牙本質(zhì)滲出液對(duì)粘接界面的影響

楊宇斌，朱軒言，田子璐，王慧敏，朱 松

與牙釉質(zhì)相比，牙本質(zhì)的固有特性使粘接修復(fù)的遠(yuǎn)期效果難以預(yù)測(cè)。牙本質(zhì)是由體積分?jǐn)?shù)為50%的礦物質(zhì)，30%以膠原為主的有機(jī)物和20%的水分組成[1]。牙本質(zhì)小管是牙本質(zhì)組織中最明顯的結(jié)構(gòu)特征，其從髓腔到釉牙本質(zhì)界/牙骨質(zhì)牙本質(zhì)界呈放射狀貫穿整個(gè)牙本質(zhì)。小管內(nèi)的主要成分為成牙本質(zhì)細(xì)胞突起以及牙本質(zhì)滲出液。由于小管與髓腔相連并且含有液體，粘接劑在牙本質(zhì)小管內(nèi)的滲透勢(shì)必受到髓腔壓力的影響。正常生理?xiàng)l件下，髓腔壓力一般約為15 cmH2O(11 mmHg)[2]。

1 粘接系統(tǒng)

粘接修復(fù)的目的是形成并保持良好的牙本質(zhì)粘接界面。界面穩(wěn)定可獲得良好的粘接強(qiáng)度、邊緣密封性和臨床耐久性[3]。目前在牙本質(zhì)粘接過(guò)程中采用兩種粘接策略：全酸蝕粘接系統(tǒng)和自酸蝕粘接系統(tǒng)。

1.1 全酸蝕粘接系統(tǒng)

全酸蝕粘接劑由酸蝕劑、底涂劑和粘接劑樹(shù)脂組成。酸蝕劑為37%磷酸溶液。底涂劑由親水性功能單體(甲基丙烯酸 β-羥乙酯，2-hydroxyethyl methacrylate, HEMA)、固化引發(fā)劑(樟腦醌)和揮發(fā)性溶劑(丙酮或乙醇)組成，具有親水性及與水混溶性。粘接劑樹(shù)脂成分是疏水性的，由雙酚 A-二甲基丙烯酸縮水甘油酯(Bisphenol A diglycidyl methacrylate， Bis-GMA)、固化引發(fā)劑等組成。

全酸蝕粘接劑中37%磷酸酸蝕劑具有較強(qiáng)的酸蝕能力，牙本質(zhì)經(jīng)酸蝕后表面形成厚5～8 μm的脫礦層，暴露牙本質(zhì)的膠原纖維網(wǎng)和牙本質(zhì)小管口后再進(jìn)行粘接[4]。在使用濕粘接技術(shù)保持膠原纖維網(wǎng)蓬松的前提下，液態(tài)的粘接劑應(yīng)該滲透整個(gè)牙本質(zhì)脫礦層，固化后包裹暴露的膠原纖維[5]。同時(shí)粘接劑進(jìn)入牙本質(zhì)小管形成樹(shù)脂突，形成界面互相滲透和微機(jī)械鎖結(jié)[6]。

水有助于親水性單體在牙本質(zhì)中快速向牙髓方向滲透，這導(dǎo)致疏水性的Bis-GMA在牙本質(zhì)表面富集，脫礦牙本質(zhì)中滲透單體出現(xiàn)相分離，相分離將導(dǎo)致粘接劑單體聚合不全或通透性增加。即粘接劑層和混合層中形成含水區(qū)域，或在粘接劑下層形成孔隙結(jié)構(gòu)。過(guò)多的水會(huì)降低粘接劑中溶劑的揮發(fā)能力，粘接劑及混合層殘留溶劑量越多，則粘接劑聚合越不完全，內(nèi)聚力越小，越容易塑化[7]。

另外在髓腔壓力作用下，水沿牙本質(zhì)小管向粘接界面流動(dòng)，阻礙了粘接劑向脫礦牙本質(zhì)的滲透[8]?；旌蠈又谐霈F(xiàn)脫礦深度與粘接劑滲透能力的不匹配。未滲透區(qū)域被水取代，水滲透到粘接劑的親水區(qū)域促進(jìn)了粘接劑單體的溶解析出。同時(shí)混合層底部的膠原纖維因缺乏包裹裸露[9]，成為“薄弱結(jié)構(gòu)”。蛋白水解酶存在于礦化的牙本質(zhì)基質(zhì)和牙本質(zhì)齲中[10]，包括基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metallo- proteinases，MMPs)和半胱氨酸組織蛋白酶，酸蝕劑以及粘接劑單體的不完全滲透有助于這些酶的激活，分解裸露的膠原纖維和粘接劑的酯鍵，導(dǎo)致牙本質(zhì)粘接劑粘接強(qiáng)度下降。

