瓷修复体粘结托槽前表面处理方法的临床应用及研究回顾(2)
2化学法
2.1硅烷偶联剂的应用:硅烷偶联剂提高瓷修复体与托槽间粘结强度的机制主要是媒介化学键的形成,它可在陶瓷表面形成化学共价键和氢键的结合,这也是树脂和硅酸盐陶瓷粘结牢固的主要因素[24-25]。硅烷是一种双性功能键分子,它在与树脂的聚合过程中,与树脂基质中的甲基丙烯酸酯基团产生聚合反应,同时陶瓷表面的硅羟基基团Si-OH与硅烷偶联剂水解形成的Si-OH之间产生缩合反应,形成Si-O-Si键和副产物水[26]。使用硅烷偶联剂还可减少边缘微漏,减小粘结剂解于唾液中的可能性,从而使陶瓷的远期粘结效果也得到了提高 [27]。有人认为偶联剂还可以通过润湿陶瓷表面,促使树脂更深更完全地穿透陶瓷表面微孔辅助提高粘结强度,即使偶联润湿性能显著提高,树脂粘结剂能够渗入微小的凹凸结构中,其固化后在瓷与树脂之间形成机械嵌合。有学者指出如果单纯使用化学方法处理陶瓷表面不能获得足够的粘结强度,或者从长期试验观察看其稳定效果也差强人意,因此在陶瓷表面进行机械处理方式是必要和必须的[28-30]。当然也有学者研究指出,如果单纯使用硅烷偶联剂对氧化铝瓷并没有化学粘结作用,而且对喷砂后的氧化铝表面只有润湿效果,因此只有对氧化铝陶瓷表面进行喷涂烧结硅涂层可以与硅烷偶联剂和树脂发生化学结合[31],但是上述操作过程和制备工艺复杂,所需设备昂贵等特点限制了其在临床上的广泛应用。即使偶联剂与瓷表面没有发生化学反应,这种润湿促进效果依然存在。在扫描电镜下观察高度磨光的瓷表面仍然存在凹凸不平,但瓷表面润湿性已经大幅度降低,由于表面张力的存在,粘结树脂难以渗入其中。经偶联剂处理之后,陶瓷表面的润湿性大大增加,使得与树脂的粘结强度也相应增加[32]。
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由于硅烷偶联剂在酸性催化条件下可以明显改善陶瓷和树脂的粘结性能,因此在硅烷偶联剂中通常还含有少量酸性成分,有助于激活和加速硅氧键形成,一方面可防止水解产物的失效,同时含有的酸性单体又可与瓷成分中的Al2O3等发生结合。临床上常用的酸性单体包括:MDP,4-META及MAC-10等。而在近年来推出的一些新型的双组分的陶瓷偶联剂,一个组分是单纯硅烷偶联剂溶液,另一组分含有较强酸性的有机酸,双组分的偶联剂混和后能在短时间内催化γ-MPS分子一端的甲氧基水解形成硅醇基团(Si-OH),涂于瓷表面与SiO2表面的羟基缩合,在瓷与树脂之间建立良好的偶联,其化学粘结强度通常可达到25MPa以上[33]。虽然有研究报道硅烷偶联剂可大大增加粘结强度,但是在大多数研究中,硅烷偶联剂不单独使用,而被作为一种粘结增强剂用来增加瓷表面粘结强度[34-36]。目前市场上的Rocatec(3M ESPE)为氧化铝陶瓷表面提高的化学硅涂层和硅烷偶联剂所获得的粘结强度要优于其他的表面处理。
2.2摩擦化学硅涂层技术(silica coating):目前牙科全瓷体系按主要成分不同可分为硅酸盐基陶瓷、氧化铝基陶瓷和氧化锆基陶瓷类。由于氧化铝基陶瓷表面缺乏Si-OH基团无法与硅烷偶联剂形成化学键,因此需要进行表面改性以增加氧化硅的含量[37]。基本操作过程:使用30μm粒度硅酸改性的氧化铝颗粒喷砂表面,当外部包有二氧化硅的氧化铝颗粒挟着巨大的能量撞击到需要被硅化的物体表面时,在局部表面产生高温,从而导致晶态的硅酸在物体表面发生烧结。而硅化后的表面此时再进行硅烷化处理就使得陶瓷表面与树脂更易产生化学结合。所以改性的目的是为了增加陶瓷表面的Si-OH基团含量,从而使硅烷偶联剂的功效得以发挥,其实质是机械-化学结合共同作用的结果。从20世纪90年代开始,热解法(pyrolytically)和化学摩擦法(tribochemically)被应用于牙科氧化铝陶瓷的硅涂层处理,但这两种传统工艺均存在技术要求复杂和设备耗材昂贵等缺点因而难以得到普及应用,这就要求必须寻找一条简便有效的方法将其代替[38-39]。随着技术的进步,出现了溶胶凝胶法(sol-gel),它是一种快速发展的表面工程技术,经实验证明当采取sol-gel法在氧化铝基陶瓷表面形成了纳米硅涂层后,可以显著提高In-Ceram氧化铝基陶瓷的粘结强度[40-41]。目前市场上主要商品体系有Silicoater MD系统(Heraeus,德国),Rocatec系统(3M ESPE,美国)和PyrosilPen技术(Sura Instruments,德国)。
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4小结
