韓 菲，陳 晨，楊家雪，石 煒，景雙林，謝海峰

磷酸酸蝕是牙釉質(zhì)粘接前的表面處理經(jīng)典程序[1-3]。然而酸蝕-沖洗技術(shù)存在操作費(fèi)時(shí)，處理后易重新污染等缺點(diǎn)[4]。在此背景下，自酸蝕粘接劑被開始應(yīng)用于牙釉質(zhì)的粘接，其中包含了酸性單體實(shí)現(xiàn)牙釉質(zhì)的脫礦和調(diào)節(jié)，而無需進(jìn)行磷酸酸蝕預(yù)處理，因此能縮短工作時(shí)間和降低技術(shù)敏感性[5-6]。由于自酸蝕粘結(jié)劑的酸性比磷酸低，被質(zhì)疑是否能提供足夠的牙釉質(zhì)脫礦能力[7]。目前關(guān)于酸蝕-沖洗和自酸蝕粘結(jié)系統(tǒng)對牙釉質(zhì)與樹脂間粘接強(qiáng)度的影響已有研究，但關(guān)于不同酸蝕時(shí)間和不同表面處理的牙釉質(zhì)表面粗糙度和表面形貌的研究較少。本實(shí)驗(yàn)的目的即探討磷酸酸蝕不同時(shí)間以及不同磷酸酯單體預(yù)處理牙釉質(zhì)表面粗糙度和微觀形態(tài)的影響。

1 材料與方法

1.1 材料

經(jīng)南京醫(yī)科大學(xué)倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，征得個(gè)人知情同意后從南京醫(yī)科大學(xué)附屬口腔醫(yī)院收集7顆新鮮拔除的無齲人類第三磨牙，保存在4 ℃ Hanks平衡鹽溶液中，并在1個(gè)月內(nèi)使用。使用低速切割機(jī)(Buehler公司，美國)在流水狀態(tài)下將牙齒沿釉牙骨質(zhì)界分開，去除所有牙根。將牙冠在牙體長軸方向沿近遠(yuǎn)中向切開，制備成19個(gè)相同規(guī)格(3 mm×3 mm×2 mm)的牙釉質(zhì)樣本，使用鎢鋼車針(FG7664，美國)進(jìn)行表面高度拋光。選取7個(gè)牙釉質(zhì)樣本分別接受以下表面處理：對照組：不進(jìn)行進(jìn)一步處理(Ctr)；酸蝕組：分別使用35%磷酸(格魯瑪，德國)酸蝕3 s(Etch3組)、15 s(Etch15組)、30 s(Etch30組)、60 s(Etch60組)；磷酸酯單體調(diào)節(jié)組：按照廠家推薦，分別涂抹含甘油磷酸二甲基丙烯酸酯(glycerol phosphate dimethacrylate，GPDM)的Optibond Versa (OV， Kerr，美國)的預(yù)處理劑(OV組)和含10- 甲基丙烯酰氧癸二氫磷酸酯(10-Methacryloyloxydecyl dihydrogen phosphate，10-MDP)的Tetric N Bond Universal (TNBU，義獲嘉，列支敦士登)(TNBU組)各20 s，吹勻，自然揮發(fā)20 s。

在沒有光固化的情況下，OV和TNBU組用丙酮和去離子水交替清洗，去除殘留單體。所有樣本在乙醇水溶液中逐級(jí)脫水。干燥后備用。

1.2 掃描電鏡表面形貌觀察

將各組經(jīng)過表面處理的牙釉質(zhì)樣本進(jìn)行濺射鍍金，使用掃描電子顯微鏡(TESCAN， MAIA3，捷克)在真空狀態(tài)下，工作電壓為5 kV，工作距離為8 mm下進(jìn)行微觀形態(tài)學(xué)觀察，放大倍數(shù)分別在2 000和 10 000倍。

1.3 表面粗糙度測定

剩余12個(gè)牙釉質(zhì)樣本，分為4組(n=3)，分別進(jìn)行鎢鋼車針拋光、35%磷酸酸蝕15 s、OV預(yù)處理劑和TNBU表面處理，使用表面輪廓儀(Contour GT-X 3D optical microscope，Bruker公司，美國)進(jìn)行表面粗糙度(Ra)的測定。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

