趙 雪 李 英

山西醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院口腔科，山西太原 030001

5種表面處理方法對(duì)鋯-鋯界面黏結(jié)強(qiáng)度的影響

趙 雪 李 英▲

山西醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院口腔科，山西太原 030001

目的 檢測(cè)氧化鋯-氧化鋯界面經(jīng)5種不同處理后之間的黏結(jié)強(qiáng)度，研究適用于口腔中氧化鋯陶瓷表面的處理方式。 方法將未燒結(jié)的氧化鋯陶瓷制作成剪切力樣本100個(gè)。燒結(jié)后根據(jù)對(duì)其表面的處理方式不同分為以下5組：A、B、C、D、E組。將所有試件用超級(jí)黏結(jié)劑Super-bond黏結(jié)，比較各組剪切黏結(jié)強(qiáng)度。 結(jié)果 4個(gè)實(shí)驗(yàn)組的剪切黏度強(qiáng)度值均明顯高于對(duì)照組（P<0.05）。在各組之間兩兩比較中，除了B組與C組，D組與E組差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義外，其他各組之間差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。 結(jié)論 噴砂+30%硅溶膠+硅烷偶聯(lián)劑或噴砂+30%硅溶膠+磷酸單體是最適合牙科氧化鋯陶瓷的表面處理方法.

二氧化鋯陶瓷；表面處理方法；30%硅溶膠；溶膠凝膠法；剪切力

氧化鋯陶瓷因其良好的生物相容性，電絕緣性，耐腐蝕性及美學(xué)效果，可在復(fù)雜的口腔環(huán)境中保持穩(wěn)定的性能，在臨床上受到廣泛應(yīng)用。有研究表明，氧化鋯陶瓷的表面處理方法是影響瓷與樹脂黏結(jié)的第一要素[1]。通過陶瓷表面處理方法，得使全瓷修復(fù)體獲得良好的黏結(jié)強(qiáng)度。常見的瓷表面處理方式包括氧化鋁噴砂、激光、硅烷化處理、酸蝕、二氧化硅涂層技術(shù)、溶膠-凝膠技術(shù)或以上方式的聯(lián)合應(yīng)用[2-4]。這些表面處理方式是否會(huì)對(duì)氧化鋯-氧化鋯界面之間的剪切強(qiáng)度造成影響，目前也存在著較大的爭(zhēng)議[5-7]。因此，本實(shí)驗(yàn)選出5種氧化鋯陶瓷的表面處理方法，對(duì)氧化鋯的剪切強(qiáng)度進(jìn)行對(duì)比測(cè)定。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

氧化鋯瓷塊（深圳愛爾創(chuàng)），氧化鋁氧化鋯AZ primer處理劑（日本松風(fēng)），Porcelain Primer瓷處理劑（日本松風(fēng)），30%硅溶膠（石家莊聯(lián)堿），低速切割機(jī)（NSK），氧化鋯燒結(jié)爐（北京泰利），雙筆式噴砂機(jī)（意大利SILFRADENT），萬能實(shí)驗(yàn)儀（INSTRON），氧化鋯手動(dòng)研磨儀器（北京泰利），超聲清洗機(jī)（寧波新芝），超級(jí)黏結(jié)劑Super-bond C＆B（日進(jìn)齒科），提拉儀（山西科大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)室制）。

1.2 制備二氧化鋯陶瓷片

將未燒結(jié)的氧化鋯塊用慢速精密切割機(jī)制作成規(guī)格為5 mm×5 mm×5 mm的樣本50個(gè)。直徑為15 mm高2 mm的圓形試件50個(gè)共100個(gè)，將所有試件確定黏結(jié)面后燒結(jié)瓷化并噴砂，噴砂后將所有試件用超聲清洗10 min。隨后用600號(hào)碳化硅砂紙將黏結(jié)表面打磨拋光使表面達(dá)到平整一致。

1.3 實(shí)驗(yàn)分組

將制作完成的實(shí)驗(yàn)樣本分5組。A組對(duì)照組，僅噴砂處理；B組噴砂后用硅烷偶聯(lián)劑處理；C組噴砂后用磷酸單體處理；D組噴砂后用30%硅溶膠處理后再涂硅烷偶聯(lián)劑；E組噴砂后用30%硅溶膠處理后再涂磷酸單體。

1.4 樣本表面處理

1.4.1 噴砂 對(duì)所有樣本表面進(jìn)行噴砂。在0.6 MPa壓強(qiáng)下，用直徑110 μm的Al2O3砂粉對(duì)陶瓷表面噴砂20 s。噴砂后超聲清洗樣本10 min，吹干備用。

