李莉 連文偉

（1江西省萍鄉(xiāng)市第四人民醫(yī)院口腔科 萍鄉(xiāng)337000；2南昌大學(xué)附屬口腔醫(yī)院 江西南昌330006）

口腔是一個(gè)復(fù)雜的微生態(tài)環(huán)境，唾液是一種良好的電解質(zhì)溶液，合金修復(fù)體長(zhǎng)期在口腔中與唾液接觸會(huì)發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)而析出金屬離子，而金屬離子的析出與合金的腐蝕密切相關(guān)。由于個(gè)體飲食習(xí)慣的差別，口腔唾液中氯離子的濃度也有差異，尤其在一些有高鹽飲食習(xí)慣地區(qū)的人們口腔中氯化鈉濃度水平較高。氯離子濃度增高時(shí)可對(duì)金屬材料的腐蝕造成很大影響[1]。激光快速成形技術(shù)（laser rapid forming technology，LRF）是一種發(fā)展快速的新型金屬加工技術(shù)，避免了傳統(tǒng)鑄造技術(shù)步驟繁瑣、加工周期長(zhǎng)、易吸入雜質(zhì)元素等缺點(diǎn)，可顯著提高口腔金屬修復(fù)體制作的效率和材料的性能[2]。鈷鉻合金生物相容性較鎳鉻合金更好，且機(jī)械性能優(yōu)良、價(jià)格適中，在臨床上得到了廣泛的應(yīng)用。目前主要有兩種加工方式：即使用激光快速成形技術(shù)制備的鈷鉻合金和使用鑄造技術(shù)制作的鈷鉻合金。本實(shí)驗(yàn)主要研究在不同氯離子濃度的人工唾液中，對(duì)鑄造Co-Cr合金和LRF Co-Cr合金試件中的鈷、鉻離子析出行為進(jìn)行研究和對(duì)比，進(jìn)而評(píng)價(jià)這兩種Co-Cr合金的抗腐蝕性能?，F(xiàn)報(bào)道如下：

1 材料和方法

1.1 材料與儀器 鈷鉻合金：兩種鈷鉻合金試件均使用德國(guó)BEGO公司生產(chǎn)的鈷鉻合金配比，成分如下：Co：61%，Cr：26%，Mo：6%，W：5%，Si：1%，F(xiàn)e 0.5%，Ce：小于1%；激光快速成形系統(tǒng)（廣東鹍鵬義齒加工廠提供）；電感耦合等離子質(zhì)譜儀（珀金埃爾默Optima 5300 DV，美國(guó)珀金埃爾默股份有限公司）；電熱恒溫水浴箱（HWS12型，上海一恒科技有限公司）；人工唾液。

1.2 試件的制備和處理 委托廣東鹍鵬義齒加工廠，使用激光快速成形技術(shù)并參照德國(guó)BEGO公司生產(chǎn)的鈷鉻合金組成成分及配比，制造10 mm×1 mm×2 mm的鈷鉻合金試件24塊。再使用鑄造的方法制備同種成分及組成的鈷鉻合金試件24塊，規(guī)格為10 mm×10 mm×2 mm。單個(gè)試件表面積為2.8 cm2。將所有試件依次用 180、320、400、800、1 000目的耐水砂紙打磨后再用金相砂紙打磨并拋光，將試件用丙酮和乙醇進(jìn)行脫脂、消毒，蒸餾水超聲清洗5 min后放入恒溫培養(yǎng)箱中干燥，自然冷卻后備用。

1.3 配制人工唾液 腐蝕介質(zhì)為人工唾液，配方采用ISO/TR10271標(biāo)準(zhǔn)，成分如下：NaCl 0.4 g/L、KCl 0.4 g/L、CaCl2·2H2O 0.795 g/L、NaH2PO4·2H2O 0.78 g/L、Na2S·2H2O 0.005 g/L、尿素 l g/L，加蒸餾水定容至1 L。用NaCl將人工唾液分別調(diào)整為0.9%、2.0%和3.0%三種不同氯濃度的腐蝕溶液，pH值均為6.8。所用試劑均為國(guó)產(chǎn)分析純?cè)噭ㄌ旖蚴酗L(fēng)船化學(xué)試劑科技有限公司）。將配制好的腐蝕溶液高壓消毒后保存。