記錄各組的粗糙度值，通過正態(tài)分布和方差齊性檢驗(yàn)后，采用單因素方差分析比較不同表面處理因素對牙釉質(zhì)表面粗糙度的影響。LSD檢驗(yàn)進(jìn)行組間比較。統(tǒng)計(jì)軟件為SPSS 22.0(IBM SPSS Inc，美國)，顯著性為0.05。

2 結(jié) 果

2.1 表面形貌

根據(jù)掃描電鏡觀察(圖1～3)，經(jīng)過鎢鋼車針拋光的牙釉質(zhì)表面可見車針打磨的清晰劃痕。低倍視野下，用磷酸酸蝕3 s的牙釉質(zhì)表面可見較明顯的魚鱗狀排列的釉柱，高倍視野下可以觀察到釉柱結(jié)構(gòu)輕度溶解，釉柱間質(zhì)輕微暴露。磷酸酸蝕15 s的牙釉質(zhì)表面在低倍視野下觀察到由于釉柱溶解而顯示出明顯的蜂窩狀圖案，高倍視野下表現(xiàn)出類似于觸須樣的結(jié)構(gòu)。磷酸酸蝕30 s的釉柱結(jié)構(gòu)在低倍視野下表現(xiàn)出比酸蝕15 s相對平坦、聚合的圖案，高倍視野下可觀察到釉柱結(jié)構(gòu)輕微塌陷，釉柱間隙較酸蝕15 s增大。磷酸酸蝕60 s的牙釉質(zhì)表面在低倍視野下觀察到的釉柱排列方式發(fā)生了變化，部分釉柱結(jié)構(gòu)不再立體，高倍視野下可觀察到釉柱結(jié)構(gòu)明顯塌陷,釉柱間隙較酸蝕30 s明顯增大且大小不一。OV預(yù)處理劑處理過的牙釉質(zhì)表面在低倍視野下劃痕明顯消失，高倍視野下可以觀察到明顯的釉柱邊界。TNBU未見明顯的釉柱蝕刻表現(xiàn)，劃痕明顯。

A： ×2 000；B: ×10 000

2.2 表面粗糙度

不同處理方式后牙釉質(zhì)平均表面粗糙度(Ra)及標(biāo)準(zhǔn)差如表1所示。統(tǒng)計(jì)分析顯示：Etch15組的Ra值最高，TNBU組的Ra值最低，用磷酸處理牙釉質(zhì)產(chǎn)生的表面粗糙度顯著大于Ctr組、OV組和TNBU組(P<0.001)，OV組明顯高于TNBU組(P=0.032)，OV組和TNBU組都顯著高于對照組(P<0.001)。圖4～7為經(jīng)過鎢鋼車針拋光(Ctr)、35%磷酸酸蝕15 s(Etch15)、OV預(yù)處理劑、TNBU處理過的牙釉質(zhì)表面的典型三維圖像。

A、a: 酸蝕3 s；B、b：酸蝕15 s；C、c: 酸蝕30 s;D、d: 酸蝕60 s。A、B、C、D： ×2000； a、b、c、d: ×10 000

A、a: Optibond Versa預(yù)處理劑；B、b: Tetric N Bond Universal, A、B: ×2 000； a、b: ×10 000

表1 牙釉質(zhì)表面粗糙度

圖4 鎢鋼拋光處理后牙釉質(zhì)表面三維形貌圖

圖5 35%磷酸酸蝕15 s后牙釉質(zhì)表面三維形貌圖

3 討 論

牙釉質(zhì)是人體內(nèi)最堅(jiān)硬的組織，由92%～96%的無機(jī)物以及4%的有機(jī)物組成。無機(jī)物質(zhì)的主要成分是羥基磷灰石晶體[8-9]。牙釉質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)由排列成棱柱或棒狀，大致垂直于釉牙本質(zhì)界的釉柱組成[10]。1955年，Buonocore引入了對牙釉質(zhì)進(jìn)行磷酸蝕刻以將丙烯酸類樹脂粘接到酸蝕表面的概念，認(rèn)為適當(dāng)?shù)难烙再|(zhì)表面粗糙結(jié)構(gòu)對于在粘接劑和牙釉質(zhì)之間建立持久的粘結(jié)非常重要[11-12]。

