窝洞消毒剂对牙本质-树脂黏接强度的影响

王庆花,段春红,(山西医科大学口腔医学院口腔内科,太原 03000;山西医科大学附属人民医院口腔内科;通讯作者,E-mail:chduan07@63.com)

牙体缺损是口腔科常见病,临床上对于范围较小的缺损,一般采用树脂充填的方法。窝洞在充填修复前,为杀灭洞壁上可能残留的微生物,防止发生继发龋和牙髓炎,需对洞壁进行消毒[1]。临床上常用的消毒方法是化学消毒法,即用化学制剂对窝洞表面进行处理以达到杀菌效果,多项研究证实[2,3],各种消毒剂在发挥杀菌作用的同时可能对牙本质表面的理化性能产生影响,从而影响树脂的黏接效果。因此,如何在保证消毒的同时获得高质量的黏接效果一直是口腔医生关注的问题。本研究旨在探讨不同窝洞消毒剂对牙本质-树脂黏接强度的影响,为临床治疗提供参考。

1 材料与方法

1.1 实验材料与设备

1.1.1 实验用离体牙 选择30颗新近拔除的无龋第三磨牙(所有拔牙患者均已告知离体牙将用于实验研究并获得患者本人知情同意),刮除其表面牙周组织及牙石,在4 ℃、1%氯亚明溶液中保存,1个月内使用。

1.1.2 实验材料与设备 3M Single Bond Universal(3M ESPE,美国);FiltekTM Z250树脂(3M,美国);75%乙醇(太原市清徐康久医药);19%EDTA(META BIOMED,韩国);2%CHX(DISINEER,山东消博士);1%NaClO(DISINEER,山东消博士);万能测试仪(英斯特朗,美国);光固化灯(LED-B,啄木鸟);低速切割机(MTI公司,美国);体视显微镜(Nikon SMZ1000,日本);扫描电子显微镜(蔡司EVO18,德国);金属自制微剪切夹具。

1.2 实验方法

1.2.1 牙本质平面试样的制备 选择30颗新鲜拔除的第三磨牙,用细金刚砂车针打磨去除釉质,初步暴露中部牙本质,再用粒度600目碳化硅水纱纸磨平牙本质表面,蒸馏水下冲洗30 s,形成牙本质平面试样30例,随机分为5组(n=6):蒸馏水组(对照组)、氯己定组(2%CHX)、乙醇组(75%乙醇)、次氯酸钠组(1%NaClO)、EDTA组(19%EDTA),分别处理牙本质表面1 min,每组4例用于微剪切黏接强度测试,每组其余2例用于扫描电镜观察牙本质结构。

1.2.2 微剪切黏接强度试样的制备 根据所用黏接剂的说明书,用小毛刷将黏接剂涂布于待黏接面,气枪轻吹5 s,光固化10 s,将Z250复合树脂以斜分层的方式堆塑于黏接面上,每层1-2 mm,每层光固化20 s,树脂块高约4 mm,制成20例牙本质-黏接剂-树脂试样,将试样保存于37 ℃的恒温箱中备用。在24 h内取出试样,使用慢速锯在水冷却下垂直于黏接面的方向切割试样,制作成截面1.0 mm×1.0 mm,长约8 mm的条形试样共75个(n=15),留作微剪切黏接强度实验用。

1.2.3 微剪切黏接强度实验 用游标卡尺精确测量黏接处的长度a(mm)和宽度b(mm),计算黏接处的实际面积ab(mm2)。用自制夹具将条形试样固定于万能测试仪上(见图1),启动测试仪,设定加载速度0.5 mm/min后持续加力直至试样断裂,计算机实时记录断裂过程的载荷位移变化(见图2),根据试样断裂的即刻剪切力值,计算黏接强度:微剪切黏接强度(MPa)=剪切力(N)/黏接面积(mm2),测试精度为0.01 MPa。

图1 黏接强度测试模型图Figure 1 Bond strength test model diagram

1.3 断裂类型分析

体视显微镜下观察并记录试样断裂破坏类型,分为牙本质内聚破坏、树脂内聚破坏、黏接界面破坏及混合破坏4种。

1.4 扫描电镜观察

将每组余留的经处理后的2个牙本质平面试样分别使用2%戊二醛浸泡,4%冰箱内固定24 h,自然干燥后黏台、表面喷金,扫描电子显微镜观察各组牙本质表面结构并拍摄图像。

1.5 统计学分析

采用SPSS22.0统计软件对所测得的微剪切强度值进行统计学分析,计算均数±标准差。采用单因素方差分析检验各组试样微剪切强度值间的差异,并用最小显著差异法(LSD)进行两两组间比较,检验水准为双侧α=0.05。断裂类型分布的比较采用Fisher确切概率法,检验水准为双侧α=0.05,P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 微剪切黏接强度测试结果

