过氧化氢和硅烷偶联剂联合处理对纤维桩与不同粘接系统的影响

张 娜 莫宏兵

1 佳木斯大学，黑龙江省佳木斯市 154007； 2 佳木斯大学附属第二医院口腔医院修复一科

玻璃纤维桩，因其具有与牙本质相似的弹性模量，受外力时使作用力沿整个桩的长度传导，减少应力集中，不损伤牙根，因而被广泛应用于临床。纤维桩的粘接是牙本质与纤维桩通过树脂类粘接剂形成的复合体结构， 纤维桩修复成功的关键在于该结构粘结界面的粘接性能和长期稳定性[1-3]。纤维桩的粘接性能与纤维桩的类型、根管解剖、桩的设计、口腔环境等因素密切相关，另一个重要因素就是纤维桩的表面处理[2]。本文以纤维桩与水门汀的粘接界面为范围，对纤维桩表面的化学处理方法进行讨论。该实验选用了选择性地溶解环氧基体而不干扰纤维的物质——过氧化氢。通过万能试验机和扫描电镜比较了纤维桩经不同浸泡时间以及不同粘接剂处理后的粘接强度。为临床纤维桩获得最佳的粘固效果提供实验依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器 玻璃纤维桩(上海齿厂)；Resin Cement自粘结桩核树脂水门汀(美国Pulpdent公司)；ME自酸蚀树脂粘接剂(Conamco S.A.de C.V.)；可乐丽菲露自酸蚀粘合剂SE-BOND(日本可乐丽)；硅烷偶联剂KH-570( 南京新淮科技有限公司);30%过氧化氢(天津市化学试剂有限公司)；光固化灯(美国 Dentsply公司)；超声清洗机(广东固特)；慢速金刚石刀片切割机(沈阳科晶设备制造有限公司)；万能材料试验机(济南试金集团有限公司)；扫描电子显微镜(JSM-6360LV，日本)。

1.2 方法

1.2.1 离体牙桩道预备：收集40颗临床因牙周病或正畸减数需要拔除的新鲜单根离体恒牙，超声洁治后，水冷却下将釉牙骨质界冠方2mm处的牙冠部组织切除，体外进行常规根管预备充填，使用机用器械及纤维桩配套镍钛钻针逐级预备根管，预备出9mm 的桩道空间，保留4mm 的根尖封闭，预备过程中用5.25%次氯酸钠和生理盐水交替冲洗，冲出碎屑，保持根管清洁通畅。

1.2.2 实验分组与纤维桩的表面处理：根据不同的表面处理方法将纤维桩分为四组，每组10根，A组对照组：表面无处理；B组磷酸酸蚀+硅烷化；C组300ml/L过氧化氢浸泡10min+硅烷化；D组为300ml/L过氧化氢浸泡20min+硅烷化，然后每组分别与两种树脂粘接剂进行粘接，形成以下分组：A1、B1、C1、D1，A2、B2、C2、D2各四个小组。A组(对照组)—不做任何处理；B组在纤维桩表面上单层涂布磷酸，静置60s后轻轻吹干；C 组 将纤维桩浸泡于300ml/L 过氧化氢溶液中10min；D组将纤维桩浸泡于300ml/L过氧化氢溶液中 20min，B、C、D三组纤维桩在蒸馏水中超声清洗2min,吹干后均将硅烷偶联剂涂于纤维桩表面1min。

1.2.3 试件制备：在聚丙烯模具内注入藻酸盐，将离体牙固定在该模具内进行纤维桩的粘接，对粘接完成纤维桩的离体牙进行包埋，用自凝树脂将离体牙包埋在一个圆柱形模具中，取出包埋好的试件，使用慢速切割机，在蒸馏水冷却下，垂直于纤维桩长轴进行切割，在根管中1/3处切割1.0mm的薄片试件，纤维桩位于薄片的中心，每个树脂块制取2个薄片试件。标记试件的冠面以确保使用万能试验机进行微推出实验时的推出方向正确。

1.2.4 微推出测试：标记出纤维桩的位置，纤维桩对准圆盘中心的孔，保证孔的大小要大于纤维桩的直径，将安置好试件的圆盘放置于万能实验机的测试台上，加载头对准纤维桩中心，小于桩的直径，避免与周围粘接剂接触，以0.05mm/min的速度进行加载。将应力—时间曲线上急剧下降值记为最大破坏载荷F，计算每个试件内纤维桩的粘接面积(mm2)S。以兆帕斯卡(MPa)来表示微推出结合强度。首先根据公式计算出每个试件中桩与树脂水门汀粘接面积S。S=2πrh(π 为 3.14，r 为薄片试件中纤维桩的半径，h 为薄片试件的厚度)。然后计算出每组数据的平均值记为粘接强度P：粘接强度P= 最大破坏载荷F/黏结面积S。

1.2.5 扫描电子显微镜观察：为了评价过氧化氢处理时间对纤维桩表面形态的影响，从每组中各取 1根纤维桩，处理后均不涂硅烷偶联剂，冲洗、乙醇擦拭、干燥、表面喷金等一系列步骤后固定于一圆盘上，置于SEM下观察其表面形态。

