紫外线与等离子照射对义齿重衬术黏接强度的影响

张鹏飞,许云海,梁敏英,胡连芳,郭 涛,杨 婷*
(河北省胸科医院口腔科,河北 石家庄 050041)

[摘要] 目的 探究紫外线和低温等离子体照射对义齿基托与硬衬之间黏接强度的影响。方法 制作36片义齿热凝试样,随机分为对照组、紫外线组和等离子组,每组12片。对照组采用黏合剂处理,紫外线组采用紫外线照射+黏合剂处理,等离子组采用等离子体照射+黏合剂处理;将各组义齿试样和硬衬黏接后固定于电子力学机的夹具上,施加0.5 mm/min的剪切速度,测试并比较各组黏接强度。结果 紫外线组和等离子组黏接强度显著高于对照组,差异有统计学意义(P<0.05);紫外线组与等离子组黏接强度差异无统计学意义(P>0.05)。 结论 表面处理可显著提高义齿与硬衬的黏接强度。紫外线照射和低温等离子体照射在经过表面处理后,其基托与硬衬之间的黏接强度显著高于单纯黏接剂。常规采用紫外线或低温等离子照射的方法处理材料表面,可提高义齿功能,延长义齿使用寿命,减轻患者的经济负担。

[关键词]义齿衬底;紫外线;等离子气体

doi:10.3969/j.issn.1007-3205.2018.06.018

我国逐步进入老龄化社会,牙列缺失导致的咀嚼功能下降成为困扰老年人的一大问题。目前活动义齿仍是大部分牙列缺失患者常用的修复方式,为了满足患者对义齿功能和美观性能提出的更高需求,对活动义齿材料的性能提出了新的要求。全口义齿可使牙列缺失患者获得良好的口腔修复,故全口义齿的固位成为评价修复效果的主要指标。对于牙槽嵴低平萎缩的患者,目前临床上主要有牙槽嵴增高术[1-2]、种植体-覆盖义齿[3]、注压固化法[4]、重衬术等改善全口义齿固位力。其中义齿重衬术是指通过重衬材料的重建,使义齿基托组织面更精确的匹配口腔软硬组织,以增加义齿基托与口腔黏膜的密合程度。固位较差的全口义齿无论是在舒适程度,还是功能性上均不能满足患者需要。因此,根据患者口腔情况,适时采用重衬术是非常必要的。重衬材料按材质可分为软衬和硬衬材料,按固化方式可分为自凝型、热凝型和光固化型材料。其中自凝型硬衬有容易掌握、椅旁操作简便、不费时、价格低廉等优点,在临床上应用较广泛。本研究对义齿基托与重衬材料进行低温等离子体和紫外线照射,比较2种表面处理方法对义齿基托与重衬材料黏接强度的差异。

1 材 料 与 方 法

1.1 实验材料与主要仪器 日本德山齿科的rebaseⅡ型衬垫粉剂[聚甲基丙烯酸乙酯(poly ethyl methyacrylate,PEMA)],热凝型义齿基托树脂[聚甲基丙烯酸甲酯(poly methyl methyacrylate,PMMA),vertex,荷兰],普通石膏(上海齿科材料厂),无水乙醇,牙科模型蜡(北京中北亿兆齿科贸易公司),600目碳化硅耐磨水砂纸,紫外线消毒箱(GD63-389,中西远大,北京,中国),等离子表面处理设备(WD-TC-3K,南京,中国),电子万能力学机(Shimadzu EZ-L,Kyoto,日本)。

1.2 试样制备及分组 除实验产品使用环境条件有特殊声明外,所有试样的制备和实验均在(23±2) ℃、相对湿度为(50±10)%的环境下进行。按照粉液比例,用PMMA放生义齿基托材料,制备直径16 mm、厚度2 mm的试样共计36片。使用游标卡尺(SH100,SHAHE,成都,中国)测量每个PMMA试样,以确保试样的直径和厚度误差均在0.1 mm以内。将其随机分为对照组、紫外线组和等离子体组各12片。用1 200目碳化硅砂纸对试样表面进行湿磨,使其光滑平整。再置于超声中清洗15 min,无水酒精脱脂后,置于干燥罐中干燥24 h,备用。

1.3 试件的表面处理 对照组将清洁、干燥后的试样用小毛刷在试样的表面涂抹单层黏接剂(德山硬衬自带,内含47%乙酸乙酯和47%丙酮),静置60 s。紫外线组将清洁、干燥后的试样置于紫外线消毒箱(GD63-389,中西远大,北京,中国)中,于紫外线灯(紫外线灯所发射的紫外线波长为253.7 nm,功率为15 W)下方6 cm处照射10 min,之后用小毛刷在试样的表面涂布单层黏接剂,静置60 s。等离子体组将清洁、干燥后的试样置于等离子表面处理设备(WD-TC-3K,南京,中国)中,距等离子体发射点下方6 cm处照射10 min,之后用小毛刷在试样的表面涂布单层黏接剂,静置60 s。