单因素方差分析结果表明消毒剂对牙本质-树脂的黏接强度有影响(F=5.650,P=0.001,见表1);与对照组比较,EDTA组微剪切黏接强度值差异有统计学意义(P=0.000),NaClO组差异有统计学意义(P=0.011),CHX组和乙醇组差异无统计学意义(P>0.05);EDTA组和NaClO组微剪切黏接强度值差异无统计学意义(P>0.05),乙醇组和CHX组微剪切黏接强度值差异无统计学意义(P>0.05)。

2.2 断裂类型观察结果

断裂类型以混合破坏为主,占71%,牙本质或复合树脂破坏即内聚断裂占20%,黏接界面破坏占9%,断裂类型的组间差异无统计学意义(P=0.632,见表2)。体视显微镜观察结果见图3。

表1 五组微剪切黏接强度Table 1 Micro-shear bond strength in five

与对照组比较,*P<0.05,**P<0.01

表2 五组断裂类型 (n=15)Table 2 Fracture modes in five groups (n=15)

2.3 扫描电镜观察结果

对照组牙本质表面覆盖明显玷污层,牙本质小管不可见;CHX组玷污层变薄,但很少见牙本质小管开放;乙醇组玷污层粗糙不规则,仅见牙本质小管部分开放;NaClO组玷污层明显变薄,牙本质小管大部分开放,管周牙本质部分脱矿;EDTA组无玷污层,牙本质小管为开放状态,大部分管周牙本质脱矿(见图4)。

3 讨论

自酸蚀黏接技术是临床上广泛应用的牙本质-树脂黏接技术,它的酸性功能一方面使牙本质脱矿,与溶解牙本质基质中的钙形成化学结合,另一方面通过溶解牙本质表面的部分玷污层使其改性,利于黏接剂的渗透,与保留的玷污层及胶原纤维形成混合层及树脂突,提供微机械固位[4]。因此,有效的牙本质-树脂黏接依赖于玷污层的处理以及混合层和树脂突的形成,玷污层的厚度、牙本质小管的开放程度及管周牙本质的脱矿程度均是影响黏接的重要因素。窝洞消毒剂作为一种化学制剂,可通过改变牙本质表面的结构而影响黏接力。

微剪切实验是评价材料黏接性能的有效方法,操作简便易行,接近临床口腔内的情况,可以测试很小面积的黏接强度,具有独特的优越性,而且在微剪切实验中应力集中于黏接界面,而非牙本质或充填材料,更有利于研究材料间的黏接机制[5,6],因此本研究选择微剪切实验作为研究方法。此外,本实验选用蒸馏水作为对照组,扫描电镜可见牙本质表面覆盖明显玷污层,完全看不清牙本质小管,说明其对牙本质的结构和成分无明显影响,微剪切实验中也只获得较低的黏接强度(26.78±7.81)MPa,与其他研究结果相似[7,8],说明本实验数据稳定、可靠,蒸馏水可以作为对照组。

3.1 EDTA对黏接强度的影响

本研究结果显示,19% EDTA处理后,玷污层完全去除,大部分牙本质小管开放和管周牙本质脱矿,黏接强度显著提高,这一结果与Mohammed等[9]的结论一致,他们用19%EDTA处理牙本质表面20 s,分别涂布自酸蚀黏接剂(Adper Easy One)和全酸蚀黏接剂(Prime&Bond2.1),剪切测试结果均显示EDTA组的黏接强度值是未处理组的1.5倍。Luque-Martinez等[10]使用17%EDTA处理硬化性牙本质表面2 min,微拉伸测试也得到了相似的结论。已有学者推测,EDTA使黏接强度增加的原因是:虽然EDTA可使管周牙本质脱矿,化学结合位点减少,但EDTA具有酸性特性,且可作为一种钙离子螯合剂,与羟基磷灰石中的Ca2+螯合,形成可溶性络合物,使牙本质表面玷污层脱矿,牙本质小管开放,暴露更多的新鲜胶原纤维,利于黏接剂的渗入,形成高质量的混合层和树脂突,显著增加微机械固位,从而提高黏接强度[11]。

也有研究发现,EDTA处理牙本质表面后,黏接强度没有变化甚至降低。田福聪等[12]利用17% EDTA分别处理牙本质表面10 s、40 s、10 min后发现,微拉伸强度没有明显变化。Mazzitelli等[13]用0.1 mol EDTA作用牙本质表面60 s后,微拉伸结果显示黏接强度降低。分析与本研究结果不同的原因可能与EDTA的浓度、作用时间、黏接剂及树脂等不同有关。关于浓度和作用时间对黏接强度的影响,研究结论也存在争议。曹白雨等[14]分别使用10%、15%、20% EDTA处理硬化性牙本质60 s,并用Easy One黏接树脂,冷热循环5 000次后发现,EDTA的浓度越大,树脂与硬化牙本质的结合越紧密,黏接强度越高。Calt等[15]的研究提示,当17%EDTA作用时间超过1 min时,会对牙本质有一定的侵蚀性,使其过度脱矿,引起胶原网状结构塌陷而妨碍黏接剂的渗透,降低微机械结合;他们认为EDTA作用牙本质表面的时间应该控制在1 min内。本研究设定19% EDTA,作用时间1 min,与临床条件更接近。

