(gòu)上的-OH極性基團(tuán)和甲基丙烯酸酯基，可同時(shí)將水和疏水的樹脂單體維持在同一溶液中，幫助樹脂與牙本質(zhì)實(shí)現(xiàn)良好粘接。然而，研究表明，HEMA有容易出現(xiàn)水解［7］、水潴留［8］、影響樹脂聚合［9］等缺點(diǎn)，因此現(xiàn)有部分自酸蝕粘接劑中不含有HEMA。

大多數(shù)纖維加強(qiáng)樹脂的基質(zhì)為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)聚合物BisGMA。本實(shí)驗(yàn)采用的GFRC由PMMA外層、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)BisGMA和線型結(jié)構(gòu)PMMA樹脂基質(zhì)、玻璃纖維共同構(gòu)成，具半互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)（semi-interpenetrating polymer network，semi-IPN）特性［10］。樹脂粘結(jié)劑中的HEMA能溶脹老化后的GFRC表層PMMA，讓BisGMA單體向GFRC內(nèi)部滲透，與GFRC樹脂基質(zhì)中的PMMA再次建立semi-IPN結(jié)構(gòu)，這樣，被修復(fù)樹脂與GFRC之間能獲得更強(qiáng)的剪切粘接強(qiáng)度［11-14］。Wolff等［15］認(rèn)為，由于聚合鏈之間的空間只有5～10阿米（10-18），粘接劑中的硅顆粒填料將附著在GFRCPMMA外鞘表面形成連續(xù)線，因此通過熒光標(biāo)示的方法，測量連續(xù)線內(nèi)到GFRC深部的熒光帶厚度即能推斷出樹脂單體的滲透深度。

本實(shí)驗(yàn)選用的4種自酸蝕粘接劑均含有羧基和磷酸基的粘接單體成分，其中AEO、S3B含HEMA；TNB、GB不含HEMA。實(shí)驗(yàn)材料在5℃和55℃的水箱中循環(huán)水浴10 000次，模擬1年的口腔環(huán)境冷熱溫度變化［16］。由于取材部位存在一定的隨機(jī)性，各亞組均只有部分切片滿足層次結(jié)構(gòu)清晰的要求。AEO、S3B、GB的數(shù)據(jù)均成正態(tài)分布，TNB的對照組略呈偏態(tài)分布。因此本實(shí)驗(yàn)只進(jìn)行AEO、S3B、GB實(shí)驗(yàn)組和對照組間t檢驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)組和對照組組內(nèi)方差分析；以及TNB實(shí)驗(yàn)組和對照組的Mann-Whitney U檢驗(yàn)。

結(jié)果顯示，AEO和S3B實(shí)驗(yàn)組均值顯著變小，但二者實(shí)驗(yàn)組與對照組的數(shù)據(jù)存在重疊區(qū)間，CLSM下仍能觀察到明顯熒光帶，提示這兩種粘接劑單體在新老GFRC中都有相近的滲透效果；GB實(shí)驗(yàn)組均值顯著變小，顆粒連續(xù)線下熒光帶菲薄，表示GB單體在老化GFRC中滲透能力顯著變差。S3B和GB在新鮮材料粘接時(shí)兩者有接近的GFRC熒光帶厚度，但在老化GFRC上，GB的數(shù)據(jù)發(fā)生了非常顯著的下滑。以上結(jié)果也提示了粘接劑中的HEMA在semi-IPN類聚合物修復(fù)中的特殊相關(guān)作用。TNB均值同樣顯著減小，所有20張切片中均未觀察到明顯硅顆粒連續(xù)線。成分表中TNB含有改性材料羥烷基甲基丙烯酰胺［17］，其作用原理與兩組的熒光帶都非常淺薄的現(xiàn)象之間有什么聯(lián)系，后續(xù)需要進(jìn)一步分析。

樹脂材料模擬老化方式多樣。Bijelic-Donova等［18］的研究發(fā)現(xiàn)Wolff等［15］研究中所采用的酒精擦拭+表面粗糙的方式并不能有效去除材料的氧抑制層，冷熱水浴循環(huán)更能對材料有效老化。本研究采用冷熱循環(huán)水浴方式，實(shí)驗(yàn)組中含HEMA的自酸蝕粘接劑AEO、S3B的熒光帶厚度變薄，與Wolff等［15］報(bào)道的厚度增加的實(shí)驗(yàn)結(jié)果相異，但更符合Bijelic-Donova的樹脂老化預(yù)期。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，這兩種粘接劑在老化GFRC中仍然有良好單體滲透能力。對于與金標(biāo)準(zhǔn)的全酸蝕粘接劑的比較，后續(xù)將進(jìn)一步研究。