邸宏鳴，馬玉娟

(1.大連理工大學(xué) 數(shù)學(xué)科學(xué)學(xué)院，遼寧 大連116024;2.大連醫(yī)科大學(xué) 附屬第一醫(yī)院 口腔科，遼寧 大連116011)

室溫化學(xué)固化型義齒基托樹脂(簡(jiǎn)稱自凝樹脂)經(jīng)常在口腔臨床及技工室內(nèi)使用，如修理義齒、組織面重襯、暫時(shí)冠制作、正畸保持器制作等［1-2］。在制作這些義齒過程中，甲基丙烯酸甲酯(methyl methacrylate，MMA)會(huì)從自凝樹脂中釋放出來，危害人的身體健康。有報(bào)道表明暴露于MMA 蒸汽中的醫(yī)生、技工和患者會(huì)出現(xiàn)皮膚、口腔及鼻黏膜過敏癥狀;疲乏、四肢無力、記憶力減退等神經(jīng)系統(tǒng)損害癥狀［3-4］。也有動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明從自凝樹脂反應(yīng)中釋放的MMA 對(duì)小鼠肝、腎、肺功能和組織均有損害［5］。所以有必要研究自凝樹脂從調(diào)拌到凝固后也就是在自凝樹脂整個(gè)反應(yīng)過程中MMA 的釋放量及變化規(guī)律，研究反應(yīng)溫度對(duì)MMA 釋放量的影響，以便指導(dǎo)醫(yī)生操作，減少M(fèi)MA 的吸入量。然而在以往文獻(xiàn)中很少發(fā)現(xiàn)有此方面報(bào)道，所發(fā)現(xiàn)的大量的報(bào)道均是研究自凝樹脂凝固后即義齒制作完成后MMA 的殘留量及反應(yīng)溫度對(duì)MMA 殘留量的影響［6-8］，這些報(bào)道旨在研究減少義齒戴入后患者對(duì)MMA 的吸入量。

以往國(guó)內(nèi)外對(duì)義齒基托樹脂中MMA 殘留量的檢測(cè)多是使用色譜儀，如氣相、液相色譜儀［6-8］，其結(jié)果是檢測(cè)每10 min、1 h、1 d 收集到的MMA 的量，沒有較好的連續(xù)性。而質(zhì)譜儀則分析速度極快，可用于適時(shí)在線監(jiān)測(cè)［9-10］。本實(shí)驗(yàn)即使用飛行時(shí)間質(zhì)譜儀監(jiān)測(cè)了室溫20℃、40℃和60℃水浴時(shí)自凝樹脂反應(yīng)過程中MMA 的釋放量，并且做到每分鐘記錄1 次檢測(cè)結(jié)果，有較好的連續(xù)性，可動(dòng)態(tài)分析MMA 釋放量和變化趨勢(shì)。

1 材料和方法

1.1 實(shí)驗(yàn)裝置與試劑

飛行時(shí)間質(zhì)譜儀:大連化學(xué)物理研究所快速分離與檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室研制的有機(jī)污染物在線監(jiān)測(cè)質(zhì)譜儀［10］。聚甲基丙烯酸甲酯粉劑(仿生Ⅱ型，上海新世紀(jì)齒科有限公司);甲基丙烯酸甲酯液劑(仿生Ⅱ型，上海新世紀(jì)齒科有限公司);電子天平(AEG -120，島津，日本);氣體采樣袋(復(fù)合膜氣體采樣袋，大連海得科技有限公司);樣本容器(K1017，浙江拱東醫(yī)用塑料廠);流量顯示儀(D08 -1D/2M，北京七星華創(chuàng)電子股份有限公司);恒溫箱(集熱式恒溫磁力攪拌器，DF-101S，鄭州佳創(chuàng)儀器設(shè)備有限公司)。

1.2 儀器準(zhǔn)備

設(shè)置飛行時(shí)間質(zhì)譜儀參數(shù):真空紫外燈電壓-1400 V，引出電壓14 V;脈沖引出區(qū)，脈沖高壓為200 V，12.5 kHz，加速電壓為-1800 V，電極距離為萃取區(qū)8 mm，加速區(qū)30 mm;無場(chǎng)區(qū)距離300 mm;MCP 采用三片式結(jié)構(gòu)，直徑50 mm，電壓4200 V。質(zhì)譜連續(xù)監(jiān)測(cè)軟件P7888Demo-［P7888D1］。

