牙本質由于其結構的復雜性,含有較高比例的有機成分,并有不斷流出的牙本質小管液等,其粘接機制也較釉質更為復雜。具體體現在:牙本質被輕度酸蝕后,為了防止暴露的膠原纖維塌陷,影響粘接劑單體的滲入,需使牙本質保持適度濕潤的狀態。由于髓腔正壓,有天然和連續的牙本質小管液通過牙本質小管流出,后續過多的水份又會對粘接產生不利影響。這不僅對牙本質粘接的操作技術提出了要求,更對于如何獲得長期穩定的牙本質的粘接強度提出了挑戰。
采用模擬髓腔壓力的實驗技術,是為了更好地模擬牙本質粘接這一特殊臨床過程,通過在體外模擬髓腔的壓力驅動模擬的牙本質小管液,觀察其對牙本質-粘接劑界面的影響,近年來,多用于研究牙本質與多種粘接劑(全酸蝕粘接劑、自酸蝕粘接劑、聚羧酸等)以及與多種粘接對象(復合樹脂、鑄造全冠等)間粘接強度變化和改善措施。本文將近年來研究模擬髓腔壓力下牙本質粘接強度變化及其機制進行綜述。
1. 髓腔壓力影響牙本質粘接強度的機制
1.1 牙本質小管液
1.1.1 水的作用
水在牙本質粘接中扮演著重要的作用。一方面,水是自酸蝕粘接劑中的固有成分,使酸性樹脂單體保持電離的狀態,以使玷污層及其下方完整的牙本質脫礦;而且在被強酸脫礦后的牙本質中,水通過阻止相鄰膠原纖維間的氫鍵形成,而使膠原基質懸浮和充分的擴展,不致于塌陷,利于粘接劑單體的有效滲入。另一方面,雖然牙本質粘接最初的確是需要水分的,但在粘接劑聚合期間,未被除去的多余的水,會對樹脂-牙本質粘接界面產生不利影響,體現在:1)水分會稀釋粘接劑中的功能單體,如甲基丙烯酸羥乙酯(2-hydroxyethyl methacrylate,HEMA)、聚烯酸等,使自酸蝕粘接劑的pH上升,導致其酸蝕牙本質的能力和滲入膠原纖維網內的數量均下降;2)水分會阻礙粘接劑中樹脂的聚合,導致聚合鏈的塑化,增加膠原纖維的降解,進而使粘接層的物理性能下降,比如彈性模量、最后的粘接強度、粘接劑的最終轉化程度等;3)水分影響了粘接劑中固有水分的蒸發,使其滯留在聚合物網絡中,造成混合層內樹脂和膠原的水解,使樹脂-牙本質間的長期粘接強度下降。多項研究表明:不斷從牙本質小管滲透到粘接界面的水分是造成樹脂-牙本質粘接強度隨時間下降的主要原因。
1.1.2 其他物質的作用
牙本質小管液還含有電解質、蛋白質和酶。其中,電解質、蛋白質會影響牙本質小管液的滲透壓,進而間接影響水分滲透入粘接層的速率;而酶類則是通過降解膠原纖維等途徑影響粘接界面的力學性能。
1.2 粘接劑的影響
簡化的一步法自酸蝕粘接劑,含有大量的親水性單體(HEMA)與溶劑(水、乙醇、丙酮)來防止相位分離,以及使這些混合物維持在一種穩定的溶液中。然而,由于其親水性的特性,粘接劑更易使水滲透過。掃描電子顯微鏡(scanning electron microscopy,SEM)下觀察可以發現:水分通過牙本質小管流動,在固化的粘接樹脂層外表面形成液滴,因此驗證了粘接層的可滲透性。這種水分通過連接混合層和粘接層的水通道擴散,稱為“水樹”(water trees)。
粘接過程中出現了過多的水分,影響了粘接層的聚合,就會形成一種較差的聚合粘接層,成為一種滲透性增強的膜,允許更多的水滲透過,從而形成更不穩定和更脆弱的粘接界面。
1.3 髓腔壓力的影響
髓腔內的流體靜壓可以驅動類似于血漿的牙本質小管液,使其持續的由內向外流動,造成牙本質表面的濕潤。髓腔壓力與血壓呈正相關,且有研究表明:髓腔內的血流會受到體位改變的影響。因此,髓腔壓力給牙本質封閉和修復穩定性造成了困難和局限。樹脂-牙本質界面的水污染被髓腔壓力加速了,這個過程中,多余的水分持續沿著牙本質小管滲透進粘接層,阻礙粘接單體的繼續聚合,塑化聚合鏈,水解膠原纖維,使溶劑滯留;此外,未完全反應的單體、降解后的低聚物,會到達牙髓組織,其毒性可能會導致牙髓炎癥,髓腔壓力在這種情況下會明顯升高。更高的髓腔壓力會導致粘接樹脂的快速降解,以及釋放更多的單體。這樣的循環可能會導致牙齒敏感、細菌微滲漏、繼發齲、粘接修復的失敗。體外實驗表明:髓腔壓力會使粘接強度下降20%~70%。因此,模擬髓腔壓力對于評估牙本質的粘接穩定性十分重要。
