不同清潔方法對二氧化鋯陶瓷粘接強度的影響

高為偉 丁虹 張紅 孫方方 孟翔峰

二氧化鋯陶瓷因優異的機械性能、良好的生物相容性和美觀性而廣泛應用于臨床[1]。臨床上，修復體在試戴時，不可避免被唾液、血液或咬合紙等污染, 從而影響粘接強度[2-3]。唾液污染是降低陶瓷的粘接強度及其耐久性的主要原因[3-7]。因此，在二氧化鋯陶瓷粘接前，怎樣去除其表面污染物成為口腔醫師研究的熱點。本實驗從臨床實際出發采用75%乙醇擦拭、Ivoclean通用型修復體內表面清潔糊劑、椅旁噴砂和1%次氯酸鈉來清潔被唾液污染的二氧化鋯陶瓷表面，通過比較剪切強度，來獲得合理的表面清潔方法。

1 材料與方法

1.1 主要材料和設備

可切削二氧化鋯陶瓷塊(Vita Inceram YZ，Vita公司，德國)；光固化復合樹脂(波洛菲,VOCO GmbH,德國)；自粘接樹脂水門汀Multilink Speed(MS)、間接修復體口外清潔糊劑(Ivoclean)(Ivoclar Vivadent公司,列支敦士登)。

冷熱循環儀(TC501,蘇州威爾實驗用品有限公司);場發射掃描電子顯微鏡(ULTRA,ZEISS,德國);X射線能譜儀(X-MAX20,Qxford INCA,英國);萬能材料試驗機(Synergie100,MTS,美國)。

1.2 唾液收集

得到捐助者的知情同意，獲得未受刺激的新鮮唾液，在樣本采集之前1.5 h內不進食任何食物。

1.3 試件的制備

將可切削二氧化鋯陶瓷用慢速切割機切割成8.0 mm×8.0 mm×2.0 mm的陶瓷片120 個，燒結后使用碳化硅水磨砂紙逐級研磨至800 目，清水沖洗吹干。再用50 μm的Al2O3顆粒在0.25 MPa壓力下垂直于表面距離10 mm噴砂20 s，隨后無水乙醇超聲蕩洗5 min，吹干。制作出100個直徑4 mm，高3 mm的復合樹脂柱。試件分為5 個組，每組24 個陶瓷片。① 對照組：無唾液污染;② 75%乙醇組：唾液污染后用75%乙醇棉球擦拭20 s，清水沖洗20 s，吹干;③ Ivoclean組：唾液污染后用Ivoclean清潔陶瓷表面20 s，清水沖洗20 s，吹干;④ 椅旁噴砂組：唾液污染后用50 μm的Al2O3顆粒在0.25 MPa壓力下垂直于表面距離10 mm噴砂20 s，清水沖洗20 s，吹干;⑤ 1%次氯酸鈉組：唾液污染后用1%NaOCl棉球擦拭20 s，清水沖洗20 s，吹干。

1.4 陶瓷表面元素分析及表面形貌觀察

每組選出4個陶瓷片，1個使用掃描電鏡對表面形貌進行觀察，另外3 個通過X射線光電子能譜儀對試件表面碳(C)，氧(O)，氮(N)，鋯(Zr)，鋁(Al)等進行元素分析。

1.5 剪切粘接實驗

1.5.1 試件準備 將直徑為2 mm(厚約50 μm)的圓孔不透明膠帶粘貼在陶瓷片中央，用樹脂水門汀將樹脂柱粘接在圓孔上，用光固化燈進行40 s光照射。在37 ℃水中儲存24 h后，將各組的一半試件進行10 000 次冷熱循環(每次交替浸泡在5 ℃和55 ℃水浴箱中1 min)。測試所有試件的剪切強度。

1.5.2 剪切強度測定 將試件安裝在萬能材料試驗機上，并與加載頭緊密貼合，設置以0.5 mm/min的加載速度，對粘接界面進行加載，直至粘接界面斷裂，記錄剪切力，計算剪切強度。剪切強度(MPa)=剪切力(N)÷粘接面積(mm2)。

使用20 倍體式顯微鏡觀察試件的斷裂模式。

1.6 統計學處理

使用SPSS 24.0軟件對實驗數據進行分析，對冷熱循環前后不同清潔處理組之間的粘接強度數據進行方差齊性檢驗，采用Dunnett's T3檢驗多重比較，對同組冷熱循環前后的粘接強度進行獨立樣本t檢驗，P<0.05為差異具有統計學意義。