1.4.2 硅溶膠處理 用提拉儀以10 μm/min的速度將質(zhì)量濃度為30%的硅溶膠在制備完成的樣本表面涂層，然后將樣本置于室溫下，以完成溶膠凝膠的轉(zhuǎn)變，24 h后進(jìn)行熱處理。

1.4.3 硅烷化處理 用小毛刷在整個(gè)黏結(jié)面均勻涂布一層，然后靜置10 s自然晾干。

1.4.4 磷酸單體處理 用小毛刷在整個(gè)黏結(jié)面均勻涂布一層，然后靜置10 s自然晾干。

1.5 測(cè)試樣本完成

嚴(yán)格按照超級(jí)黏結(jié)劑的使用說明書要求將相同表面處理5 mm×5 mm×5 mm的試件與直徑為15 mm高2 mm的圓形試件黏結(jié)，用500 g的砝碼將黏結(jié)后的試件壓緊，小毛刷去除溢出的黏結(jié)劑，室溫靜置8 min，以充分固化。上述方法制作完成的測(cè)試樣本置于37℃蒸餾水中24 h后測(cè)試其剪切強(qiáng)度。

1.6 剪切強(qiáng)度測(cè)試

將黏結(jié)完成的剪切力試件固定于萬能測(cè)力儀上，加載頭以1 mm/min的速度垂直加載，直至樣本脫落，記錄下此時(shí)的最大載荷值（N）。用最大載荷值除以黏結(jié)面積計(jì)算出剪切強(qiáng)度值（MP）。

1.7 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用SPSS 13.0軟件對(duì)剪切強(qiáng)度數(shù)值，進(jìn)行單因素方差分析，檢驗(yàn)水準(zhǔn)α=0.05。

2 結(jié)果

具體見表1。

表1 5組不同表面處理的氧化鋯與樹脂黏結(jié)劑的剪切強(qiáng)度值（MPa，（）

表1 5組不同表面處理的氧化鋯與樹脂黏結(jié)劑的剪切強(qiáng)度值（MPa，（）

組別 例數(shù)（n） 剪切強(qiáng)度（）F值 P值A(chǔ)組56.159 <0.001 B組C組D組E組10 10 10 10 10 9.161±0.392 18.852±0.878 20.213±1.244 27.097±1.006 30.094±7.453

由表1可知，B、C、D、E組的剪切強(qiáng)度都較A組高（P<0.05），其中E組噴砂+30%硅溶膠+磷酸單體處理后剪切強(qiáng)度值最大。在各組之間兩兩比較中，除了B組與C組，D組與E組差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義外，其他各組之間差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

3 討論

氧化鋯因其良好的生物性能和美觀性作為一種成功的牙科修復(fù)材料而被廣泛地應(yīng)用于臨床。如何提高氧化鋯與樹脂黏結(jié)劑之間的黏接強(qiáng)度是修復(fù)體成功的關(guān)鍵因素。噴砂目前被認(rèn)為是處理氧化鋯表面最簡(jiǎn)便和有效的方法，有研究表明氧化鋁噴砂后產(chǎn)生了一個(gè)具有鎖結(jié)作用的瓷表面[8]，經(jīng)過噴砂處理的瓷表面粗糙度比較均勻，可為樹脂黏結(jié)提供良好的機(jī)械固位。

有實(shí)驗(yàn)報(bào)道噴砂后使用硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行表面處理并不能夠有效增加黏結(jié)力[9]，因?yàn)檠趸喬沾稍诨瘜W(xué)成分上由于缺乏與硅烷偶聯(lián)劑發(fā)生化學(xué)結(jié)合的Si-OH基團(tuán)，但是本實(shí)驗(yàn)在經(jīng)過噴砂后使用硅烷偶聯(lián)劑有效增加了黏結(jié)力，原因可能是硅烷偶聯(lián)劑通過潤(rùn)濕經(jīng)過噴砂的陶瓷表面，促使樹脂更深、更完全地滲透到陶瓷表面微孔中，增強(qiáng)了二者的機(jī)械嵌合作用，從而提高了黏結(jié)強(qiáng)度。造成這種差異可能還有一個(gè)原因，即硅烷化處理需要精細(xì)的操作，處理劑的組成（pH，溶液濃度，分子體積）和使用方法非常關(guān)鍵[10]，溶液的揮發(fā)也能很大程度影響處理的效果。