實(shí)驗(yàn)原理示意圖見圖1，樣本瓶口處釋放出的MMA 氣體經(jīng)毛細(xì)管進(jìn)入到質(zhì)譜的電離區(qū)，被真空紫外燈電離成離子后，在脈沖電壓的加速下進(jìn)入到飛行區(qū)，因與其它離子的質(zhì)荷比不同按不同的時(shí)間到達(dá)檢測(cè)器系統(tǒng)，完成分離及檢測(cè)，經(jīng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)分析，MMA 質(zhì)譜圖及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示于計(jì)算機(jī)屏幕。在室溫20℃監(jiān)測(cè)時(shí)，樣本瓶用敞口的塑料瓶蓋住，可以防止空氣氣流影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，敞口上部留有空間方便進(jìn)樣毛細(xì)管的通入。在監(jiān)測(cè)40℃和60℃水浴下自凝樹脂聚合反應(yīng)時(shí)，用鐵夾夾住樣本瓶，把樣本瓶下部放入恒溫箱水內(nèi)，瓶外水位線在自凝樹脂上方1 cm，進(jìn)樣毛細(xì)管放到樣本瓶口處。

圖1 飛行時(shí)間質(zhì)譜儀連續(xù)監(jiān)測(cè)MMA 釋放原理圖Fig 1 Schematic arrangement of monitoring MMA using time -of-flight mass spectrometer

1.3 制備樣本

將自凝仿生義齒基托樹脂粉2 g 與牙托水1 g放入樣本容器內(nèi)攪拌調(diào)勻即為1 個(gè)樣本。實(shí)驗(yàn)中均采用此方法制備樣本。

1.4 檢測(cè)MMA 獲得質(zhì)譜圖

首先制備1 個(gè)樣本，立即放到TOF -MS 毛細(xì)管入口處進(jìn)樣，同時(shí)進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)得到MMA 的質(zhì)譜圖(圖2)，在質(zhì)譜圖上可以看到分子量為100 的信號(hào)峰即為MMA［CH2C(CH3)COOCH3］的分子離子峰，證明使用飛行時(shí)間質(zhì)譜儀可以檢測(cè)到該物質(zhì)，根據(jù)信號(hào)峰的強(qiáng)度即峰面積可以知道檢測(cè)的MMA 的量。

圖2 MMA 質(zhì)譜圖Fig 2 Scanning signal chart of MMA

1.5 實(shí)驗(yàn)獲得MMA 定量標(biāo)線

為了對(duì)MMA 釋放進(jìn)行準(zhǔn)確定量，做如下實(shí)驗(yàn):準(zhǔn)備5 個(gè)相同規(guī)格采樣袋，每個(gè)用質(zhì)量流量計(jì)充入10 L 氮?dú)猓俜謩e注入0. 17、0. 33、0. 66、1. 33 和2.66 mL MMA，并標(biāo)記于采樣袋上，得到濃度分別為14.2、28.6、57.1、114.3、228.6 mg/L 的MMA 標(biāo)氣。依次對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，得到不同濃度下MMA 信號(hào)峰的信號(hào)強(qiáng)度也稱峰面積。峰面積與濃度線性擬合，得到MMA 定量標(biāo)線:lgy=1.50509 +0.78325lgx，線性相關(guān)系數(shù)為0.99778。

1.6 監(jiān)測(cè)樣本

共有15 個(gè)樣本被監(jiān)測(cè)，5 個(gè)樣本為1 組，1 組在室溫20℃下反應(yīng)，另2 組放入40℃或60℃水浴內(nèi)反應(yīng)，當(dāng)1 個(gè)樣本制備后就要立即放到毛細(xì)管下進(jìn)樣，監(jiān)測(cè)開始，待觀察到從樣本中釋放的MMA 的量已經(jīng)穩(wěn)定且監(jiān)測(cè)一段時(shí)間后仍無大的起伏則停止樣本監(jiān)測(cè)。3 組樣本監(jiān)測(cè)時(shí)均每分鐘記錄1 次分析結(jié)果。

在實(shí)驗(yàn)前對(duì)實(shí)驗(yàn)方法的設(shè)計(jì)過程中已監(jiān)測(cè)了多個(gè)樣本，發(fā)現(xiàn)MMA 釋放量的變化有相似的規(guī)律性，其中有幾個(gè)起伏較大的關(guān)鍵點(diǎn)如快速增加起點(diǎn)、最高點(diǎn)、穩(wěn)定期起點(diǎn)的時(shí)間及相應(yīng)的MMA 濃度能表達(dá)反應(yīng)過程中樣本釋放MMA 量的大小，因此依據(jù)MMA釋放量隨時(shí)間的變化曲線，確定快速增加起點(diǎn)、最高點(diǎn)、到達(dá)穩(wěn)定期起點(diǎn)的時(shí)間，根據(jù)信號(hào)峰的峰面積按MMA 定量標(biāo)線計(jì)算出這些時(shí)刻的MMA 的濃度，對(duì)這些關(guān)鍵點(diǎn)的時(shí)間和相應(yīng)的MMA 釋放量進(jìn)行分析，比較各種聚合溫度下MMA 釋放量的大小。

