玻璃离子水门汀对牙齿的粘接性综述外文翻译资料

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玻璃离子水门汀对牙齿的粘接性综述

John W. Nicholson

摘要：本篇综述涵盖了传统和树脂改性的玻璃离子水门汀对牙釉质和牙本质的粘接作用。传统玻璃离子水门汀和树脂改性玻璃离子水门汀广泛应用于现代牙科，研究表明它们能与牙齿的矿物紧密结合，有实验显示聚合物的羧酸基团与牙齿矿物质中的钙离子之间存在直接化学键合。随着时间的推移，传统的玻璃离子水门汀已被证明能与牙本质形成富含离子的界面区域，这可能就是玻璃离子水门汀与牙的粘接具有高耐久性的原因。本文还简要讲述了几个玻璃离子水门汀的粘接作用用于临床应用的例子，如ART，V类型腔修补物和窝沟密封剂。

关键词：粘接，玻璃离子水门汀，牙科，牙，牙釉质，牙本质

1.介绍

多年来，修复龋齿都是使用银汞合金[1]。银汞合金材料的优点是价格低廉，容易保存，且在临床使用中经久耐用[2]。但是，它一点都不美观。用它修补过的牙齿是一种难看的银色，并且在视觉上显得很突兀。它还有一个缺点，那就是牙医要把相对大量的健康的牙齿组织取出来，从而形成一个能够支撑固定材料的保留腔形状[3,4]。为了克服这些难点，美容材料越来越多的应用于牙科诊所[5]。这些材料是保守的（即允许保留更多的天然牙齿材料），并且它们通常与天然牙齿的颜色和半透明度相匹配。

两大类材料被认为是具有美观性的，即复合树脂和玻璃离子水门汀[4]。这就是本文的主题。本文的重点描述玻璃离子水门汀的固有粘接性及其机制，以及这种粘接作用的临床应用。

2.背景

传统的玻璃离子水门汀是1972年第一次被Wilson和Ken发现的酸基材料[6]。玻璃离子水门汀由聚丙烯酸或丙烯酸/马来酸共聚物水溶液与具有碱性的玻璃粉末组分反应形成。

这种玻璃通常是钙氟硅铝酸盐玻璃，但锶基玻璃也可用于临床。这些玻璃是复杂的材料，不仅含有大量的成分（见表1），而且还可能表现出起码部分相分离[7]。

表1 典型玻璃离子水门汀（G338）的组成

在临床中，粉末和液体混合在一起形成坚硬的糊状物，并且该糊状物通过发生酸碱反应而逐渐硬化。酸侵蚀玻璃，导致离子（Ca² 和Al³ ）被释放。这些离子交联聚链烯酸链[8,9]。

金属离子的交联和聚烯酸酯分子的中和综合作用的结果是水门汀硬化[10]。这些反应是在短时间内完成的，通常是混合2-5分钟，然后就形成水门汀了。

新制的水门汀还不能完全应用于临床服务。它很容易通过其不成熟的外表面进行水交换。这意味着它可以变干，这一过程被认为是造成水门汀表面微裂缝的形成和难看的白垩状外观的形成的原因[11]。另外，它也可以吸收水分，随着网络形成离子的潜在流失并伴随着膨胀的发生，这也可能导致微裂纹的发展[8]。可以用一层凡士林或清漆覆盖新制得的水门汀来防止水的流动，从而防止白垩状外观的出现[12]。

后期缓慢的反应随着时间的推移而持续。这个像是包含了各种各样反应的过程通常叫做成长期[10]。这一过程包括随着时间的推移，离子交联的增加[13]。此外，还包括水门汀中结合水的比例的增加，这归因于离子周围的配位点或中和的聚阴离子分子周围的配位点对水具有更大的约束力。也有一些现象表明硅玻璃颗粒表面形成了硅烷醇基团，这是一个涉及Si-O-Si基团水解的过程[14]。也有证据显示，离子贫化的玻璃会形成某种无机网状结构[15]，可能包含后者的磷酸盐基团[16]。最近终于有人提出混合过程中被困在水门汀中的孔隙的大小随着时间的推移而减小[17]，但观察到的这种孔径缩小的机理尚不清楚。

