大块充填树脂的研究进展

2019-7-1 17:07  来源:口腔医学
作者:姜雪 高平 魏茜茜 张晓萌 徐通 赵颀 朱松 阅读量:17364

    近些年,随着人们对于材料美学性能及生物安全性要求的提高,光固化复合树脂充填材料已逐步取代银汞材料,成为后牙充填的首选。但是传统光固化树脂(resin-based composites,RBCs)固化深度有限,大约为2mm,若要满足后牙深窝洞充填就要采用分层充填的方法。这就导致了充填程序复杂、耗时较长、材料边缘易产生微渗漏、术后出现牙髓刺激等缺点。为解决上述问题,厂商已生产出能够一次性充填的大块充填树脂(bulk-fill resin-based composites,bulk-fill RBCs),即可以通过改变光引发剂、无机填料和有机基质的种类和配比提升树脂的综合性能。

    在临床应用方面理想的大块充填树脂需要具有低体积收缩率(polymerization shrinkage)、高单体转化率(degree of conversion)并满足一次充填的固化深度。本文旨在综述大块充填树脂相关的最新研究进展。

    1.大块充填树脂的分类

    商品的大块充填树脂较多,目前尚无统一的分类标准。如果按照固化机制分类,可以分为光固化和双固化(光固化和化学固化)两种类型。据相关实验证明对比同样深度,双固化复合树脂的硬度明显小于单纯光固化树脂的硬度。且现在市售的光固化树脂经光固化灯照射即可达到良好的固化效果。因此本文只选择了光固化类型的树脂进行比较分析。目前临床使用的大块充填树脂可分为高粘度型(high-viscosity)和低粘度型(low-viscosity)两类。高粘度型树脂无机填料较多,固化后具有较高硬度,主要用于需要承受较大咀嚼应力的后牙窝洞的充填。低粘度型无机填料含量少,流动性大,材料可直接被注射至需要充填部位,易于充填较小的窝洞或窝洞的倒凹处,减少气泡的产生。

    2.大块充填树脂的性能

    大块充填树脂与传统树脂相比较具有良好的综合性能,尤其在提高固化深度和减少体积聚合收缩量及边缘微渗漏等方面。

    2.1固化深度

    2.1.1固化深度及其评价指标

    与传统光固化树脂相同,大块充填树脂的固化过程也是在光、热或化学驱动下光敏引发剂产生自由基成为活性中心,促使单体分子中C=C双键转化为C—C单键形成聚合链,进而呈现多聚体网状结构。评价大块充填树脂固化深度的测试方法通常有努氏硬度测试法和维氏硬度测试法。理想条件下,树脂固化后底面硬度与表面硬度之比应为1,但是由于树脂中不透光材料的折射和散射,故在某一深度下其硬度与表层硬度之比达到0.8以上即认定为完全固化,这一深度被称为树脂的固化深度,这一指标的提高是大块充填树脂最突出的优点。单体转化率决定树脂的固化程度,因此能够影响树脂单体转化率的因素均可以引起固化深度的改变。

    2.1.2固化深度的影响因素

    大块充填树脂可以一次性充填4mm以上,免除了分层充填的弊端。Sung-Ae Son等通过比较大块充填树脂Filtek Bulk fill(FBF)、SureFil SDR(SS)、Venus Bulk Fill(VBF)、Sonic Fill(SF)、和Tetric N-Ceram Bulk Fill(TNB)及传统光固化树脂Tetric N-Ceram(TN)和Filtek Z350XT Flowable(Z350F)在相同固化条件下1~4mm4个深度的硬度。结果表明:大块充填树脂表层至底层的硬度减低量由小到大分别是VBF<SS<TNB<SF<FBF(11.5%~48.8%)明显小于传统树脂TN和Z350F(57.3%和71.5%)。

    Anusavice选取了5种大块充填树脂测量其固化深度,实验结果显示所有测试的大块充填树脂均超过4mm深度标准。可见光在均匀介质中沿直线传播,但是树脂的组成成分复杂,因此当光线穿过树脂时会在不同组分界面发生吸收、折射或散射,减少底层树脂接收的能量,导致底层树脂固化不完全,影响材料机械性能。

    大块充填树脂主要通过增加光透过率或增加能量转化率,提高固化深度,具体措施为改变无机填料的类型、尺寸、树脂基质的种类、新增光引发剂,采用较高光强度LED灯及增加照射时间等。

    ①无机填料:无机填料和有机基质之间的接触面积越大,光在此界面的散射量越大。大块充填树脂通过降低无机填料含量以及增加无机填料尺寸(如增加至20μm或以上),以减小无机填料和有机基质之间的接触面积,增大光透过率从而增加树脂的光固化效果。例如采用减少无机填料含量方法的VBF和增大无机填料尺寸方法的SS和X-tra Base(XB)均能达到比较深的固化深度。相反若无机填料的尺寸小于或等于光固化灯波长,光散射增加,会大大降低固化效果。

    ②光引发剂:传统树脂光引发剂主要有樟脑醌(camphorquinone,CQ)和酰基膦氧类(benzoyl phenyl phosphine,BPO),而大块充填树脂TNB中加入了苯甲酰锗衍生物。CQ敏感光波长约为468nm,大部分BPO敏感光波长约为420nm,苯甲酰锗衍生物的敏感光波长是450nm。研究表明,波长较小的紫光(350nm≤λ≤425nm)能穿透树脂层到达4mm深的只有1%~3%,远小于波长较大的蓝光(425nm≤λ≤550nm)。虽然短波长的紫光对于树脂表层固化的作用较大,但在实际应用中蓝光对于大块树脂的固化作用更为显著,树脂的光引发剂中加入苯甲酰锗衍生物可以明显增加树脂对蓝光的吸收。

