含MDP材料对口腔美学修复中氧化锆陶瓷粘接持久度的影响研究
2021-09-27曲云鹏张凯胡雪婷
曲云鹏 张凯 胡雪婷
[摘要]目的：探討含甲基丙烯酰癸基二氢磷酸酯（MDP）材料对口腔美学修复中氧化锆陶瓷粘接持久度的影响。方法：制备120个氧化钇稳定的四方相氧化锆陶瓷（Y-TZP）瓷片，氧化铝表面喷砂处理后随机分为四组（每组30个）。不含MDP的树脂水门汀为对照组，其余三组分别应用含MDP的氧化锆底涂剂（底涂剂组）、含MDP的通用粘接剂（粘接剂组）、含MDP的自粘接树脂水门汀（自粘接树脂水门汀组），粘接Y-TZP和复合树脂，制备粘接试件。试件制成后，每组30个样本平均分为3份，分别置于37℃恒温蒸馏水中，水浴时间为24h、30d、12个月，测试试件的粘接强度，观察分析断裂模式。结果：水浴24h、30d、12个月，组间粘接强度比较：对照组<底涂剂组<粘接剂组<自粘接树脂水门汀组（P<0.05）;同组不同水浴时间比较：水浴24h>水浴30d>水浴12个月（P<0.05）;水浴24h，对照组以粘接破坏为主，底涂剂组、粘接剂组、自粘接树脂水门汀组均以混合破坏为主，水浴30d、12个月，各组粘接破坏的比例均有所增加。结论：口腔美学修复中应用含MDP材料可明显提高氧化锆陶瓷的粘接持久度，且不同产品类型的粘接持久度存在差异。
[关键词]氧化锆陶瓷;树脂水门汀;甲基丙烯酰癸基二氢磷酸酯;粘接持久度;断裂模式
[中图分类号]R783.4 [文献标志码]A [文章编号]1008-6455（2021）08-0135-03
Effects of MDP-containing Materials on the Bonding Durability of Zirconia Ceramics in Oral Aesthetic Restoration
QU Yun-peng1，ZHANG Kai2，HU Xue-ting1
（1.Department of Stomatology， Liaoyang Central Hospital， Liaoyang 111000， Liaoning，China; 2.Department of Stomatology，Panjin Liaoyou Baoshihua Hospital， Panjin 124000，Liaoning，China）
Abstract：Objective To explore the effects of methacryloyldecyl dihydrogen phosphate （MDP）-containing materials on the bonding durability of zirconia ceramics in oral aesthetic restoration. Methods 120 yttria-stabilized tetragonal zirconia polycrystals （Y-TZP） ceramic chips were prepared. After sandblasting to alumina surface， they were randomly divided into four groups （30 ceramic chips in each group）. Resin cement without MDP was used as control group， and the remaining three groups were applied with MDP-containing zirconia primer （primer group）， MDP-containing universal adhesive （adhesive group） and MDP-containing self-adhesive resin cement （self-adhesive resin cement group）. The Y-TZP and composite resin were bonded to prepare adhesive specimen. After the specimen was made， 30 samples of each group were divided into 3 parts on average and placed in 37°C constant temperature distilled water for 24h， 30 d and 12months of water bath. The bonding strength of the specimen was tested， and the fracture mode was observed and analyzed. Results After 24h， 30d and 12 months of water bath， the bonding strength between groups showed that control group