1.7 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

使用SPSS13.0 分析軟件，用一維方差分析來評(píng)價(jià)聚合溫度升高對(duì)自凝樹脂釋放的MMA 量的影響，用t檢驗(yàn)來分析3 組數(shù)據(jù)間的差異(α=0.05)。

2 結(jié) 果

3 組樣本在反應(yīng)過程中釋放的MMA 量和變化趨勢(shì)圖3，從圖3可看到3 組樣本釋放的MMA 的量的變化趨勢(shì)是:初期釋放較少，之后呈直線快速升高，到達(dá)高峰后又呈直線快速減少，之后緩慢減少并趨于穩(wěn)定，依據(jù)此變化趨勢(shì)記錄3 組樣本反應(yīng)中MMA 釋放量變化的關(guān)鍵點(diǎn)即快速增加起點(diǎn)、最高點(diǎn)、穩(wěn)定期起點(diǎn)的時(shí)間及相應(yīng)的MMA 濃度見表1。

圖3 3 組樣本MMA 釋放量及變化趨勢(shì)圖Fig 3 Amount and tendency of MMA released from 3 groups of specimens

表1 3 組樣本MMA 的釋放量Tab 1 Concentration of MMA released from 3 groups of specimens at different polymerization temperature and time ( ± s)

表1 3 組樣本MMA 的釋放量Tab 1 Concentration of MMA released from 3 groups of specimens at different polymerization temperature and time ( ± s)

溫度(℃)快速增加起點(diǎn)時(shí)間(min)峰面積(count)濃度(mg/L)最高點(diǎn)時(shí)間(min)峰面積(count)濃度(mg/L)穩(wěn)定期起點(diǎn)時(shí)間(min)峰面積(count)濃度(mg/L)20 11 ±0.4 43869 ±2977.1 46.2 ±3.5 13 ±0.4 154461 ±12491.3 225.4 ±23.1 23 ±0.4 12788 ±1760.1 9.4 ±1.6 40 6 ±0.5 9523 ±631.1 6.4 ±0.5 7 ±0.8 53140 ±3925.5 57.7 ±5.4 12 ±0.5 2726 ±148.5 1.3 ±0.1 60 2 ±0.0 10360 ±1350.7 7.2 ±1.2 4 ±0.8 38416 ±38 36.2 38.1 ±4.9 6 ±0.4 2663 ±273.0 1.3 ±0.2

依據(jù)表1的數(shù)據(jù)，對(duì)聚合溫度不同的各組樣本在快速增加起點(diǎn)、最高點(diǎn)、穩(wěn)定期起點(diǎn)的MMA 平均濃度及穩(wěn)定期到達(dá)的平均時(shí)間兩兩之間作t 檢驗(yàn)，20℃與40℃、20℃與60℃相比差異均有顯著性意義(P ＜0.05)，自凝樹脂反應(yīng)在40℃和60℃水浴時(shí)釋放的MMA 量比20℃室溫時(shí)低，到達(dá)穩(wěn)定期前反應(yīng)的時(shí)間短，說明升高反應(yīng)溫度可降低自凝塑料反應(yīng)時(shí)MMA 的釋放量。40℃與60℃相比差異無顯著性意義(P ＞0.05)，40℃和60℃水浴下，即溫度繼續(xù)升高自凝塑料反應(yīng)時(shí)MMA 的釋放量無顯著變化。

3 討 論

3.1 實(shí)驗(yàn)方法分析

色譜儀是利用各種物質(zhì)的分子大小不同，化學(xué)結(jié)構(gòu)不同在色譜柱中的吸附能力、溶解度不同，使得運(yùn)行時(shí)間不同的原理對(duì)混合物中各組分進(jìn)行分離、檢測(cè)來定性、定量分析［9］。其特點(diǎn)是分離效率高，靈敏度高、分析速度快，可在幾分到幾十分內(nèi)完成一個(gè)復(fù)雜樣品的分析，所以以往對(duì)有機(jī)揮發(fā)物的檢測(cè)大多使用該儀器。雖然其檢測(cè)速度快，但實(shí)驗(yàn)結(jié)果無較好的連續(xù)性，對(duì)高峰期、穩(wěn)定期的檢測(cè)是反應(yīng)的第幾十分鐘，第幾小時(shí)、第幾天，并不能精確到反應(yīng)的某一時(shí)刻。

