口腔印模材料临床相关物理性能及其研究进展

2019-10-9 16:10  来源:临床口腔医学杂志
作者:曾湫雲 温秀杰 阅读量:1033

    根据国际标准化组织(ISO)规定,口腔印模材料必须具有良好的生物安全性,即对与之接触的黏膜组织无刺激性和致敏性;凝固前具有适当的稠度;具有一定的亲水性;有适当的工作时间和凝固时间;凝固后具有适度的柔软性和良好的弹性,有足够的压缩强度和撕裂强度;有良好的细节再现性和尺寸稳定性,另外还要求印模材料与模型材料配伍性好,不与其发生化学反应;具有一定的可消毒性和良好的储存稳定性,且价格低廉,容易在临床上推广使用等。合格的印模材料必须同时具备以上性能,但不同种类的印模材料在不同的性能上面又有着较大的差异,这些差异将直接影响灌制的石膏模型的质量甚至最终的临床治疗效果。

    1.印模材料的表面润湿性

    1.1不同印模材料表面润湿性的比较

    表面润湿性通常是指液体在固体表面扩散的趋势,可以用来评价印模材料的亲水性能,是印模材料能否准确再现口腔软硬组织结构细节(细节再现性)及能否获得无孔隙无气泡石膏模型的主要影响因素。一般来说,表面润湿性可以通过威廉技术、液滴法测定水在材料表面形成的接触角的大小来评价,接触角越大(>90°),印模材料的表面润湿性就越差;相反,接触角越小(<90°),材料的表面润湿性就越好。材料的亲水性与其细节再现性直接相关。藻酸盐印模材料凝固前具有良好的流动性和亲水性,对口腔软硬组织有良好的润湿性,且灌模时石膏模型材料能充分润湿印模的各个表面,模型表面形成的孔隙数少,因此具有良好的细节再现性。

    琼脂印模材料(尤其是3型)的流动性大,亲水性较藻酸盐印模材料更加明显,细节再现性也相对更佳。而弹性体印模材料除聚醚橡胶以外,均为疏水性材料,对口腔软硬组织的润湿性差,同时在印模中灌注石膏模型时,液态的石膏浆不能充分流动至印模的各个表面,从而在石膏模型表面形成相对较多的孔隙数。聚醚橡胶由于分子结构中含有大量的极性醚键,因此具有良好的亲水性,印模表面细节再现性好。

    Lad等比较了几种橡胶印模材料的亲水性,指出聚醚橡胶的亲水性最佳,缩合型硅橡胶的亲水性最差,加成型硅橡胶介于两者之间。Reddy等表示聚醚橡胶、不同稠度的加成型硅橡胶和缩合型硅橡胶均较聚硫橡胶表现出更好的表面润湿性,同时指出材料的接触角与石膏模型中的孔隙数两者之间存在着显著的相关性。

    1.2表面活性剂对材料润湿性的影响

    目前提高硅橡胶印模材料表面润湿性的方法主要是利用表面活性剂或润湿剂处理印模表面或者在印模材料中添加表面活性剂成分。Millar等对5种印模材料:聚硫橡胶(Permlastic)、聚醚橡胶(Impregum)、缩合型硅橡胶(Zetaplus)、加成型硅橡胶(President)、加成型硅橡胶(Elite)使用了3种表面活性剂Hydrosystem、Tensilab、Wax-mate处理表面并进行比较,发现3种表面活性剂均能提高5种印模材料的表面润湿性,减少灌注的石膏模型表面的孔隙数量。此外,Millar等的研究还表明,在硅橡胶印模材料中加入表面活性剂成分,确能显著降低印模的表面张力,提高印模材料与液态石膏浆的亲和力。

    Basapogu等也指出添加了亲水基团的新一代加成型硅橡胶与传统的疏水性加成型硅橡胶相比,有更好的细节再现性。Menees等更表示改良加成型硅橡胶Imprint4较聚醚橡胶Impregum表现出更佳的亲水性,但材料未凝固前聚醚橡胶表现出更佳的亲唾液性。Kess等指出接触唾液或消毒剂会降低某些材料的亲水性,但用表面活性剂处理后能恢复到原有的亲水程度。

    隋磊等从静态及动态接触角、座滴滞后等方面研究了不同“亲水性”硅橡胶印模材料的表面润湿性及其之间的差异,结果显示“亲水性”硅橡胶印模材料间,尤其在加成型与缩合型之间存在润湿性差异,加成型材料的润湿性优于缩合型材料。但同时,对于这些改良型的亲水性硅橡胶印模材料相较于传统的疏水性硅橡胶印模材料是否具有绝对优势,不同学者意见不一。