2 結 果

二氧化鋯陶瓷掃描電鏡的表面形貌見圖 1。對照組中觀察到由噴砂產生的相對粗糙的表面。乙醇組發現陶瓷表面被無定形沉積物的薄膜覆蓋。在Ivoclean組中觀察到殘余的小聚集顆粒。在噴砂組中可見少量微小顆粒。 1%NaOCl處理后的陶瓷表面可見部分被無定形沉積物的薄膜覆蓋。

圖 1 不同清潔方法清潔后的陶瓷表面形貌(SEM, ×10 000)

二氧化鋯陶瓷清潔表面后XPS圖譜見圖 2。為了減小誤差，將每個樣本測得的元素的含量進行率的比較見表 1。 75%乙醇組與對照組相比，陶瓷表面C/Zr、 O/Zr、 N/Zr的比率急劇上升， N/Zr比率明顯高于其他各組。Ivoclean組、椅旁噴砂組陶瓷表面各元素比率與對照組相當，N元素僅在對照組和噴砂組中未檢測到。1%NaOCl組O/Zr、C/Zr、N/Zr低于乙醇組但仍明顯高于其余各組。

表 1 樣本表面不同元素含量的比率

圖 2 陶瓷表面XPS圖譜

各組陶瓷試件的剪切強度見表 2。各組的剪切強度經冷熱循環后均有降低(P<0.05)。75%乙醇組的剪切強度明顯低于其余各組(P<0.05)。1%NaOCl組經冷熱循環后剪切強度低于對照組、Ivoclean組和椅旁噴砂組，但明顯高于75%乙醇組(P<0.05)。

各組剪切測試后的斷裂模式計數見表 3。冷熱循環前對照組、Ivoclean組和1%NaOCl組以混合破壞為主，乙醇組以界面破壞和混合破壞為主，噴砂組均為混合破壞。冷熱循環后對照組、Ivoclean組和噴砂組均為混合破壞，乙醇組和1%NaOCl組以混合破壞為主。

表 2 不同清潔方法處理后陶瓷樹脂粘接強度(MPa)

表 3 不同清潔處理后陶瓷樹脂粘接試件斷裂模式的計數

3 討 論

影響自粘接型樹脂水門汀與二氧化鋯陶瓷結合的因素包括樹脂水門汀對陶瓷的潤濕性，陶瓷表面的粗糙度，樹脂水門汀的成分，材料處理技術的敏感性以及粘接過程中可能的污染，如唾液污染等[7]。二氧化鋯陶瓷與唾液接觸后，唾液蛋白在表面發生非共價吸附，形成無法通過水沖洗去除的有機涂層，覆蓋陶瓷表面并阻礙樹脂水門汀與陶瓷的化學鍵合[5-7]。與對照組相比，在唾液污染后，75%乙醇組陶瓷的粘接強度顯著降低。 在10 000 次冷熱循環后，乙醇組的粘接強度下降到0.34 MPa。這一結果表明臨床上常采用的75%乙醇擦拭的方法不足以去除修復體表面的唾液污染。

通用型修復體清潔糊劑Ivoclean是球形金屬氧化物顆粒的強堿性懸濁液。當二氧化鋯顆粒與被污染的陶瓷表面接觸時，唾液中蛋白吸附到具有更大表面接觸面積的二氧化鋯顆粒側，從而留下干凈的陶瓷表面[8-11]。Ivoclean組初始粘接強度接近于對照組，明顯高于乙醇組。冷熱循環后，Ivoclean組的粘接強度降低為初始粘接強度的70%左右。通過XPS測得的結果，發現Ivoclean組中Zr的含量與對照組相比明顯增加，并且在SEM圖像中觀察到殘留的ZrO2團聚小顆粒，其可能影響冷熱循環后結合的耐久性，降低粘接強度[12-14]。

噴砂通過機械去除陶瓷表面污染物暴露出新的結合表面，從而形成二氧化鋯陶瓷與樹脂水門汀之間的牢固機械結合[3,6,15]，但冷熱循環后剪切強度顯著降低[16]，本實驗結果也證實了這一點。

NaOCl是一種非特異性蛋白水解溶液，能夠有效去除唾液中的有機物[11]。有研究認為，1%NaOCl能有效地去除陶瓷表面唾液污染[17-18]。本實驗中使用1%NaOCl溶液清除陶瓷表面唾液污染，初期粘接強度明顯高于乙醇擦拭組，稍低于對照組，可能是殘余的NaOCl由于氧氣的產生干擾樹脂聚合[9,17]。但冷熱循環后，該組粘接強度明顯降低。

綜上所述，臨床常用的75%乙醇擦拭清潔方法不能清除陶瓷表面唾液污染，噴砂和Ivoclean能有效地去除唾液污染物，而Ivoclean是一種非磨損性清潔修復體粘接表面的方法。