陳 倩，王新知

(1. 北京大學口腔醫(yī)學院·口腔醫(yī)院，第二門診部 國家口腔疾病臨床醫(yī)學研究中心 口腔數(shù)字化醫(yī)療技術和材料國家工程實驗室 口腔數(shù)字醫(yī)學北京市重點實驗室，北京 100101； 2. 北京大學口腔醫(yī)學院·口腔醫(yī)院修復科， 北京 100081)

臨床上對于保留相對完整牙本質(zhì)肩領的牙體組織重度缺損的患牙，需要在其完善根管治療后進行樁核修復，用以增強外部冠修復體的固位和患牙的抗力[1]。越來越多的學者開始研究預成玻璃纖維樁核在樁核修復中的應用，因為其擁有良好的美學性能、近于牙本質(zhì)的彈性模量以及能提供更均勻的根管應力分布[2]，但是，當患牙存在嚴重的牙體缺損、缺乏良好的牙本質(zhì)肩領、根管口呈喇叭狀時，預成纖維樁脫粘接是臨床最常見的修復失敗原因[3]，在無法改變預成纖維樁形態(tài)的情況下，增強纖維樁/樹脂水門汀的界面粘接強度一直是學者們的研究方向。

微拉伸和微推出實驗是兩種最為常用的測量纖維樁/樹脂水門汀的界面粘接強度的方法。微拉伸實驗是應用大量的條狀樣本來評估粘接物質(zhì)不同部位且較小面積上的粘接強度，能從一個牙獲得較多的樣本，但是無論是模切、非模切樣本都存在較大的數(shù)據(jù)標準差[4]，同時，在評價纖維樁的粘接強度方面，存在局限性，不同于臨床上纖維樁脫粘接而產(chǎn)生的剪切力，也缺少了根管中C因子對粘接的影響，目前常用于測試冠部牙本質(zhì)、牙釉質(zhì)與材料的粘接強度[5]、牙本質(zhì)與水門汀之間的粘接強度[6]。微推出實驗是由Roydhouse[7]首次提出的，用于測試橫向切片樣本的剪切粘接強度。推出實驗原理基于牙本質(zhì)與水門汀間及樁與水門汀之間的剪切力[8]，與臨床狀況所受應力模式相當[9-10],但微推出實驗切片樣本的斷裂模式存在于3個不同界面，當微推出實驗用來評價纖維樁/樹脂水門汀界面粘接強度時，另外兩個粘接界面的破壞將會在一定程度上影響實驗結果的指向性，所以，目前尚沒有較為完美的單一測試纖維樁/樹脂水門汀界面粘接強度的實驗室測量方法，而在評價纖維樁表面處理及新型樹脂水門汀對粘接強度影響的研究中，簡單快捷、指向性明確的測試界面粘接強度的方法必不可少。

本研究在傳統(tǒng)微推出實驗的基礎上進行改良，保留剪切力模式和C因子作用，將粘接集中于纖維樁/樹脂水門汀單一界面，通過對比傳統(tǒng)的微推出實驗評價纖維樁表面35%(質(zhì)量分數(shù))磷酸+硅烷化后與樹脂水門汀的粘接強度變化，以期待改良式微推出實驗能得出一致的測試結果。

1 材料與方法

1.1 玻璃纖維樁的表面處理

將40支玻璃纖維樁(3M RelyXTM, St. Paul, MN, USA)隨機分成組1(35%磷酸+硅烷化組)和組2(對照組)共兩大組，每組20支，樁頂端直徑0.7 mm，樁尾端直徑1.3 mm，錐度3.44°(6%)。根據(jù)纖維樁表面處理的不同進行分組(表1)。

表1 35%磷酸+硅烷化組、對照組的纖維樁表面處理Table 1 Surface treatment of fiber posts in groups

1.2 玻璃纖維樁的粘接

在組1和組2的組內(nèi)分別按照改良式微推出(modified micro-push-out，M)和傳統(tǒng)式微推出試驗(traditional micro-push-out，T)分成2小組，每組10個樣本，分別進行纖維樁的粘接(表2和圖1、2)。

1.3 微推出實驗試件的制作

將玻璃纖維樁粘接后的樣本置于圓柱形中空直徑為1.0 cm高為3.0 cm的模具中，自凝樹脂包埋。將制備好的樣本置于精密切片機(Isomet 1000, Buehler, 德國)中，切盤厚0.4 mm，精度控制到0.1 mm,設定轉(zhuǎn)速400 r/min，壓力50 N，在蒸餾水持續(xù)降溫的作用下，沿著垂直于樁長軸的方向用金剛砂片從釉牙骨質(zhì)界開始，向根尖部方向切取6片各厚1.0 mm的試件，剔除肉眼可見界面有明顯破碎和氣泡的切片試件，并標記每片試件的冠向和根向。使用電子數(shù)顯游標卡尺(0-500, SHAHE, Wenzhou SanheCo., 中國)測出每個試件中纖維樁橫截面冠向和根向的半徑[R(mm)和r(mm)]以及厚度H(mm)， 數(shù)據(jù)精確到0.01 mm(圖3)。