Key words：zirconia ceramics; resin cement; methacryldecyl dihydrogen phosphate; bonding durability; fracture mode
氧化钇稳定的四方相氧化锆陶瓷（Y-TZP）是口腔美学全瓷修复中常用的材料，具有高强度、高韧性、耐化学腐蚀、生物相容性好及美观性良好等优点，其优越的力学性能可延长修复体使用寿命，同时也对粘接材料提出了更高的要求[1-2]。粘接失败是口腔全瓷修复中常见的并发症，对于单纯依赖粘接固位或机械固位力较弱的修复体而言，氧化锆陶瓷粘接的持久度尤其重要，对最终的修复效果有直接影响[3]。为提高氧化锆陶瓷粘接的持久度，临床公认的处理办法是以较低的气压对陶瓷表面进行氧化铝喷砂，也可借助甲基丙烯酰癸基二氢磷酸酯（MDP）与氧化锆的化学结合进一步加强粘接强度[4-5]。MDP在多种产品中均有应用，不同产品的粘接强度可能存在一定差异，而材料老化也会影响粘接的持久度。本研究采用恒温水浴的方法模拟材料老化，评估含MDP的底涂剂、粘接剂及自粘接树脂水门汀对氧化锆陶瓷粘接持久度的影响，为临床治疗提供参考，现报道如下。
1 材料和方法
1.1 材料和設备：Y-TZP瓷片（德国，Kavo，Everest ZS-B42/16），光固化复合树脂（美国，3M ESPE，Filtek Z250），光固化灯（美国，3M ESPE，Elipar FreeLight 2），万能测试机（美国，ElectroPuls，Instron Model 3365），扫描电镜（德国，Carl Zeiss supra55）。粘接材料：光固化树脂水门汀（美国，3M ESPE，Relyx Veneer），主要成分为三缩四乙二醇二甲基丙烯酸酯、双酚A-甲基丙烯酸缩水甘油酯（Bis-GMA）;底涂剂（美国，Bisco，Z-Primer Plus），主要成分为MDP、联苯二甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸羟乙酯;粘接剂（美国，3M ESPE，Single Bond Universal），主要成分为MDP、玻璃体键共聚物、硅烷;自粘接树脂水门汀（日本，Kuraray，Panavia SA Luting Plus），主要成分为MDP、Bis-GMA、二甲基丙烯酸三甘醇酯、疏水性芳香族二甲基丙烯酸酯及甲基丙烯酸羟乙酯。
1.2 分组设计：设计一个对照组，使用不含MDP的传统树脂水门汀（Relyx Veneer）。设计三个观察组，底涂剂组：使用含MDP的氧化锆底涂剂（Z-Primer Plus）联合Relyx Veneer;粘接剂组：使用含MDP的通用粘接剂（Single Bond Universal）联合Relyx Veneer;自粘接树脂水门汀组：使用含MDP的自粘接树脂水门汀（Panavia SA Luting Plus）。本研究持续时间为2019年2月-2020年2月。
1.3 粘接试件制备
1.3.1 复合树脂柱：将复合树脂填充至尼龙圆环模具（内径6mm、高3mm）中压实，使用光固化灯在两端各照射20s，共制备120个复合树脂柱。
1.3.2 瓷片：制备120个Y-TZP瓷片，尺寸为10.0mm×10.0mm×1.0mm，
在距离瓷片表面10mm处垂直于粘接界面，使用氧化铝喷砂颗粒（直径为50μm）进行喷砂处理，压强为0.2MPa，持续时间20s，完成后将瓷片置入无水乙醇中，超声波清洗10min。使用计算机随机数字法将120个瓷片分为四组，每组30个，各组瓷片进行表面处理前使用打孔后的胶带限制粘接面积，孔径为6mm。
1.3.3 底涂剂组粘接试件：在瓷片粘接面涂布一薄层底涂剂进行预处理，空气中挥发10～20s后无油空气吹干15s。使用不含MDP的树脂水门汀粘接复合树脂和瓷片。将2kg砝码加压于复合树脂上，砝码重心线尽可能通过复合树脂柱重心，去除表面多余树脂水门汀和限制胶带，使用光固化灯进行光照固化，瓷片的4个粘接侧面以及复合树脂柱顶面各光照40s。
1.3.4 粘接剂组粘接试件：在瓷片粘接面涂布一薄层粘接剂进行预处理，空气中挥发10～20s后无油空气吹干15s，使用光固化灯光照10s。预处理后制备粘接试件方法同上。
1.3.5 对照组和自粘接树脂水门汀组粘接试件：瓷片进行喷砂处理后不需进行表面预处理，分别使用不含MDP的树脂水门汀和含MDP的自粘接树脂水门汀制备粘接试件，方法同上。
1.4 实验过程
1.4.1 粘接强度测试：各组粘接试件制备完成后，将30个样本平均分为3份，分别置于37℃恒温蒸馏水中，水浴时间为24h、30d、12个月，期间不更换水介质。使用万能材料试验机对试件进行粘接抗剪切强度的测试，试件用自凝树脂包埋固定在测试夹具上，剪切方向与陶瓷粘接面相平行，加载速度为1.0mm/min直至粘接面断裂，记录最大载荷。粘接强度（MPa）=最大载荷（N）/粘接面积（mm2），本研究中粘接面积固定为复合树脂柱底面积（28.26mm2）。
