多重线性回归分析及优选义齿粘附剂配方*

余穗华 袁贤君 赵 克

义齿粘附剂(denture adhesive，DA)是一种由粘合材料制成的非处方类牙科制剂，涂布于义齿基托组织面后可在基托与承托区粘膜间产生粘附力，以暂时性提高全口义齿的固位和稳定，增加咬合力和咀嚼效能，具有便利、实用、安全和易于推广等优点[1]。本研究在前期研究[2,3]的基础上，以聚氧化乙烯、甲基纤维素、海藻酸钠、羟乙基纤维素、蒙脱石为主要成分，首先用多重线性回归分析法筛选出影响义齿粘附剂粘结抗张强度的主要因素，再采用正交设计法对筛选出的因素各自3个水平加以区别，进一步筛选出其最佳配比，并命名为Comfort-DA II型义齿粘附剂。

1.材料与方法

1.1 实验材料 聚氧化乙烯(polyethylene oxide,PEO)(北京鑫洲科技有限公司，中国)，羟乙基纤维素(hydroxyethyl cellulose,HEC)(国药集团化学试剂有限公司，中国)，甲基纤维素(methyl cellulose)(天津市科密欧化学试剂开发中心，中国)，海藻酸钠(sodium alginate)(天津市科密欧化学试剂开发中心，中国)，蒙脱石(montmorillomte)(上海市四赫维化工有限公司，中国)，无水乙醇(成都市联合化工试剂研究所，化学纯)，义齿基托聚合物(上海贝琼齿材有限公司，中国)，人工唾液(自配)。

1.2 主要实验仪器和设备 Zwick/Roell 2005型电子万能材料试验机(Zwick/RoellInc.,German)，BT124S电子分析天平(赛多利斯公司，德国),RT 05 Power多点磁力搅拌器(赛多利斯公司，德国)。

1.3 义齿粘附剂的合成 将盛有聚氧化乙烯、羟乙基纤维素、90%乙醇及蒙脱石的称量瓶放在RT 05 Power多点磁力搅拌器上搅拌3 d，混合均匀后，再加入甲基纤维素与海藻酸钠搅拌3 d至均匀，配制义齿粘附剂。

1.4 义齿粘附剂粘结抗张强度值的测定 用义齿基托聚合物制备0.2cm×2.5cm×12cm试件72个，取上述试件中的2个固定于Zwick/Roell 2005型电子万能材料试验机，试件的粘结面均匀涂布一层DA。启动电子万能材料试验机，使两个试件缓慢接触，恒定加载0.1N，持续15s，压力去除后保持30s；再次启动电子万能材料试验机，以100mm/min的拉伸速度使两个试件缓慢分离，记录试件分离时最大破坏载荷值；每一次试验后，用75%酒精和蒸馏水去除试件表面残余的DA，然后按上述步骤重复进行试验。由万能试验机显示屏读出最大破坏载荷值后，按下式计算粘结抗张强度：粘结抗张强度(TBS)=F/S。式中F为破坏载荷值(N)，S为试件粘结面的表面积(cm2)，S=2×2.5cm2。每组配方测5次，取平均值。SPSS13.0软件作统计分析，检验水准α取0.05，均为双侧检验。

2.实验结果

2.1 多重线性回归分析法筛选配方

改变上述6种成分的含量，得到26组配方(见表1至表6)。以粘结抗张强度值为评价指标，采用多重线性回归分析法筛选出对DA性能影响较大的成分。依据表1至表6数据建立多重线性回归模型，统计结果显示，自变量聚氧化乙烯、甲基纤维素、海藻酸钠、羟乙基纤维素和90%乙醇对所配制义齿粘附剂粘结抗张强度的影响有统计学意义(P＜0.05)，而蒙脱石对义齿粘附剂粘结抗张强度的影响没有统计学意义(P=0.352＞0.05)。

聚氧化乙烯、甲基纤维素、海藻酸钠、羟乙基纤维素和90%乙醇的标准化偏回归系数分别是0.570、0.403、0.387、0.319、-0.248。因此，可以认为上述主要成分对所研制义齿粘附剂粘结抗张强度的影响由大到小依次为，聚氧化乙烯、甲基纤维素、海藻酸钠、羟乙基纤维素、90%乙醇，其中90%乙醇对所配制义齿粘附剂粘结抗张强度值的影响最小。

表1 不同甲基纤维素含量义齿粘附剂的粘结抗张强度值(N/cm2)

表2 不同羟乙基纤维素含量义齿粘附剂的粘结抗张强度值(N/cm2)

表3 不同海藻酸钠含量义齿粘附剂的粘结抗张强度值(N/cm2)

表4 不同聚氧化乙烯含量义齿粘附剂的粘结抗张强度值(N/cm2)

表5 不同蒙脱石含量义齿粘附剂的粘结抗张强度值(N/cm2)

表6 不同90%乙醇含量义齿粘附剂的粘结抗张强度值(N/cm2)

2.2 正交设计法确定最佳配比

由2.1的实验结果可知，聚氧化乙烯、甲基纤维素、海藻酸钠、羟乙基纤维素对所配制义齿粘附剂的粘结强度值有较大影响。因此，采用正交设计的方法，对上述4种成分的3个水平(选取2.1实验结果得到的较好水平)加以区别(见表7)，并考虑它们的交互作用，采用L27(311)正交表，设计出27组配方[4]，其粘结抗张强度值见表8。