由于陶瓷材料的组成成分不同,因此其表面处理的选择也是不同的。对于正畸医生面对不同陶瓷材料制作的修复体粘结托槽时,一般情况下,由硅酸盐基陶瓷材料制成的金属烤瓷冠(桥),可采用酸蚀、喷砂或打磨来进行托槽粘接,而对由氧化铝基陶瓷和氧化锆基陶瓷材料制成的全瓷冠(桥)进行托槽粘结时,建议使用喷砂/打磨+硅涂层/偶联剂+树脂粘结剂的表面处理方法进行托槽的粘结。临床上无论使用何种表面处理方法,都会不可避免地对陶瓷表面产生微裂甚至修复体的破坏,因此,在保证获得足够托槽粘结强度的同时,选择对陶瓷表面破坏最小的处理方法以利于拆除矫治器后能对瓷修复体表面进行研磨抛光等。今后的粘结方法发展趋势是操作简便、对陶瓷表面破坏程度小、粘结效果可靠的用化学粘结来取代物理机械结合的处理方法。
[参考文献]
[1]Reynolds IR,Fraunhofer JA.Directbonding orthodontic at-tachments to teeth: The relation of adhesive bond strength to gauzemesh size[J]. Br JOrthod,1975,3(1):9.
, 百拇医药
[2]Gillis I,Redlich M.The effect of different porcelain conditioning techniques on shear bond strength of stainless steel brackets[J].Am J Orthod Dentofacial Orthop,1998,114:387-392.
[3]Zachrisson BU,Buyukyilmaz T.Recent advances in bonding to gold, amalgam and porcelain[J].J Clin Orthod, 1993,27:661-675.
[4]Kuiec KA,Wuertz KM,Barkmeier WW,et al.Evaluation of porcelain surface treatment and agents for composite-toporcelain repair[J].J Prosthet Dent,1996,76(2):119-124.
[5]Appeldoorn RE,Wilwerding TM,BarkmeierWW.Bond strength of compositr resion to porcelain with newer generation porcelain repair materials [J].J Prosthet Dent,1993,70(1):6-11., 百拇医药(余 涛 曹 军)
2.1硅烷偶联剂的应用:硅烷偶联剂提高瓷修复体与托槽间粘结强度的机制主要是媒介化学键的形成,它可在陶瓷表面形成化学共价键和氢键的结合,这也是树脂和硅酸盐陶瓷粘结牢固的主要因素[24-25]。硅烷是一种双性功能键分子,它在与树脂的聚合过程中,与树脂基质中的甲基丙烯酸酯基团产生聚合反应,同时陶瓷表面的硅羟基基团Si-OH与硅烷偶联剂水解形成的Si-OH之间产生缩合反应,形成Si-O-Si键和副产物水[26]。使用硅烷偶联剂还可减少边缘微漏,减小粘结剂解于唾液中的可能性,从而使陶瓷的远期粘结效果也得到了提高 [27]。有人认为偶联剂还可以通过润湿陶瓷表面,促使树脂更深更完全地穿透陶瓷表面微孔辅助提高粘结强度,即使偶联润湿性能显著提高,树脂粘结剂能够渗入微小的凹凸结构中,其固化后在瓷与树脂之间形成机械嵌合。有学者指出如果单纯使用化学方法处理陶瓷表面不能获得足够的粘结强度,或者从长期试验观察看其稳定效果也差强人意,因此在陶瓷表面进行机械处理方式是必要和必须的[28-30]。当然也有学者研究指出,如果单纯使用硅烷偶联剂对氧化铝瓷并没有化学粘结作用,而且对喷砂后的氧化铝表面只有润湿效果,因此只有对氧化铝陶瓷表面进行喷涂烧结硅涂层可以与硅烷偶联剂和树脂发生化学结合[31],但是上述操作过程和制备工艺复杂,所需设备昂贵等特点限制了其在临床上的广泛应用。即使偶联剂与瓷表面没有发生化学反应,这种润湿促进效果依然存在。在扫描电镜下观察高度磨光的瓷表面仍然存在凹凸不平,但瓷表面润湿性已经大幅度降低,由于表面张力的存在,粘结树脂难以渗入其中。经偶联剂处理之后,陶瓷表面的润湿性大大增加,使得与树脂的粘结强度也相应增加[32]。
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由于硅烷偶联剂在酸性催化条件下可以明显改善陶瓷和树脂的粘结性能,因此在硅烷偶联剂中通常还含有少量酸性成分,有助于激活和加速硅氧键形成,一方面可防止水解产物的失效,同时含有的酸性单体又可与瓷成分中的Al2O3等发生结合。临床上常用的酸性单体包括:MDP,4-META及MAC-10等。而在近年来推出的一些新型的双组分的陶瓷偶联剂,一个组分是单纯硅烷偶联剂溶液,另一组分含有较强酸性的有机酸,双组分的偶联剂混和后能在短时间内催化γ-MPS分子一端的甲氧基水解形成硅醇基团(Si-OH),涂于瓷表面与SiO2表面的羟基缩合,在瓷与树脂之间建立良好的偶联,其化学粘结强度通常可达到25MPa以上[33]。虽然有研究报道硅烷偶联剂可大大增加粘结强度,但是在大多数研究中,硅烷偶联剂不单独使用,而被作为一种粘结增强剂用来增加瓷表面粘结强度[34-36]。目前市场上的Rocatec(3M ESPE)为氧化铝陶瓷表面提高的化学硅涂层和硅烷偶联剂所获得的粘结强度要优于其他的表面处理。
