楊宇斌,朱軒言,田子璐,王慧敏,朱 松
與牙釉質(zhì)相比,牙本質(zhì)的固有特性使粘接修復(fù)的遠(yuǎn)期效果難以預(yù)測(cè)。牙本質(zhì)是由體積分?jǐn)?shù)為50%的礦物質(zhì),30%以膠原為主的有機(jī)物和20%的水分組成[1]。牙本質(zhì)小管是牙本質(zhì)組織中最明顯的結(jié)構(gòu)特征,其從髓腔到釉牙本質(zhì)界/牙骨質(zhì)牙本質(zhì)界呈放射狀貫穿整個(gè)牙本質(zhì)。小管內(nèi)的主要成分為成牙本質(zhì)細(xì)胞突起以及牙本質(zhì)滲出液。由于小管與髓腔相連并且含有液體,粘接劑在牙本質(zhì)小管內(nèi)的滲透勢(shì)必受到髓腔壓力的影響。正常生理?xiàng)l件下,髓腔壓力一般約為15 cmH2O(11 mmHg)[2]。
粘接修復(fù)的目的是形成并保持良好的牙本質(zhì)粘接界面。界面穩(wěn)定可獲得良好的粘接強(qiáng)度、邊緣密封性和臨床耐久性[3]。目前在牙本質(zhì)粘接過(guò)程中采用兩種粘接策略:全酸蝕粘接系統(tǒng)和自酸蝕粘接系統(tǒng)。
全酸蝕粘接劑由酸蝕劑、底涂劑和粘接劑樹(shù)脂組成。酸蝕劑為37%磷酸溶液。底涂劑由親水性功能單體(甲基丙烯酸 β-羥乙酯,2-hydroxyethyl methacrylate, HEMA)、固化引發(fā)劑(樟腦醌)和揮發(fā)性溶劑(丙酮或乙醇)組成,具有親水性及與水混溶性。粘接劑樹(shù)脂成分是疏水性的,由雙酚 A-二甲基丙烯酸縮水甘油酯(Bisphenol A diglycidyl methacrylate, Bis-GMA)、固化引發(fā)劑等組成。
全酸蝕粘接劑中37%磷酸酸蝕劑具有較強(qiáng)的酸蝕能力,牙本質(zhì)經(jīng)酸蝕后表面形成厚5~8 μm的脫礦層,暴露牙本質(zhì)的膠原纖維網(wǎng)和牙本質(zhì)小管口后再進(jìn)行粘接[4]。在使用濕粘接技術(shù)保持膠原纖維網(wǎng)蓬松的前提下,液態(tài)的粘接劑應(yīng)該滲透整個(gè)牙本質(zhì)脫礦層,固化后包裹暴露的膠原纖維[5]。同時(shí)粘接劑進(jìn)入牙本質(zhì)小管形成樹(shù)脂突,形成界面互相滲透和微機(jī)械鎖結(jié)[6]。
水有助于親水性單體在牙本質(zhì)中快速向牙髓方向滲透,這導(dǎo)致疏水性的Bis-GMA在牙本質(zhì)表面富集,脫礦牙本質(zhì)中滲透單體出現(xiàn)相分離,相分離將導(dǎo)致粘接劑單體聚合不全或通透性增加。即粘接劑層和混合層中形成含水區(qū)域,或在粘接劑下層形成孔隙結(jié)構(gòu)。過(guò)多的水會(huì)降低粘接劑中溶劑的揮發(fā)能力,粘接劑及混合層殘留溶劑量越多,則粘接劑聚合越不完全,內(nèi)聚力越小,越容易塑化[7]。
另外在髓腔壓力作用下,水沿牙本質(zhì)小管向粘接界面流動(dòng),阻礙了粘接劑向脫礦牙本質(zhì)的滲透[8]?;旌蠈又谐霈F(xiàn)脫礦深度與粘接劑滲透能力的不匹配。未滲透區(qū)域被水取代,水滲透到粘接劑的親水區(qū)域促進(jìn)了粘接劑單體的溶解析出。同時(shí)混合層底部的膠原纖維因缺乏包裹裸露[9],成為“薄弱結(jié)構(gòu)”。蛋白水解酶存在于礦化的牙本質(zhì)基質(zhì)和牙本質(zhì)齲中[10],包括基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metallo- proteinases,MMPs)和半胱氨酸組織蛋白酶,酸蝕劑以及粘接劑單體的不完全滲透有助于這些酶的激活,分解裸露的膠原纖維和粘接劑的酯鍵,導(dǎo)致牙本質(zhì)粘接劑粘接強(qiáng)度下降。
