樹脂牙本質(zhì)粘接形成的動力學(xué)研究.pdf

1、牙科復(fù)合樹脂因其逼真的美學(xué)效果及優(yōu)良的生物相容性，是目前最為常見的修復(fù)材料，廣泛應(yīng)用于臨床牙齒缺損的修復(fù)治療中。但是復(fù)合樹脂因聚合反應(yīng)而產(chǎn)生的收縮現(xiàn)象，能破壞修復(fù)體的界面穩(wěn)定性，造成樹脂與牙體組織的脫粘接，進而引發(fā)繼發(fā)齲等并發(fā)癥，甚至導(dǎo)致最終的修復(fù)失敗。
　　事實上在光固化過程中，樹脂的聚合收縮與界面粘接形成之間存在激烈的競爭：隨聚合反應(yīng)而生成的收縮應(yīng)力，與復(fù)合樹脂借助粘接劑與牙本質(zhì)逐步建立的粘接力共同作用于結(jié)合界面，互為拮抗。因

2、此要想完全避免脫粘接的發(fā)生，粘接強度的最終值及其形成速率均應(yīng)高于收縮應(yīng)力的最大值及其發(fā)展速率。然而，以往人們大多只關(guān)注提高最終粘接強度及減小收縮應(yīng)力，忽視了粘接形成速率在這場競爭中的重要作用。
　　因此，本課題旨在探究光固化過程中，樹脂牙本質(zhì)粘接形成的速率，闡明其可能的影響因素，并建立能夠預(yù)測粘接形成的理論模型。為進一步保障樹脂牙本質(zhì)結(jié)合界面的完整性提供理論依據(jù)。
　　本課題主要分為以下三個部分：
　　1、固化樹脂-牙

3、本質(zhì)粘接形成的動力學(xué)研究
　　為了排除樹脂本身固化過程中理化性質(zhì)的復(fù)雜變化，簡化實驗?zāi)Ｐ?。本課題首先建立了已固化樹脂牙本質(zhì)粘接復(fù)合體。主要方法為：將牛切牙制備成規(guī)則的長方體牙本質(zhì)試件。在垂直于牙本質(zhì)小管的試件表面涂布粘接劑，并固化。選取常規(guī)復(fù)合樹脂材料（Z250）及可單次大塊充填的樹脂材料（Bulk Fill）作為研究對象。利用模具將兩種樹脂分別固化為具有一定厚度的樹脂塊。牙本質(zhì)與固化樹脂塊間，借助一薄層（厚度約0.2mm）未固化

4、樹脂（與已固化樹脂塊相同材料）構(gòu)成固化樹脂牙本質(zhì)粘接復(fù)合體。光固化燈以一定功率由樹脂端照入，由于未固化樹脂層較薄，因此在粘接形成過程中，界面的實際光照功率可近似看作恒定。
　　利用單軸拉伸實驗，測試不同固化時間點時復(fù)合體的粘接強度，并借助理論模型來描述粘接形成的速率。改變已固化樹脂層厚度及光固化燈的初始功率，獲得不同條件下，粘接的形成速率，探究其主要的影響因素。利用光密度儀檢測各組試件界面光照功率。通過掃面電鏡定量分析牙本質(zhì)試件斷

5、面形貌隨固化時間的變化過程。
　　結(jié)果表明：粘接強度隨固化時間呈現(xiàn)出非線性增長趨勢，并遵循公式：S=S(1exp(αt))的描述，其中 Smax為最終粘接強度，α可看作粘接形成的速率。固化初期，試件斷裂面完全被樹脂及粘接劑覆蓋，隨著固化進行，斷裂面上可見牙本質(zhì)暴露，并且其暴露比例隨固化逐漸增大。
　　隨著固化樹脂層的增厚，界面實際光照功率降低，粘接形成速率逐漸減緩。試件斷裂面上，牙本質(zhì)首次暴露的時間也隨之延后。當兩種樹脂材料

