CAD/CAM與傳統(tǒng)聚甲基丙烯酸甲酯表面性能的比較

劉 暢 周鑫鑫 胡瓊方 賴名星 魏灼麗

全口義齒為無牙頜患者主要修復(fù)方法[1]?；惺橇x齒與承托區(qū)黏膜直接接觸部分，理想基托材料應(yīng)具有出色的表面和機(jī)械性能[2]。聚甲基丙烯酸甲酯（polymethyl methacrylate，PMMA）以其良好的生物安全性、穩(wěn)定的化學(xué)性能、優(yōu)良的機(jī)械性能以及較好的美學(xué)效果，成為臨床常用義齒基托材料。但在臨床應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，PMMA 韌性較低、脆性較大，抗壓和抗張力強(qiáng)度不能滿足部分臨床要求，且殘留單體含量較多，對身體副作用較大[3]。義齒粗糙度越大，表面越易滯留牙菌斑和微生物，不僅可引起口臭，還可致義齒表面變色，降低舒適度[4]。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制作（computer aided design and computer aided manufacture，CAD/CAM）是通過計(jì)算機(jī)生成信息，對產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)并制作的方法。CAD/CAM-PMMA聚合材料已被證實(shí)具有良好機(jī)械性能[5]。但目前國內(nèi)外對CAD/CAM-PMMA 聚合材料表面性能研究尚少。因此，本研究對比了傳統(tǒng)熱聚合-PMMA 和CAD/CAM-PMMA 聚合材料的表面性能，旨在為臨床應(yīng)用提供更多參考。具體報(bào)告如下。

一、材料與方法

1.主要材料和儀器

PMMA 坯料：德國Shutz 牙科公司。PMMA：深圳美杰有機(jī)玻璃制品有限公司。III 型牙石：意大利Zhermack 公司。環(huán)氧樹脂膠粘劑：美國OMEGA 公司。聚甲基丙烯酸甲酯：德國Meliodent 公司。CAD/CAM 掃描儀：中德納微科技有限公司，型號(hào)Ceramill Map400；開放式CAD/CAM 銑削系統(tǒng)：德國Shutz 牙科公司，型號(hào)TIZIAN Cut 5 Smart Plus；恒溫水浴鍋：上海恩生科技有限公司。相機(jī)、微距鏡頭：日本佳能公司，型號(hào)EOS 60D。接觸式輪廓儀：德國馬爾公司，型號(hào)MarSurf CD120。顯微維氏硬度計(jì)：日本松澤公司，型號(hào)MHT-1。高溫微動(dòng)滑動(dòng)磨損試驗(yàn)機(jī)：英國PLINT 公司，型號(hào)DN55。

2.方法

（1）CAD/CAM-PMMA 樣品制作：硅橡膠制作25×25×15mm 長方形模具，取25×25×3mm 的PMMA，垂直固定在模具上；使用開放式CAD/CAM銑削系統(tǒng)按照預(yù)設(shè)計(jì)銑削PMMA 坯料，切下經(jīng)研磨的的樣品，進(jìn)一步精加工和拋光處理，流水沖洗以去除表面殘余砂紙顆粒等物質(zhì)，置于蒸餾水中室溫保存?zhèn)溆?。所有樣品均由同一操作人員制備，共制備20 個(gè)CAD/CAM-PMMA 樣品。

（2）傳統(tǒng)熱聚合-PMMA 樣品制作：以50:50 比例真空混合Ⅲ型牙石和牙膏，取25×25×3mm 的CAD/CAM-PMMA 樣品投入上述液體中制模；取模塊，燒瓶加熱以去除PMMA 圖案，加入環(huán)氧樹脂膠粘劑密封；按照說明書將聚甲基丙烯酸甲酯粉末溶解制成面團(tuán)，面團(tuán)加壓包裝后置于恒溫水浴鍋中進(jìn)行短固化周期聚合；聚合完成后，按照（1）中方法進(jìn)行精加工和拋光處理，流水沖洗以去除表面殘余砂紙顆粒等物質(zhì)，置于蒸餾水中室溫保存?zhèn)溆?。所有樣品均由同一操作人員制備，共制備20 個(gè)傳統(tǒng)熱聚合-PMMA 樣品。

3.觀察指標(biāo)

（1）表面潤濕性：采用靜滴法。將標(biāo)本放于水平工作臺(tái)上，微量移液管滴加20μL 蒸餾水于拋光表面，20s 后利用相機(jī)以105mm 的微距鏡頭拍攝圖片，利用AutoCAD2010 軟件導(dǎo)入圖像并分析，測定樣品實(shí)線與水滴切線間的角度，即接觸角，測量3 次取平均值。

（2）表面粗糙度：利用接觸式輪廓儀測定樣品表面粗糙度值（Ra），分辨率為0.001pm，測量長度為0.8mm，每個(gè)拋光面隨機(jī)選取4 個(gè)具有相似位置的不同區(qū)域，取平均值。

（3）表面硬度：利用顯微維氏硬度計(jì)測定樣品表面維氏硬度值（vickers hardness number，VHN），300g 載荷下與方形金字塔形硬度計(jì)壓頭作用15s，每個(gè)樣品取三個(gè)壓痕，測量所得對角線計(jì)算VHN值，取平均值。