自酸蝕粘接劑由底涂劑和粘接劑樹(shù)脂組成。底涂劑具有親水性,主要成分是酸性粘接性單體(例如:甲基丙烯酰癸基二氫磷酸酯、4-甲基丙烯酰氧乙基偏苯三酸酐酯或二甲基丙烯酸磷酸甘油酯)、水、揮發(fā)性溶劑(乙醇或丙酮)和光引發(fā)劑。粘接劑樹(shù)脂成分與全酸蝕粘接劑類似。
自酸蝕粘接劑酸性較弱,不能去除玷污層,是利用酸性可聚合單體對(duì)其進(jìn)行部分溶解、整合,粘接劑單體滲透和對(duì)牙本質(zhì)的脫礦同時(shí)進(jìn)行[11],最終形成微機(jī)械鎖結(jié)和分子間作用力。自酸蝕粘接劑的酸蝕和滲透能力有限,形成的混合層厚度相對(duì)更薄,樹(shù)脂突也較少。水為自酸蝕粘接系統(tǒng)中固有成分,可電離粘接劑中的酸性單體使玷污層和其下方的牙本質(zhì)脫礦[12]。自酸蝕粘接劑中因加入了高濃度的酸性單體,使得粘接劑更親水,聚合后界面吸水率為5%~12%[13]。
有研究證實(shí),自酸蝕粘接劑酸蝕牙本質(zhì)后,雖不如全酸蝕粘接劑對(duì)牙本質(zhì)脫礦的程度深,但也存在一些裸露而未被粘接劑單體包裹的膠原纖維[14]。自酸蝕粘接劑可以建立一個(gè)低pH環(huán)境,激活MMPs[15],造成膠原纖維的降解。自酸蝕粘接劑組分中因存在較多的親水性單體,使粘接劑中極性親水區(qū)域密集分布,水在酶激活過(guò)程中同樣起著介質(zhì)作用[16]。
酸蝕-沖洗粘接劑的底涂劑或粘接劑在滲入脫礦的膠原纖維網(wǎng)過(guò)程中,深部區(qū)域存在未完全滲入的含水微小空隙,其周圍的膠原纖維暴露。這些空隙為外界物質(zhì)離子和分子的擴(kuò)散和滲透提供通道,從而形成納米滲漏。
水沿此通道從混合層向粘接劑層擴(kuò)散,該通道被稱為“水樹(shù)”[17]。采用掃描電鏡觀察模擬髓腔壓力作用下的粘接界面,發(fā)現(xiàn)水不斷向粘接界面流動(dòng)。水樹(shù)中不受限制的水移動(dòng)導(dǎo)致未完全聚合的粘接劑成分滲出,并加快這些通道界面成分的降解[18]。
納米滲漏可通過(guò)硝酸氨銀示蹤。銀沉積有兩種不同模式,即納米滲漏表現(xiàn)的網(wǎng)狀模式與斑點(diǎn)模式。前者是水樹(shù)的形態(tài)特征;后者則代表粘接劑基質(zhì)中含親水和/或酸性官能團(tuán)的微區(qū)。Tay等[19-21]發(fā)現(xiàn)納米滲漏多發(fā)生于滲透性增強(qiáng)的區(qū)域,這些區(qū)域中的水分子不能完全去除,使得粘接劑聚合反應(yīng)不完全。有研究表明,沒(méi)有模擬髓腔壓力作用時(shí),全酸蝕粘接劑混合層和樹(shù)脂突內(nèi)都可檢測(cè)到銀沉積,而自酸蝕粘接劑中卻幾乎沒(méi)有[22]。在模擬髓腔壓力作用12個(gè)月后再次進(jìn)行檢側(cè),發(fā)現(xiàn)無(wú)論全酸蝕粘接劑還是自酸蝕粘接劑的銀沉積量都明顯增加。這說(shuō)明在髓腔壓力作用下,粘接界面的納米滲漏增加。
微拉伸粘接強(qiáng)度與牙本質(zhì)滲出液存在有著密不可分的關(guān)系,尤其在髓腔壓力作用下,許多研究已證實(shí),粘接界面強(qiáng)度隨著時(shí)間延長(zhǎng)而降低。在粘接劑-牙本質(zhì)粘接界面已經(jīng)確定存在富含水的區(qū)域,使聚合后的粘接劑內(nèi)出現(xiàn)分層和水滴樣結(jié)構(gòu)[23],且容易發(fā)生斷裂。造成粘接界面應(yīng)力增加,故而微拉伸粘接強(qiáng)度值降低。