6、厚度相同時，Bulk Fill樹脂因具有較好的透光性，其試件粘接界面光照功率相對較高，粘接形成速率高于Z250試件，牙本質(zhì)首次暴露時間也較早。而當兩種材料具有相近的界面光照功率時，粘接形成速率及牙本質(zhì)首次暴露的時間點也較為接近。這表明在界面光照功率隨固化恒定的測試模型中（固化樹脂牙本質(zhì)粘接復(fù)合體），粘接形成速率主要隨著界面光照功率的增大而加速，直至本測試體系下的最大速率（0.6 s-1）。
　　2、未固化樹脂-牙本質(zhì)粘接形成的動力

7、學(xué)研究
　　基于以上簡化模型的實驗基礎(chǔ)，本部分模擬臨床實際情況，建立未固化樹脂牙本質(zhì)粘接復(fù)合體，將樹脂本身固化對粘接形成造成的影響納入到研究中，闡明整個復(fù)合體粘接形成的動力學(xué)特性。主要方法為：再次制備同樣尺寸的牙本質(zhì)試件，在其表面涂布并預(yù)先固化粘接劑。同樣以Z250及Bulk Fill為研究對象，將一定厚度的未固化樹脂與牙本質(zhì)試件粘接，構(gòu)成未固化樹脂牙本質(zhì)粘接復(fù)合體。其中未固化樹脂隨光照固化過程中，粘接界面的光照功率會發(fā)生一定改變

8、，并非恒定。
　　通過不同固化時間的拉伸測試及理論模型描述相結(jié)合的方法，探究未固化樹脂牙本質(zhì)復(fù)合體粘接形成的速率。利用光密度儀檢測各組試件界面光照功率隨固化的變化過程。通過掃面電鏡定量分析牙本質(zhì)試件斷面形貌隨固化的變化規(guī)律。
　　結(jié)果顯示：粘接強度隨固化也呈現(xiàn)出類似上述模型的非線性增長趨勢，并遵循公式：S=S(1exp(αt))的描述。當兩種材料厚度相同時，雖然Bulk Fill始終具有較高的界面光照功率，但是其樹脂基質(zhì)含量

9、較多，機械強度低于Z250樹脂，因此在粘接形成的早期，由于樹脂強度不足而造成的內(nèi)聚破壞，延緩了復(fù)合體整體的粘接形成，抵消了界面光照功率高的優(yōu)勢，使得復(fù)合體整體的粘接形成速率及牙本質(zhì)首次暴露的時間點均與Z250組相似。同理，當兩種材料具有相似的界面光照功率時，Z250組試件粘接形成的速率要反而高于Bulk Fill組，牙本質(zhì)的首次暴露也較早。表明在界面光照功率隨固化而改變的測試模型中（未固化樹脂牙本質(zhì)粘接復(fù)合體），其整體粘接形成速率受界面

10、光照功率及樹脂機械強度雙重因素的影響。
　　在本實驗采用的測試體系下，兩種樹脂材料與牙本質(zhì)的最終粘接強度均約為12 MPa，且界面需獲得高于2 J/cm2的光能密度才能達到此強度。同時，樹脂牙本質(zhì)復(fù)合體粘接的形成并不遵循能量相互性原理。因此，在界面達到其最終粘接強度前，獲得同等能量條件下，界面光照功率越高，此時粘接強度越低。
　　3、樹脂-牙本質(zhì)粘接形成預(yù)測模型的建立
　　基于以上大量的測試數(shù)據(jù)，可獲得樹脂透光性、界面

11、光照功率及瞬時粘接強度等參數(shù)的相關(guān)函數(shù)關(guān)系，并以此建立能夠預(yù)測粘接形成的理論模型。主要建模思路：根據(jù)界面實際光照功率推算出實際接收的光能以及相應(yīng)的能量利用率，進而估算界面的瞬時粘接強度。綜合各固化時間點的瞬時粘接強度，獲得粘接形成的整體過程。
　　結(jié)果表明：根據(jù)樹脂層厚度、樹脂透光性及固化初始功率等具體參數(shù)，此模型能夠較為準確的預(yù)測出瞬時粘接強度以及整個粘接形成過程。
　　綜上所述，樹脂牙本質(zhì)粘接形成的整體速率由界面光照功率