2. 模擬髓腔壓力
2.1 原理及方法
模擬髓腔壓力,即通過特殊的實驗裝置,模擬髓腔對牙本質小管液的正壓驅動,來觀察牙本質粘接強度的變化。此種實驗方法能夠使離體的牙本質小管中的液體在恒定的壓力下由內向外流動,壓力的大小參照天然的髓腔壓力。銀示蹤顯示:在模擬髓腔壓力下,水通道從混合層向粘接層突出,顯示了此種方法的可靠性。
2.2 優點
學者們采取過各種方法來研究牙本質粘接強度的長期穩定性,包括直接水老化、冷熱循環、機械載荷、浸泡于人工唾液或者蛋白水解酶溶劑中,以達到在短期內加速粘接退化的目的。直接水老化被認為是一種合適的促進樹脂-牙本質粘接的方法,然而,當存在模擬髓腔壓力時,水分滲透通過混合層與粘接層的過程會加快,然后使粘接強度更快的下降。這可能產生更多的水解作用、塑化作用,危害粘接界面的長期穩定性。
多項研究表明:相比于未使用髓腔壓力的研究組,使用了髓腔壓力的實驗組牙本質粘接強度下降程度更大,更為貼近臨床實際情況中粘接界面的降解過程,而未使用該技術得出的實驗結果由于缺少了模擬髓腔壓力的不利影響,有可能會減緩粘接強度下降的速度,進而夸大粘接材料的效果,不利于對粘接材料粘接效果的正確評估與選擇。因此,基于模擬髓腔壓力的老化方法被認為是一種更為可靠和有效的挑戰樹脂-牙本質粘接強度的方法,且其與臨床情況更為接近。
2.3 前景與展望
盡管模擬髓腔壓力是比較接近臨床實際的一種實驗方法,但其并沒有如其他疲勞方法一樣被廣泛的用于牙本質粘接研究中,究其原因,主要有:1)傳統的模擬髓腔壓力的裝置操作較為復雜,且其模擬髓腔壓力的精度也較低;2)傳統的實驗方法一套裝置只能處理一個樣本,這對于需要大樣本量的粘接實驗來說比較耗時、耗材。雖然目前已有該裝置的改進版,使其能一次處理較多的樣本,但其精度和可行性還有待較多的研究證實。此外,對于模擬髓腔壓力的裝置,還需改善的地方包括:1)目前的實驗裝置只能模擬某一恒定的壓力,不能復制天然髓腔壓力的波動可變性;2)目前用于被模擬髓腔壓力驅動的液體,有蒸餾水、生理鹽水等,如果要達到與臨床更接近的情況,應盡量與牙本質小管液的成分接近。
3. 減少髓腔壓力影響粘接強度的措施
3.1 粘接劑的選擇
要減少模擬髓腔壓力的影響,首要的就是粘接劑的選擇。研究表明:使用不含HEMA的一步和兩步法自酸蝕粘接劑有可接受的對抗牙髓壓力的能力,例如硅氧烷粘接劑,在髓腔壓力下顯示出較好的穩定性,會產生更少的溶劑滯留,更少的水分滲透以及更充分的聚合。減少了滲透性,進而減少了髓腔壓力對粘接效果的不利影響。此外,有研究表明:對牙本質進行預處理后,單獨使用疏水性粘接樹脂,可以減少粘接層滲透性以及對抗模擬髓腔壓力造成的降解,這便是多步法粘接系統在模擬髓腔壓力下粘接強度更為穩定的原因??傊?,粘接劑的選擇,旨在產生更少的溶劑滯留,更少的水分滲透以及更充分的聚合,進而降低粘接層的滲透性和減少髓腔壓力對粘接效果的不利影響。
3.2 延長光固化時間
研究表明:當光固化時間超過40 s時,會提高粘接劑的轉化率,產生一個更加均勻少孔的聚合物網絡,降低粘接劑的滲透性和減少界面微滲漏的發生。建議采用延長光固化時間的方法來改善一步法自酸蝕粘接劑的粘接效果,特別是當粘接界面在活髓牙的深層牙本質中時。
3.3 即刻牙本質封閉
研究表明:即刻牙本質封閉(immediate dentine sealing,IDS)能提高牙本質粘接界面的質量,對抗模擬髓腔壓力的不良影響;對于某些自酸蝕粘接劑,IDS能提高其在模擬髓腔壓力下的牙本質粘接強度,并且明顯減少微滲漏。
4. 小結
模擬髓腔壓力作為一種實用的評估牙本質粘接穩定性的方法,正逐漸被更多的研究者所選擇。由于其較為真實地反映了臨床的實際情況,其評估結果也具有較高的可信度與說服力。對于實驗技術本身,尚需改進的地方包括操作流程的簡化、模擬牙本質小管液真實性的提高等。而鑒于已有的研究現狀,為了減少模擬髓腔壓力的某些不利影響,應著手于粘接劑的選擇、延長光固化時間、即刻牙本質封閉等方面。這一技術的發展成熟,將會惠及到口腔科學的眾多領域。