樹脂牙本質粘接形成的動力學研究.pdf

1、牙科復合樹脂因其逼真的美學效果及優(yōu)良的生物相容性，是目前最為常見的修復材料，廣泛應用于臨床牙齒缺損的修復治療中。但是復合樹脂因聚合反應而產生的收縮現(xiàn)象，能破壞修復體的界面穩(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，甚至導致最終的修復失敗。
　　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：隨聚合反應而生成的收縮應力，與復合樹脂借助粘接劑與牙本質逐步建立的粘接力共同作用于結合界面，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高于收縮應力的最大值及其發(fā)展速率。然而，以往人們大多只關注提高最終粘接強度及減小收縮應力，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，樹脂牙本質粘接形成的速率，闡明其可能的影響因素，并建立能夠預測粘接形成的理論模型。為進一步保障樹脂牙本質結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、本質粘接形成的動力學研究
　　為了排除樹脂本身固化過程中理化性質的復雜變化，簡化實驗模型。本課題首先建立了已固化樹脂牙本質粘接復合體。主要方法為：將牛切牙制備成規(guī)則的長方體牙本質試件。在垂直于牙本質小管的試件表面涂布粘接劑，并固化。選取常規(guī)復合樹脂材料（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）構成固化樹脂牙本質粘接復合體。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試件斷

5、面形貌隨固化時間的變化過程。
　　結果表明：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（固化樹脂牙本質粘接復合體），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-牙本質粘接形成的動力

7、學研究
　　基于以上簡化模型的實驗基礎，本部分模擬臨床實際情況，建立未固化樹脂牙本質粘接復合體，將樹脂本身固化對粘接形成造成的影響納入到研究中，闡明整個復合體粘接形成的動力學特性。主要方法為：再次制備同樣尺寸的牙本質試件，在其表面涂布并預先固化粘接劑。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試件粘接，構成未固化樹脂牙本質粘接復合體。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合的方法，探究未固化樹脂牙本質復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試件斷面形貌隨固化的變化規(guī)律。
　　結果顯示：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聚破壞，延緩了復合體整體的粘接形成，抵消了界面光照功率高的優(yōu)勢，使得復合體整體的粘接形成速率及牙本質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（未固化樹脂牙本質粘接復合體），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，樹脂牙本質復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-牙本質粘接形成預測模型的建立
　　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)的相關函數(shù)關系，并以此建立能夠預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，樹脂牙本質粘接形成的整體速率由界面光照功率