表7 配制Comfort-DAII型义齿粘附剂主要影响因素及其水平(g)

单因素统计量表中的均数估计和配对比较表的结果显示，A组中，A3均数最大，且与A1、A2的差异有统计学意义(P=0.022，P=0.001，P＜0.05)；B组中，B2均数最大，与B3的差异没有统计学意义(P=0.245＞0.05)，与B1的差异有统计学意义(P=0.006＜0.05)；C组中，C3均数最大，且与C1、C2的差异有统计学意义(P=0.003，P=0.019，P＜0.05)；D组中，D3均数最大，且与D1、D2的差异有统计学意义(P=0.000，P=0.000，P＜0.05)。因此，A3B2C3D3配方(第24组)最好，即当配制义齿粘附剂的主要成分聚氧化乙烯为0.3125g、甲基纤维素1.250g、海藻酸钠0.5625g、羟乙基纤维素0.154g时，所配制的义齿粘附剂粘结抗张强度值最大，命名为Comfort-DA II型义齿粘附剂。

3.讨论

3.1 义齿粘附剂的组成及作用机理

DA主要是通过在义齿基托与承托区粘膜间形成比唾液更粘稠的物质而产生强的粘着力，从而达到增加吸附力，提高义齿的固位和稳定的目的。DA刚放入口腔时，其粘性并不大，这样便于患者将义齿调整到正确位置，而它很快就会吸水、溶胀，并排出基托与承托区粘膜间多余的空气和唾液，此时，DA变得粘稠，将义齿粘固于粘膜上，辅助义齿固位，数小时后由于口腔内唾液的稀释作用，其粘性逐渐减弱[5]。

表8 正交试验中Comfort-DAII型义齿粘附剂的粘结抗张强度值(N/cm2)

本研究所研制DA中的甲基纤维素和海藻酸钠可以吸收口腔内义齿承托区粘膜上的水分，使粘膜表面保持干燥；同时，甲基纤维素和海藻酸钠吸水后膨胀，充满义齿基托与承托区粘膜间的空间。DA放入口腔后，口腔内的生理温度又可使聚氧化乙烯软化并产生粘性，粘附于已被干燥的义齿承托区粘膜。聚氧化乙烯具有热塑性，无臭、无味、无毒，吸水性大，粘着力强，属高分子材料，只能溶于乙醇等有机溶剂而不溶于水；甲基纤维素和海藻酸钠为白色或黄色粉末，无毒、无味，具有良好的分散力、结合力及吸湿性，属无机盐类，不溶于乙醇等有机溶剂，但遇水能形成粘胶溶液。为使聚氧化乙烯和甲基纤维素有机地结合在一起，本研究在DA的合成中加入了羟乙基纤维素作为无机溶剂与有机溶剂之间的一种介质；羟乙基纤维素还可防止甲基纤维素和海藻酸钠的吸水性被聚氧化乙烯破坏；羟乙基纤维素对DA的表面活性也有影响，它通过减少口腔内唾液的流动从而延长DA的作用时间；羟乙基纤维素的热塑性还可作为DA的成形剂，使DA在义齿承托区粘膜表面均匀分布[6]。

3.2 多重线性回归与正交设计法

多重线性回归(multiple linear regression)是一种重要的、经典的多因素分析方法，它采用回归方程的方式定量地描述一个因变量Y和多个自变量X1、X2、X3…之间的线性依存关系。在建立多重线性回归模型的过程中，所涉及的自变量可能很多。其中一些自变量对结果变量可能不重要，可能存在较大的测量误差，也可能与其他自变量之间存在高度的相关而影响回归模型的效果，因此需要对自变量进行筛选。对于同一目的或用途，可能存在几组较好的自变量，此时应该根据研究目的，结合专业知识，选择比较合理的回归模型。自变量的选择和模型的确定不仅要考虑统计学的原则，而且需要专业知识的判断和解释[7]。本研究首先从聚氧化乙烯、甲基纤维素、海藻酸钠、羟乙基纤维素、90%乙醇及蒙脱石等主要成分中筛选出影响DA粘结抗张强度值的主要因素，蒙脱石被排除在模型外；而90%乙醇的标准化偏回归系数是-0.248，是五个入选因素中最小的，考虑到乙醇主要起溶剂作用，为了突出重点因素，便于进一步更好的筛选配方，把90%乙醇，取实验中最好水平(12ml)固定下来，不参加下一步的正交试验。

正交试验设计(orthogonal design)是一种高效、快速、灵活的多因素、单效应变量试验方法。其具有均匀分散、整齐可比的特点，且同常规方法相比，可大大减少试验次数和设计分析的繁杂，所获取的因素水平组合亦能达到较佳水平，因此已被广泛应用[8,9]。在医药学研究中正交试验的运用也相当广泛，如药物的拆方、药品制备工艺条件的优化筛选等。它对于多因素、多水平的试验具有设计简便、节省试验单元而统计效率高等特点。因此，本研究采用L27(311)科学地安排实验研究，高效、经济地设计出27种不同的粘附剂配方，以粘结抗张强度值为评分标准，筛选出Comfort-DA II型义齿粘附剂的最佳配比为，聚氧化乙烯0.3125g、甲基纤维素1.250g、海藻酸钠0.5625g、羟乙基纤维素0.154g。

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