姜紅強(qiáng)，甄輝，寇艷芹，陳寧清，鄭超，謝昕

浙江省醫(yī)療器械審評中心，浙江 杭州 310009

引言

口腔疾病是影響我國居民健康的常見病，其中齲齒和牙周疾病是最常見的口腔疾病[1]。與貴金屬相比，鎳鉻合金加工性能優(yōu)良、力學(xué)強(qiáng)度高、價格低廉，在口腔修復(fù)領(lǐng)域被廣泛使用[2]。近年來，鎳鉻合金在口腔環(huán)境下金屬離子的析出行為以及對患者的潛在毒性越來越引起國內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注[3-9]。研究發(fā)現(xiàn)，鎳鉻合金義齒由于電化學(xué)反應(yīng)發(fā)生腐蝕后[10]，不僅影響美觀和功能，還可產(chǎn)生不良的生物學(xué)作用，臨床上常表現(xiàn)為炎癥、過敏、牙齦染色等[11-12]。本實驗將鎳鉻烤瓷冠以及不同鉻含量的鎳鉻金屬冠在pH6.8的人工唾液中浸泡特定的時間后，采用火焰原子吸收光譜法測定浸出液中鎳離子的析出量，為鎳鉻合金義齒的生物安全性評價提供一定的參考價值。

1 材料與方法

1.1 實驗材料及設(shè)備

高鉻合金（各元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：Ni 60%～64%，Cr 21%～25%，Mo 10%～12%），低鉻合金（各元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：Ni 69.5%，Cr 5.2%，Cu 13.5%，F(xiàn)e 4.5%，Sn 4.5%）；鎳標(biāo)準(zhǔn)溶液（1000 μg/mL，國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心）；NOV AA 400P原子吸收光譜儀（德國耶拿），DHG-9035AS恒溫干燥箱（上海一恒），DHS-3C精密pH計（上海雷磁），KQ-50DB型數(shù)控超聲波清洗器（昆山超聲儀器）、FA1004分析天平（昆山艾思博格）。

1.2 人工唾液的配置

按照GB/T 18886-2002《紡織品 色牢度試驗 耐唾液色牢度》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，配置1 L實驗用人工唾液。人工唾液中，CH3CH(OH)COOH、H2NCONH2、NaCl、KCl、Na2SO4、NH4Cl的濃度分別為3.0、0.2、4.5、0.3、0.3、0.4 g/L。具體方法如下：用分析天平稱取各種試劑，超純水溶解后，用容量瓶定容到1 L?？谇恢型僖旱膒H值為5.6～7.6，平均值約為6.8[13]，故本實驗用1 mol/L的氫氧化鈉將溶液的pH值調(diào)至6.8，保存在4℃冰箱中備用。

1.3 鎳鉻合金義齒的定制及處理

Collins等[14]報道人口腔中牙齒的平均面積約為45.3 cm2。為了便于估算面積，同時考慮到試驗成本，本實驗選用四分之一口義齒進(jìn)行研究，表面積約為11.33 cm2。被檢樣品共9組，即高鉻金屬冠、低鉻金屬冠、烤瓷冠各3組（圖1）。制備方法：為保證樣品的均一性，由某義齒生產(chǎn)企業(yè)同一技師用同一牙模分別制作四分之一口鉻質(zhì)量分?jǐn)?shù)為22.7%的鎳鉻烤瓷冠以及鉻質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5.2%和22.7%的鎳鉻金屬冠。然后將義齒的內(nèi)表面用環(huán)氧樹脂包埋，僅外表面裸露。包埋好的樣品用無水乙醇和蒸餾水各超聲清洗5 min，自然晾干備用。

圖1 四分之一口義齒

1.4 試驗方法及步驟

取50 mL玻璃瓶9個，徹底清洗晾干，高溫蒸汽滅菌，對每個玻璃瓶進(jìn)行編號并加入50 mL人工唾液，每種鎳鉻合金冠分為A、B、C三個小組分別裝在對應(yīng)的玻璃瓶中（所有樣品的表面均充分暴露在液體環(huán)境中），蓋好瓶蓋放入37℃恒溫干燥箱中保存，每隔一周用塑料鑷子將試樣取出，倒出溶液后玻璃瓶用蒸餾水超聲清洗后，重新添加50 mL新鮮人工唾液繼續(xù)浸泡；浸出液采用原子吸收光譜儀火焰法測試鎳離子的濃度（如超出線性上線，需將浸泡溶液稀釋后再測試）；每個樣品重復(fù)測試三次取平均值。