質(zhì)譜儀是利用動(dòng)能相同而質(zhì)-荷比不同的離子在恒定電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過恒定距離所需時(shí)間不同的原理對(duì)物質(zhì)成分或結(jié)構(gòu)進(jìn)行定性、定量地分析［9］。其特點(diǎn)是操作簡(jiǎn)便，精度和準(zhǔn)確度高，分析速度非?？?，其10 秒級(jí)的檢測(cè)速度，克服了色譜儀需要幾分鐘甚至十幾分鐘分析時(shí)間滯后的問題，適合用于監(jiān)測(cè)復(fù)雜多變的反應(yīng)過程和生產(chǎn)線，近年來被廣泛地應(yīng)用于環(huán)境污染、工業(yè)生產(chǎn)等的監(jiān)控。本實(shí)驗(yàn)使用飛行時(shí)間質(zhì)譜儀就是對(duì)自凝塑料反應(yīng)進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)，檢測(cè)每分鐘MMA 的釋放量，優(yōu)于以往用色譜儀檢測(cè)每10 min、1 h、1 d 累積釋放的MMA 的量，可做到動(dòng)態(tài)分析MMA 釋放量的變化趨勢(shì)，準(zhǔn)確地把握釋放量變化的時(shí)間，可把釋放量到達(dá)的高峰期、穩(wěn)定期等時(shí)間精確到某一分鐘，適應(yīng)自凝樹脂反應(yīng)快，MMA 釋放量變化快的特點(diǎn)。

3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

在室溫時(shí)，從自凝樹脂反應(yīng)中釋放的MMA 的量在11 min 時(shí)快速升高、13 min 時(shí)達(dá)最高、23 min時(shí)穩(wěn)定，所以建議醫(yī)務(wù)人員在義齒制作時(shí)，最好是在MMA 釋放量升高前完成義齒的雕塑、成型，在MMA釋放量較高的時(shí)候即快速增高后到穩(wěn)定期前，要把義齒放到無人的房間，而在MMA 釋放量穩(wěn)定后再拿回診室內(nèi)對(duì)其打磨、修整及戴入患者口內(nèi)，以此方法來減少自凝樹脂對(duì)口腔診室環(huán)境的污染。實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，MMA 釋放量高時(shí)，觸摸自凝樹脂感覺發(fā)熱，在制作義齒時(shí)可參考此點(diǎn)來判斷MMA 釋放量的高低。

40℃、60℃水浴下，自凝樹脂反應(yīng)分別在6 min及2 min 后MMA 釋放量開始升高，明顯短于室溫時(shí)，為了減緩MMA 釋放量高峰期的到來，也為了有足夠的操作時(shí)間，常規(guī)在室溫下完成義齒的塑型。60℃水浴下比室溫20℃時(shí)MMA 的釋放量低，所以建議義齒成型后可把其放入60℃熱水中，進(jìn)一步促進(jìn)MMA 聚合，減少向空氣中及患者口內(nèi)釋放MMA的量，這一點(diǎn)與以往關(guān)于自凝塑料凝固后，放入熱水中可減少M(fèi)MA 向唾液中、空氣中的釋放量(殘留量)的研究結(jié)果相一致［1，8］。與以往研究結(jié)果不一致的是本實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)40℃、60℃水浴下MMA 釋放量無顯著變化，這可能是與實(shí)驗(yàn)條件不同有關(guān)，而且本實(shí)驗(yàn)旨在研究自凝樹脂反應(yīng)過程中MMA 的釋放量，所以在自凝樹脂凝固后對(duì)樣本監(jiān)測(cè)的時(shí)間較短。如果在臨床需要短時(shí)間內(nèi)完成暫時(shí)冠、組織面重襯、義齒修理等的制作和戴入，也可以把完成后的義齒放入40℃水內(nèi)，即可降低MMA 的釋放量又可避免因溫度過高引起樹脂收縮大或義齒表面氣泡過多等。

目前人們對(duì)自凝塑料的污染越來越重視，采用了許多方法來減少污染，如盡量不使用自凝樹脂而用其他較安全的材料代替［11-12］;盡量在模型上操作不在口內(nèi)操作［1］;盡量使用熱凝義齒基托樹脂［6，15］等，或建議設(shè)計(jì)專業(yè)的操作設(shè)施［3］。但是目前口腔修復(fù)中自凝樹脂的使用還無法被完全取消而仍被廣泛地使用，如義齒的修理、即刻的活動(dòng)義齒的制作等，所以未來還需要對(duì)自凝樹脂的污染和防治有更進(jìn)一步研究，徹底根治其對(duì)醫(yī)務(wù)人員及患者的危害。

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