三种光固化树脂窝沟封闭剂性能的体外研究*

王志刚 毕 慧 吉雅丽

龋病是最常见的口腔疾病。研究表明[1]，牙齿点隙裂沟龋坏的风险是光滑面的8倍。窝沟封闭是预防儿童后牙窝沟龋的有效方法[2]。目前，临床上最常用的封闭剂为树脂材料，其具有操作简单、含氟释氟、保留率高和耐磨性好等优点[3,4]。虽然树脂封闭剂已在临床上得到了广泛应用，但相关的材料性能研究尚不多见，临床选择封闭剂主要依靠医师的个人经验和偏好。理想的窝沟封闭剂应具有足够的粘接强度和高保留率、最小的微渗漏、良好的边缘密合性和耐磨性。本研究的目的是通过体外研究来评估三种临床常用的树脂窝沟封闭剂的微渗漏、抗剪切粘接强度和抗压强度，以期为封闭剂的选择提供参考。

1.材料和方法

1.1 材料和设备 Conseal f封闭剂(SDI，澳大利亚)；Ultra Seal XT hydro封闭剂(Ultradent，美国)；Clinpro封闭剂(3M ESPE，美国)；Gluma酸蚀剂(Heraeus Kulzer，德国)；扫描电子显微镜(LEO1530VP，德国)；万能材料试验机(HY-0230，衡翼精密仪器有限公司，上海)；恒温水浴箱(DK-8D，精宏实验设备有限公司，上海)；冷热循环机(Newington,美国)；体视显微镜(T240C,台湾显泰，中国)；硬组织切割机(SP2600,莱卡公司，德国)。

1.2 实验方法

1.2.1 三种封闭剂微渗漏的比较

1.2.1.1 标本选择 收集因正畸需要拔除的12-14岁儿童健康无龋的的上颌第一前磨牙30颗，要求：1、牙体完整，牙冠无龋坏、无楔状缺损；2、用探针可探及较深窝沟且咬合面无明显磨耗；3、显微镜下(×40)观察无隐裂及明显裂纹；4、无釉质发育不全和钙化不全；5、窝沟处无白斑、无畸形中央尖。

流水冲洗离体牙，超声洁治器去除冠部的软垢、牙石及软组织，置于4℃蒸馏水中保存，一个月内使用。

1.2.1.2 微渗漏实验

1.2.1.2.1 窝沟封闭 将30颗牙齿随机分为3 组(n=10)：Conseal组(A 组)，Ultra Seal组(B组)，Clinpro组(C组)。用小毛刷清洁咬合面窝沟，无油／水压缩空气吹5s，35%磷酸酸蚀30s，水枪冲洗15s，吹15s，涂布封闭剂，用探针将封闭剂从一侧慢慢引入窝沟底部，以免形成气泡，可见光固化。封闭完成后用探针检查封闭剂厚度和固化程度、封闭剂内是否有气泡、有无遗漏或未封闭到位的窝沟。检查不合格者按上述步骤重新进行封闭。然后将所有样本置于37℃蒸馏水中浸泡24h后待用。所有操作由同一名医生完成。

1.2.1.2.2 冷热循环处理 各组样本分别于5(±2)℃冷水和55(±2)℃热水中进行循环浸泡，每个温度停留30s，转移时间为5s，进行5000个循环周期。取出样本后吹干备用。

1.2.1.2.3 染料渗漏实验 用自凝树脂封闭离体牙根尖孔，距封闭剂边缘1mm以外的牙体组织均匀涂布两层指甲油(3组选用不同颜色的指甲油，以便于区分)。晾干后把样本浸入2%亚甲蓝溶液中，24小时后取出，流水彻底冲洗多余染料。然后将离体牙表面的指甲油剥落，晾干。各组随机选择8个样本固定在医用硬组织切割机上，在中央沟近中点隙、远中点隙及近远中点隙连线的中点相应的位置沿颊舌向片切牙齿，每个样本得到6个片切剖面进行微渗漏评分(每组8个样本总共有48个剖面)。

体视显微镜下观察亚甲蓝渗入深度。采用双盲法，由2位事先进行过标准一致性检验的检查者进行评估。每位评估者对每个剖面的染料微渗漏情况分别进行2次评估(每两次评分时间间隔1周)，每个剖面共得到4次评分，取4个评分中的最高分纳入统计分析。染料渗漏按其严重程度分可为4级(图1)：0：封闭剂与釉质结合边缘无染料渗入；1：染料渗入深度未至窝沟封闭剂与釉质界面长度的1／2；2：染料渗入深度已超过窝沟封闭剂与釉质界面长度的1／2，但未至沟底；3：染料到达窝沟底部。

图1 染料渗漏分级

1.2.1.2.4扫描电镜观察 各组余下的2个样本沿颊舌向正中处切开，4000目砂纸抛光，冲洗干燥后将样本固定于样品台上，抽真空，喷金镀膜，扫描电镜观察封闭剂渗入窝沟的深度及结合界面状况。

