氧化锆陶瓷托槽微渗漏深度和粘接强度的体外实验研究

李文艳，何 勇，羊书勇，李晨军

现在人们对正畸治疗过程中的美观要求越来越高，目前临床中最常应用的美观托槽——氧化铝陶瓷托槽存在机械性能差、易折裂、易脱落等缺点[1]。氧化锆陶瓷的机械性能良好，而且具有化学性质稳定、美观、生物相容性好等特性，是口腔材料中最有前景的材料之一，但是氧化锆陶瓷托槽尚未在临床广泛使用，关于它的适用粘接剂尚未见系统的研究报道。GC正畸光固化玻璃离子粘接剂在临床应用广泛，它能够持久释放氟离子，降低釉质的脱矿程度，是正畸粘接剂中较理想的材料之一[2]。因此，本研究评价了GC正畸光固化玻璃离子粘接剂粘接氧化锆陶瓷托槽的微渗漏深度和粘接强度，以供临床参考。

1 材料与方法

1.1 主要材料和仪器 氧化锆陶瓷托槽（上海晶璀新材料科技有限责任公司）；氧化铝单晶陶瓷托槽（3M Unitek Corporation，美国）；金属托槽（3M Unitek Corporation，美国）；万能材料试验机（日本岛津，AGIS-20型）；体视荧光显微镜（Leica PerkinElmer，2015CD9A）；电热恒温水温箱（HH-W21 600S，上海跃进医疗器械有限公司）；GC正畸光固化玻璃离子正畸光固化玻璃离子粘接剂（日本而至公司，批号：1705231）；电子数显卡尺（AIRAJ，ARZ-150，中国）。

1.2 离体牙选择 在成都军区总医院附属口腔医院齿槽外科拔除的患者离体前磨牙中，选择牙齿完整无龋坏、表面无裂纹、釉质发育良好的牙齿共54颗，用流水将牙齿表面的组织去除干净后，存放于蒸馏水中4℃保存，保存时间＜6个月。使用前将牙冠唇面抛光、吹干。

1.3 托槽粘接 先用电子数显卡尺测得3种托槽粘接面的面积分别为：氧化锆陶瓷托槽为3.1mm×3.42 mm，氧化铝陶瓷托槽为4.37 mm×3.44 mm，金属托槽为2.96mm×3.44mm。然后采用随机数字表法将54颗离体前磨牙随机分为氧化锆组、氧化铝组和金属组，各18颗。每颗牙齿均用GC正畸光固化玻璃离子粘接剂将各组相应的托槽粘接于牙冠唇面，形成一个试件。所有操作均由同一人完成。

1.4 微渗漏检测 每组随机取9个试件，置于37℃电热恒温水温箱中保存24 h后取出，将牙尖用基托蜡包裹，托槽周围2mm以外涂布透明指甲油。待指甲油干后，将它们放入0.5%的碱性品红溶液中。室温放置36 h后，用清水冲洗，并用软毛刷轻轻除去表面的染料，用自凝树脂固定托槽于牙齿表面。然后用慢速手机配金刚砂切割车针，沿托槽近远中1/2处，从颌方向龈方纵向切开，同时冷水冷却。将切成两半的托槽在体视荧光显微镜下观察（图1），用数显游标卡尺记录染料渗入深度和渗入界面。

图1 3组微渗漏深度比较

1.5 抗剪切粘接强度 另外27个试件在37℃电热恒温水温箱中保存36 h后取出，将其牙根用自凝树脂包裹，并形成约 3×3×2 cm3的方形底座（图 2）。制作好的试件置于万能材料试验机上，采用1 kN量程的传感器，将夹头作用于托槽底板与牙齿的粘接界面处，以0.5 mm/min的速度施力，夹头速度精度为±1%，位移测量方式为光电编码器，测量分辨率为0.001 mm，直至托槽脱落，测试机使用高刚性框架和1.25ms的超高速采样功能自动记录最大加载力值（kN）。按照公式计算：剪切粘接强度(MPa)=剪切粘接力(N)/底面积（mm2），得到每个托槽的抗剪切粘接强度。在此过程中有3枚氧化铝陶瓷托槽发生折裂，不计入研究数据。

1.6 牙齿表面粘接剂残留量（ARI值） 将以上抗剪切粘接强度测试后的牙面在20倍放大镜下观察，记录粘接剂在牙齿表面的残留量，评估ARI分值。评分标准[3]：0分：无粘结剂残留在牙面；1分：≤50%的粘结剂残留在牙面；2分：＞50%的粘结剂残留在牙面；3分：所有的粘结剂遗留在牙面。

1.7 统计学方法 应用SPSS17.0统计软件进行统计分析。正态分布计量资料以均数±标准差表示，非正态分布计量资料采用中位数（P25，P75）。非正态分布计量资料多组间比较采用Kruskal-Wallis H检验，组间两两比较采用Mann-Whitney U检验。服从正态分布的计量资料多组间均数比较采用单因素方差分析，组间两两比较采用LSD-t检验。P＜0.05为差异具有统计学意义。

图2 用自凝树脂包埋牙根形成方形底座

2 结果

2.1 3组微渗漏深度比较 3组微渗漏深度无统计学差异（P＞ 0.05，表 1）。

2.2 3组抗剪切粘接强度比较 3种托槽与牙面之间的抗剪切粘接强度分别为：氧化锆组（13.35±6.57）MPa，氧化铝组（10.64±1.78）MPa，金属组（6.82±3.15）MPa。氧化锆组和氧化铝组的抗剪切粘接强度明显高于金属组（P＜0.05），而氧化锆组与氧化铝组之间无统计学差异（P＞0.05）。