1.4 離子析出實(shí)驗(yàn) 使用醫(yī)用尼龍縫線將準(zhǔn)備好的試件懸掛后放入帶蓋的無(wú)菌容量小瓶中，每瓶1件，試件不與容量瓶接觸，每瓶中分別加入0.9%、2.0%及3.0%氯化鈉濃度的人工唾液各5 ml，使試件完全浸泡在腐蝕溶液中，進(jìn)行靜態(tài)浸泡。合金試件表面積與浸提液體積比為0.56 cm2/ml（國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織相關(guān)實(shí)驗(yàn)的試件表面積與析出實(shí)驗(yàn)所在介質(zhì)之比規(guī)定為0.5～6 cm2/ml）。再準(zhǔn)備8個(gè)無(wú)菌容量小瓶，每瓶各加入0.9%氯離子濃度的人工唾液5 ml作為陰性對(duì)照組。將容量瓶編號(hào)并密封后放于37℃恒溫箱內(nèi)，進(jìn)行各種設(shè)定條件下的鈷、鉻離子析出實(shí)驗(yàn)。

1.5 合金浸提液的檢測(cè) 于試件浸泡后第7、14、21、28、35、42、49、56 天時(shí)分別取出瓶?jī)?nèi)合金試件，將浸提液密封后待測(cè)。所有合金浸提液樣品及對(duì)照組樣品均采用電感耦合等離子質(zhì)譜儀（inductively coupled plasma mass spectrometry，ICP-MS） 檢測(cè)其中的鈷、鉻離子析出濃度，每個(gè)樣品測(cè)量3次，取平均值。將樣品中的離子濃度減去陰性對(duì)照組中相應(yīng)的鈷、鉻離子濃度，所得的差值即為樣品中該金屬離子實(shí)際析出的量，檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)液來(lái)自國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心。

1.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 將樣品中的離子析出濃度除以浸泡比例（0.56 cm2/ml）即得到每平方厘米表面積的鈷鉻合金表面的鈷、鉻離子析出量。對(duì)2種合金在不同氯濃度人工唾液中的離子析出量應(yīng)用SPSS15.0軟件進(jìn)行單因素方差分析。

2 結(jié)果

2.1 鈷離子析出量 見(jiàn)表1。

2.2 鉻離子析出量 見(jiàn)表2。

表1 不同氯濃度人工唾液中的鈷離子析出量（μg/cm2，±s）

表1 不同氯濃度人工唾液中的鈷離子析出量（μg/cm2，±s）

注：與 0.9%NaCl組相比，*P＜0.05；與 2.0%NaCl組相比，#P＜0.05；與 LRF 鈷鉻合金＋2.0%NaCl組相比，△P＜0.05；與 LRF 鈷鉻合金＋3.0%NaCl組相比，★P＜0.05；與第7天鈷離子析出量相比，▼P＜0.05。

時(shí)間 LRF+0.9%氯離子 LRF+2.0%氯離子 LRF+3.0%氯離子 鑄造+0.9%氯離子 鑄造+2.0%氯離子 鑄造+3.0%氯離子7 d 14 d 21d 28 d 35 d 42 d 49 d 56 d 0.038 0±0.000 6 0.054 3±0.001 2 0.077 1±0.001 1 0.108 9±0.001 9▼0.107 5±0.001 6 0.106 1±0.002 1 0.105 5±0.001 8 0.104 5±0.001 6 0.040 2±0.000 6 0.057 7±0.001 1 0.082 3±0.001 6 0.115 9±0.002 5▼0.114 6±0.002 6 0.113 9±0.001 8 0.113 2±0.002 0 0.112 3±0.001 9 0.072 5±0.001 2*#0.107 5±0.001 6*#0.152 1±0.002 2*#0.215 7±0.003 1*#▼0.214 5±0.003 5*#0.213 4±0.003 2*#0.212 9±0.003 0*#0.211 3±0.003 0*#0.042 0±0.000 7 0.061 4±0.001 2 0.087 0±0.001 2 0.123 6±0.002 5▼0.122 9±0.001 9 0.121 8±0.001 8 0.120 7±0.001 8 0.119 8±0.002 0 0.057 3±0.000 8△0.084 5±0.001 1△0.120 7±0.002 3△0.167 9±0.002 8△▼0.166 8±0.002 4△0.166 1±0.002 4△0.164 8±0.002 5△0.165 2±0.002 6△0.129 3±0.001 8*#★0.184 3±0.002 6*#★0.256 4±0.004 0*#★0.337 9±0.004 3*#★▼0.337 3±0.004 1*#★0.337 5±0.005 0*#★0.336 1±0.004 1*#★0.334 1±0.004 2*#★