（4）表面耐磨性：將樣品和滑石陶瓷球（8mm）固定于高溫微動(dòng)滑動(dòng)磨損試驗(yàn)機(jī)上，測定深度損失值和體積損失值。磨耗條件：常溫，人工唾液潤滑，荷重49N，位移行程1mm，頻率1.2Hz，循環(huán)次數(shù)10000次。

4.統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

采用SPSS20.0 軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。計(jì)量資料以±s 表示，采用獨(dú)立樣本t 檢驗(yàn)。P＜0.05為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

二、結(jié)果

1.兩組表面潤濕性比較：CAD/CAM 組接觸角顯著大于傳統(tǒng)熱聚合組（P＜0.05，表1）。

2. 兩組表面粗糙度比較：CAD/CAM 組Ra 值顯著小于傳統(tǒng)熱聚合組（P＜0.05，表2）。

表1 2 組表面潤濕性比較（±s）

表1 2 組表面潤濕性比較（±s）

組別CAD/CAM 組傳統(tǒng)熱聚合組例數(shù)20 20 t P接觸角72.12±4.64 67.34±4.37 3.354 0.002

表2 2 組表面粗糙度比較（μm±s）

表2 2 組表面粗糙度比較（μm±s）

組別CAD/CAM 組傳統(tǒng)熱聚合組例數(shù)20 20 t P Ra 值0.15±0.03 0.21±0.05 4.602＜0.01

3. 兩組表面硬度比較：CAD/CAM 組VHN 值顯著大于傳統(tǒng)熱聚合組（P＜0.05，表3，圖1）。

4.兩組表面耐磨性比較：CAD/CAM 組深度損失和體積損失顯著小于傳統(tǒng)熱聚合組（P＜0.05，表4）。

表3 2 組表面硬度比較（±s）

表3 2 組表面硬度比較（±s）

組別CAD/CAM 組傳統(tǒng)熱聚合組例數(shù)20 20 t P VHN 值20.14±0.43 18.12±0.48 14.018＜0.01

表4 2 組表面耐磨性比較（±s）

表4 2 組表面耐磨性比較（±s）

組別CAD/CAM 組傳統(tǒng)熱聚合組例數(shù)20 20 t P深度損失/μm 1.02±0.05 1.52±0.07 25.994＜0.01體積損失/mm3×10-3 0.96±0.05 1.34±0.06 21.759＜0.01

圖1 2 組表面顯微硬度測量圖像

三、討論

全口義齒為無牙頜修復(fù)常用方法[6]。基托為義齒重要組成部分?；胁牧媳砻嫘阅軐αx齒穩(wěn)定性、舒適度等有一定影響[7]。基托組織面可產(chǎn)生有效吸附力，好的潤濕性通常代表了好的吸附力[8]。基托磨光面與唇-頰黏膜阻力增加時(shí)，可增加細(xì)菌粘附、牙菌斑附著[9]。PMMA 為常用義齒基托材料，聚合法主要包括水浴法、熱聚法等。不同聚合法制作的PMMA 材料吸水性和彎曲強(qiáng)度不同。熱聚合制作的PMMA 材料吸水性和抗彎曲強(qiáng)度較低[10]。在單冠、嵌體、貼面、固定橋、可摘局部義齒修復(fù)及復(fù)雜全口義齒等制作中，CAD/CAM 相較于傳統(tǒng)PMMA 聚合法，具有更高的時(shí)效性、美觀性、節(jié)約性[11]。經(jīng)CAD/CAM切削支架蠟型制作的可摘局部義齒金屬支架具有更好的固位和密合性[12]。

表面潤濕性是反映允許或防止液體粘附到義齒表面和牙科材料適應(yīng)性指標(biāo)。研究顯示，CAD/CAM制作的全口義齒基托可有效降低義齒相關(guān)口腔炎發(fā)生率[13]。另有研究發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)CAD/CAM 義齒表現(xiàn)出了更光滑和親水的表面[14]。本研究結(jié)果顯示，與傳統(tǒng)熱聚合-PMMA 比較，CAD/CAM-PMMA 材料接觸角更大，Ra 值更小，提示CAD/CAM-PMMA 材料具有更好的疏水性和更小的表面粗糙度，可有效減少基托組織面細(xì)菌黏附、減輕義齒對口腔黏膜組織損傷，并通過增加義齒基托組織面與口腔黏膜間吸附力，增加義齒固位力。但在Arslan M 等[15]報(bào)道中，CAD/CAM-PMMA 與傳統(tǒng)熱聚合-PMMA 在表面粗糙度上未見顯著差異。與本研究結(jié)果不一致，可能與熱循環(huán)參數(shù)不同有關(guān)。研究顯示，升溫過程中PMMA 可發(fā)生一系列物理和化學(xué)變化，導(dǎo)致表面硬度降低，影響義齒基托使用壽命[16]。本研究得出，CAD/CAM 制作的材料表面硬度和耐磨性顯著高于熱聚合法，提示CAD/CAM 可有效提高PMMA 材料硬度，其有可能通過減少因熱聚合反應(yīng)導(dǎo)致的分子量減小實(shí)現(xiàn)，同時(shí)通過提高基托表面硬度可有效增加其耐磨性，延長基托使用壽命。

綜上所述，CAD/CAM-PMMA 材料具有良好的疏水性、表面硬度和耐磨性，表面粗糙度小，有可能成為義齒基托材料。