Feitosa等[24]采用模擬髓腔壓力的方法測(cè)得兩步自酸蝕粘接劑(Clearfil SE Bond,CES)、單步自酸蝕粘接劑(Clearfil S3 Bond,CS3)和兩步酸蝕-沖洗粘接劑(Adper Single Bond 2,SB2)作用5年后的微拉伸粘接強(qiáng)度。發(fā)現(xiàn)除CSE外,其他兩種粘接劑在模擬髓腔壓力作用5年后,CS3和SB2的微拉伸粘接強(qiáng)度分別下降39%和58%。此研究還發(fā)現(xiàn)酸蝕-沖洗粘接模式下主要發(fā)生粘接劑的水解和膠原的降解。單步自酸蝕粘接模式下,主要發(fā)生聚合物基質(zhì)和/或界面填料和偶聯(lián)劑的水解。
Zebic 等[25]選用2種通用型粘接劑,分別采用全酸蝕和自酸蝕兩種方法,測(cè)得在模擬髓腔壓力作用下6個(gè)月后的微拉伸粘接強(qiáng)度。Single Bond Universal通用型粘接劑中全酸蝕和自酸蝕組微拉伸粘接強(qiáng)度值分別下降59.7%和18.4%。Ipera Bond通用型粘接劑中全酸蝕和自酸蝕組微拉伸粘接強(qiáng)度值分別下降20.9%和5.4%。
以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果除了證明髓腔壓力對(duì)于粘接強(qiáng)度的影響外,也得出自酸蝕較全酸蝕表現(xiàn)出更好的長(zhǎng)期穩(wěn)定粘接效果。這是由于全酸蝕粘接劑脫礦能力強(qiáng),可以完全去除玷污層并形成較厚的混合層,使得牙本質(zhì)通透性大幅度增加。所使用的粘接劑聚合后對(duì)牙本質(zhì)小管內(nèi)滲出的液體封閉作用有限,聚合后的粘接劑仍持續(xù)吸附水分子,形成“半透膜”結(jié)構(gòu)。同時(shí)全酸蝕粘接劑對(duì)MMPs的激活能力較自酸蝕粘接劑強(qiáng),加快混合層底部未被粘接劑包裹的裸露膠原纖維降解。
牙本質(zhì)小管密度和髓腔壓力的區(qū)域性差異是反映牙本質(zhì)滲出液對(duì)粘接強(qiáng)度影響的主要因素之一。牙本質(zhì)小管的數(shù)量和直徑隨著深度的增加而增加,而管間牙本質(zhì)的面積由淺入深卻逐漸減少[26]。粘接劑單體滲透到膠原纖維間形成混合層,混合層的質(zhì)量反映了粘接劑受到牙本質(zhì)滲出液影響的程度。Mohamed等[8]測(cè)得在髓腔壓力作用下,深度為1 mm和2 mm的牙本質(zhì)窩洞內(nèi),樹(shù)脂突長(zhǎng)度分別為27.8 μm和17.7 μm。該實(shí)驗(yàn)證明在髓腔壓力作用下,深層牙本質(zhì)的粘接比淺層牙本質(zhì)更具挑戰(zhàn)性。
研究表明,自酸蝕粘接劑(Panavia F2.0)在模擬髓腔壓力作用下,測(cè)得齲壞牙本質(zhì)較正常牙本質(zhì)微拉伸粘接強(qiáng)度值降低了17.2%[27]。齲壞牙本質(zhì)和正常牙本質(zhì)具有不同的結(jié)構(gòu)和成分特征。前者礦物質(zhì)含量低、膠原纖維和非膠原纖維的基質(zhì)形態(tài)發(fā)生改變、孔隙率增加,導(dǎo)致牙本質(zhì)潤(rùn)濕度增加、機(jī)械性能下降。此外,在齲壞牙本質(zhì)中各種酶表達(dá)和/或活化的比率更高,使得粘接劑的降解速度更快[28]。因此,在模擬髓腔壓力作用下,無(wú)論使用何種粘接系統(tǒng),齲壞牙本質(zhì)的粘接強(qiáng)度和耐久性都低于正常牙本質(zhì)。