表2 不同氯濃度人工唾液中的鉻離子析出量（μg/cm2，±s）

表2 不同氯濃度人工唾液中的鉻離子析出量（μg/cm2，±s）

注：與 0.9%NaCl組相比，*P＜0.05；與 2.0%NaCl組相比，#P＜0.05；與 LRF 鈷鉻合金＋2.0%NaCl組相比，△P＜0.05；與 LRF 鈷鉻合金＋3.0%NaCl組相比，★P＜0.05；與第7天鉻離子析出量相比，▼P＜0.05。

時(shí)間 LRF+0.9%氯離子 LRF+2.0%氯離子 LRF+3.0%氯離子 鑄造+0.9%氯離子 鑄造+2.0%氯離子 鑄造+3.0%氯離子7 d 14 d 21d 28 d 35 d 42 d 49 d 56 d 0.002 3±0.000 1 0.003 2±0.000 1 0.004 6±0.000 2 0.006 4±0.000 2▼0.006 3±0.000 2 0.005 9±0.000 2 0.005 5±0.000 1 0.005 4±0.000 2 0.002 5±0.000 1 0.003 6±0.000 1 0.005 0±0.000 3 0.007 0±0.000 2▼0.006 6±0.000 3 0.006 4±0.000 2 0.006 3±0.000 2 0.005 9±0.000 3 0.004 6±0.000 2*#0.006 8±0.000 2*#0.009 6±0.000 4*#0.013 8±0.000 6*#▼0.013 4±0.000 4*#0.013 0±0.000 4*#0.012 7±0.000 5*#0.012 3±0.000 5*#0.002 7±0.000 1 0.003 9±0.000 1 0.005 7±0.000 2 0.008 0±0.000 3▼0.007 5±0.000 2 0.007 3±0.000 3 0.007 1±0.000 2 0.007 0±0.000 2 0.003 6±0.000 1△0.005 2±0.000 2△0.007 3±0.000 2△0.010 2±0.000 3△▼0.009 8±0.000 3△0.009 5±0.000 3△0.009 1±0.000 4△0.008 9±0.000 3△0.007 5±0.000 4*#★0.011 6±0.000 3*#★0.015 9±0.000 7*#★0.022 7±0.001 2*#★▼0.022 3±0.000 8*#★0.022 1±0.000 6*#★0.021 8±0.000 7*#★0.022 0±0.000 7*#★

2.3 分析 同種方法成形的試件，隨著氯離子濃度升高，樣本中的鈷、鉻離子析出濃度也增高，表1和表2顯示，當(dāng)氯化鈉濃度升高到3.0%時(shí)，兩種合金試件中的鈷、鉻離子析出量增加，與0.9%和2.0%氯化鈉濃度的離子析出量相比，離子濃度差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。在氯離子濃度相同的人工唾液中，LRF Co-Cr合金中的鈷、鉻離子析出量均低于鑄造Co-Cr合金，當(dāng)氯離子濃度為2.0%和3.0%時(shí)的各個(gè)時(shí)間點(diǎn)上，LRF Co-Cr合金中的鈷、鉻離子析出量均低于鑄造Co-Cr合金，兩者的離子濃度差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）；當(dāng)氯離子濃度為0.9%時(shí)兩者的離子濃度差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。隨著時(shí)間的延長(zhǎng)（前4周），鈷、鉻離子析出量逐漸增加，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。

3 討論

口腔是一個(gè)動(dòng)態(tài)的環(huán)境，唾液是稀電解質(zhì)，合金修復(fù)體長(zhǎng)期在口腔中與唾液接觸會(huì)發(fā)生腐蝕并析出金屬離子，引起機(jī)體產(chǎn)生不良的生物反應(yīng)，產(chǎn)生組織細(xì)胞損害甚至造成過(guò)敏、致癌等嚴(yán)重后果[3]?？谇粌?nèi)合金修復(fù)體釋放的金屬離子可使牙齦和牙周出現(xiàn)局部組織不良反應(yīng)，金屬離子析出的量與機(jī)體的反應(yīng)程度呈正相關(guān)[4]。因此，通過(guò)研究合金中的金屬元素析出行為可反應(yīng)合金的抗腐蝕性能。

氯在我們?nèi)粘ｏ嬍持袕V泛存在，由于個(gè)人飲食喜好的不同，口腔唾液中的氯離子濃度也有差別。在嗜好咸食的人群中，其口腔唾液中的氯離子濃度經(jīng)常會(huì)高于常人。有人統(tǒng)計(jì)了各種烹飪食品中的含鹽量可從0.8%～7.2%不等，其中的菜肴類食品含鹽量可達(dá)到1.5%～2.0%[5]。由于氯離子是一種半徑小、活性強(qiáng)的鹵素陰離子，能置換金屬表面的氧原子，與金屬離子結(jié)合后形成可溶性氯化物，使金屬表面的鈍化膜發(fā)生局部溶解，加快金屬的腐蝕。在一定范圍內(nèi)氯化鈉濃度越高，金屬的腐蝕越嚴(yán)重。