2.3 3组ARI值比较 3组ARI值比较无统计学差异（P＞ 0.05，表 2）。

表1 3组微渗漏深度比较(n=9)

表2 3组ARI值比较

3 讨论

微渗漏不仅可以影响托槽与牙面之间的粘接强度[4]，而且可以导致牙面白斑的形成[5]。关于正畸托槽下微渗漏的检测方法，文献报道多用染液渗入法，许多研究表明[6-8]，微渗漏与温度变化无关，无需冷热循环操作，因此，本研究采用了此方法。结果显示，两种陶瓷托槽和金属托槽的微渗漏深度无统计学差异，说明托槽的材料和表面结构对微渗漏深度无明显影响。

微渗漏研究中，学者们都对颌方与龈方进行了比较，一些学者认为[9]，托槽的微渗漏主要发生于托槽的龈方；但也有人认为[7]，发生于颌方与龈方无统计学差异。更有人提出[8]，微渗漏发生在粘接剂-牙釉质界面时，多发生于龈方，在粘接剂-托槽界面时多发生于颌方。认为这是由于操作过程中，人们总是习惯性地将光照主要集中于颌方，龈方的光照相对较少，所以龈方的粘接剂没有充分固化，导致龈方微渗漏增加[6,10]。本实验根据上述意见，在操作过程中，从托槽4个方向均给予20 min光照，保证颌方和龈方的光照效果相同。研究结果示，颌方和龈方的微渗漏无统计学差异，这与Kim等[7]的研究结果一致。因此，光照方向很可能是引起那些研究中出现龈方微渗漏更多的原因。因此，在临床粘接托槽时，一定要注意光照方向的均匀性，保证托槽的四周均能充分固化。

常用的检测托槽粘接强度的方法是剪切粘接强度，并在托槽脱落后记录牙齿表面的ARI值。ARI积分是国际上衡量粘接剂与牙釉质之间粘接强度的一个指标，在研究托槽与粘接剂之间的粘接强度时，分值越高，表明托槽与粘接剂的粘接强度越低，粘接剂将较多地残留于牙面，托槽脱落时施加在釉质表面的力较小，可减轻对牙釉质的损伤程度。本研究结果显示，3种托槽脱落时，对牙釉质的损伤程度无明显差异，说明GC正畸玻璃离子粘接剂用于粘接氧化锆陶瓷托槽时，对牙面无特殊的损伤作用，可用于临床进一步研究。

据文献报道[11]，正畸所用托槽与牙齿之间的最适剪切粘接强度最低为5.9～7.8MPa，最高为13.7MPa。本研究中，3种托槽与牙面之间的剪切粘接强度值均在此范围内，说明GC正畸光固化玻璃离子是这3种托槽合适的粘接剂。进一步分析发现，氧化锆陶瓷托槽和氧化铝陶瓷托槽与牙齿之间的抗剪切粘接强度较金属托槽高，说明陶瓷托槽较金属托槽的脱落率小，可减少临床中患者的复诊次数，缩短矫治时间，更适宜临床使用。另外，在检测抗剪切粘接强度的实验过程中，氧化铝陶瓷托槽有3次发生折裂的情况，而氧化锆陶瓷托槽无此情况发生，说明氧化锆陶瓷托槽的抗折强度高，较氧化铝陶瓷托槽更适合临床使用。

综上所述，GC正畸光固化玻璃离子粘接剂可用于粘接氧化锆陶瓷托槽，其粘接面的微渗漏深度与氧化铝陶瓷托槽和金属托槽无明显差异，但抗剪切粘接强度高于金属托槽，可供临床使用。

[1] Nishio C,Mendes AM,Almeida MA,et al.Evaluation of esthetic brackets'resistance to torsional forces from the archwire[J].Am J Orthod Dentofacial Orthop,2009,135(1):42-48.

[2] 韩骁.4种正畸粘接剂对金属托槽粘接效果的评价[J].口腔材料器械杂志,2012(2):80-82.

[3] Artun J,Bergland S.Clinical trials with crystal growth conditioning as an alternative to acid-etch enamel pretreatment[J].Am JOrthod,1984,85(4):333-340.

[4] Buyuk SK,Cantekin K,Demirbuga S,et al.Are the low-shrinking composites suitable for orthodontic bracket bonding[J]?Eur JDent,2013,7(3):284-288.

[5] 董俊超,李任,温黎明,等.Z-prime～(TM)Plus对正畸粘结剂与氧化锆修复体间粘结强度及微渗漏的影响[J].牙体牙髓牙周病学杂志,2016(8):485-487.

[6] Uysal T,Ulker M,Ramoglu SI,et al.Microleakage under metallic and ceramic brackets bonded with orthodontic self-etching primer systems[J].Angle Orthod,2008,78(6):1089-1094.

[7] Kim J,Kanavakis G,Finkelman MD,et al.Microleakage under ceramic flash-free orthodontic brackets after thermal cycling[J].Angle Orthod,2016,86(6):905-908.

[8] Tudehzaeim MH,Yassaei S,Taherimoghadam S.Comparison of microleakage under rebonded stainless steel orthodontic brackets using twomethods of adhesive removal:sandblast and laser[J].J Dent(Tehran),2015,12(2):118-124.

[9] Ramoglu SI,Uysal T,Ulker M,etal.Microleakage under ceramic and metallic brackets bonded with resin-modified glass ionomer[J].Angle Orthod,2009,79(1):138-143.

[10] Ulker M,Uysal T,Ramoglu SI,et al.Microleakage under orthodontic brackets using high-intensity curing lights[J].Angle Orthod,2009,79(1):144-149.

[11] 李颖慧.表面处理及粘结剂对氧化锆与牙釉质间剪切粘结强度的影响[J].南方医科大学学报,2013,33(3):420-423.