陶瓷表面处理技术及粘结系统的应用现状

2017-9-11 09:09  来源:牙体牙髓牙周病学杂志
作者:传爱云 陶荣 蒋文凯 田宇 倪龙兴 刘沂朝

    目前应用于口腔修复的材料种类较多,包括陶瓷、树脂、金属等,其中陶瓷材料因其生物相容性好、性能接近天然牙、美学效果好等优点在临床上颇受欢迎。其产品种类也较多,包括传统的长石类陶瓷、玻璃陶瓷、氧化锆陶瓷、氧化铝陶瓷等,且均可满足嵌体、高嵌体、全冠、部分冠、贴面、固定桥、种植义齿等的修复。由于不同陶瓷具有不同的表面物理化学性能,因此需要合理选择不同表面处理技术,或几种技术联合使用以增强粘结效果。另外,与之配套的粘结材料也在迅速发展,从多步骤全酸蚀粘结系统到一步骤的自粘结系统,本文就陶瓷表面处理技术及相关粘结系统在口腔修复中的应用现状作一综述。

    1.陶瓷表面处理技术

    目前临床上常见的瓷表面处理方法有机械和化学两种,前者包括机械打磨、喷砂、酸蚀、激光蚀刻,后者包括硅烷偶联剂的应用等。

    1.1机械打磨

    采用机械打磨的方式对陶瓷表面进行粗化,但其粗化效率较低,且打磨的深度不易控制,同时还可能会增加陶瓷内部裂纹的形成和扩展,因此临床上不推荐使用。

    1.2喷砂

    采用氧化铝颗粒在一定的喷射压力下冲击陶瓷表面,使之形成凹凸不平的结构,以增加粗糙度和粘结面积并进而提高粘结强度;同时还可去除陶瓷表面的玷污层以达到清洁作用。氧化铝和氧化锆因其基质致密且强度高,故可采用喷砂达到粗化作用,而长石类陶瓷和玻璃陶瓷因其强度有限,在喷砂时易导致其体积丧失并进而影响陶瓷的强度和修复体边缘的密合性,故不建议喷砂。不同粒度的氧化铝颗粒、喷射压力、喷射距离及角度均可能对陶瓷表面的粗化效果产生影响。有研究显示,采用较大粒度、较高压力或近距离对氧化锆陶瓷进行喷砂会增加瓷内部微裂纹的形成,从而造成其机械性能下降;而采用粒度小于110μm的氧化铝颗粒,并在低于0.4Mp的压力下对氧化锆进行喷砂,则可提高其强度,且75°的喷射角度最为理想,与其他角度(45°、60°、90°)相比可获得更高的粘结强度。

    1.3酸蚀

    酸蚀主要是使陶瓷表面产生多孔隙的结构以增大粘结面积,同时与树脂形成机械嵌合,从而提高粘结强度,是最常用的粗化方法之一。使用最广泛的陶瓷酸蚀剂为氢氟酸(hydrofluoric acid,HF),并有研究发现,经HF酸蚀的陶瓷表面与树脂之间的粘结强度最高。这是因为HF能够选择性的去除陶瓷中的玻璃基质并暴露出晶体,从而获得粗糙的表面结构。长石类陶瓷及玻璃陶瓷均可通过HF酸蚀达到粗化效果。传统观点认为,酸蚀对氧化锆陶瓷效果不明显。但近几年的研究则显示,采用高浓度HF(200~400g/L)对氧化锆陶瓷酸蚀时,可获得粗糙的表面结构并取得较高的粘结强度,而关于高浓度酸蚀对氧化锆陶瓷的机械性能是否会产生影响尚有待进一步研究证实。

    1.4激光蚀刻

    激光蚀刻主要是利用其瞬时高能量局部溶解陶瓷表面的晶体或玻璃基质,从而达到粗化与清洁效果。常见的类型有Nd:YAG激光、Er:YAG激光及CO2激光。有研究显示,采用Nd:YAG或Er:YAG激光对氧化锆处理后的粘结强度高于单纯喷砂或采用CO2激光处理后的粘结强度。

    1.5硅烷偶联剂的应用

    硅烷偶联剂是一种有机硅化合物,能在特定条件下产生活性基团,基团的一端可与陶瓷中的无机硅产生缩合反应,并生成稳定的化学键,基团的另一端则可与树脂中的基质发生聚合反应,从而将两种性能不同的材料偶联起来。有研究发现,偶联剂还可通过提高陶瓷表面的润湿性,而促使粘结树脂更深更完全的渗入陶瓷表面微孔,以便更好的形成机械嵌合。

    2.陶瓷粘结材料

    目前应用最为广泛的是树脂类粘结材料,其主要由粘结剂和树脂水门汀组成,并具有高强度、高粘结性、低溶解性等特点。根据对牙齿粘结界面的不同处理方法,可将粘结系统分为全酸蚀粘结系统、自酸蚀粘结系统和自粘结系统3类。而树脂水门汀又可根据固化引发方式不同分为化学固化型、光固化型和双固化型3类。

    2.1全酸蚀粘结(etch-and-rinse)系统

    主要包括酸蚀剂、粘结剂及树脂水门汀。该系统需先用单独的酸蚀剂对牙齿粘结界面进行酸蚀,以去除玷污层,然后再涂布预处理剂及粘结剂并进行固化,最后使用树脂水门汀对修复体进行粘结。该系统包括“3步法”和“2步法”:“3步法”即酸蚀、预处理、粘结3步分别处理;“2步法”是将预处理及粘结合为1步,酸蚀为单独步骤。全酸蚀粘结系统的特点是粘结强度高,溶解性低,但操作步骤较繁琐、费时、技术敏感性高,且易出现术后敏感等问题。