1.2 自酸蝕粘接系統(tǒng)

自酸蝕粘接劑由底涂劑和粘接劑樹(shù)脂組成。底涂劑具有親水性，主要成分是酸性粘接性單體(例如：甲基丙烯酰癸基二氫磷酸酯、4-甲基丙烯酰氧乙基偏苯三酸酐酯或二甲基丙烯酸磷酸甘油酯)、水、揮發(fā)性溶劑(乙醇或丙酮)和光引發(fā)劑。粘接劑樹(shù)脂成分與全酸蝕粘接劑類似。

自酸蝕粘接劑酸性較弱，不能去除玷污層，是利用酸性可聚合單體對(duì)其進(jìn)行部分溶解、整合，粘接劑單體滲透和對(duì)牙本質(zhì)的脫礦同時(shí)進(jìn)行[11]，最終形成微機(jī)械鎖結(jié)和分子間作用力。自酸蝕粘接劑的酸蝕和滲透能力有限，形成的混合層厚度相對(duì)更薄，樹(shù)脂突也較少。水為自酸蝕粘接系統(tǒng)中固有成分，可電離粘接劑中的酸性單體使玷污層和其下方的牙本質(zhì)脫礦[12]。自酸蝕粘接劑中因加入了高濃度的酸性單體，使得粘接劑更親水，聚合后界面吸水率為5%～12%[13]。

有研究證實(shí)，自酸蝕粘接劑酸蝕牙本質(zhì)后，雖不如全酸蝕粘接劑對(duì)牙本質(zhì)脫礦的程度深，但也存在一些裸露而未被粘接劑單體包裹的膠原纖維[14]。自酸蝕粘接劑可以建立一個(gè)低pH環(huán)境，激活MMPs[15]，造成膠原纖維的降解。自酸蝕粘接劑組分中因存在較多的親水性單體，使粘接劑中極性親水區(qū)域密集分布，水在酶激活過(guò)程中同樣起著介質(zhì)作用[16]。

2 納米滲漏

酸蝕-沖洗粘接劑的底涂劑或粘接劑在滲入脫礦的膠原纖維網(wǎng)過(guò)程中，深部區(qū)域存在未完全滲入的含水微小空隙，其周圍的膠原纖維暴露。這些空隙為外界物質(zhì)離子和分子的擴(kuò)散和滲透提供通道，從而形成納米滲漏。

水沿此通道從混合層向粘接劑層擴(kuò)散，該通道被稱為“水樹(shù)”[17]。采用掃描電鏡觀察模擬髓腔壓力作用下的粘接界面，發(fā)現(xiàn)水不斷向粘接界面流動(dòng)。水樹(shù)中不受限制的水移動(dòng)導(dǎo)致未完全聚合的粘接劑成分滲出，并加快這些通道界面成分的降解[18]。

納米滲漏可通過(guò)硝酸氨銀示蹤。銀沉積有兩種不同模式，即納米滲漏表現(xiàn)的網(wǎng)狀模式與斑點(diǎn)模式。前者是水樹(shù)的形態(tài)特征；后者則代表粘接劑基質(zhì)中含親水和/或酸性官能團(tuán)的微區(qū)。Tay等[19-21]發(fā)現(xiàn)納米滲漏多發(fā)生于滲透性增強(qiáng)的區(qū)域，這些區(qū)域中的水分子不能完全去除，使得粘接劑聚合反應(yīng)不完全。有研究表明，沒(méi)有模擬髓腔壓力作用時(shí)，全酸蝕粘接劑混合層和樹(shù)脂突內(nèi)都可檢測(cè)到銀沉積，而自酸蝕粘接劑中卻幾乎沒(méi)有[22]。在模擬髓腔壓力作用12個(gè)月后再次進(jìn)行檢側(cè)，發(fā)現(xiàn)無(wú)論全酸蝕粘接劑還是自酸蝕粘接劑的銀沉積量都明顯增加。這說(shuō)明在髓腔壓力作用下，粘接界面的納米滲漏增加。

3 微拉伸粘接強(qiáng)度

微拉伸粘接強(qiáng)度與牙本質(zhì)滲出液存在有著密不可分的關(guān)系，尤其在髓腔壓力作用下，許多研究已證實(shí)，粘接界面強(qiáng)度隨著時(shí)間延長(zhǎng)而降低。在粘接劑-牙本質(zhì)粘接界面已經(jīng)確定存在富含水的區(qū)域，使聚合后的粘接劑內(nèi)出現(xiàn)分層和水滴樣結(jié)構(gòu)[23]，且容易發(fā)生斷裂。造成粘接界面應(yīng)力增加，故而微拉伸粘接強(qiáng)度值降低。