3.2 NaClO对黏接强度的影响

本研究结果显示,1% NaClO使玷污层明显变薄,牙本质小管大部分开放,管周牙本质部分脱矿,微剪切强度值也显著高于对照组,这与Cecchin等[16]的研究结论一致,他们用1%NaOCl处理牙本质表面,微拉伸测试结果显示黏接强度显著提高。原因可能是,NaClO作为一种非特异性脱蛋白剂,可以促进牙本质的有机相溶解,使玷污层变薄,利于树脂单体的渗透,增加微机械结合。而王月等[17]使用2.50%与5.25%NaClO分别处理牙本质20 min后发现,微拉伸强度均降低,与我们的结果相反,原因可能是他们所使用的NaClO浓度和作用时间远大于本研究中的,而且使用的黏接剂和树脂也不同。Talita等[18]的研究显示,NaClO浓度和作用时间的提高会增加牙本质成分的改变,造成牙体组织损伤,而低浓度NaClO(如1%)可促进有机物的溶解以及防止对牙本质结构造成明显损害。因此本研究中设定NaClO浓度为1%,作用时间为60 s,与临床窝洞消毒条件更为接近。

3.3 CHX对黏接强度的影响

在本研究中,2%CHX作用牙本质表面后玷污层变薄,但很少见牙本质小管开放,微剪切强度没有变化。Mobarak等[19]的研究也证实了这一点,他们分别用2%和5%CHX处理牙本质表面,涂布自酸蚀黏接剂(Clearfil SE Bond)后充填树脂,微剪切结果显示黏接强度没有变化,提示CHX作用牙本质表面后对混合层和树脂突的形成影响不大,不能提高微机械固位。而关于基质金属蛋白酶(MMPs)的研究显示CHX处理牙本质表面后可以提高黏接强度,提出CHX通过抑制MMPs的活性维持牙本质-树脂黏接的长期稳定性[20]。MMPs是一种降解细胞外基质的钙锌离子依赖性蛋白酶,存在于矿化的牙本质中,在黏接中可能被致龋菌释放的弱酸及黏接系统中的酸蚀剂激活,引起胶原纤维变性降解,混合层破坏,降低黏接强度。这与本研究结论不一致,本研究仅探讨了CHX处理后牙本质结构的变化与即刻黏接强度的关系,并未进行远期观察。

3.4 乙醇对黏接强度的影响

本研究中使用75%乙醇处理牙本质表面60 s后,可见粗糙不规则的玷污层,牙本质小管开放不全,微剪切强度值与对照组无差异,提示75%乙醇处理后对牙本质的理化性能没有明显影响。近年来,有关乙醇湿黏接技术的研究较多,学者们认为无水乙醇因其脱水作用可以置换出牙本质基质中的水分,降低黏接界面牙本质的亲水性,利于树脂单体渗入胶原纤维网,被广泛应用于黏接前的牙本质处理,并获得良好的黏接效果[21,22]。但在临床中,无水乙醇因其渗透性强,牙髓刺激性大,需慎重使用。本研究选择75%乙醇主要考虑其消毒作用和渗透性,测试结果对临床有一定指导意义。

3.5 断裂模式的分析

断裂模式的分布也是评价黏接性能的重要指标。小面积黏接测试的断裂模式更倾向于界面破坏,与临床充填体的实际破坏方式较为相似,而且这种断裂模式下所测得的黏接强度较真实,能准确反映牙本质与树脂间的黏接力,是一种理想的断裂类型[23,24]。本研究得出,断裂模式71%为混合破坏,为主要破坏方式,20%为牙本质或复合树脂破坏,即内聚断裂,9%为黏接界面破坏。据报道黏接强度与断裂模式密切相关[25,26],随黏接强度的增高,内聚断裂的比例增加,提示黏接效果较好。在本研究中,各组中断裂模式的构成比之间无差异,断裂模式与微剪切强度值未体现明显的相关性,原因可能是在制备试样过程中,复合树脂内部形成气泡或牙本质内部产生微小裂纹,这些缺陷结构在受力时首先发生断裂[27]。

综上所述,四种窝洞消毒剂处理牙本质表面1 min后,19%EDTA和1%NaClO使玷污层变薄,牙本质小管大部分开放,管周牙本质脱矿,可显著提高牙本质-树脂的黏接强度,75%乙醇和2%CHX可使玷污层变薄,但牙本质小管开放较少,对黏接强度没有明显影响。本研究只探讨了消毒剂对牙本质-树脂即刻自酸蚀黏接强度的影响,窝洞消毒剂对黏接持久性的影响还需要进一步的研究。