    2.2自酸蚀粘结(self-etch adhesive)系统

    自酸蚀粘结系统主要包括粘结剂及树脂水门汀。该系统无需单独酸蚀,仅采用预处理剂和粘结剂即可完成酸蚀及粘结。该系统不去除玷污层,脱矿的玷污层及牙本质与渗入的树脂形成混合层,从而达到粘结效果。根据预处理剂和粘结剂是否一体化又可将自酸蚀粘结系统分为“2步法”和“1步法”:“2步法”由含酸性单体的预处理剂和粘结剂构成,如ClearfilSE(可乐丽,日本);“1步法”是将预处理剂和粘结剂的机能一体化,从而简化了步骤,更有利于临床操作。

    自酸蚀粘结系统可避免传统全酸蚀粘结系统可能引发的牙本质细胞突暴露、胶原纤维塌陷、混合层形成不良等缺陷,从而能减少或避免术后敏感的发生,且操作简便,技术敏感性低。PanaviaF(可乐丽,日本)为含氟的复合树脂粘结系统,并因其具有缓慢释放氟、粘结强度高、双固化等优势,而被广泛用于桩核、冠桥、嵌体、种植体冠等的粘结。目前,又推出了一种新型的粘结剂,俗称“通用型粘结剂”,被认为可用于全酸蚀、自酸蚀或选择性酸蚀技术,并能够与光固化、化学固化及双固化树脂材料兼容,且可用于直接或间接修复,如Scotch bond Universal(3M,美国)和Optibond Versa(Kerr,美国)等,其中Scotch bond Universal被认为含有金属/氧化锆处理剂,可直接用于金属/氧化锆或玻璃陶瓷修复体的粘结而无需单独使用处理剂,使用更加方便和安全。

    OptibondVersa粘结剂不含硅烷偶联剂,不建议单独将其用于对硅酸锂基陶瓷的粘结。有文献报道,Scotch bond Universal和Optibond Versa对釉质的粘结强度虽均较ClearfilSEBond低,但通过选择性酸蚀釉质则可显著提高此两种通用型粘结剂对釉质的粘结强度。

    2.3自粘结(self-adhesive)系统

    自粘结系统仅包括树脂水门汀,无需单独使用酸蚀剂、预处理剂和粘结剂处理牙面,即可直接使用树脂水门汀对修复体进行粘结,其主要通过酸性单体与羟磷灰石的化学结合及微机械固位而达到粘结效果。由于该系统省略了隔湿、酸蚀、前处理和涂布粘结剂等操作步骤,因此不仅提高了效率,且技术敏感性低,并能有效减少患者术后敏感的发生。有研究显示,RelyXUnicem(3M,美国)粘结强度较传统的自酸蚀粘结系统低,且对不同材料的粘结强度差异较大,其中对釉质的粘结效果较差。

    2.4粘结树脂水门汀

    陶瓷粘结树脂水门汀是陶瓷修复体粘结的主体,其性能是影响粘结效率的主要因素,树脂水门汀可根据固化方式分为以下3类。

    2.4.1化学固化型(自固化型)树脂水门汀

    该型树脂水门汀的特点是固化完全、均匀,聚合收缩较小;但因其可操作时间有限,对医生的操作要求高,且容易混入气泡而导致聚合不充分,故已逐渐被光固化型及双固化型树脂水门汀所取代。

    2.4.2光固化型树脂水门汀

    该型树脂水门汀虽操作时间充足,对医生技术的要求较低,但光照不足的区域会出现树脂聚合不完全的现象,从而影响其粘结强度,故多用于较薄且透光性好的修复体;并经研究发现当修复体的厚度为2~3mm时,光照可有效固化下方的树脂水门汀,而当修复体的厚度大于4mm时,则光照无法到达树脂水门汀的全层使其固化,从而导致粘结强度的降低。

    2.4.3双固化型(光-化学固化型)树脂水门汀

    该型树脂水门汀兼具光固化型和化学固化型的优点,可在光固化后通过进一步化学固化而有效弥补因光照不足所引起的固化不全问题。有研究显示,聚合不充分对树脂水门汀的物理机械性能均有较大影响,且易导致修复体边缘微渗漏、继发龋等问题,从而影响修复体的使用寿命。光照是双固化树脂水门汀固化的始动因素,如不对其光照,则固化初期不发生聚合反应,若延长光照时间则有利于其在固化初期达到较为完全的固化。

    目前,临床上所用的双固化型树脂水门汀的种类较多,如RelyXUnicem,PanaviaF、可乐丽菲露SAC(可乐丽,日本)等,并广泛用于嵌体、高嵌体、全冠、贴面、固定桥等修复体的粘结。

    综上所述,近年来陶瓷修复材料及粘结系统的发展迅速,并不断出现了强度、韧性及美学性能更佳的材料,从而更符合临床对微创、美学等的需求。与此同时粘结系统的发展也在朝着“更牢固、更简便、更美观、更安全、更长效”的方向不断改进,从而为临床上的直接、间接修复提供了更好的界面连接材料。

编辑: 陆美凤

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