黎淑婷, 黃 華, 周永明

(廣西 南寧: 1. 廣西醫(yī)科大學(xué)附屬口腔醫(yī)院, 530021; 2. 南寧天使口腔醫(yī)院, 530012)

不同表面處理對聚乳酸可吸收樁與樹脂核間粘結(jié)性能的影響

黎淑婷1, 黃 華1, 周永明2

(廣西 南寧: 1. 廣西醫(yī)科大學(xué)附屬口腔醫(yī)院, 530021; 2. 南寧天使口腔醫(yī)院, 530012)

目的: 探討不同表面處理方法對聚乳酸樁與樹脂核粘結(jié)性能的影響。方法：將25根聚乳酸樁隨機分為A、B、C、D、E 5組(n=5), A組表面僅涂布粘結(jié)劑；B組表面涂布氯仿后再涂布粘結(jié)劑；C組表面涂布氯仿與粘結(jié)劑按1 ∶1混合5 s后的混合物；D組表面涂布氯仿與粘結(jié)劑按1 ∶2混合5 s的混合物；E組表面涂布氯仿與粘結(jié)劑按2 ∶1混合5 s的混合物；另取5根玻璃纖維樁作為F組(對照組)，表面涂布粘結(jié)劑。處理后的各組樁分別與Filtek Z350 樹脂核粘結(jié)制成棒狀試件后進行微拉伸測試；體視顯微鏡觀察各樣本的斷裂類型, SEM觀察樁-樹脂核斷裂界面；并對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。結(jié)果：C組微拉伸強度最高(20.58±3.35)MPa，與其他各組相比P<0.05；隨后依次為E組(13.35±3.21)MPa、D組(12.80±2.77)MPa、F組(12.24±1.40)MPa、B組(10.91±1.61)MPa、A組(5.03±1.48)MPa，兩兩相比，B組與E組比較，P<0.05，D、E、F組間比較P>0.05，其余各組間差異P<0.05；各組斷裂模式兩兩相比P<0.05，C組以樹脂內(nèi)聚破壞為主。結(jié)論：將氯仿和粘結(jié)劑按1 ∶1的比例混合后處理聚乳酸樁表面可提高聚乳酸樁-樹脂核的粘結(jié)強度。

聚乳酸樁; 微拉伸粘結(jié)強度; 樹脂核; 表面處理

[DOI] 10.15956/j.cnki.chin.j.conserv.dent.2015.02.006

[Chinese Journal of Conservative Dentistry,2015,25(2):90]

尋找一種可吸收性高分子材料的樁核系統(tǒng)，并將其應(yīng)用于乳牙殘根殘冠的修復(fù)，目前已成為兒童口腔醫(yī)學(xué)關(guān)注的熱點[1]。聚乳酸(Polylactic acid，PLA)作為一種可吸收高分子材料，不但具有一定的機械性能和良好的生物相容性，同時還具備與乳牙牙根生理性吸收速率相似的降解速率，是乳牙根管樁的首選材料[2-5]。樁核系統(tǒng)的固位(指樁與根管壁以及樁與樹脂核的粘結(jié)強度)是影響殘根、殘冠臨床修復(fù)效果的重要因素，在臨床上，會遇到因樁-核松脫或分離而導(dǎo)致修復(fù)失敗的情況[6]。同樣在PLA樁與樹脂核之間維持足夠的粘結(jié)強度，也是保證乳牙殘根殘冠修復(fù)成功的基礎(chǔ)。因此，本實驗通過觀察不同表面處理對PLA樁與樹脂核之間的粘結(jié)強度的影響，以探索何種表面處理方法能顯著提高PLA樁與樹脂核的粘結(jié)強度。

1 材料和方法

1.1 主要材料和儀器

粘結(jié)劑Prime&Bond NT(Dentsply, 德國); PLA棒狀材料(Nature Works,美國)；Rely XTM玻璃纖維樁、光固化復(fù)合樹脂F(xiàn)iltek Z350(3M ESPE,美國)； Prime&Bond NT(Dentsply，德國)；醫(yī)用氯仿(中山大學(xué)附屬光華口腔醫(yī)院)；Isomet線性切割機(Isomet 5000,美國)；光固化機(Monitex,臺灣)；EZ- TEST 500N微拉伸測試機(SHMADZU,日本)；SMZX7體視顯微鏡(Olympus,日本)；掃描電鏡(S- 3400N,日本)；千分尺(精確度為0.01mm，哈爾濱量具刃具集團)。

1.2 方法

1.2.1 試件分組及表面處理

取PLA樁25根，并按不同表面處理方法將其隨機分為A、B、C、D、E 5組(n=5)；另取5根玻璃纖維樁作為對照組F組。然后按表1所示的方法和步驟分別對各樁表面進行處理。