Feitosa等[24]采用模擬髓腔壓力的方法測(cè)得兩步自酸蝕粘接劑(Clearfil SE Bond，CES)、單步自酸蝕粘接劑(Clearfil S3 Bond，CS3)和兩步酸蝕-沖洗粘接劑(Adper Single Bond 2，SB2)作用5年后的微拉伸粘接強(qiáng)度。發(fā)現(xiàn)除CSE外，其他兩種粘接劑在模擬髓腔壓力作用5年后，CS3和SB2的微拉伸粘接強(qiáng)度分別下降39%和58%。此研究還發(fā)現(xiàn)酸蝕-沖洗粘接模式下主要發(fā)生粘接劑的水解和膠原的降解。單步自酸蝕粘接模式下，主要發(fā)生聚合物基質(zhì)和/或界面填料和偶聯(lián)劑的水解。

Zebic 等[25]選用2種通用型粘接劑，分別采用全酸蝕和自酸蝕兩種方法，測(cè)得在模擬髓腔壓力作用下6個(gè)月后的微拉伸粘接強(qiáng)度。Single Bond Universal通用型粘接劑中全酸蝕和自酸蝕組微拉伸粘接強(qiáng)度值分別下降59.7%和18.4%。Ipera Bond通用型粘接劑中全酸蝕和自酸蝕組微拉伸粘接強(qiáng)度值分別下降20.9%和5.4%。

以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果除了證明髓腔壓力對(duì)于粘接強(qiáng)度的影響外，也得出自酸蝕較全酸蝕表現(xiàn)出更好的長(zhǎng)期穩(wěn)定粘接效果。這是由于全酸蝕粘接劑脫礦能力強(qiáng)，可以完全去除玷污層并形成較厚的混合層，使得牙本質(zhì)通透性大幅度增加。所使用的粘接劑聚合后對(duì)牙本質(zhì)小管內(nèi)滲出的液體封閉作用有限，聚合后的粘接劑仍持續(xù)吸附水分子，形成“半透膜”結(jié)構(gòu)。同時(shí)全酸蝕粘接劑對(duì)MMPs的激活能力較自酸蝕粘接劑強(qiáng)，加快混合層底部未被粘接劑包裹的裸露膠原纖維降解。

4 牙本質(zhì)的不同類型

4.1 淺層和深層牙本質(zhì)

牙本質(zhì)小管密度和髓腔壓力的區(qū)域性差異是反映牙本質(zhì)滲出液對(duì)粘接強(qiáng)度影響的主要因素之一。牙本質(zhì)小管的數(shù)量和直徑隨著深度的增加而增加，而管間牙本質(zhì)的面積由淺入深卻逐漸減少[26]。粘接劑單體滲透到膠原纖維間形成混合層，混合層的質(zhì)量反映了粘接劑受到牙本質(zhì)滲出液影響的程度。Mohamed等[8]測(cè)得在髓腔壓力作用下，深度為1 mm和2 mm的牙本質(zhì)窩洞內(nèi)，樹(shù)脂突長(zhǎng)度分別為27.8 μm和17.7 μm。該實(shí)驗(yàn)證明在髓腔壓力作用下，深層牙本質(zhì)的粘接比淺層牙本質(zhì)更具挑戰(zhàn)性。

4.2 正常和齲壞牙本質(zhì)

研究表明，自酸蝕粘接劑(Panavia F2.0)在模擬髓腔壓力作用下，測(cè)得齲壞牙本質(zhì)較正常牙本質(zhì)微拉伸粘接強(qiáng)度值降低了17.2%[27]。齲壞牙本質(zhì)和正常牙本質(zhì)具有不同的結(jié)構(gòu)和成分特征。前者礦物質(zhì)含量低、膠原纖維和非膠原纖維的基質(zhì)形態(tài)發(fā)生改變、孔隙率增加，導(dǎo)致牙本質(zhì)潤(rùn)濕度增加、機(jī)械性能下降。此外，在齲壞牙本質(zhì)中各種酶表達(dá)和/或活化的比率更高，使得粘接劑的降解速度更快[28]。因此，在模擬髓腔壓力作用下，無(wú)論使用何種粘接系統(tǒng)，齲壞牙本質(zhì)的粘接強(qiáng)度和耐久性都低于正常牙本質(zhì)。