1.2.2三种封闭剂抗剪切粘接强度的比较

1.2.2.1 试件制备 收集因正畸需要拔除、健康无龋的12-14周岁儿童上颌第一前磨牙15个，平齐釉牙骨质界与牙体长轴垂直截取牙冠(舍弃牙根)，取平坦的近远中面制成30个约5mm×5mm×10mm的牙釉质块，800目碳化硅砂纸打磨30s，磷酸酸蚀30s后冲洗吹干，将30个内径3mm、高3mm的聚四氟乙烯模具垂直置于制备好的牙面上，用蜡封闭模具与牙面边缘(要求试件粘接面与剪切力的施加方向平行)，然后将三种封闭剂材料沿着内壁流入其内，光固化灯照射40s。固化完成后取下模具，使每个釉质面上均形成一个圆柱体，共30个(n=10)。检查样本是否符合实验标准，丢弃有气泡或封闭材料溢出的样本并重新制作。游标卡尺测量圆柱体的直径，精确到0.02mm。将所有样本置于37℃恒温水浴箱中24h，然后分别于5(±2)℃冷水和55(±2)℃热水中进行5000次冷热循环，完成后干燥样本待用。

1.2.2.2 抗剪切粘接强度测试 按照试验机要求包埋试件，将试件固定在试验机的夹具上，加载头平面与粘接面保持平行(加载头为楔形刀刃，刀刃尖端厚度为0.4mm)，在试件-牙齿界面施加剪切力，以1mm/min的速度匀速加力直至试件被破坏。记录试件破坏时的剪切力大小，按以下公式计算抗剪切粘接强度:

粘接强度(N/mm2)=断裂时最大载荷(N)/粘接面积(mm2)

1.2.3 三种封闭剂抗压强度的比较

1.2.3.1 试件制备 将内径4mm、高4mm的聚四氟乙烯模具放在载玻片上，将窝沟封闭剂注入模具中，将另一载玻片盖在模具上部轻轻按压排除多余材料并保证试件上下表面水平。光照固化试件。检查所有样本是否合格，丢弃带有气泡的样本并重新制作，制作圆柱形试件30个(n=10)，用800目碳化硅砂纸打磨试件，使两端平行，游标卡尺测量每个试件直径，精确到到0.02mm。将所有样本置于37℃恒温水浴箱中24h后，于5(±2)℃冷水和55(±2)℃热水中进行5000次冷热循环，完成后干燥样本待用。

1.2.3.2 抗压强度测试 将试件沿长轴方向置于加载台上，使加载台中心、压头中心和试件中心在同一条直线上(加载头直径为10mm，横截面积约为78.5mm2)，以1mm/min速度对试件进行垂直、匀速加压，直到试件碎裂为止，记录载荷值。按以下公式计算各组样本的抗压强度:

抗压强度(MPa)=断裂时最大载荷(N)/受力面积(mm2)

1.2.4 统计学分析 采用SPSS17.0软件进行统计学分析。三组间微渗漏的总体比较用Kruskal Wallis H检验，组间两两比较用Nemenyi秩和检验。抗剪切粘接强度、抗压强度比较采用单因素方差分析(one-way ANOVA)，样本均数两两比较采用最小显著法(LSD-t检验)，检验水准α=0.05。

2.结果

2.1 三种窝沟封闭剂微渗漏比较

2.1.1 体视显微镜结果 三种窝沟封闭剂都显示出一定程度的微渗漏，组间两两比较差异均无统计学意义(P＞0.05)(表1)。

表1 三种封闭剂微渗漏评分结果

2.1.2 扫描电镜观察(图2-7)

1.A组：低倍镜下，封闭剂完全渗透至窝沟底部，与釉质结合界面连续但部分界面欠致密，窝沟底部及中部封闭剂有碎裂。高倍镜下，封闭剂与牙釉质结合界面裂缝明显，边缘封闭性差。

图2 A组低倍镜观察结果(×50)

图3 A组高倍镜观察结果(×500)

2.B组：低倍镜下，封闭剂完全渗透至窝沟底部且均匀完整，材料内部无气泡、无碎裂，结合界面连续，封闭剂与牙体组织完全结合。高倍镜下，封闭剂与牙釉质结合界面连续，边缘封闭性好。

3.C组：低倍镜下，封闭剂完全渗透至窝沟底部，窝沟底部及材料内部材料碎裂，封闭剂与釉质的结合界面连续，封闭剂与牙体组织结合较好。高倍镜下，封闭剂与牙釉质结合界面连续，边缘封闭性较好，但封闭剂内部有碎裂。

2.2 三种窝沟封闭剂抗剪切粘接强度比较 三组封闭剂抗剪切粘接强度测试结果见表2。其中C组最高，A组次之，B组最低。单因素方差分析显示，三组间差异有统计学意义(P＜0.05)；组间两两比较发现，A组和C组高于B组(P＜0.05)，A、C组间差异无统计学意义(P＞0.05)。

图4 B组低倍镜观察结果(×50)

图5 B组高倍镜观察结果(×500)