對(duì)含有功能性的磷酸酯粘接單體10-甲基丙烯酸氧癸基磷酸酯（MDP）的瓷處理劑，MDP可以溶解切削微粒子層，通過自身擴(kuò)散滲透到陶瓷，使陶瓷表面產(chǎn)生樹脂浸潤(rùn)層并與黏接劑結(jié)合成一整體，提高陶瓷的黏接強(qiáng)度。同時(shí)MDP分子與陶瓷表面氧化物發(fā)生化學(xué)作用。這與米方林等[7]的研究結(jié)果相近，他認(rèn)為單獨(dú)使用噴砂處理可增強(qiáng)含有磷酸單體的樹脂黏結(jié)劑對(duì)氧化鋯陶瓷的剪切強(qiáng)度。

近年來有學(xué)者利用硅涂層對(duì)氧化鋯陶瓷進(jìn)行表面改性，再進(jìn)行硅烷化處理以獲得良好的化學(xué)結(jié)合力[11]，使用硅涂層的目的是提高氧化鋯表面Si-OH基團(tuán)含量。但現(xiàn)有的硅涂層技術(shù)無論是化學(xué)摩擦法還是熱解法均存在著設(shè)備昂貴、技術(shù)復(fù)雜的缺點(diǎn)而難以在臨床推廣普及[12]。溶膠-凝膠技術(shù)是一種經(jīng)濟(jì)簡(jiǎn)便的涂層制備工藝，具有熱處理溫度低、設(shè)備要求簡(jiǎn)單、可以在不同形狀、不同材料的基體上制備薄膜的優(yōu)點(diǎn)[13]。

在用溶膠凝膠法制備的硅涂層中，凝膠膜的均勻性和涂層凝膠膜的熱處理是影響涂層質(zhì)量的2個(gè)關(guān)鍵因素。本實(shí)驗(yàn)所采用提拉法制備硅涂層，通過提拉儀準(zhǔn)確控制提拉的速度，使涂層厚度均勻，表面平整。熱處理可以使氧化鋯陶瓷試件與凝膠膜間通過橋氧形成化學(xué)鍵[13]，經(jīng)過硅涂層后，氧化鋯陶瓷表面的Si-OH基團(tuán)含量明顯增多，在與硅烷偶聯(lián)劑發(fā)生縮合反應(yīng)后形成穩(wěn)定的Si-O-Si網(wǎng)，本實(shí)驗(yàn)組噴砂后采用30%的硅溶膠進(jìn)行硅涂層再進(jìn)行硅烷化處理后的黏結(jié)強(qiáng)度對(duì)于B組C組未進(jìn)行表面硅涂層相比提高了近一倍，差異有明顯的統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。從剪切黏結(jié)強(qiáng)度試驗(yàn)的結(jié)果看，溶膠凝膠法對(duì)氧化鋯陶瓷表面的改性是成功的。

對(duì)強(qiáng)度較高的氧化鋯陶瓷表面噴砂后進(jìn)行硅涂層再結(jié)合硅烷偶聯(lián)劑或磷酸單體處理是較為常見且有效的表面處理方法，可以顯著提高陶瓷與樹脂的黏結(jié)強(qiáng)度，值得臨床推廣應(yīng)用。

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The influence of 5 kinds of surface treatment methods for zirconium-zirconium interface on shear bond strength

ZHAO Xue LI Ying▲
Department of Stomatology,the First Affiliated Hospital of Shanxi Medical University,Taiyuan 030001,China

ObjectiveTo test different surface treatments on zirconia-zirconia interface bonding strength,study the suitable surface treatment method for oral zirconia ceramic bonding.MethodsZirconia ceramics embryonic bodies were cut into 100 samples for shear force test.According to the surface treatment of the different ways,zirconia ceramics embryonic body after sintering were divided into five groups:group A,B,C,D,E.All samples were bonded with super-bond cementation,and the shear bond strength in each group was compared.ResultsThe shear bond strength of the 4 experimental groups were significantly higher than the control group(P<0.05).Except for group B and C,group D and E (P>0.05),the remaining differences were statistically significant between the two groups(P<0.05).ConclusionSandblast combined with 30%silicon solution and phosphoric acid monomer or sandblast combined with 30%silicon solution and silane coupling agent is the most suitable surface treatment method for dental zirconia ceramic.

Zirconia ceramics;Surface treatment;30%silicon;Sol-gel method;Shear bond strength

R78

A

1674-4721（2013）05（a）-0008-03

趙雪（1986-），現(xiàn)就讀于山西醫(yī)科大學(xué)口腔修復(fù)專業(yè)。

▲通訊作者：李英，山西醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院口腔科副主任醫(yī)師，副教授。

2013-02-25 本文編輯：林利利）