低聚合收縮復合樹脂的性能及其應用
【摘 要】聚合收縮是復合樹脂的主要缺陷之一,易引起復合樹脂與牙體之間形成間隙,產生釉質裂紋和牙尖移動,導致充填失敗。近年來,一種以矽油基底基環氧化物為基質成分的新型復合樹脂, 以低聚合收縮率為特點,成為研究的熱點。本文就這種新型復合樹脂的性能和粘接等方面作一綜述。
【關鍵詞】復合樹脂; 聚合收縮; 粘接
臨床常用的復合樹脂主要以甲基丙烯酸為基質,其聚合時體積收縮導致復合樹脂充填體與牙體之間形成邊緣裂縫, 并產生一定的收縮應力,形成邊緣滲漏,是復合樹脂充填材料的主要缺陷之一。近年來,一種以矽油基底基環氧化物
(silorane)為基質成分合成的新型復合樹脂(silorane-based composite,SBC), 以低聚合收縮率為特征,成為新的研究熱點。本文就這種新型復合樹脂的研究進展作一綜述。
1 SBC體系
1.1 結構特點
SBC主要由樹脂基質,無機填料,引發體系等組成。SBC大的特點是具有特殊的樹脂基質成分silorane,這是一種開環結構,由氧矽烷和環氧乙烷發生化學反應結合而成,由于氧矽烷有強疏水性,環氧乙烷有較低的聚合收縮,且在多種物理及化學因素影響下具有良好的穩定性,使silorane兼具兩者的優點,即具有較強的疏水性和低聚合收縮。
SBC含有石英和具有X線阻射的氟化釔等,屬微顆粒填料。引發體系采用樟腦醌(camphoro-quinone,CQ)作為光敏劑,并含有碘鹽(iodonium salts)和還原劑等。
1.2 性能
1.2.1 聚合反應特點 復合樹脂發生聚合反應時產生一定的體積收縮,在此過程中,樹脂周圍的牙體組織作為約束因素阻止了樹脂應變的發生,從而產生收縮應力。當收縮力超過樹脂-牙本質粘接力時,相應區域出現縫隙產生邊緣微滲漏,導致修復體與牙體組織之間不密合,引起繼發齲和修復體松動脫落。此外,還可導致釉質裂紋、牙尖移動、邊緣著色以及術后敏感。
聚合收縮率受多種因素影響,樹脂基質的種類是其中的主要因素之一。SBC由于具有特殊樹脂基質結構環氧乙烷,在聚合反應中通過陽離子的開環反應獲得空間, 補償了聚合反應中的體積損失,減少了聚合體積收縮,降低了收縮應力。
Weinmann等用多種方法檢測樹脂聚合收縮,發現SBC只有約1%的聚合收縮率, 明顯低于甲基丙烯酸基質樹脂(methacrylate-based composite,MBC)約1.7%~3.7%的聚合收縮率。Ernst等用光彈分析研究幾種復合樹脂暴露于偏振光4 min和24h的聚合收縮應力,發現SBC只產生了約2MPa的應力,且在短期內隨著時間推移無明顯變化。Watts等通過Bioman裝置也得出了類似的實驗結果。而Palin等的研究發現,減小聚合收縮不一定能降低收縮應力。Leprince等也認為,降低聚合收縮并不一定能減少邊緣縫隙的形成,聚合時在樹脂-修復體界面產生的應力是多種因素綜合作用的結果。
除此之外,邊緣微滲漏、牙尖移動等也是反映聚合收縮的重要指標。Palin等測量SBC和幾種MBC的牙尖移動, 同時評估熱循環及染色后的邊緣微滲漏,結果顯示SBC具有較小的牙尖移動,但邊緣微滲漏與MBC相當。研究顯示,SBC聚合過程中牙尖移動明顯低于MBC,而聚合收縮與牙尖移動之間并非簡單的直線關系,推測聚合收縮能只是引起牙尖移動的因素之一。Papado-giannis等檢測樹脂聚合收縮應變速率和大應變速率時間,同時測量其邊緣密合性,均發現SBC優于甲基丙烯酸樹脂。