圖6 Optibond Versa預(yù)處理劑處理后牙釉質(zhì)表面三維形貌圖

圖7 Tetric N Bond Universal處理后牙釉質(zhì)表面三維形貌圖

酸蝕-沖洗模式是牙釉質(zhì)-樹脂粘結(jié)的傳統(tǒng)方式，也是當(dāng)前應(yīng)用最廣泛的方式。磷酸蝕刻會(huì)溶解牙釉質(zhì)羥基磷灰石晶體，并在表面形成多孔的固位結(jié)構(gòu)，從而增加表面粗糙度和表面自由能。酸蝕-沖洗模式獲得粘接力的來源即依賴于酸蝕的釉柱和羥基磷灰石晶體結(jié)構(gòu)與滲入、包裹的粘接樹脂聚合后形成的微樹脂突[2]。酸蝕技術(shù)最初應(yīng)用于牙釉質(zhì)時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)的酸蝕時(shí)間為60 s，但后來的研究發(fā)現(xiàn)，15 s的磷酸酸蝕已能為牙釉質(zhì)表面提供足夠的微機(jī)械固位力，進(jìn)一步酸蝕或許可使牙釉質(zhì)表面粗糙度(Ra)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的增加，但形態(tài)特征和表面積并沒有明顯變化[11，13]。牙釉質(zhì)-樹脂的粘結(jié)耐久性并不與磷酸酸蝕時(shí)間存在相關(guān)性[14]，過度延長的磷酸酸蝕時(shí)間并不能提高牙釉質(zhì)-樹脂的剪切粘結(jié)強(qiáng)度[3]。因此，本研究中只測量了酸蝕15 s這一推薦的磷酸酸蝕時(shí)間，因其已能夠代表磷酸酸蝕實(shí)現(xiàn)牙釉質(zhì)表面粗糙度的較好狀態(tài)，并將此作為對照，評(píng)價(jià)磷酸酯單體包含的粘接產(chǎn)品調(diào)節(jié)牙釉質(zhì)時(shí)獲得表面粗糙度的優(yōu)劣。

本研究中的不同磷酸酸蝕時(shí)間的牙釉質(zhì)表面形貌觀察結(jié)果顯示，酸蝕牙釉質(zhì)3 s即可見釉柱結(jié)構(gòu)輕度溶解，釉柱間質(zhì)輕微暴露，酸蝕15 s的牙釉質(zhì)表面則表現(xiàn)出由于釉柱溶解而明顯的蜂窩狀圖案。這些現(xiàn)象與以往的研究[15]是一致的。酸蝕30 s的釉柱結(jié)構(gòu)則出現(xiàn)輕微塌陷，釉柱間隙較酸蝕15 s者增大。酸蝕60 s的釉柱結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出明顯的塌陷,釉柱間隙也較酸蝕30 s時(shí)明顯增大。這可能是因?yàn)樗嵛g時(shí)間過長而破壞了蜂窩狀的有利于微機(jī)械嵌合的釉柱結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)顯然不利于牙釉質(zhì)-樹脂的粘結(jié)強(qiáng)度和耐久性。