1.5 標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制

國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心的鎳標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度為1000 μg/mL，用pH 6.8的人工唾液將鎳標(biāo)準(zhǔn)溶液分別稀釋配置成0.5、1、1.5、2及2.5 μg/mL的系列標(biāo)準(zhǔn)溶液，用火焰原子吸收光譜法測其吸光度值，以吸光度值為縱坐標(biāo)、濃度為橫坐標(biāo)繪制出標(biāo)準(zhǔn)曲線（圖2），得到回歸方y(tǒng)=0.1174x+0.0021（R2=0.9987）。結(jié)果表明，鎳離子濃度在0.5～2.5 μg/mL濃度范圍內(nèi)與吸光度呈良好的線性關(guān)系。在選定的測試條件下，檢測所有鎳鉻合金義齒浸出液的吸光度值，用標(biāo)準(zhǔn)曲線即可計算出浸出液中鎳離子的濃度。

圖2 標(biāo)準(zhǔn)曲線

2 研究結(jié)果及分析

2.1 高鉻含量鎳鉻金屬冠在人工唾液中鎳離子的析出行為

鎳鉻金屬冠浸于人工唾液中，由于電化學(xué)反應(yīng)，表面會有金屬離子析出。本實驗對不同鉻含量鎳鉻金屬冠中鎳離子的析出行為進(jìn)行了研究。高鉻含量鎳鉻金屬冠在人工唾液中鎳離子的析出試驗結(jié)果，見圖3和圖4。從圖3可以看出，高鉻金屬冠鎳離子的析出速率隨著時間的推移先增加再降低，第 1 周為 0.44 μg/cm2，于第 2 周達(dá)到峰值 2.11 μg/cm2，之后逐漸下降，于第8周后幾乎不再析出，這與國外Wataha等[15]報道的齒科鑄造合金冠在戴入口腔后2～4周內(nèi)釋放金屬離子的速度最快的結(jié)論相一致。圖4顯示隨著時間的推移高鉻金屬冠在人工唾液中析出的鎳離子總量，前5周鎳離子的累積效應(yīng)比較明顯，達(dá)到了5.37 μg/cm2，后5周鎳離子的總量增長緩慢，第8周趨于穩(wěn)定，10周后的最終析出量為6.13 μg/cm2。高鉻金屬冠鎳離子最大析出量遠(yuǎn)低于CFDA發(fā)布的《義齒制作用合金產(chǎn)品注冊技術(shù)審查指導(dǎo)原則》的規(guī)定：在（37±1）℃，（7.0±0.1）d釋放到指定溶液中的總金屬離子不超過 200 μg/cm2。

圖3 高鉻金屬冠鎳離子的析出速率

圖4 高鉻金屬冠鎳離子析出總量

2.2 低鉻含量鎳鉻金屬冠在人工唾液中鎳離子的析出行為

低鉻含量鎳鉻金屬冠在人工唾液中鎳離子的析出試驗結(jié)果，見圖5和圖6。由圖5可知，在本實驗檢測周期內(nèi)（8周），低鉻合金組鎳離子的析出速率呈先上升后下降再上升的趨勢。在第3周的時候出現(xiàn)第一個高點255.87 μg/cm2，然后析出速率呈下降趨勢，這也符合鎳鉻合金冠在口腔中鎳離子析出速率的變化規(guī)律，與圖4的變化趨勢也比較一致。但從第6周開始析出速率又呈現(xiàn)快速上升趨勢，第8周已經(jīng)達(dá)到1152.6 μg/cm2。取出樣品觀察，表面出現(xiàn)明顯的腐蝕斑，電化學(xué)腐蝕的程度較為嚴(yán)重，見圖7。低鉻含量鎳鉻金屬冠的鎳離子析出量顯著高于高鉻組，說明鉻含量對鎳離子在人工唾液中的析出行為產(chǎn)生直接影響。這可能是因為高鉻合金義齒在燒結(jié)的過程中形成連續(xù)的Cr2O3保護(hù)膜，使其鈍化，能阻止鎳離子的析出，具有更好的耐腐蝕性。低鉻合金義齒，在燒結(jié)的過程中未形成致密連續(xù)的Cr2O3保護(hù)膜，與高鉻合金相比易發(fā)生腐蝕，有相對多的鎳離子從合金樣品中析出。當(dāng)形成圖7中的腐蝕斑后，由于缺少了Cr2O3保護(hù)膜的作用，鎳離子析出速率急劇增大。圖6顯示了鎳離子累積析出量的變化，前6周持續(xù)緩慢增加，第6周時達(dá)到886.57 μg/cm2，到第7和第8周累積析出量高達(dá)1820.02 μg/cm2和 2972.62 μg/cm2，約是高鉻含量鎳鉻金屬冠的500倍。