因此本試驗(yàn)選擇了在人工唾液中氯化鈉的濃度由正常的0.9%升高到2%和3%（接近海水的濃度）的條件下，采用ICP-MS檢測(cè)鑄造Co-Cr合金和LRF Co-Cr合金在這3種不同氯離子濃度人工唾液中的鈷、鉻離子析出量。從實(shí)驗(yàn)的結(jié)果分析來(lái)看，兩種鈷鉻合金在0.9%氯化鈉濃度的人工唾液中都表現(xiàn)出較低水平的溶出；當(dāng)氯化鈉濃度上升到2%時(shí)，2種鈷鉻合金的離子析出量都增加，鑄造Co-Cr合金離子溶出量約為L(zhǎng)RF Co-Cr合金的1.4倍；當(dāng)氯化鈉濃度上升到3%時(shí)，2種鈷鉻合金的離子析出量都顯著增加，特別是鑄造Co-Cr合金，其中的鈷、鉻離子析出量比0.9%氯化鈉濃度時(shí)的金屬離子析出量高了約3倍?？梢?jiàn)，鑄造Co-Cr合金在高氯環(huán)境中較LRF Co-Cr合金更容易發(fā)生腐蝕而析出金屬離子。

有學(xué)者報(bào)道使用激光快速成形技術(shù)制備的鎳鉻烤瓷合金試件在pH值相同（pH為6.8和3）的人工唾液中，其離子溶出量均比使用同種成分及組成的鑄造鎳鉻合金試件更低[6]。分析其原因，可能是由于兩種合金的制造工藝不同，其微觀組織結(jié)構(gòu)也不同。鑄造合金在制造過(guò)程中容易產(chǎn)生偏析、雜質(zhì)元素加入、形成氣孔和殘余應(yīng)力等多種不易覺(jué)察的缺陷；而激光快速成形技術(shù)是一種新型的金屬加工技術(shù)，在計(jì)算機(jī)的控制下通過(guò)高功率的激光將金屬粉末快速熔融并凝固后可得到全密度和高精度的金屬材料，合金相的結(jié)構(gòu)更均一且組織性能更優(yōu)越，所以利用激光快速成形技術(shù)制造的合金具有更高的電化學(xué)穩(wěn)定性和抗腐蝕性能。

從表1和表2中各時(shí)間段檢測(cè)的鈷、鉻離子濃度來(lái)看，靜態(tài)浸泡的鈷鉻合金離子析出量在第4周時(shí)達(dá)到高峰，然后逐漸下漸，這與國(guó)外學(xué)者Wataha等[7]報(bào)道的“齒科鑄造合金在戴入口腔后的2～4周內(nèi)金屬離子析出的速度最快，4周后其釋放速度明顯減慢”的結(jié)論相一致。國(guó)內(nèi)學(xué)者張榮和等[8]將鎳鉻、鈷鉻和鈦鉻合金烤瓷冠浸泡于人工唾液中達(dá)54周，發(fā)現(xiàn)鈦鉻和鈷鉻合金烤瓷冠中的鉻離子濃度在1～4周逐漸增加，第4周后維持較穩(wěn)定水平，然后逐漸下降，也與本實(shí)驗(yàn)結(jié)論一致。此現(xiàn)象表明合金修復(fù)體在口腔中使用4周左右時(shí)其表面會(huì)逐漸形成鈍化膜，減慢合金的腐蝕。

總結(jié)以上可見(jiàn)，通過(guò)對(duì)不同氯離子濃度人工唾液中兩種鈷鉻合金離子析出濃度的檢測(cè)和比較，可有效地分析和評(píng)價(jià)這2種合金材料的腐蝕行為和耐腐蝕性能。本實(shí)驗(yàn)中，在氯化鈉濃度逐漸增高的人工唾液環(huán)境中，金屬被腐蝕的程度也逐漸增大，但激光快速成形技術(shù)鈷鉻合金在高濃度氯化鈉環(huán)境下的離子析出量明顯低于鑄造鈷鉻合金，表明其具有更優(yōu)異的耐腐蝕性能，在臨床中有更好的應(yīng)用價(jià)值。

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