1.2.2 微拉伸試件的制備

采用Goracci等[7]報道的方法制備樁-核試件和棒狀微拉伸測試試件(圖1)：用502膠分別將經(jīng)過不同表面處理后的樁垂直固定于玻璃板上，外套一個直徑為10 mm、高10 mm的聚四氟乙烯圓柱形模具，并使樁位于模具中央(圖1a)。然后向模具內(nèi)分次充填Z350復(fù)合樹脂，每次充填2 mm后用光固化燈光照40 s，直至填滿；去除玻璃板，再光照40 s后去除模具，將試件置于蒸餾水中37 ℃放置24 h。取上述制備的各組試件分別固定于慢速金剛石切割機上，先在樁的兩側(cè)沿平行于樁長軸的方向切割兩次(圖1a、b)，得到一個厚約1 mm的薄片(樁位于薄片中央，并充分暴露于薄片兩側(cè)的每個截面；然后將薄片再次固定于慢速切割機上，沿垂直于樁長軸的方向?qū)⒈∑懈顬楹? mm的棒狀微拉伸測試試件(圖1c、d)。每組各制成15個檢測試件(6組共90個)，分別用千分尺精確測量每個試件的粘結(jié)面弧形長度，并計算粘結(jié)面的實際面積后用于以下測試。以上所有操作均由同一個操作者完成，操作手法相同。

表1 各組樁表面的處理方法

1.2.3 微拉伸粘結(jié)強度測試 (Microtensile bond strength, μTBS)

將棒狀試件兩端的復(fù)合樹脂臂固定于微拉伸測試機的夾具上(圖1e)，以0.5 mm/min的加載速度加載拉伸應(yīng)力，并分別記錄各試件樁-核間最大拉伸破壞載荷F(N)。然后按以下公式計算各試件的微拉伸粘結(jié)強度：微拉伸粘結(jié)強度(MPa)=最大斷裂載荷(N)/粘結(jié)面積(mm2)。

1.2.4 粘結(jié)界面斷裂模式觀察

用體視顯微鏡(×40)觀察每個測試完成的試件斷面，并按照以下標準進行分類[8]。①界面破壞：斷裂面在粘結(jié)界面；②樹脂內(nèi)聚破壞；③PLA樁或纖維樁內(nèi)聚破壞；④混合破壞:既有粘結(jié)破壞又有內(nèi)聚破壞。記錄各斷裂類型的頻數(shù)。

1.2.5 掃描電鏡(SEM) 觀察

從每組斷裂標本中隨機抽取2個試件，自然干燥后真空鍍膜儀噴金，用SEM分別觀察各試件樁-核樹脂斷裂界面的微觀形態(tài)。

圖1 棒狀試件制備及微拉伸測試示意圖

1.3 統(tǒng)計學(xué)分析

2 結(jié)果

2.1 微拉伸強度測試

6組試件的微拉伸粘結(jié)強度經(jīng)單因素方差分析總體有顯著性差異(F=62.311,P<0.05)；組間兩兩比較結(jié)果顯示：C組微拉伸粘結(jié)強度最高，A組微拉伸粘結(jié)強度最低，分別與其余5組相比差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)(表2)。

表2 各組試件微拉伸粘結(jié)強度比較 (MPa, ±s)

組間相比，不同字母P<0.05; 相同字母P>0.05; *P>0.05

2.2 粘結(jié)斷裂模式

6組試件的不同斷裂方式差異有統(tǒng)計學(xué)意義(χ2=60.105，P=0.05)。各組中均未發(fā)現(xiàn)PLA樁或纖維樁的內(nèi)聚破壞，其中A組和F組多為界面破壞；C組多為樹脂內(nèi)聚破壞及混合破壞，幾乎沒有界面破壞；B、D、E組均以混合破壞為主要破壞方式(表3)。

表3 各組微拉伸試件的斷裂模式比較 (個)

組間相比χ2值=60.105,P=0.000

2.3 SEM觀察結(jié)果

PLA樁發(fā)生界面破壞時，可見斷端較平滑，表面出現(xiàn)散在而均勻一致的顆粒，其上有碎屑(圖2a)；PLA樁發(fā)生混合破壞時，斷裂面一側(cè)平滑，另一側(cè)有較多樹脂成分(圖2b)；PLA樁發(fā)生樹脂內(nèi)聚破壞時，斷裂側(cè)多為樹脂成分，未見平滑面，且無明顯裂隙和氣泡(圖2c)。纖維樁在界面發(fā)生破壞時，斷端纖維暴露，纖維之間樹脂基質(zhì)較少(圖2d)。

圖2 不同斷裂模式界面的微觀形態(tài)(SEM, ×500)