1.3 统计学方法 应用SPSS20.0对数据进行统计分析，应用均数±标准差表示粘接强度，两个组别差异性分析采用LSD检验；A、B、C、D四个组别进行差异性分析，采用单因素方差分析，以P<0.05认为差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 粘结强度 自酸蚀组和自粘接组的四种表面处理后纤维桩的粘接强度值分别经单因素方差分析， 各组之间差异均有统计学意义(P<0.05)。采用最小显著差法即LSD法进行各组两两之间的比较。结果显示：每两组相比，差异有统计学意义(P<0.05)。 粘接强度均值从大到小依次为C组>D组>B组>A组。见表1 和表2。

表1 不同处理的纤维桩与不同粘接剂的微推粘接强度值的平均值

注：a与A组相比，P<0.05；b与B组相比，P<0.05；c与C组相比，P<0.05。

表2 不同处理纤维桩和不同粘接剂的微推粘接强度值

2.2 扫描电镜观察结果 A1、A2组的纤维桩未经处理，可见表面纤维暴露很少，纤维包裹在树脂基质中，表面相对平滑；B1、B2组的纤维桩表面可见树脂基质粗糙度增加；C1、C2组纤维桩表面树脂基质溶解增多，大量纤维暴露，表面粗糙度增加；D1、D2组表层的纤维有一定程度的损坏，并可见少量的表层纤维出现断裂。

3 讨论

3.1 300ml/L过氧化氢化学处理，提高微推出粘接强度 本实验的研究结果显示，组C微推出粘接强度值为(22.29±1.46)MPa和(23.16±1.64)MPa，经过300ml/L过氧化氢联合硅烷偶联剂处理过的玻璃纤维桩，应用自酸蚀树脂水门汀和自粘接树脂水门汀粘接入根管后的微推出粘接强度值均高于磷酸组和未处理组(P<0．05)，粘接强度均值从大到小依次为C组>D组>B组>A组，这与Monticelli[4]等的研究结果一致。以上结果说明：(1)300ml/L过氧化氢浸泡10min后进行硅烷化处理能够增强纤维桩与树脂水门汀的粘接强度。(2)酸蚀时间和粘接固位力不呈正相关，不是酸蚀时间越长效果越好。(3)自酸蚀和自粘结树脂水门汀都能提供良好的粘接效果。

3.2 机制分析与扫描电镜结果分析 纤维桩是由环氧树脂组成，呈一定的轴向排列，表面光滑， 由于环氧树脂是惰性材料，是一种高度聚合、高度交联的高分子材料，而树脂水门汀则多为 Bis-GMA 等甲基丙烯酸酯类成分，所以二者之间缺乏良好的化学匹配性[5]。因此要增加纤维桩的粘接强度，就必须增加纤维桩的表面活性，允许树脂水门汀与桩的微机械固位，方法就是对桩进行表面处理。化学酸蚀应用相对安全而且便于临床实施，不但可以避免玻璃纤维桩表面的形态变化，还可以减少粘接后的微渗漏[6]，以往的实验中高锰酸钾、乙醇钠、二氯甲烷、氢氟酸和过氧化氢都可以有效地去除环氧树脂并暴露纤维[5]。有些化学液体因为其具有强腐蚀性有时会损坏玻璃纤维并影响桩的完整性且降低它的弯曲强度[7]，因此该实验选用了选择性地溶解环氧基体而不干扰纤维的物质——300ml/L过氧化氢。该溶液具有较强的氧化性,可以溶解环氧树脂基质,且其性质比较温和, 去除表面环氧树脂后 ,纤维桩深层的形态比较规则、完整。Monticelli F[4]等研究发现，用浓度24%或10%的过氧化氢处理纤维桩会损坏表面约50μm厚度的树脂，但不会影响玻璃纤维的完整性。 经过氧化氢处理后，纤维桩可以去除表面的部分环氧树脂，使得玻璃纤维暴露的更多，纤维之间出现孔隙， 纤维桩表面的粗糙度和黏结面积增加，硅烷偶联剂可以使玻璃纤维中的二氧化硅成分与复合树脂材料中的甲基丙烯酸树脂产生化学桥接作用，树脂水门汀渗入间隙后形成微机械固位 ,从而提高其粘接强度。硅烷的分子式为 R’-Si-(OR)3,发生水解反应后可产生 R’-Si-(OH)3其中-R’可与甲基丙烯酸树脂产生化学连接,而-OH则可与玻璃纤维中的二氧化硅反应 ,通过桥接作用提高纤维桩与树脂材料的粘接强度[8-10]。但是，以往的实验没有对过氧化氢浸泡时间的延长是否会影响纤维桩粘接这一问题进行讨论，所以本实验用磷酸酸蚀对比过氧化氢酸蚀处理纤维桩是否能够增加其与树脂水门汀的粘接强度，以及过氧化氢浸泡时间的延长是否会损坏纤维桩表面。扫描电镜显示随着酸蚀时间的延长会出现一定程度的表层纤维损坏，从而影响粘接强度，所以本实验建议临床对纤维桩进行过氧化氢酸蚀的时间以10min为宜，既节省了临床操作时间又不会因为浸泡时间过长而损坏纤维桩。本实验固定了过氧化氢浓度这一因素，没有对不同浓度与不同处理时间进行匹配性研究，今后的研究重点会着重此处。