这些成长期步骤的改变导致了玻璃离子水门汀性能的改变。具体而言，压缩和径向的拉伸强度随着时间的推移而增加，不仅能从聚合物(丙烯酸)中得到水门汀，并且还提高了其半透明度。玻璃离聚物的性质差异很大，但必须达到相关ISO标准中规定的最低要求[18]。ISO标准如表2所示。

表2 临床级别玻璃离子水门汀物理性能要求ISO[18]

玻璃离子水门汀的发展之一是高粘度版本[19]，该版本在20世纪90年代中期问世，它比早期的玻璃离聚物成型更快。这个特点被一些作者称为具有粘性或凝聚性[19]，高粘度版本的玻璃离子水门汀最初被开发用于非创伤性修复治疗（ART）技术[20]。该应用特别利用了玻璃离聚物的粘接力，这些会在本文后面进行介绍。

在现代临床实践中广泛应用的玻璃离子聚合物家族的第二重要成员是树脂改性玻璃离聚物。该材料最初于1991年作为衬垫/基材引入[21]，其中包括可聚合单体，甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)作为附加组分。此外，可以通过加入聚合引发剂使HEMA进行加成聚合。这些引发剂通常是光活化的，所以树脂改性玻璃离聚物的大多数品牌都是可光固化的[21]。

在树脂改性玻璃离聚物中，HEMA聚合反应增强了酸碱反应[22,23]。简单树脂改性玻璃离离子水门汀材料只包含玻璃离聚物（玻璃，聚烯酸和水）以及HEMA的这些常规组分。当然，更复杂的树脂改性玻璃离子水门汀也已经被开发出来，其中包括聚烯酸被用乙烯基替代的侧链改性，而因此能参与加成聚合反应。总的来说，由于这些材料能够通过酸碱反应进行凝固，所以它们保留了作为玻璃离子水门汀的基本性质[22]。

树脂改性玻璃离聚物具有与传统玻璃离聚物相似的机械性能。它们也表现出对牙釉质和牙质层的固有粘接力。由于HEMA能从固定材料中释放出去一些，所以存在HEMA的树脂改性玻璃离聚物与传统的玻璃离聚物相比具有较差的生物相容性[24]，但是这一点在临床文献中不经常被认识到。

传统玻璃离聚物和树脂改性玻璃离子聚合物都被用于相对较小的腔体制备中，这利用了它们良好的固有粘接力。它们也用于需要良好粘接力的修补中，例如V级空腔[25]。本文的其余部分主要关注其粘接性能。

2.1.表面预处理

将修复性牙科材料粘接到牙齿上是多年来广泛研究的重要课题。与牙本质粘接被认为是一个特殊的挑战，因为这种组织含有比牙釉质更多的水，并且能用来粘接的矿物相也更少。牙本质的结构中贯穿着充满流体的小管，小管中提供的水分可能破坏水门汀和牙齿之间的界面[26]。两种类型的玻璃离聚物都具有亲水性的优点，所以它们能润湿刚切割的牙本质表面并具有耐久粘接的能力。

当切割牙齿后，牙齿表面覆盖着一层被称为涂抹层的薄层碎片[27]。该层的厚度为1-2毫米，并与下层的牙本质上十分紧密地附着在一起。涂抹层是一种与牙本质或牙釉质相比有序性更低的包含嵌入变性胶原蛋白的矿物相的结构。牙齿与水门汀的粘接强度和粘接的耐久性根据牙齿的切割过程的确切细节变化而变化[28]。

去除涂抹层通常会改变牙齿表面情况。这样的清洁产生了均匀和可靠的粘接表面，并且还顺便可以去除堵塞牙本质小管的任一涂抹层，这样就能让刚放置的玻璃离聚物在一定程度上渗透牙齿表面与牙齿粘接在一起。当水门汀硬化时，其结果是一定程度的微观机械附着[29]。