圖5 低鉻金屬冠鎳離子的析出行為

圖6 低鉻金屬冠鎳離子析出總量

圖7 低鉻金屬冠腐蝕斑

2.3 鎳鉻烤瓷冠在人工唾液中鎳離子的析出行為

金屬烤瓷冠是目前常用的齒科修復(fù)材料之一，其中鎳鉻烤瓷冠成本低廉，在臨床領(lǐng)域被廣泛使用，本實驗對鎳鉻烤瓷冠在人工唾液中鎳離子的析出行為進(jìn)行研究。在檢測周期內(nèi)（8周），鎳鉻烤瓷冠浸出液中鎳離子的濃度始終低于本實驗儀器檢出限，相較于鎳鉻金屬冠，烤瓷冠鎳離子的析出量顯著降低，這與劉春秀等[16]的研究結(jié)果一致。由此可見，在本試驗條件下，烤瓷層對鎳鉻金屬冠在唾液中的金屬離子析出有著較好的阻隔作用。這與本實驗選擇的樣品也有關(guān)系，定制樣品時只要求加工企業(yè)根據(jù)牙模制作，烤瓷粉完全覆蓋金屬內(nèi)冠，未考慮頸緣貼合度[17]，樣品烤瓷牙與牙齦接觸部分仍有一定的瓷粉厚度。更長時間內(nèi)鎳離子的析出、刷牙以及烤瓷層部分破損（如咀嚼）之后的析出行為，還有待進(jìn)一步的研究。

3 討論

鎳鉻合金在口腔唾液環(huán)境下會發(fā)生電化學(xué)腐蝕，析出的鎳離子會影響合金產(chǎn)品的生物相容性。因此，鎳鉻烤瓷冠及金屬冠中鎳離子析出的研究具有一定的臨床參考價值。本研究結(jié)果顯示，不同鉻含量的鎳鉻金屬冠在pH6.8的人工唾液中鎳離子的析出量差異較大，含鉻質(zhì)量分?jǐn)?shù)為22.7%的高鉻金屬冠在人工唾液中浸泡2～4周左右，鉻含量的析出速率達(dá)到高峰，其后析出速率逐漸變緩，最終累積析出量約為6.13 μg/cm2。含鉻質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5.2%的低鉻金屬冠在人工唾液中鎳離子的析出量顯著高于高鉻合金組，并且鎳離子的析出量在檢測周期內(nèi)持續(xù)增加。因此，與質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5.2%的低鉻合金相比，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為22.7%的高鉻合金更適合用于義齒的鑄造。目前低鉻含量的鎳鉻合金在義齒加工中的應(yīng)用比例已大幅降低，通過國家食品藥品監(jiān)督管理總局網(wǎng)站進(jìn)行齒科鎳基合金查詢，可以發(fā)現(xiàn)有注冊證的生產(chǎn)企業(yè)只有10家，而且鎳鉻合金的鉻含量大于5%，有些甚至達(dá)到了20%～25%。與鎳鉻金屬冠相比，在烤瓷層的隔離下，鎳鉻烤瓷冠在人工唾液中的鎳離子析出量極少，相對具有更好的生物安全性。本實驗條件與真實口腔環(huán)境存在一定差異，因此后續(xù)的研究有待進(jìn)一步完善。