1.4.2 断裂模式分析：完成粘接强度测试的试件表面已经断裂，用体式显微镜（日本，Nikon，C-DSS230）观察并分析断裂模式。断裂模式分为3种：粘接破坏，完全暴露陶瓷粘接面，没有残余树脂水门汀;混合破坏，部分暴露陶瓷粘接面，有残余树脂水门汀或复合树脂;内聚破坏，没有暴露陶瓷粘接面，破坏产生于复合树脂柱或树脂水门汀内部。使用扫描电镜对典型的粘接面断裂模式进行微观形态学的观察，工作电压10kV，工作距离43mm，放大倍数为11倍。
1.5 统计学分析：用统计学软件SPSS 21.0进行数据分析，计数数据以（%）表示，计量数据以（x?±s）表示。用K-S正态性检验和Levene方差齐性检验证实粘接强度数据符合正态分布且方差齐性，用双因素方差分析检验组别和水浴时间对粘接强度的影响，用单因素方差分析比较组间差异和同组间水浴时间差异。以P<0.05提示有统计学意义。
2 结果
2.1 各组粘接试件粘接强度比较：双因素方差分析结果显示，组别因素对粘接强度有显著影响（F=175.263，P<0.001），水浴时间对粘接强度有显著影响（F=197.234，P<0.001），两个因素间存在交互作用（F =15.328，P<0.001）。单因素方差分析结果显示，水浴24h、30d、12个月，组间粘接强度比较：对照组<底涂剂组<粘接剂组<自粘接树脂水门汀组（P<0.05）;同组不同水浴时间比较：水浴24h>水浴30d>水浴12个月（P<0.05）。见表1。
2.2 粘接试件断裂模式分析结果：水浴24h，对照组以粘接破坏为主，水浴30d、12个月，粘接破坏比例明显增加。水浴24h，底涂剂组、粘接剂组、自粘接树脂水门汀组均以混合破坏为主，水浴30d、12个月，各组粘接破坏的比例有所增加。所有试件均未出现内聚破坏。见表2。
3 讨论
氧化锆陶瓷是口腔全瓷修复的常用材料，树脂是临床常用的粘接剂，在粘接面积和机械固位的有限条件下，提高陶瓷与树脂的粘接强度和持久性有利于达到更好的修复效果[6]。本研究使用的底涂剂、粘接剂及自粘接树脂水门汀均含MDP材料，MDP可溶解切削微粒子层并通过自身扩散渗透至陶瓷，在陶瓷表面形成树脂浸润层并与粘接剂结合成一个整体，从而提高陶瓷的粘接强度[7]。同时，MDP分子可与陶瓷表面氧化锆发生化学作用，进一步加强了粘接强度[8]。本研究结果显示，对照组粘接强度明显低于含MDP的底涂剂组、粘接剂组及自粘接树脂水门汀组，证实了上述观点的正确性。其中自粘接树脂水门汀组的粘接强度最大，分析原因认为该产品含有Bis-GMA材料，具有较强的粘合作用。
评估氧化锆陶瓷的粘接持久性需考虑材料老化的影响，既往研究认为[9-10]，水的长期渗透作用可使粘接界面的树脂基质降解，降低粘接强度，因此，本研究采取水浴的方式模拟材料的老化效果。张夏雪[11]等学者的报道认为，氧化锆陶瓷表面进行喷砂处理可有效提高其剪切强度，本研究中各组均采取了喷砂处理，结果显示，水浴30d后，各组陶瓷粘接强度虽有所下降但幅度不大，得益于喷砂处理的效果。但水浴12个月后，材料出现了明显老化，各组粘接强度下降较为明显，其中对照组降低幅度最大，其粘接强度明显低于含MDP材料的三组，与陈冰卓[12]等学者的研究结果一致。虽然MDP能明显抵抗水浴对粘接强度的降低效果，但三组不同产品的抵抗效果存在一定差异，自粘接树脂水门汀组具有最好的粘接持久性，粘接剂组次之。粘接剂含有多种成分单体有相互抑制的作用，如硅烷一定程度上可抑制MDP对氧化锆粘接强度的提高效果，但目前并无确切的表征分析检测到相应的互斥作用，因此，在粘接持久性上仍强于其他产品。本研究也发现，水浴12个月后粘接剂组粘接强度明显高于底涂剂组，但略低于自粘接树脂水门汀组，证实了上述结论。
本研究使用显微镜对粘接面的断裂模式进行了细微观察和分析，结果显示，水浴24h，对照组以粘接破坏为主，底涂剂组、粘接剂组及自粘接树脂水门汀组均以混合破坏为主，表明含MDP材料粘接强度更好。水浴30d、12个月，各組粘接破坏的比例均有所增加，其中自粘接树脂水门汀组老化后粘接破坏的比例最低，结合其粘接强度的检测结果，可以判断含MDP的自粘接树脂水门汀具有良好的粘接效果和持久性。既往有学者提出[13-14]，自粘接树脂水门汀具有较高的亲水性和溶解度，可能降低粘接效果，但本研究结果则表明，水浴12个月后，含MDP的自粘接树脂水门汀仍具有较高的粘接强度，且制备粘接试件过程中陶瓷表面不需进行底涂剂预处理，节省操作时间。分析原因认为，自粘接树脂水门汀因为具有酸性单体而增加了吸水性，但酸性单体也有助于水门汀与牙本质羟基磷灰石在甲基丙烯酸树脂基网络中形成稳定的结合，因此能达到良好的粘接效果[15]。
综上所述，口腔美学修复中应用含MDP材料可明显提高氧化锆陶瓷的粘接持久度，且不同产品类型的粘接持久度存在差异，含MDP的自粘接树脂水门汀具有较高的粘接强度和较好的持久性，可临床推广应用。
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[收稿日期]2020-06-11
本文引用格式：曲云鹏，张凯，胡雪婷.含MDP材料对口腔美学修复中氧化锆陶瓷粘接持久度的影响研究[J].中国美容医学，2021，30（8）：135-138.
