牙本质乙醇湿粘接理论与技术的研究现状

牙本质乙醇湿粘接理论与技术的研究现状
魏裕
【摘要】Traditional dentin water wet-bonding technique has been advocated by many scientists, but the surface wetness is difficult to control, the excess water will induce suboptimal polymerization of those adhesives, phase separation and nanolekage, which will influence the longevity of resin-dentin bonds. Recent studies have put forward a new concept which is dentin ethanol wet-bonding, this technique can increase in bond strength and durability. This review is focus on the principle of ethanol
wet-bonding, its surface treatment methods and the research progress on it.%传统的牙本质水湿粘接技术已被多数学者认同,但水湿粘接所要求的湿度难以
控制和标准化,过多的水分常导致树脂聚合不全、相分离和纳米渗漏等现象,影响粘接耐久性.而近期提出的牙本质乙醇湿粘接,研究认为其可提高牙本质粘接强度和耐久性.本文就乙醇湿粘接技术的原理、处理方法及相关研究进展作一综述.
【期刊名称】《国际口腔医学杂志》
【年(卷),期】2011(000)005
【总页数】4页(P542-545)
【关键词】牙本质;乙醇湿粘接;耐久性
【作者】魏裕
【作者单位】中山大学光华口腔医学院·附属口腔医院·口腔医学研究所广州510055
【正文语种】中文
【中图分类】R781.05
传统牙本质水湿粘接理论认为，牙本质表面适当的润湿可以使粘接树脂最大限度地渗入酸蚀牙本质表面的胶原纤维网，从而形成混合层[1]。

然而由于牙本质表面润
湿程度的控制具有较高的技术敏感性，当牙本质表面过干燥时将导致胶原纤维塌陷，而再湿润后可恢复胶原纤维的蓬松状态[2-3]。

但过多的水分常引起界面的相分离、纳米渗漏等，形成弱界面层，影响粘接强度及粘接耐久性[4-5]，如何保证口腔环
境中牙体粘接修复的耐久性是目前亟待解决的问题。

Pashley等[6]提出了乙醇湿
粘接，即用梯度乙醇置换出牙本质基质中的水分并促进疏水性树脂渗入胶原纤维网状结构，形成高质量的疏水性混合层，提高粘接强度和耐久性。

本文就乙醇湿粘接技术的原理、处理方法及研究进展作一综述。

1 乙醇湿粘接技术的提出及其原理
乙醇湿粘接的理念是由组织包埋技术衍生而来，通过数小时的乙醇化学脱水后，环氧树脂渗入将组织包埋固定[7]。

同样，在牙本质粘接过程中，可利用乙醇逐步取
代牙本质中的水，使疏水性树脂渗入脱矿牙本质纤维间隙和牙本质小管中形成混合层[8]。

乙醇湿粘接的原理可以用溶解度参数理论解释[9]。

Hansen和Hoy建立了三维溶解度参数模型，Miller等[10]则最先将Hansen的三维溶解度参数运用于牙本质粘接剂和牙本质基质。

Hansen的三维溶解度参数模型将溶解度参数δt分为
色散项δd、极性项δp和氢键项δh，其中δt2=δd2+δp2+δh2。

而 Hoy溶解度参数比 Hansen 溶解度参数运用更加广泛并可通过软件进行计算[6，8]。

通过比较两者的δt可评估粘接剂和牙本质基质的相溶性，当两者的Δδt小于5（J·cm-3）1/2时表示相溶性好[11]，如疏水性实验树脂、乙醇浸透牙本质和水浸
透牙本质的δt值分别为21.2、25.1、30.1（J·cm-3）1/2[6]，疏水性实验树脂与乙醇渗透牙本质的Δδt为 3.9（J·cm-3）1/2，说明两者能较好相溶，可以获得良好的粘接强度，而疏水性树脂与水浸透牙本质的Δδt为 8.9（J·cm-3）1/2，两者并不完全相溶，牙本质粘接强度明显降低[12]。

此外，水浸透牙本质的δp 为
15.3（J·cm-3）1/2，而乙醇浸透牙本质的δp 为 12.5（J·cm-3）1/2，更接近于树脂成分[10.7～12.3（J·cm-3）1/2]，胶原纤维与树脂的表面极性自由能δp越
接近，树脂则可以更好地溶胀或润湿胶原纤维[13]。

粘接剂的溶解度参数与酸蚀牙本质的越接近，树脂与牙本质的混杂化则越好[6，14]，混合层的纳米渗漏也更少[8]。

2 乙醇湿粘接的牙本质表面处理
乙醇的牙本质表面处理是通过使用梯度乙醇取代牙本质中的水：体积分数为50%、70%、80%、95%的乙醇脱水每次30 s，然后再用体积分数100%的乙醇脱水3次，每次30 s[9，15]，共需3～4 min。