图6 C组低倍镜观察结果(×50)

图7 C组高倍镜观察结果(×500)

表2 三组封闭剂抗剪切粘接强度比较结果

2.3 三种窝沟封闭剂抗压强度比较 三组封闭剂抗压强度测试结果见表3。其中B组最高，A组次之，C组最低。单因素方差分析显示，三组间差异有统计学意义(F=6.876，P＜0.05)；组间两两比较发现，B组高于A、C组(P＜0.05)，A、C组间差异无统计学意义(P＞0.05)。

表3 三组封闭剂抗压强度比较结果

3.讨论

3.1 微渗漏 微渗漏是窝沟封闭失败的主要原因[5]。由于微渗漏的存在，封闭后细菌仍能够进入点隙裂沟，分解碳水化合物产酸，产生龋齿。微渗漏受多种因素的影响，比如热膨胀系数、树脂封闭剂的聚合收缩、窝沟裂隙类型、唾液污染[6,7]、封闭剂渗入窝沟深度、封闭剂与牙釉质边缘密合性等。有研究表明，窝沟封闭的微渗漏无法完全避免，原因是封闭剂和牙齿的热膨胀系数存在差异[8]。在本研究中，三种窝沟封闭剂也都显示出一定程度的微渗漏，这与之前的研究结果一致[9]。

树脂封闭剂渗入窝沟的深度和边缘密合性是决定其封闭效果和微渗漏大小的关键因素[10]。研究表明[6]，封闭剂渗透性好，与釉质完全结合，微渗漏则很小或无；如封闭剂渗透性差，与釉质结合界面有裂隙，则微渗漏严重。本研究中，Ultra Seal完全渗透至窝沟底部，结合界面密合度明显优于其它两组，且材料内部无碎裂现象，故其微渗漏评分优于其它两组。Conseal和Clinpro封闭剂属于低黏度、高渗透性、流动性较好的含氟封闭剂，其填料质量分数分别为7%和6%，而Ultra Seal黏度高，填料质量分数为53%。从电镜中可以发现，Conseal和Clinpro材料内部均出现气泡和碎裂，而Ultra Seal则无此现象，说明此种差异与填料含量的不同相关。

蔡雅[11]研究发现，封闭剂的流动性好，微渗漏小，封闭效果好。一般认为，封闭剂填料含量高，黏度大，流动性差。但本实验结果不支持这一观点。在本实验中，填料含量高、流动性差的Ultra Seal封闭剂完全渗透至窝沟底部并与釉质完全结合，封闭效果优于其它两种黏度低、流动性好的封闭剂。Prabakar[12]等比较了Ultra Seal和Clinpro两种封闭剂的黏度和封闭时形成的树脂突长度，认为Ultra Seal的封闭效果优于Clinpro封闭剂。目前有关封闭剂黏度对封闭效果的影响存在着争议。有研究表明，低黏度封闭剂比高黏度型表现出更好的边缘密合性[13]；但也有人认为，低黏度封闭剂和高黏度封闭剂在微渗漏方面没有明显差异[14]。

3.2 抗剪切粘接强度和抗压强度 窝沟封闭剂保留率和其与点隙窝沟的粘接能力直接相关[15]，此能力可通过抗剪切粘接强度试验进行评价。抗剪切粘接强度反映了封闭剂与牙齿的粘接能力，粘接强度越高，对固化应力和口腔功能负荷的抵抗力越强。粘接强度与封闭剂向窝沟中渗入的深度以及向釉质微孔中渗透的深度有关。渗入深度和树脂中的无机填料量、材料黏度相关[16]。无填料型封闭剂黏度小，流动性好，可以更好地渗入窝沟裂隙；填料型黏度大，流动性较差，封闭剂渗入裂隙和釉质微孔的能力下降，因此，无填料型比填料型具有更好的渗透性[17]。体外研究表明，低黏度的树脂封闭剂表现出较好的抗剪切粘接强度[15]。在本实验中，低填料含量、低黏度的Conseal和Clinpro窝沟封闭剂的抗剪切粘接强度高于高填料含量、高黏度的Ultra Seal封闭剂，证实了体外研究的结论。

抗压强度反映了材料抵抗压缩载荷而不破裂或发生屈服的能力。封闭剂必须有一定的抗压强度[2,10]，以增强其耐磨性，使其能抵抗长期的咀嚼压力而不脱落。无机填料的添加可以增强树脂封闭剂的抗压强度[11]。在本实验中，Ultra Seal封闭剂填料质量分数为53%，远高于Conseal和Clinpro封闭剂的7%和6%，结果显示Ultra Seal封闭剂的抗压强度最高，也说明了添加无机填料对提高封闭剂抗压强度、增强抗磨损性的意义。

从结果中可以看出，虽然3种封闭剂的微渗漏差异无统计学意义，但是电镜观察和评分显示，Ultra Seal的微渗漏要好于其它两种封闭剂。但强度测试显示，三种封闭剂各有优劣。总体而言，Ultra Seal的整体性能要优于其它两种封闭剂。