5 減少牙本質(zhì)滲出液對(duì)粘接強(qiáng)度的影響

5.1 粘接劑的選擇及成分的優(yōu)化

首先可通過(guò)選擇不同的粘接劑以降低牙本質(zhì)滲出液對(duì)牙本質(zhì)粘接的影響。與全酸蝕粘接劑相比，自酸蝕粘接劑滲透更加均勻，對(duì)膠原纖維的保護(hù)更好[29]。另外可使用更兼容的光引發(fā)劑。樟腦醌是一種最常見(jiàn)的光引發(fā)劑。它具有疏水性導(dǎo)致親水性單體的固化程度不理想[30]。此外，還建議使用其他光引發(fā)劑，如對(duì)二甲氨基苯甲酸乙酯和二苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰)-膦氧化物，提高親水性粘接劑的固化程度。水相溶型光引發(fā)劑的加入促進(jìn)了親水和疏水單體的聚合，減少相分離的有害影響[31]。

5.2 硅酸鈣的應(yīng)用

有研究表明，牙本質(zhì)酸蝕后涂布粘接劑之前使用硅酸鈣可以降低牙本質(zhì)的滲透性[32]。硅酸鈣有助于磷灰石前體的形成，促進(jìn)牙本質(zhì)的礦化，同時(shí)可以保護(hù)膠原纖維。硅酸鈣的水解反應(yīng)產(chǎn)生2種主要成分：水合硅酸鈣和氫氧化鈣。當(dāng)凝固硅酸鈣與含磷酸鹽的溶液接觸時(shí)，水合硅酸鹽會(huì)導(dǎo)致無(wú)定形磷酸鈣沉積，并轉(zhuǎn)化為碳酸磷灰石。氫氧化鈣pH呈堿性，可使酶變性。硅酸鈣使MMPs活性降低可能與其pH呈堿性有關(guān)。

5.3 局部麻醉藥的應(yīng)用

在牙體預(yù)備前使用含血管收縮劑的局部麻醉藥，可以減少牙髓血流量，降低牙本質(zhì)滲出液向粘接界面的滲出量，提高粘接劑-牙本質(zhì)的粘接強(qiáng)度[33]。

5.4 疏水涂層的應(yīng)用

疏水涂層的應(yīng)用不僅增加粘接劑層的厚度，而且使其疏水特性也得到增強(qiáng)，進(jìn)而降低牙本質(zhì)滲出液在粘接劑界面的滲透性。此外還降低粘接劑中溶劑和未聚合單體的含量，有利于粘接劑具有更高的轉(zhuǎn)化率和機(jī)械性能[34]。雖然在粘接過(guò)程中增加了額外的步驟，但疏水涂層的應(yīng)用可顯著提高粘接強(qiáng)度。

5.5 仿生再礦化

仿生再礦化是一種利用納米技術(shù)原理模擬自然的生物再礦化策略。采用羥基磷灰石(hydroxyapatite，HA)微晶代替混合層中樹(shù)脂單體不完全聚合區(qū)域中的水，這些微晶足夠小，可占據(jù)膠原纖維內(nèi)和膠原纖維間的區(qū)域。有研究表明，含HA填料的粘接劑可呈現(xiàn)出更高的粘接強(qiáng)度值。與含2%和5%的HA填料組相比，含7% HA填料組的牙本質(zhì)粘接劑的微拉伸粘接強(qiáng)度更高[35]。

5.6 延長(zhǎng)光照時(shí)間

延長(zhǎng)光固化時(shí)間可提高粘接強(qiáng)度[36]。有研究表明，光固化時(shí)間超過(guò)40 s可提高粘接劑單體的轉(zhuǎn)化率，形成孔隙更少、更均一的聚合物。并能降低粘接劑的滲透性和粘接界面的微滲漏。實(shí)際上，延續(xù)光固化時(shí)間可以改善粘接劑的物理化學(xué)性能(例如彈性模量、吸水率和溶解度)。

6 小 結(jié)

在目前的體外研究范疇內(nèi)，可以得出結(jié)論，牙本質(zhì)滲出液對(duì)牙本質(zhì)粘接過(guò)程及遠(yuǎn)期耐久性產(chǎn)生不利影響，如粘接劑水解，混合層纖維水解，納米滲漏以及粘接強(qiáng)度的降低。受損的粘接界面在相對(duì)低的應(yīng)力作用下就會(huì)導(dǎo)致粘接失敗。而鑒于已有的研究現(xiàn)狀，為了減少牙本質(zhì)滲出液的不利影響，應(yīng)從牙本質(zhì)粘接劑的選擇及成分的優(yōu)化、硅酸鈣、局麻藥、疏水涂層的應(yīng)用，還有仿生再礦化和延長(zhǎng)光固化時(shí)間等幾個(gè)方面著手。這一問(wèn)題的解決，將大大提升粘接修復(fù)的遠(yuǎn)期效果。