这一脱水步骤和时间与临床使用方便性
和技术简化性的原则相悖[16]，使其临床可操作性欠佳，因此有必要寻求更简化的乙醇湿粘接方法。

由于牙本质基质是高度交联的网状结构，且无细胞膜，有学者认为只利用体积分数100%的乙醇即可达到同样的脱水效果[14]。

而目前也有相当一部分研究采用的是
简化的乙醇表面处理，如使用体积分数100%的乙醇处理酸蚀牙本质表面20 s[8，14]、 5 min[17]、 1 min[18-19]，或使用体积分数100%乙醇2次，每次
10 s[20]，以及使用体积分数99.6%的乙醇处理根管壁1 min[21]等。

Sadek等[12]比较了5种不同乙醇湿粘接处理方法的牙本质粘接强度及耐久性，研究结果不提倡仅使用体积分数100%的乙醇处理1次或3次，因其不仅增加了界面的纳米
渗漏，而且还降低粘接强度和耐久性，然而梯度乙醇法每次使用乙醇30 s或15 s 均可获得类似的粘接效果。

而Sauro等[17]则认为：乙醇/水的交换可以在30 s内
完成，用体积分数100%乙醇处理1或5 min会获得类似的良好的粘接效果，由于基质胶原肽间氢键的产生，即使乙醇处理酸蚀牙本质的时间只有1 min，依然可以在置换水的同时保持胶原纤维膨胀不塌陷并促进树脂的渗入[19]。

目前，各研究所采用的乙醇表面处理方法不尽相同，是否对牙本质粘接强度和耐久性产生影响尚未有定论，相关文献报道有限，需进一步研究加以证实，以期提出符合临床操作需求的乙醇湿粘接处理技术。

3 乙醇湿粘接技术的实验室研究
3.1 乙醇表面处理对牙本质基质的作用
有学者一度认为牙本质基质是相对惰性且稳定的胶原纤维网，并不与单体溶剂化合物发生反应。

但是牙本质基质对溶剂、单体、空气干燥和其他粘接程序都很敏感[6]，在溶剂和单体的作用下，牙本质基质会产生很大的收缩[22]。

乙醇可使牙本质胶原纤维产生横向直径的收缩，从而相对增加胶原纤维间隙。

干燥牙本质胶原纤维由于纤丝间氢键的产生[δh=14.8（J·cm-3）1/2]而塌陷，限制了树脂的渗透[23]，如溶剂的δh大于16（J·cm-3）1/2可以使塌陷的牙本质基质膨胀，δh越高，膨胀的速度越快量也越大。

牙科粘接剂里多数单体的δh 都低于14.8（J·cm-3）1/2，很难使干燥牙本质重新膨胀[6]。

湿粘接条件下，水的δh为40（J·cm-3）1/2，可以破坏氢键使得牙本质基质最大限度的膨胀，而由于乙醇的δh 为20（J·cm-3）1/2，在取代水的过程中虽可以避免胶原纤维的塌陷，但难于避免相邻胶原纤维间形成氢键，发生15%～17%的基质收缩[24]。

乙醇取代水过程中增加了胶原分子内氢键的产生，胶原纤维横向尺寸减少虽引起基质收缩，但胶原纤维间隙的空间相对增加了83%[8]。

此外乙醇浸透牙本质中增加的肽间结合也使胶原基质的抗挠性增加，进而减少水的塑化作用[25]。

乙醇使胶原纤维间隙增加亦可能是胶原纤维间蛋白多糖桥被破坏引起的[26]。

乙醇可以破坏胶原纤维间隙中的蛋白多糖水凝胶，蛋白多糖桥的数量随乙醇量的增多而
减少[27]，胶原纤维间隙的保持将可促进更多的单体渗入。

3.2 乙醇湿粘接对粘接强度的影响
研究显示，应用乙醇湿粘接技术可提高粘接强度[6，8-9]，尤其是联合乙二胺四乙酸酸蚀处理的牙本质[19]。

由于乙醇可相对增加胶原纤维间隙的空间，而粘接强度和胶原纤维网空间大小有关系[28]，因此乙醇湿粘接可增加粘接强度。

透射电镜观察显示，乙醇浸透的牙本质胶原纤维直径比水浸透的牙本质胶原纤维直径小，胶原纤维间隙变宽，有更多的树脂包裹胶原纤维[18]。

Tay等[8]采用乙醇湿粘接技术在实验性疏水树脂中所产生的粘接强度与水湿粘接
技术下亲水性三步法商品粘接剂的相似，且混合层的纳米渗漏非常小甚至没有。

Sauro等[17]亦认为采用不同种类的全酸蚀粘接剂，乙醇湿粘接技术相比水湿粘接，会更好地封闭树脂突和小管壁间隙，提高粘接强度。

根管牙本质的水分常很难控制，Carvalho等[21]在根管牙本质表面使用乙醇预处理后，乙醇基粘接剂在乙醇湿粘
接技术下获得的粘接强度明显高于水湿粘接组，扫描电镜观察其有良好的树脂渗透和树脂突的形成。