    与上述某些学者的观点不同,Hesby等认为加入亲水基团只能相对很有限地提高材料的润湿性,与亲水性较好的印模材料如聚醚橡胶相比,仍属于疏水材料。另外,有研究表明印模材料表面活性的改变可能会影响到印模的其他性能,如尺寸稳定性、强度、精确性等可能会有所降低。Milward等的实验指出表面活性剂等成分的加入会对硅橡胶印模材料的其他理化性能造成负面影响。因此,表面活性剂或者润湿剂的应用以及提高印模材料表面润湿性的途径仍需进一步研究。

    2.印模材料在三维空间上的复制精确度

    印模材料的三维复制精确度指印模材料在三维空间上准确地反映或复制口腔软硬组织形态及其关系和再现口腔组织形态细节的能力。在临床工作中,要获得精确的印模,除与临床医师的操作熟练度有关以外,还与印模材料本身的复制精确度有关,印模材料性能的优劣,直接影响灌注的工作模型的质量,进而影响临床上最终的治疗效果。不同种类的橡胶体印模材料、不同种类的水凝胶体印模材料、橡胶体印模材料与水凝胶体印模材料之间,由于其化学组分的不同、聚合反应收缩程度及副产物的不同、亲水性的不同等因素,复制精确度上有或多或少的差异。一般认为橡胶类印模材料的复制精确度优于水凝胶体类印模材料。

    白石柱等比较了硅橡胶和水凝胶体印模材料的精确度,指出硅橡胶印模材料的取模精度最高,糊剂型藻酸盐印模材料的精度最差,琼脂印模材料和粉剂型藻酸盐印模材料的精确度介于硅橡胶与糊剂型之间,符合临床要求。柯雯等应用激光三维扫描仪结合Geomagic Qualify软件分析不同印模材料取模的三维精度,结果显示弹性橡胶类印模材料的精度高于Neocolloid藻酸盐印模材料,且不同的弹性橡胶类印模材料的复制精度也有差异,聚醚橡胶的三维精度最高,加成型室温硫化硅橡胶次之,缩合型室温硫化硅橡胶的精度最低。

    Bajoghli等的研究也显示Impergum(聚醚橡胶)表现出最高的复制精确性,其次是Panasil(加成型硅橡胶),最后是Speedex(缩合型硅橡胶)。而Wee等表示聚醚橡胶与加成型硅橡胶的精度相当,均高于聚硫橡胶。此外,在材料中添加表面活性剂成分是否会对材料的取模精确度造成负面影响一直是学者们关心的话题。

    杜方翀等比较了5种不同亲水性能硅橡胶的取模精度,表示添加了亲水基团的硅橡胶与传统的疏水性硅橡胶的复制精度无明显差异,且添加了亲水基团的硅橡胶中,加成型与缩合型也无精度上的差异。除了临床上常见的几种橡胶类印模材料,近年来出现的VSE(乙烯基硅氧烷醚)印模材料和VPES(乙烯基聚醚聚硅氧烷)印模材料也受到了不少学者的关注。

    Stober等评估了VSE印模材料的复制精确度,指出其与聚醚橡胶和加成型硅橡胶的复制精确度无显著差异;Emir等也得出了相同的结论。Pandita等用3D渐层扫描仪测量比较了由VPES与VPS(加成型硅橡胶)制取的印模在不同时间点灌制的石膏模型与母模的差异并分析,最后结论为VPS的复制精确性高于VPES,但差异均在临床可接受的范围内。同样,不同种类的藻酸盐印模材料也有精确度上的差异,余粤海等比较了意大利出产的“Litochrom”和国产的普通型“翡翠”藻酸盐印模材料,指出“Litochrom”的取模精确性高于“翡翠”,且在从前者获得的硬质石膏模型上测量的数据与活体测量结果间差异无显著性。

    3.印模材料在三维空间上的尺寸稳定性

    3.1水凝胶体印模材料的尺寸稳定性

    印模材料的空间稳定性是指印模材料凝固过程中的体积变化大小和印模材料凝固后在一定条件下储存一定时间而印模的尺寸不发生变化的能力。水凝胶体类印模材料由于其渗润和凝溢的特性,印模制取完成后若不及时灌注石膏模型,而使其暴露在空气或水溶液中,则印模的体积会发生较为明显的变化,从而影响灌注的石膏模型的准确性,但在一定的储存条件下,藻酸盐印模可存放数小时而不发生明显的体积变化。

    Wadhwa等表示将3种不同品牌的藻酸盐印模放置于拉链封口的塑料袋中均可储存1h以上而不发生明显的体积收缩。Schleier等测定了可逆性水凝胶印模在100%的相对湿度下经过不同储存时间后灌制的石膏模型在三维方向上的差异,表示在临床允许的误差内,可逆性水凝胶印模在100%的相对湿度下至少可保存60min。