由于自酸蝕粘接系統(tǒng)產(chǎn)生的牙釉質(zhì)表面與用磷酸處理的牙釉質(zhì)表面明顯不同[16-17]，磷酸酸蝕被認(rèn)為使粘結(jié)樹脂能夠比未酸蝕和自酸蝕粘結(jié)劑處理的牙釉質(zhì)表面滲透得更深入[18]，所以自酸蝕粘結(jié)劑與牙釉質(zhì)產(chǎn)生的粘結(jié)力被質(zhì)疑可能不如酸蝕-沖洗系統(tǒng)持久[19]。使用磷酸酸蝕可以明顯改變牙釉質(zhì)表面特性，與磷酸酸蝕相比，自酸蝕粘結(jié)劑對牙釉質(zhì)的蝕刻能力則主要取決于所含的酸性功能單體的性質(zhì)。有研究證實(shí)，10-MDP對牙釉質(zhì)的脫礦能力相對于磷酸酸蝕較差，導(dǎo)致晶體間粘結(jié)樹脂浸潤較淺，微樹脂突形成較少[20]。本研究中使用兩種粘結(jié)劑Optibond Versa 和Tetric N Bond Universal分別代表兩種功能單體GPDM和10-MDP對牙釉質(zhì)的蝕刻能力，兩者成分的主要差別是TNBU含有D3MA(decandiol dimethacrylate)和MCAP(methacrylated carboxylic acid polymer)。到目前為止，沒有證據(jù)顯示10-MDP與羥基磷灰石的脫礦及結(jié)合能力會(huì)受TNBU中D3MA和MCAP成分的影響。本研究中，高倍視野下的掃描電鏡觀察顯示，與經(jīng)典的磷酸酸蝕15 s在牙釉質(zhì)表面暴露出的典型蝕刻圖案相比，OV預(yù)處理劑處理20 s的牙釉質(zhì)表面雖然沒有顯示出跟前者一樣典型的蜂窩狀結(jié)構(gòu)，但是仍然暴露出一些釉柱結(jié)構(gòu)，證實(shí)了鎢鋼車針制備的牙釉質(zhì)表面劃痕大部分被溶解，釉柱輪廓輕微暴露，部分被單體鈣鹽沉積所遮擋，最接近于磷酸酸蝕3 s時(shí)的效果。而TNBU與牙釉質(zhì)相互作用時(shí)，在高倍鏡下仍可觀察到明顯劃痕，說明其蝕刻效果低于OV。這一現(xiàn)象主要是歸因于OV預(yù)處理劑中的酸性單體GPDM(pH=1.6)對釉柱的蝕刻能力雖然低于酸蝕組(pH<0.5)，但是仍然產(chǎn)生了實(shí)現(xiàn)微機(jī)械嵌合力所需要的表面微觀形態(tài)。TNBU所含的10-MDP(pH介于2.5～3.0)對牙釉質(zhì)的蝕刻能力低于OV，所以推測提供的微機(jī)械固位力也低于OV。以往研究認(rèn)為，含GPDM的自酸蝕粘結(jié)劑比含10-MDP的呈現(xiàn)出更多更深的蝕刻凹坑狀結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)都被粘結(jié)樹脂滲透，緊密包圍著暴露的羥基磷灰石晶體，在牙釉質(zhì)釉柱之間形成了豐富的微觀和宏觀樹脂突[20]。這與本研究的結(jié)果是一致的。在本研究中，表面粗糙度分析結(jié)果也支持掃描電鏡的觀察結(jié)果。酸蝕15 s獲得了最高的牙釉質(zhì)表面粗糙度，其次是OV和TNBU，均高于對照組，因此，磷酸酸蝕在獲得足夠的牙釉質(zhì)脫礦深度上仍是具有更大優(yōu)勢的。同時(shí)，OV預(yù)處理所表現(xiàn)出的脫礦深度明顯大于TNBU，說明了磷酸酯單體的pH值對牙釉質(zhì)表面的脫礦能力有關(guān)鍵作用。

通過當(dāng)前的研究結(jié)果可以推論：牙釉質(zhì)粘結(jié)推薦酸蝕-沖洗模式，磷酸酸蝕牙釉質(zhì)時(shí)間以15 s為宜。經(jīng)過磷酸酸蝕和應(yīng)用磷酸酯單體包含的預(yù)處理劑調(diào)節(jié)均可以改變牙釉質(zhì)表面特性，增加表面粗糙度，但磷酸酯單體GPDM對牙釉質(zhì)的蝕刻能力和脫礦深度均高于10-MDP，提示相應(yīng)的自酸蝕粘結(jié)劑可能更利于牙釉質(zhì)-樹脂的粘結(jié)效果。