Shin等[20]对粘接界面的观察也进一步说明，乙醇湿粘接可以提高粘接强度，Goldner’s三色染色法显示脱矿牙本质中乙醇的存在增加了粘接剂对胶原纤维的包裹，扫描电镜观察亦证实乙醇湿粘接提高了粘接界面的质量，所形成的树脂渗透层很清晰且厚度约为4.0 μm，所有的样本均可观察到长树脂突，而在水湿粘接的混合层则存在多孔性且不平坦，树脂渗透的厚度约为2.6 μm。

微拉曼光谱分析显示，利用水湿粘接减少了双酚A双甲基丙烯酸缩水甘油酯/甲基丙烯酸羟乙酯的渗入，而在乙醇湿粘接的粘接界面显示出相对均匀的疏水性树脂的分布。

综上，乙醇可通过增加胶原纤维的空间进而提高粘接强度，而对粘接耐久性的影响如何及机制目前仍未完全清楚。

3.3 乙醇湿粘接技术对粘接耐久性的影响
传统树脂牙本质粘接的耐久性不佳，其机制可能是：1）现今使用的粘接剂中单体混合物产生的聚合物非常亲水，吸水率达到5%～12%[29]，导致塑化作用进而降低了力学性能。

2）酸蚀过程暴露和激活了在牙本质基质中的基质金属蛋白酶，树脂渗入牙本质基质后通常不能完全包裹胶原纤维，部分胶原纤维暴露，易于受到基质金属蛋白酶的水解作用[30]。

因此，提高树脂牙本质粘接耐久性的策略之一是减少粘接剂亲水性[4]，二是减少酸蚀牙本质的亲水性使其与疏水性的树脂相溶。

由于疏水性树脂具有较高的抗挠性和在水环境下较高的稳定性，因此相比起亲水性树脂可以提高粘接界面的耐久性[27]。

乙醇取代支持脱矿胶原纤维网的水分后，从理论上来说，这种条件下酸蚀脱矿的胶原纤维其亲水性降低，从而减少了由于疏水性单体存在导致的界面相分离。

此外，由于多数疏水性单体溶于乙醇，含有较高比例疏水性单体的粘接剂的应用成为可能，形成疏水性较强的混合层而减少吸水性，增加了混合层的稳定性[20]。

另一方面，乙醇可以增加树脂的渗入并更好地包裹每个胶原纤维，避免了基质金属蛋白酶的水解作用，提高了粘接的耐久性[18]。

当水充满牙本质小管及侧枝和胶原纤维间隙时，由于水与树脂的摩尔浓度有很大差异，树脂很难完全将包裹胶原纤维的薄层水分置换出来[19]，树脂虽然可以充满胶原纤维间隙，但并没有真正与胶原纤维直接接触，留下胶原纤维和树脂间纳米空隙。

而当水被树脂单体的良好溶剂乙醇取代后，树脂单体真正包裹了胶原纤维，消除了胶原纤维和树脂间的纳米级空隙[6，8]。

双光子激光共聚焦显微镜研究[17]表明，乙醇浸透的酸蚀牙本质相比起水浸透的酸蚀牙本质，所形成的混合层界面的荧光微渗透量大约减少为88%。

Hosaka等[18]研究显示，5种实验性树脂使用乙醇湿粘接技术获得的粘接强度比水湿粘接技术的高，且经过3、6、12个月后粘接强度无明显下降，推测其原因，可能为胶原纤维完全被疏水性树脂包裹且吸水性小，避免了基质金属蛋白酶对胶原
纤维的水解作用，由此提高了粘接耐久性。

Sadek等[31]亦认为乙醇的应用在无基质金属蛋白酶抑制剂氯己定的情况下，仍然保持了疏水性树脂与牙本质粘接界面的完整性，1年后粘接强度无明显下降。

Kim等[32]通过对混合层的生物再矿化研究，间接证明体积分数100%的乙醇能充分置换出胶原纤维间的水分，形成无孔均质的混合层，可以替代或联合使用基质金属蛋白酶抑制剂以提高树脂牙本质的粘接耐久性。

综上所述，乙醇湿粘接可提高牙本质的粘接强度和耐久性，而在此技术应用于临床前，尚需明确乙醇对成牙本质细胞是否具有毒性作用；同时还需在模拟髓室压、循环加载、冷热循环和化学老化等更接近临床的实验条件下，延长试件储存时间，进一步研究验证乙醇湿粘接技术对牙本质粘接强度及耐久性的影响并阐明其机制。

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