表2 改良式微推出組、傳統(tǒng)微推出組的纖維樁粘接Table 2 Fiber post cemented of modified and traditional micro-push-out

圖1 改良式微推出實驗第一步Figure 1 Step 1 of modifiedmicro-push-out

圖2 改良式微推出實驗第二步Figure 2 Step 2 of modified micro-push-out

圖3 試件測量示意圖Figure 3 Schematic illustration of measuring the test specimen

1.4 微推出粘接強度測試

將試件的根向面朝上置于萬能力學試驗機(Instron 1121, Norwood, MA, 美國)的自制中空圓柱形樣品臺上，使用自制尖端直徑為1.0 mm不銹鋼壓力探頭，確保探頭不接觸牙本質(zhì)和樣本臺，僅與纖維樁橫截面接觸。在萬能力學試驗機的主機上選擇相對應的力學試驗軟件，對切片中心的纖維樁進行垂直加壓力載荷，壓力逐漸增大，加載速度設置為0.5 mm/min，直至纖維樁推出，試件破壞。記錄應力位移曲線上的最大破壞載荷Fmax(N)。

根據(jù)如下公式計算出樁與牙本質(zhì)間粘接面積A(mm2)，樁與牙本質(zhì)間微推出平均粘接強度σ(MPa)：

π=3.14，F(xiàn)max為試件發(fā)生斷裂時的最大載荷，A為粘接面積。

1.5 觀察破壞模式

應用體視顯微鏡(Kestrel, VisionEngineering, 英國)放大50倍觀察粘接界面的破壞情況。破壞模式可分為3個類型：(1)粘接界面破壞：指破壞僅發(fā)生在水門汀/纖維樁界面或粘接劑/牙本質(zhì)界面；(2)粘接內(nèi)部破壞：指破壞僅發(fā)生于牙本質(zhì)、水門汀或纖維樁內(nèi)部；(3)混合粘接破壞：指破壞發(fā)生在上述兩種或兩種以上的部位。對進行微推出測試后的試件斷裂模式的百分比進行統(tǒng)計。

1.6 統(tǒng)計學分析

各組微推出粘接強度間具備方差齊性(Levene’s test,P< 0.05)， 應用SPSS13.0軟件(SPSS 13.0, SPSS Inc, Chicago, USA)對四組數(shù)據(jù)進行單因素方差分析，并進行組間兩兩比較，P<0.05認為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1 微推出粘接強度

組1M(磷酸+硅烷化組-改良)、組1T(磷酸+硅烷化組-傳統(tǒng))、組2M(對照組-改良)和組2T(對照組-傳統(tǒng))的微推出粘接強度見表3，組間兩兩比較顯示，無論在改良組或是傳統(tǒng)組中，磷酸+硅烷化組的粘接強度數(shù)值較大，與對照組間的微推出粘接強度差異均有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。

表3 組1M、組1T、組2M和組2T的微推出粘接強度(MPa)和破壞模式Table 3 Micro push-out bond strength values in groupsand the distribution of failure modes

p/r*， post/resin interface; d/r*， dentin/resin interface.

2.2 破壞模式

各組試件破壞模式分布情況見表3,改良組中斷裂模式100%為樁/樹脂界面破壞，而傳統(tǒng)組中的65.7%為樁/樹脂界面破壞。

3 討論

3.1 評價纖維樁與樹脂水門汀粘接強度的實驗方法

本研究在傳統(tǒng)微推出實驗的基礎上進行改良，保留纖維樁在根管內(nèi)粘接時所受C因子的影響和纖維樁脫粘接時所受剪切力模式，接近臨床纖維樁粘接的應用模式。兩步法粘接纖維樁將粘接集中于纖維樁/樹脂水門汀單一界面，通過對比傳統(tǒng)的微推出實驗評價纖維樁表面30%磷酸+硅烷化處理后與樹脂水門汀的粘接強度變化，發(fā)現(xiàn)無論是應用傳統(tǒng)式微推出實驗還是改良式微推出實驗，纖維樁表面30%磷酸+硅烷化處理后與樹脂水門汀的粘接強度均有顯著提高，差異具有統(tǒng)計學意義(P<0.05), 且在評價斷裂模式中，改良組中100%為樁/樹脂界面破壞，相比傳統(tǒng)組中的65.7%，實驗指向性更加明確。改良式微推出實驗還解決了離體牙樣本一致性偏差的問題，樣本間系統(tǒng)性差異大大減小。