1.4 试样黏接 将德山硬衬按产品规定的粉液比例调好,并将自制磨具与试片黏接,使硬衬成为直径4 mm、高度4 mm的圆柱状。施以0.4 MPa的压强持续10 min。紫外线组和等离子体组需在紫外线或等离子体照射结束后,60 min内完成与硬衬的黏接。

1.5 抗剪切试验测试 将完成黏接后的试样置于37 ℃蒸馏水24 h后,固定于电子万能力学机的夹具上,设置剪切速度0.5 mm/min(图1)。记录硬衬与义齿基托脱离时的最大载荷。剪切黏接强度(MPa)=破坏时的最大载荷(N)/黏接面积(mm2)。

图1 抗剪切试验测试

Figure 1 Shear testing of the specimen

1.6 统计学方法 应用 SPSS 21.0统计学软件处理数据。计量资料比较分别采用单因素方差分析和LSD-t检验。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

紫外线组和等离子组黏接强度显著高于对照组,差异有统计学意义(P<0.05);紫外线组与等离子组黏接强度差异无统计学意义(P>0.05)。见表1。

表1 3组黏接强度比较
Table 1 Comparison of bond strength in threegroups of different treatments

组别黏接强度 对照组 8.34±3.41 紫外线剂14.04±3.58∗ 等离子剂13.79±3.82∗ F9.542P0.000

*P<0.05与对照组比较(LSD-t检验)

3 讨 论

随着老年人口的增多,牙齿脱落后导致的口腔功能和美观缺失逐渐成为口腔科医生要面临的问题。口腔修复材料及技术的进步使义齿可精密佩戴和贴服患者的口腔。但由于全口牙齿缺失后,由于口腔内的局部因素,剩余牙槽嵴将呈一种不可逆的、持续性吸收趋势,逐步导致牙槽嵴基骨的丧失、萎缩以及形态改变,不仅失去了支持义齿的最佳形态,而且周围软组织相对增高使义齿的固位和稳定被破坏。这种牙槽嵴的严重吸收及周围软组织进行性变化,会使义齿基托与口腔软组织面间适合度降低,最终导致义齿固位力下降,不能取得良好的口腔修复效果。全口义齿戴用、发音、咀嚼是一个动态过程,而良好的固位是保证义齿功能的前提和基础。

硬衬是解决全口义齿固位不良的主要方法之一。目前,临床中重衬术使用的硬衬材料主要为甲基丙烯酸酯类,以化学固化、即刻制作置入为主,主要包括 PMMA、PMMA+增塑剂(plasticizer)、PMMA/PEMA)共聚物等。但由于传统的硬衬材料完全聚合率低,故导致其性能和远期疗效不佳、应用受限[5]。且由于硬衬材料的固化需要在常温常压、开放性空间内进行,容易出现不能完全反应、残留单体多和气泡率高等现象。近年来,一些新型的聚合物硬衬材料被报道,并表现出了良好的远近期临床疗效[6]。德山RebaseⅡ型硬衬材料为PEMA材料,相比于传统自凝型硬衬材料具有更好的理化特性。Lau等[7]对50个需要硬衬的患者进行长达1年多的随访问卷调查,48例(96%)患者认为硬衬能够显著提高义齿基托的固位,50例(100%)患者舒适度达良好以上,只有1例(2%)患者主诉口腔黏膜刺激症状。RebaseⅡ型硬衬材料等新型的重衬材料固然存在很多优良的特性,但其与义齿基托的黏接强度仍较弱于传统的自凝重衬材料。因此,临床中经常通过打磨、喷砂处理,或使用氯仿、丙酮、二氯甲烷等化学处理,以增加义齿基托和硬衬的黏接强度。