3 討論

樁核修復(fù)技術(shù)是目前常采用的殘根殘冠保存治療方法，恒牙殘根殘冠的修復(fù)臨床上通常選用金屬樁或纖維樁，但由于這些根管樁材料不能與乳牙根同步吸收，會影響乳恒牙替換，因此不能用于乳牙的修復(fù)。

具有一定機械強度的聚乳酸是目前臨床上最常用于骨折內(nèi)固定的可吸收性材料[9]，其不僅具有與乳牙牙根生理性吸收速率相似的降解速率[1,10]，還對牙囊細胞、乳牙牙周膜細胞及乳牙牙髓細胞等具有良好的生物相容性[2-4]。2012年，Mizutani等[1]發(fā)現(xiàn)，PLA樁和PGA樁的彎曲彈性模量與復(fù)合樹脂相近，提示PLA樁的機械強度能滿足乳牙殘根殘冠的樁核修復(fù)需要。作為可吸收樁核系統(tǒng)的樹脂核材料不但應(yīng)具有良好的生物、理化等性能，還應(yīng)與可吸收樁之間有強大的固位力，這樣才能為外部的冠修復(fù)體提供一個穩(wěn)定的支持，以保證其正常的功能行使[11]。

聚乳酸作為熱塑型有機高分子材料，其表面處理的方法可參照聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)[12]。PMMA的粘結(jié)強度與其表面狀態(tài)密切相關(guān)，不同的表面處理方式能改變PMMA的表面結(jié)構(gòu)和表面性能。常用的表面處理方式為化學(xué)溶劑溶脹處理法，如甲基丙烯酸甲酯(MMA)單體、丙酮、氯仿處理等[13-14]。Leles 等[15]認為 ，用MMA 對樹脂表面進行溶脹處理后，能去除粗糙粘結(jié)面中的氣泡，并可提高粘結(jié)面的潤濕性，從而使粘結(jié)劑能更充分的浸入。Sarac等[16]研究表明，PMMA表面經(jīng)化學(xué)溶劑溶脹后，可使樹脂表面粗化，增大粘結(jié)劑與樹脂的接觸面積，使粘結(jié)劑更容易進入樹脂表層結(jié)構(gòu)中，從而使粘結(jié)材料與樹脂間形成更緊密的結(jié)合。Jagger等[17]認為，對PMMA 表面進行化學(xué)處理，不僅可清除其表面的污染層、提高表面粘結(jié)的能力；還可部分或完全消除過度粗糙的表面在尖角凸起的地方造成的應(yīng)力集中，并加強樹脂與粘結(jié)劑的機械附著，從而提高粘結(jié)材料與丙烯酸樹脂的粘結(jié)強度。到目前為止，關(guān)于化學(xué)表面處理劑的作用原理仍不清楚。但大部分研究認為，主要是由于化學(xué)試劑溶解了基托樹脂的表層分子結(jié)構(gòu)，更有利于粘結(jié)材料粘結(jié)劑能進一步滲入到基托樹脂的表層結(jié)構(gòu)中，增強了粘結(jié)材料和基托樹脂的粘結(jié)強度[18]。

本實驗采用的微拉伸強度測試是目前最常用，且結(jié)果穩(wěn)定而可靠的一種粘結(jié)強度測試方法[19]。本結(jié)果顯示，單純用粘結(jié)劑進行樁表面處理時，并不能提高PLA樁與樹脂核材料的粘結(jié)強度。這是因為Prime&Bond NT的溶劑為丙酮，對PLA的溶解性差，未能溶解聚乳酸表層分子結(jié)構(gòu)使之形成有效地機械結(jié)合力，從而導(dǎo)致充填的樹脂材料直接覆蓋于粘結(jié)劑上，故其粘結(jié)強度較低。另外，該組的破壞多發(fā)生在粘結(jié)界面處,并沒有發(fā)生內(nèi)聚破壞，進一步說明單純用粘結(jié)劑處理PLA樁不能提高樁-核粘結(jié)強度。

纖維樁對照組(F組)的微拉伸強度低于C、D、E組，斷裂模式與A組一樣多為粘結(jié)界面破壞，與以往相關(guān)研究結(jié)果一致[20]。有學(xué)者認為，與甲基丙烯酸酯為基質(zhì)的樹脂之間的固位來源于微機械扣鎖作用不同[21]，以環(huán)氧樹脂為基質(zhì)的成品纖維樁由于含有高度交聯(lián)的聚合物分子結(jié)構(gòu)而不溶于有機溶劑，因此會影響粘結(jié)劑單體成分的滲入，不利于粘結(jié)。