微拉伸實驗起初用于測試牙本質(zhì)的抗張強度，后應用于測試冠部牙本質(zhì)、牙釉質(zhì)與材料的粘接強度[5,11]， 現(xiàn)常用于測定牙本質(zhì)與水門汀之間的粘接強度[6]。該實驗應用大量的條狀樣本來評估粘接物質(zhì)不同部位且較小面積上的粘接強度，能從一個牙獲得較多的樣本，但是無論是模切、非模切樣本都存在較大的數(shù)據(jù)標準差[4]；試件容易在測試之前因為較弱的界面粘接強度而發(fā)生斷裂，以往雖有許多研究應用該實驗進行測定，但并未說明試件未測試前的破壞率?？傊?，微拉伸實驗只能應用在不易發(fā)生測試前試件破壞的研究，而且只能限制使用在較為粗大而直的根管，在評價纖維樁的粘接強度方面，存在局限性，不同于臨床上纖維樁脫粘接而產(chǎn)生的剪切力，也缺少了根管中C因子對粘接的影響。

Feilzer等[12]首次定義C因子，是指修復體粘接面積與非粘接面積(自由面)的比值，C因子高則自由面少，允許樹脂流動以減小聚合收縮應力的可能性也減小，C因子越大，聚合收縮的應力越大[13]。根管治療后，將纖維樁在根管內(nèi)粘接的C因子超過200，是影響粘接的最壞因素，較高的C因子造成粘接界面較高的應力，樹脂水門汀應用在限制的空間中時，聚合收縮的應力可以超過20 MPa，從而顯著降低粘接強度。

微推出實驗是由Roydhouse[7]首次提出的，用于測試橫向切片樣本的剪切粘接強度，1996年首次被用于測定樁與根管牙本質(zhì)的粘接強度[14]。微推出實驗原理基于牙本質(zhì)與水門汀間及樁與水門汀之間的剪切力[8]，與臨床狀況所受應力模式相當[9-10]。微推出實驗的牙本質(zhì)厚度存在爭議[15]，增加試件的厚度會增加界面的摩擦力[16]，從而過高的估計粘接強度，現(xiàn)在的試件均制備為厚1 mm的薄片樣本。微推出實驗可以測定較小區(qū)域的粘接強度，應力分布均一，還可以測定在牙根不同部位的不同粘接情況，在進行測試時數(shù)據(jù)分布范圍較集中[17]，而且可以在離體牙收集較困難時獲得較充足的樣本量，該方法確實是一種比微拉伸更實際、更有效、更可信的評價方法，現(xiàn)已經(jīng)被廣泛應用于評價纖維樁與水門汀的粘接強度。但是微推出實驗切片樣本的斷裂模式存在于3個不同界面，當微推出實驗用來評價纖維樁/樹脂水門汀界面粘接強度時，另外兩個粘接界面的破壞將會在一定程度上影響實驗結果的指向性。

3.2 30%磷酸+硅烷化處理提高微推出粘接強度

本研究發(fā)現(xiàn)，纖維樁表面經(jīng)30%磷酸+硅烷化處理后的微推出粘接強度值為(18.85±1.42) MPa，而對照組的微推出粘接強度值為(11.26±1.57)MPa，經(jīng)過30%磷酸+硅烷化處理的玻璃纖維樁與樹脂水門汀的微推出粘接強度較對照組有所提高，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。

目前硅烷偶聯(lián)劑增加玻璃纖維樁/樹脂水門汀界面化學粘接的能力仍然存在爭議[18-19]，由于玻璃纖維樁中的環(huán)氧樹脂高度交聯(lián)，玻璃纖維的羥基鍵難以完全暴露，且環(huán)氧樹脂化學狀態(tài)穩(wěn)定惰性，所以硅烷偶聯(lián)劑的化學連接作用很難真正實現(xiàn)。Cecchin 等[20]研究發(fā)現(xiàn)硅烷化之前進行磷酸酸蝕清潔纖維樁表面可以提高其在根管中的固位。SEM分析顯示[21]，玻璃纖維樁表面經(jīng)過35%磷酸處理后會形成粗糙的表面，將更多的玻璃纖維暴露出來，其中的羥基鍵與硅烷偶聯(lián)劑產(chǎn)生化學結合，從而提高兩者之間的粘接強度[22]。

綜上所述，相較于傳統(tǒng)方式，改良式微推出試驗能更有效地評價纖維樁與樹脂水門汀之間的粘接強度，且35%磷酸+硅烷化處理玻璃纖維樁表面可以更有效地提高其與樹脂水門汀的粘接強度。