    ③有机基质:SS有机基质低聚物中含有一种光敏感基团。在光源照射下,光敏感基团进行光裂解同时打开低聚物链释放自由基,可促使单体转化率提高。除此以外,这种树脂还含有特殊基质聚氨酯二甲基丙烯酸酯,通过减缓固化速度降低聚合收缩,且不会影响树脂的单体转化率。FBF基质中含有一种与Bis-GMA结构相似的成分双酚A丙三醇双甲基丙烯酸酯,研究证实此成分可以延迟单体转化,进而使聚合反应更加完全,增加单体转化率。

    2.2聚合收缩及影响因素

    聚合收缩是指在复合树脂固化过程中由可流动的糊剂凝固成密度更大的固体,体积发生收缩。单体分子间由范德华力转变为短共价键,减小了它们之间的距离,树脂的聚合收缩,可导致临床术后的牙本质敏感,边缘微渗漏和继发龋,甚至产生牙尖偏移。厂家介绍大块充填树脂的聚合收缩小于传统树脂,可以有效减少上述并发症。大块树脂的聚合收缩与树脂的无机填料含量成反比,与单体转化率成正比。Yu等发现大块充填树脂较传统树脂聚合收缩量小,但转化率低。

    有研究比较了高粘度大块充填树脂,低粘度树脂和传统树脂的聚合收缩情况,结果表明SS的聚合收缩明显小于FBF和Z350F,高粘度大块充填树脂与传统树脂聚合收缩情况无明显差异。原因在于含有高分子量的改良UDMA(849g/mol)的树脂SS聚合收缩程度小于含有小分子量Bis-GMA(512g/mol)、Bis-EMA(496g/mol)的树脂FBF和Z350F,因为减少单位体积内的单体分子的数目可以减小树脂的聚合收缩。

    2.3边缘微渗漏

    在复合树脂充填牙体缺损时复合树脂聚合收缩产生的应力大于界面结合力,修复体与充填体之间产生微小缝隙,细菌、液体、小分子物质和离子渗透入缝隙内,形成边缘微渗漏。这是导致继发龋、边缘染色、术后敏感和牙髓损伤的最主要原因。影响边缘微渗漏因素有许多,首先是Ⅱ类洞边缘位置,研究表明,若边缘位于釉牙骨质界以下会增加边缘微渗漏的风险。因为相对于牙釉质,牙本质和牙骨质所含有的有机物和水分较多,难以达到良好的边缘封闭。

    其次树脂特性也会影响边缘微渗漏,Manne等观察SF和其他几种树脂充填后的边缘微渗漏,结果发现SF的边缘微渗漏最小。原因是SF中含有一种能被超声波活化的改性剂,当声波通过手机手柄加载至树脂时,SF中黏性减小87%,有利于树脂成分流动至窝洞各处。当超声波停止发送后,树脂黏性增强,有利于固化。

    除此之外,光固化模式也会改变树脂边缘微渗漏情况。Gamarra等在实验中比较了两种光固化模式对于大块充填树脂SF边缘微渗漏的影响,分别是:①传统固化模式:LED灯1200mW/cm2光强度照射持续20s。②软启动固化模式:LED灯以650mW/cm2光强度照射5s后增加为1200mW/cm2照射15s。结果表明软启动固化模式对Ⅱ类洞颈部边缘牙本质和树脂之间的边缘密合性效果更好。产生这种现象的原因可能是软启动模式增加了SF凝胶前状态的时间,从而适应多聚体网状结构产生时的体积收缩。

    3.大块充填树脂临床研究进展

    大块充填树脂可达4mm固化深度,并具有低聚合收缩量和低边缘微渗漏,受到医生和患者的欢迎。曾有学者进行了一项关于大块充填树脂与传统树脂长期效果双盲性比较研究。该研究选择了44例男性患者和42例女性患者,磨牙龋齿共计200颗(38对Ⅰ类洞和62对Ⅱ类洞)。试验组采用SS充填窝洞并在表面辅以传统树脂充填增加强度;对照组仅采用传统树脂充填。3年后,收集有效样本196份,7例失败病例,主要是牙齿折裂和充填体折断,全部发生于Ⅱ类窝洞,试验组4例,对照组3例,二者差别不显著(P>0.05)。长至6年短至半年的研究也得到相似结果。

    以上研究表明在短时间内大块充填树脂与传统树脂的性能差异不显著,远期效果的评价还需要进一步研究。大块充填树脂可得到4mm以上的固化深度,聚合收缩小和边缘密合性较好,得益于无机填料和光敏引发剂的改良。但是在实际后牙窝洞大块树脂充填操作过程中,可能出现小于4mm的固化深度,这是因为在临床工作中无法达到实验中的光源垂直于树脂表面以及近距离照射的条件,随着固化灯距树脂表面距离增加,光强度减少。

    除此之外,实际工作中医疗机构光固化灯的光强度与实验中所用固化灯光强度相差较多,Hao等调查长春QTH和LED光固化灯共270盏的光强度,发现高达31.6%的光强度达不到最低标准300mW/cm2。约旦学者Maghaireh等调查约旦国内295家私人诊所光固化灯光强度,也得到类似结果。因此未来大块充填复合树脂可以在组成成分上作改进,进一步增加光透过率从而使单体转化率增高。除此之外,若想最大程度发挥大块充填树脂的优异性能,临床医生在操作过程中也要规范操作程序,将大块充填树脂的固化深度控制在3.5~4.5mm,以达到预期治疗效果。

编辑: 陆美凤

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