涂布氯仿后再涂布一層粘結(jié)劑的B組微拉伸強度與A組相比明顯增高，但仍低于其他各組；其原因可能是：先用氯仿溶劑處理后能使PLA表層分子溶脹，并提高了粘結(jié)面的濕潤性，從而使具有一定流動性的粘結(jié)劑滲入淺表層PLA分子；但因氯仿具有較高的揮發(fā)性，其對PLA產(chǎn)生溶脹的同時大部分已揮發(fā)，從而導(dǎo)致溶脹不足、粘結(jié)強度不高。D組是將氯仿和粘結(jié)劑按照1 ∶2的比例混合后再涂布于PLA樁表面，其微拉伸強度雖明顯高于A、B組，但仍明顯低于C組；其原因可能是：氯仿比例過少，不能通過充分溶脹PLA表層分子而使粘結(jié)劑有效滲入，從而導(dǎo)致樹脂材料與PLA在界面處缺乏足夠的互溶。E組是將氯仿和粘結(jié)劑按2 ∶1的比例混合后再涂布于PLA樁表面，其微拉伸強度雖較D組稍有增高，但仍明顯低于C組；其原因可能是：氯仿比例過多，粘結(jié)劑過少，盡管PLA得到充分溶脹，但粘結(jié)劑的滲入量不足，從而導(dǎo)致了較低的界面結(jié)合強度。故B、D、E組的斷裂模式多均為混合斷裂。

將氯仿與粘結(jié)劑按照1 ∶1混合后再涂布于PLA樁表面(C組)時，其微拉伸強度最高，與其他各組相比差異均有統(tǒng)計學(xué)意義；說明該方法能顯著提高PLA樁與樹脂核的粘結(jié)強度。這可能是因為PLA表面被氯仿-粘結(jié)劑溶液輕微溶脹后，在PLA-粘結(jié)劑界面上存在相互滲透作用，并形成了一擴散層，使之在PLA表層分子溶脹的同時粘結(jié)劑滲入PLA分子間的較深層；進而通過其滲透粘附作用力提高了粘結(jié)劑的附著力，增加了PLA樁與樹脂核的機械扣鎖作用，從而提高了PLA樁-樹脂核的粘結(jié)強度。另外還觀察到，C組中有80%的標本為樹脂內(nèi)聚斷裂，表明PLA樁和樹脂核之間的粘結(jié)強度與材料本身的機械強度相近。以上結(jié)果提示，氯仿與粘結(jié)劑按照1 ∶1混合是最佳的溶脹比例。

本實驗選用5種不同的PLA樁表面預(yù)處理方法，探討其對PLA樁與樹脂核粘結(jié)強度的影響，結(jié)果表明用氯仿和粘結(jié)劑1 ∶1混合后處理PLA樁可獲得較高的粘結(jié)強度，此方法簡便易行，效果可靠，可供臨床應(yīng)用參考。

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Effects of surface treatment on microtensile bond strength between polylactic acid absorbable post and composite resin core

LI Shu- ting*, HUANG Hua, ZHOU Yong- ming

(*CollageofStomatology,GuangXiMedicalUniversity,Nanning530021,China)

AIM: To evaluate the effect of different surface treatment on the microtensile bond strength between PLA post and composite resin core. METHODS: 25 PLA posts were randomly divided into 5 groups(n=5) and coated with total- etch adhesive Prime&Bond NT (PB)( Group A), chloroform and then coated with PB(Group B); the mixture of chloroform and PB(C- PB) with the proportion of 1 ∶1(C- PB 1 ∶1)(Group C); the mixture of C- PB 1 ∶2 (Group D); the mixture of C- PB 2 ∶1(Group E), respectively. 5 quartz fiber posts coated with PB were set as group F. All treated posts were cemented with composite resin cores and shaped as rod- like bonding specimens and subjected to the microtensile bonding strength test. Failure modes of the specimens were observed under a stereomicroscope. Surface morphologies of fractured specimens were assessed by SEM. Data were statistically analyzed. RESULTS: The highest microtensile bond strength(MPa) was showed in group C (20.58±3.35, vs other groupsP<0.05), followed by group E (13.35±3.21), D (12.80±2.77), F (12.24±1.40), B (10.91±1.61) and A (5.03±1.48). There was difference between each 2 of all the groups in fracture mode (P=0.000). In group C, the most common type of failure was resin cohe- sive failure. CONCLUSION: The microtensile bond strength between PLA post and composite resin core might be affected by the surface treatments of PLA post. The mixture of chloroform and PB with the proportion of 1 ∶1 may improve the adhesive strength between composite resin core and PLA posts.

polylactic acid post; microtensile bond strength; composite resin core; surface treatment

2014-07-30

中華口腔醫(yī)學(xué)會口腔健康促進與口腔醫(yī)學(xué)發(fā)展西部行臨床科研基金項目(CSA-W2012-01)

黎淑婷(1988-)，女，漢族，廣西南寧人。碩士生(導(dǎo)師：黃華)

黃 華, E-mail：huanghua58430@126.com

R783.1

A

1005-2593(2015)02-0090-05