高分子聚合物材料被广泛应用于日常生活和工业生产中。义齿基托材料与重衬材料是2种不同的高分子材料,多数重衬效果不佳是因为两者之间较差的黏接强度而导致的疼痛。且大多数聚合物本身原有的表面性能较低,多呈惰性或憎水性。所以,高分子材料的染色性、亲水性以及生物相容性等较差,这导致了其不能广泛应用。2种材料的黏接强度较弱导致机械性能降低,易发生分离。同时材料更易染色、附着菌斑,进而使重衬材料脱落或断裂。而新兴的聚合物表面改性技术可将聚合物在取得异于原本表面特性的同时,保持其内在本体性能不变[8-9]。因此,近年来聚合物表面改性工艺的研究受到重视。表面改性是指在不改变聚合物原有内在特性和其成品性能的同时,赋予聚合物表面新的特性,如染色性、亲水性、抗静电性、耐老化性、生物相容性等[10-11]。电晕放电、酸处理、表面活性剂、火焰处理和臭氧化处理技术,以及等离子体照射、表面涂布法、紫外光表面接枝技术等改善聚合物表面性能的方法均已有报道[12-14]。上述几种工艺中,最重要的聚合物表面改性方法之一即为接枝技术。该表面处理技术经过在基体上接枝大的分子链,使聚合物表面的特性得以改变。其主要优点为对同一聚合物的表面改性可选择不同的单体,使全新的物理特性赋予其表面。而光接枝的优点在于,仅改变被照射聚合物表面的性能,使用光接枝表面改性工艺可以改进材料表面的光稳定性、防腐性、耐磨性、黏接性、生物相容性等。光接枝表面改性工艺被广泛使用于增加聚合物表面亲水性能,如聚合物表面接枝丙烯酞胺后,可显著增加聚合物表面的湿润性。片接枝PMMA能显著改进对水的浸润性,且吸水量随接枝量的增加而增加。表面接枝法有高能辐射法、光接枝法、氧化还原法及等离子法等。近年来,有学者报道采用物理方法对聚合物材料表面进行处理[15]。这些物理方法具有处理效率高且缓和的特点,有望在未来成为表面处理提高黏接强度这一问题的更优解决方案。其中具有代表性的2种表面处理方法为低温等离子体处理和紫外线照射。

紫外光接枝具有2个较突出的优点:首先,紫外线能量较低,接枝聚合可严格限定在聚合物材料表面,而不损害本体结构和性能;其次,紫外辐射的光源设备成本较低、反应条件温和。该制作工艺易于连续化生产、简便易用,故近些年发展较快。而等离子体照射聚合物表面引发接枝,是因为等离子体可使高分子键发生断裂,生成大分子自由基,进一步引发高分子材料表面接枝聚合。低温等离子体表面处理具有低成本、效果明确、更环保等诸多优点。低温等离子体对材料的表面修饰仅限于表面几百纳米的范围,在对材料表面起到活化作用的同时,不影响材料本身的基本性能,以改变材料表面的湿润程度和生物相容性。在口腔医学领域,低温等离子体被用来建立高分子聚合体表面湿润模型,或提高树脂基托的湿润性及黏接性时均取得良好效果。

随着中国老龄化问题的日益严重和人民生活水平的逐步提升,人工义齿逐步应用于牙齿脱落的老年人,并取得良好疗效。新型材料的更新迭代,使义齿的使用寿命逐渐延长。义齿基托和硬衬之间的牢固性和贴服性是提高老年患者佩戴义齿满意度的重要一环。而聚合物表面处理又是提高义齿与硬衬黏接强度的有效工艺。本研究将义齿基托试样置于等离子体和紫外线下进行短时间照射,以提高义齿基托与硬衬的剪切强度,结果显示等离子体、紫外线的照射增加了义齿基托的极性、湿润性和表面性能,从而显著提高了义齿基托与硬衬的黏接效果。

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Effect of ultraviolet ray and plasma irradiation on the adhesion strength of denture relining

ZHANG Peng-fei, XU Yun-hai, LIANG Min-ying, HU Lian-fang, GUO Tao, YANG Ting*
(Department of Stomatology, Hebei Chest Hospital, Shijiazhuang 050041, China)

[Abstract] Objective To explore the effect of ultraviolet and low temperature plasma irradiation on the bond strength between denture base and hard relining material. Methods Thirty-six denture thermal coagulation samples were made and randomly divided into control group, ultraviolet group and plasma group, 12 in each group. These three groups were treated with adhesive, ultraviolet radiation + adhesive, plasma irradiation + adhesive, respectively. Each set of dental prosthesis samples and the hard lining were adhered and fixed on a fixture of an electromechanical machine. A shear rate of 0.5 mm/min was applied. The bond strength of each group was tested and compared. Results The adhesion strength between ultraviolet group and plasma group was significantly higher than that of control group(P<0.05). There was no significant difference in the adhesion strength between ultraviolet group and plasma group(P>0.05). Conclusion Surface treatment can significantly increase the bonding strength between dentures and hard linings. After ultraviolet irradiation and low-temperature plasma irradiation, the adhesive strength between the base and the hard lining was significantly higher than that of a simple adhesive after surface treatment. Conventionally, ultraviolet or low-temperature plasma irradiation was used to treat the surface of the material, which can improve the function of dentures, extend the service life of dentures, and reduce the economic burden on patients.

[Key words] denture rebasing; ultraviolet rays; plasma gases

[收稿日期]2018-03-19;[修回日期]2018-04-26

[基金项目]河北省医学科学研究重点课题(ZD20140389)

[作者简介]张鹏飞(1981-),男,山西运城人,河北省胸科医院主治医师,医学硕士,从事口腔疾病诊治研究。

*通讯作者。E-mail:yangting141542@126.com

[中图分类号]R783.6

[文献标志码]A

[文章编号]1007-3205(2018)06-0691-04

(本文编辑:赵丽洁)