2.2摩擦化学硅涂层技术(silica coating):目前牙科全瓷体系按主要成分不同可分为硅酸盐基陶瓷、氧化铝基陶瓷和氧化锆基陶瓷类。由于氧化铝基陶瓷表面缺乏Si-OH基团无法与硅烷偶联剂形成化学键,因此需要进行表面改性以增加氧化硅的含量[37]。基本操作过程:使用30μm粒度硅酸改性的氧化铝颗粒喷砂表面,当外部包有二氧化硅的氧化铝颗粒挟着巨大的能量撞击到需要被硅化的物体表面时,在局部表面产生高温,从而导致晶态的硅酸在物体表面发生烧结。而硅化后的表面此时再进行硅烷化处理就使得陶瓷表面与树脂更易产生化学结合。所以改性的目的是为了增加陶瓷表面的Si-OH基团含量,从而使硅烷偶联剂的功效得以发挥,其实质是机械-化学结合共同作用的结果。从20世纪90年代开始,热解法(pyrolytically)和化学摩擦法(tribochemically)被应用于牙科氧化铝陶瓷的硅涂层处理,但这两种传统工艺均存在技术要求复杂和设备耗材昂贵等缺点因而难以得到普及应用,这就要求必须寻找一条简便有效的方法将其代替[38-39]。随着技术的进步,出现了溶胶凝胶法(sol-gel),它是一种快速发展的表面工程技术,经实验证明当采取sol-gel法在氧化铝基陶瓷表面形成了纳米硅涂层后,可以显著提高In-Ceram氧化铝基陶瓷的粘结强度[40-41]。目前市场上主要商品体系有Silicoater MD系统(Heraeus,德国),Rocatec系统(3M ESPE,美国)和PyrosilPen技术(Sura Instruments,德国)。
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4小结
由于陶瓷材料的组成成分不同,因此其表面处理的选择也是不同的。对于正畸医生面对不同陶瓷材料制作的修复体粘结托槽时,一般情况下,由硅酸盐基陶瓷材料制成的金属烤瓷冠(桥),可采用酸蚀、喷砂或打磨来进行托槽粘接,而对由氧化铝基陶瓷和氧化锆基陶瓷材料制成的全瓷冠(桥)进行托槽粘结时,建议使用喷砂/打磨+硅涂层/偶联剂+树脂粘结剂的表面处理方法进行托槽的粘结。临床上无论使用何种表面处理方法,都会不可避免地对陶瓷表面产生微裂甚至修复体的破坏,因此,在保证获得足够托槽粘结强度的同时,选择对陶瓷表面破坏最小的处理方法以利于拆除矫治器后能对瓷修复体表面进行研磨抛光等。今后的粘结方法发展趋势是操作简便、对陶瓷表面破坏程度小、粘结效果可靠的用化学粘结来取代物理机械结合的处理方法。
[参考文献]
[1]Reynolds IR,Fraunhofer JA.Directbonding orthodontic at-tachments to teeth: The relation of adhesive bond strength to gauzemesh size[J]. Br JOrthod,1975,3(1):9.
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[2]Gillis I,Redlich M.The effect of different porcelain conditioning techniques on shear bond strength of stainless steel brackets[J].Am J Orthod Dentofacial Orthop,1998,114:387-392.
[3]Zachrisson BU,Buyukyilmaz T.Recent advances in bonding to gold, amalgam and porcelain[J].J Clin Orthod, 1993,27:661-675.
[4]Kuiec KA,Wuertz KM,Barkmeier WW,et al.Evaluation of porcelain surface treatment and agents for composite-toporcelain repair[J].J Prosthet Dent,1996,76(2):119-124.
[5]Appeldoorn RE,Wilwerding TM,BarkmeierWW.Bond strength of compositr resion to porcelain with newer generation porcelain repair materials [J].J Prosthet Dent,1993,70(1):6-11., 百拇医药(余 涛 曹 军)