去除涂抹层可以用弱酸，如柠檬酸，或用强酸处理，如37%的磷酸，一般来说就是把涂抹层当做凝胶来处理[5]。前者被称为“调理”，后者被称为“全腐蚀”。总腐蚀是在几年前引入之后被广泛使用的[30]，尽管很多情况下还存在对其整体有效性和结合的替代方法的可取性的怀疑[31]。对于玻璃离子聚合物，调理通常使用浓度为10％或20％的聚丙烯（丙烯酸）稀溶液[24]或更浓的溶液（37％）[32,33]。一般使酸与涂抹层作用10-20秒，然后冲洗[32,33]。

用聚丙烯酸（丙烯酸）溶液调理与用柠檬酸处理具有相似的效果，因为它以温和的方法去除大部分的涂抹层，这种方法很少或基本不会攻击下层的牙本质。它还能打开牙本质小管并去除部分牙齿上层的脱矿质层，能增加牙齿表面积并暴露出微孔隙，从而形成微观机械附着和混合层[29]。这些效果足以促进玻璃离聚物的良好结合。用TEM和X射线光电子能谱测试的研究表明，用于调理的聚丙烯酸（丙烯酸）不能通过冲洗完全冲干净[28,34]，而是以薄层（最厚0.5毫米）的形式存在于牙齿表面上。这层可能是由聚丙烯酸（丙烯酸）与羟基磷灰石相的化学反应引起的[35]，被称为凝胶相[29]。

已经证明通过调理的方法来预处理牙本质表面是有效的。例如，用调理预处理后的牙齿与树脂改性玻璃离聚物粘接后的剪切粘接强度比用磷酸预处理后的牙齿与树脂改性玻璃离聚物粘接后的剪切粘接强度高[36]。当然与表面未经处理的情况相比，它还是具有更高的粘接强度。因此当用玻璃离子水门汀来粘接牙齿时推荐使用调理方法来预处理牙齿表面[25]。

2.2.粘接强度

两种类型的玻璃离聚物的粘接强度由在剪切和拉伸强度确定。在牙釉质上拉伸粘接强度的典型值从4.90到11.36MPa不等，在牙本质上从2.52到5.55MPa不等[36]。树脂改性玻璃离聚物更倾向于这些范围的上限[36]。实际上牙釉质的粘接强度通常大于牙本质的粘接强度，这表明水门汀的主要是与羟基磷灰石矿物相相互作用，而不是与胶原蛋白成分[8]。粘接强度发展快速，大约15分钟后粘接强度会达到80%[37]。然后他们持续增长几天[32]。

失效的玻璃离聚物往往是有粘性的[25]，或有粘性的混合物[38]。这意味着通过比较理论粘接强度来获得对粘接力的基本原理理解是困难的，因为这些结果提供的信息的至少一部分是来自水门汀本身的剪切强度或拉伸强度。

众所周知样品制备会对粘接力造成一定的影响。例如，传统玻璃离子聚合物与牙釉质的剪切粘接强度随贮存时间而变化，它在24小时和3个月之间有所提高（见表3），但在3至6个月之间略有下降[38]。考虑到在这个时间段内水门汀的强度（压缩强度和弯曲强度）变化的影响，以及失效后的混合粘接/粘接性质的影响，后期观察的意义不大。

有研究发现基底的性质会改变测量的结合强度，其结合强度不仅决定于牙釉质和牙本质的性质，也取决于被切割表面后的牙质内的深度[39]。这项研究采用剪切粘接试验，样品贮存时间只有24小时。实验结果显示深层牙本质的剪切粘接强度比浅层牙本质剪切粘接强度更大（表4）。尽管他们对文献中出现的异样结果给出了一个解释，但解释这项研究结果很困难。

表3 剪切粘接强度随储存时间的变化（括号内的是标准偏差）[39]

表4 剪切强度随牙本质深度的变化（括号内的是标准偏差）[40]

表5 照射时间对Vitremer树脂改性玻璃离聚物对牙本质的剪切粘接强度影响（括号内的是标准偏差）[42]

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