1.2.2 力學性能 復合樹脂具有較高的力學性能, 能承受一定的咀嚼壓力,質韌而不易折斷。已有的研究證實SBC在機械強度、壓縮強度、撓度、彈性模量、硬度、蠕變等機械性能與甲基丙烯酸基質樹脂無明顯差異,而其光穩定性方面明顯優于后者。
隨著“軟飲料”和果汁越來越受歡迎,牙酸蝕癥也隨之增多。研究證實,酸對復合樹脂的磨耗有不利影響,在一定程度上能誘導樹脂基質和填料的降解。Yu等觀察檸檬酸和牙刷磨耗對復合樹脂的影響,發現兩者有協同作用,而包括SBC在內的復合樹脂比釉質更耐酸。但上述研究多為短期觀察結果,其長期的臨床表現還有待于進一步證實。
1.2.3 化學性能復合樹脂在固化過程中單體向聚合物的轉化比例即聚合轉化率(degree of conversion,DC),反應了復合樹脂聚合轉化的程度。復合樹脂固化時隨著時間的延長,轉化率增高,未聚合的單體即殘留單體減少。較多的殘留單體會降低樹脂的機械強度,刺激牙髓。而復合樹脂本身的組成是影響DC的重要因素。實驗表明,SBC在短期內的聚合轉化率較MBC低。
復合樹脂在唾液中會吸水膨脹,其吸水性大小與樹脂基質和填料的種類含量有關,盡管吸水膨脹可彌補一部分由聚合收縮產生的裂縫,但過多的吸水會使樹脂水解,填料和基質脫粘,從而降低樹脂的機械性能。siorane因含有氧矽烷,屬于含硅的化合物,具有較強的疏水性。Palin等對樹脂的吸水性、溶解性和相關的擴散系數進行中短期的研究,結果表明,SBC明顯優于常用的MBC。研究顯示,食物模擬液(food-simulating liquid,FSL)對SBC硬度和撓度無明顯影響。但silorane中的環氧乙烷能與水發生反應。Eick等檢測silorane中環氧乙烷在溶液中的穩定性,并加入生物酶和稀釋的強酸,發現其在各種溶液中均有很好的穩定性,認為是環氧乙烷包埋在silorane中不能與水接觸所致。以上研究結果均證實,SBC在口腔的復雜環境中能夠保持較好的穩定性。
1.2.4 生物學性能復合樹脂完全聚合后本身對機體組織無毒性,但研究發現聚合后的樹脂基質中會釋放一些化合物可能引起不良的生物學反應。Schweikl等 發現,silorane主要成分之一環氧乙烷能誘導沙門氏菌測交品系產生基因突變,并觀察到環氧乙烷和silorane誘導哺乳動物細胞染色體畸變和基因突變的現象,而silorane的另一種主要成分環氧乙烷在某些基因端點反應強烈,表明silorane存在導致畸變的可能性。
2 SBC的粘接體系
2.1 組成
SBC與傳統的丙烯酸鹽樹脂所使用的粘接體系不產生粘接效果,具有由底膠和粘接劑組成的專用的兩步法粘接系統。底膠以磷酸為主混合羧酸,pH約為2.7,屬于弱酸,具有強親水性。粘接劑中含有特殊的疏水基團,能與疏水的silorane較好的結合。
2.2 粘接性能
粘接強度是粘接劑的重要性能,受到多種因素的影響。C因素是指充填體粘接面與非粘接面面積之比,C因素越高,樹脂受到的約束越大,收縮應力就越大,導致粘接強度下降。Van Ende等研究C因素對SBC粘接系統微拉伸強度(mi-cro-tensile bond strength,MTBS)影響,發現聚合收縮應力、窩洞的充填方式,特別是樹脂在窩洞底層的聚合情況對MTBS有顯著的影響,提倡采用分層固化方式。