    除环境湿度外,藻酸盐印模的体积变化率还受到环境温度的影响;Farzin等指出低温环境可延长印模的储存时间。不同种类或品牌的藻酸盐印模材料的尺寸稳定性也有差异。Bayindir等比较了4种藻酸盐印模材料凝固过程中在三维方向上的收缩程度,结果表明4种印模材料的体积均有不同程度的收缩,尺寸变化由小到大依次是:Alginoplast、Orthoprint、CA37、Deguprint,且凝固过程中表现出高pH值的印模材料较低pH值的印模材料有更好的尺寸稳定性。

    近年来,为克服藻酸盐印模材料尺寸稳定性差的缺点,出现了与藻酸盐成分和性质相似的替代材料。Kusugal等测试了替代材料AlgiNotFS与Algin-XUltraFS的性能,表示其细节再现性和尺寸稳定性均优于传统藻酸盐印模材料。

    3.2橡胶类印模材料的尺寸稳定性

    人工合成橡胶类印模材料性质相对较稳定,渗润和凝溢的表现不明显,因此尺寸稳定性优于水凝胶体印模材料。罗子源等用三维空间标记法测量了不同口腔印模材料的体积变化率,证实人工合成橡胶类印模材料的体积变化率小于藻酸盐印模材料。但不同种类的橡胶印模材料之间尺寸稳定性也有所差异。缩合型硅橡胶印模材料凝固反应过程中存在体积的收缩,且反应过程中有易挥发的副产物生成,因此尺寸稳定性较差,而加成型硅橡胶和聚醚橡胶凝固反应中无副产物生成,体积收缩率较小,因此尺寸稳定性较好。

    Khinnavar等比较了3种不同稠度的加成型硅橡胶与聚醚橡胶分别在不同的消毒液中浸泡16h后的体积变化率,指出重体型加成型硅橡胶的尺寸稳定性最好,而聚醚橡胶由于其较好的亲水性,尺寸稳定性最差。Emir等用计算机辅助的3D测量系统测量比较了聚醚橡胶、加成型硅橡胶与VSE硅橡胶制取的印模在25°C室温下储放1h后的体积变化率,指出VSE硅橡胶的体积变化率最小,聚醚橡胶的体积变化率高于VSE硅橡胶与加成型硅橡胶。

    VPES硅橡胶同时包含VPS(加成型硅橡胶)和PE(聚醚橡胶)两种成分,其性质是否同时具有PE的亲水性与VPS的高尺寸稳定性一直是一些学者关心的问题。Karaaslan等比较了VPES、VPS、PE的三维尺寸稳定性,指出3种材料中VPS仍具有最好的稳定性。但有学者持相反意见,Nassar等发现在经过7~14d的长时间储存后,快凝重体型VPES的体积收缩率较VPS更小,但细节再现性不如VPS。实验结论的差异可能跟实验所用材料种类或品牌及实验方法有关,但毋庸置疑的是,新型印模材料的性能仍待临床和实验中更多深入的研究。

    4.展望

    和口腔临床医学的不断发展一样,口腔材料学也展现出日新月异的变化趋势。临床上对最终治疗效果的越来越高的要求,使得各种性能更加稳定,亲水性更佳,复制度更加精确的口腔印模材料应运而生。除了目前已普遍使用的各种具有自身性能优势和特点的印模材料,一些新型化学组分的材料也不断在实验或临床应用中经历着考验,除了上文中提到的正逐渐广泛应用于临床的藻酸盐替代材料与VSE和VPES硅橡胶,一些本身应用于其他领域的材料也被尝试运用到制取印模中以求获得更加精确的印模。

    Murata等使用以聚甲基丙烯酸乙酯为主要成分的软性组织调整剂作为印模材料,得到的石膏模型质量与从加成型硅橡胶印模中获得的石膏模型质量相近甚至比其更高。Baslas等也证实用组织调整剂作为印模材料制取功能性印模有非常优良的表现。尽管目前普遍应用的印模材料已经能够满足大部分临床需求,但仍没有一种印模材料能够面面俱到,既具有良好的复制精确性和尺寸稳定性,同时又具有良好的亲水性,且性能相对优良的印模材料还受到成本的制约,不能被最大程度的广泛应用。因此,研制出性能更加优越,成本更加低廉的新型印模材料势在必行。材料学的发展与临床医学的发展息息相关,随着新一代物理与化学技术的成熟,临床口腔的治疗效果也将朝着更加精确化、个性化与低廉化的方向迈进。

编辑: 陆美凤

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