首先可通過(guò)選擇不同的粘接劑以降低牙本質(zhì)滲出液對(duì)牙本質(zhì)粘接的影響。與全酸蝕粘接劑相比,自酸蝕粘接劑滲透更加均勻,對(duì)膠原纖維的保護(hù)更好[29]。另外可使用更兼容的光引發(fā)劑。樟腦醌是一種最常見(jiàn)的光引發(fā)劑。它具有疏水性導(dǎo)致親水性單體的固化程度不理想[30]。此外,還建議使用其他光引發(fā)劑,如對(duì)二甲氨基苯甲酸乙酯和二苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰)-膦氧化物,提高親水性粘接劑的固化程度。水相溶型光引發(fā)劑的加入促進(jìn)了親水和疏水單體的聚合,減少相分離的有害影響[31]。
有研究表明,牙本質(zhì)酸蝕后涂布粘接劑之前使用硅酸鈣可以降低牙本質(zhì)的滲透性[32]。硅酸鈣有助于磷灰石前體的形成,促進(jìn)牙本質(zhì)的礦化,同時(shí)可以保護(hù)膠原纖維。硅酸鈣的水解反應(yīng)產(chǎn)生2種主要成分:水合硅酸鈣和氫氧化鈣。當(dāng)凝固硅酸鈣與含磷酸鹽的溶液接觸時(shí),水合硅酸鹽會(huì)導(dǎo)致無(wú)定形磷酸鈣沉積,并轉(zhuǎn)化為碳酸磷灰石。氫氧化鈣pH呈堿性,可使酶變性。硅酸鈣使MMPs活性降低可能與其pH呈堿性有關(guān)。
在牙體預(yù)備前使用含血管收縮劑的局部麻醉藥,可以減少牙髓血流量,降低牙本質(zhì)滲出液向粘接界面的滲出量,提高粘接劑-牙本質(zhì)的粘接強(qiáng)度[33]。
疏水涂層的應(yīng)用不僅增加粘接劑層的厚度,而且使其疏水特性也得到增強(qiáng),進(jìn)而降低牙本質(zhì)滲出液在粘接劑界面的滲透性。此外還降低粘接劑中溶劑和未聚合單體的含量,有利于粘接劑具有更高的轉(zhuǎn)化率和機(jī)械性能[34]。雖然在粘接過(guò)程中增加了額外的步驟,但疏水涂層的應(yīng)用可顯著提高粘接強(qiáng)度。
仿生再礦化是一種利用納米技術(shù)原理模擬自然的生物再礦化策略。采用羥基磷灰石(hydroxyapatite,HA)微晶代替混合層中樹(shù)脂單體不完全聚合區(qū)域中的水,這些微晶足夠小,可占據(jù)膠原纖維內(nèi)和膠原纖維間的區(qū)域。有研究表明,含HA填料的粘接劑可呈現(xiàn)出更高的粘接強(qiáng)度值。與含2%和5%的HA填料組相比,含7% HA填料組的牙本質(zhì)粘接劑的微拉伸粘接強(qiáng)度更高[35]。
延長(zhǎng)光固化時(shí)間可提高粘接強(qiáng)度[36]。有研究表明,光固化時(shí)間超過(guò)40 s可提高粘接劑單體的轉(zhuǎn)化率,形成孔隙更少、更均一的聚合物。并能降低粘接劑的滲透性和粘接界面的微滲漏。實(shí)際上,延續(xù)光固化時(shí)間可以改善粘接劑的物理化學(xué)性能(例如彈性模量、吸水率和溶解度)。
在目前的體外研究范疇內(nèi),可以得出結(jié)論,牙本質(zhì)滲出液對(duì)牙本質(zhì)粘接過(guò)程及遠(yuǎn)期耐久性產(chǎn)生不利影響,如粘接劑水解,混合層纖維水解,納米滲漏以及粘接強(qiáng)度的降低。受損的粘接界面在相對(duì)低的應(yīng)力作用下就會(huì)導(dǎo)致粘接失敗。而鑒于已有的研究現(xiàn)狀,為了減少牙本質(zhì)滲出液的不利影響,應(yīng)從牙本質(zhì)粘接劑的選擇及成分的優(yōu)化、硅酸鈣、局麻藥、疏水涂層的應(yīng)用,還有仿生再礦化和延長(zhǎng)光固化時(shí)間等幾個(gè)方面著手。這一問(wèn)題的解決,將大大提升粘接修復(fù)的遠(yuǎn)期效果。