空氣中的氧氣是一種自由基聚合的阻聚劑。樹脂分層充填時,暴露在含有氧氣的空氣中,固化聚合后表面會產生氧阻聚層,這是影響粘接性能的另一個重要因素,已有的研究結果存在爭論。Tezvergil-Mutluay等采用分層充填時SBC的粘接性能, 發現silorane-silorane結合時的剪切強度(shear bond strengths,SBS)略低于所用的MBC-MBC,而要使silorane與MBC結合,需使用甲基丙烯酸磷酸鹽基質的樹脂作為中間層,這是由于分層充填固化時樹脂之間存在氧阻聚層,能在相互滲透的網絡中形成共價鍵,而silorane的聚合是陽離子聚合反應,不存在氧阻聚層,層與層之間的粘接只能靠樹脂材料問的作用。
一些研究結果也顯示,氧阻聚層能增加樹脂間的粘接強度。而另一些學者認為,氧阻聚層對樹脂間的粘接強度無明顯的增強作用,甚至是有害的。Shawkat等在實驗中發現,包括SBC在內的樹脂分層固化的粘接強度在空氣與氮氣中無明顯差異,認為氧阻聚層不是決定樹脂間粘接強度的唯一因素,且SBC間的粘接強度與MBC間無顯著差異。
粘接耐久性關系到粘接修復的遠期臨床效果,現有粘接劑的近期粘接效果均較好,而粘接耐久性具有較大差異?;旌蠈拥男螒B及穩定性對粘接耐久性至關重要。Santini等發現,SBC粘接系統所形成的混合層厚度小于全酸蝕系統粘接劑,與甲基丙烯酸自酸蝕粘接系統相當,隨著時間推移所有系統粘接劑在脫礦層的滲透深度逐漸減小。如果滲透深度小于脫礦深度,混合層底部一樹脂間會發生部分脫膠產生微隙,導致細菌入侵、術后敏感及對牙髓的刺激。他們觀察發現SBC的底膠與粘接劑間會形成中間層,在老化和功能性壓力下是否會成為粘接的薄弱環節還有待研究。Duarte等檢測了SBC粘接系統在24 h和6個月時的混合層質量,結果顯示,SBC粘接系統形成的樹脂突較少,混合層較薄約1.7~2.0 m,老化會引起混合層變薄,但影響不大。對粘接界面的形態分析顯示,SBC粘接系統產生的脫礦深度淺,約1.0~1.7 m,牙本質小管開放不完全,溫和的底膠不能完全去除玷污層,使部分牙本質小管被玷污栓堵塞。此外,粘接劑的高聚合DC也是粘接耐久性的必要條件。研究顯示,SBC在混合層和
底膠中具有較高的DC,而在粘接劑中的DC較低。DC的高低受到粘接系統組成影響,一步法等簡化的粘接系統、親水的單體能使DC降低,并加快粘接劑老化。此外,SBC疏水的粘接劑能保護粘接界面不受水的影響,提高長期穩定性,但這種影響需要更深入的研究證實。
滲透性可用于評價粘接劑的封閉能力和混合層質量,Sauro等比較幾種粘接劑的微滲透性,觀察到銀離子和羅丹明B在SBC粘接的牙本質表面及小管中形成水樹結構,而在粘接劑層中無銀離子或羅丹明B滲透,認為SBC厚而強疏水性的粘接劑層能防止粘接界面的水解和酶解。Gregoire等在掃描電鏡下觀察也發現SBC粘接系統能與牙體組織形成互相貫穿的聚合物網,疏水的粘接劑在1年的觀察期內具有較好的不滲透性。近年來,納米滲漏在粘接耐久性的研究中顯示了重要的作用,但兩者之間是否具有明顯相關性存在爭議。Duarte等對SBC老化前后納米滲漏的研究表明,SBC用不同的粘接方法時均存在一定的納米滲漏,而老化前后差別不大。
綜上所述,以silorane為基質的低收縮復合樹脂在性能方面體現出一定的優越性,但其長期穩定性和臨床應用效果還需要進一步的研究證實。相信隨著技術的發展和研究的深入,低聚合收縮樹脂在臨床中會有廣泛的應用前景,成為復合樹脂未來研究的重要方向。










































