高透氧化锆粘接处理的研究进展.pdf

北京口腔医学 2024年第32卷第1期 Beijing Journal of Stomatology February 2024，Vol.32，No.161高透氧化锆粘接处理的研究进展王恒飞 王剑【摘要】氧化锆材料由于其优异的生物相容性和力学性能，逐渐成为陶瓷修复材料的首选。但是传统氧化锆材料仍然存在粘接强度和美观性不足的问题。为了改善氧化锆材料的半透性，研究人员通过改变材料组分，开发出了高透氧化锆材料。新材料为美学修复领域开辟了新方向，但如何更好地粘接高透氧化锆成为了提高修复效果的关注焦点。本文对高透氧化锆材料粘接流程中的主要步骤作一综述，希望对高透氧化锆材料的粘接提供临床参考。【关键词】氧化锆;高透氧化锆;粘接【中图号】R783.1【文献标识码】A【DOI】10.20049/j.bjkqyx.1006-673X.2024.01.012口腔修复中，氧化锆材料因其良好的生物相容性1和机械强度得到广泛应用2。为了解决传统氧化锆美观性不足的问题，研究人员通过改进合成方法与组成结构，研发出了具有更佳半透性的高透氧化锆。但是，口腔修复的效果既受修复体设计与制作的影响，也受修复体粘接效果的影响。因此，获得氧化锆陶瓷材料与牙体组织之间稳定的粘接力是临床治疗成功的关键因素之一3。由于氧化锆属于惰性材料，化学组成与玻璃基陶瓷不同，含硅玻璃陶瓷的粘接处理方式已不再适用。关于传统氧化锆材料粘接处理的改进方法已有不少研究，但由于新型高透氧化锆的晶型结构和理化性质发生改变，医疗工作者应该在充分认识高透氧化锆理化特性的基础上，调整其粘接处理方法，以获得更好的粘接修复效果。本文主要通过对高透氧化锆粘接处理方式的归纳整理，总结现阶段明确的影响粘接效果的相关要素，以期为高透氧化锆的粘接操作提供临床参考。高透氧化锆的理化特性传统氧化锆修复体由氧化锆粉末压制并预烧结形成的胚块切削后烧结而成，主要成分是以氧化钇作为稳定剂的 3Y-四方氧化锆多晶体（tetragonal zirconia polycrystal,TZP）4，在受到外力产生微裂纹时，TZP 可以消耗内部能量，改变局部受力环境，从而阻止裂纹的继续扩散，提升传统氧化锆材料的机械性能。但是材料的透光性受晶体排列影响5，3Y-TZP 排列无序导致光线杂乱无序，发生多种折射和反射，影响传统氧化锆的美观性6。高透氧化锆在传统氧化锆基础上引入各向同性、排列更加规则的立方相氧化锆晶体7，有效提高了材料的半透性，但是由于立方相较脆弱、相变增韧能力较低，导致高透氧化锆的抗折能力尽管高于二硅酸锂玻璃陶瓷，但也低于传统氧化锆8,9。材料的老化行为同样受到氧化锆晶体成分的影响10。与稳定的立方相多晶体不同，TZP 在低温潮湿的环境中整体向单斜向晶体转变，使材料的体积及力学性能发生显著改变，导致传统氧化锆的老化行为更为明显。高透氧化锆的粘接现状与有良好粘接效果的玻璃陶瓷修复体不同11，氧化锆修复体因其自身为惰性材料而难以获得良好的粘接效果，虽然关于氧化锆材料的粘接处理方式多有研究，但是考虑到高透氧化锆与传统氧化锆在机械强度和半透性等方面的不同，有研究比较了传统氧化锆与高透氧化锆粘接强度的差异12，发现在修复体表面未经处理的情况下直接粘接传统氧化锆和高透氧化锆都无法得到理想的粘接效果，而在经过机械和表面化学处理后传统氧化锆和高透氧化锆都可以得到较高的粘接强度。虽然 Ruales-Carrera 等12进行相同粘接处理后发现高透氧化锆的粘接强度比传统氧化锆低，但仍需要进一步证实。因此改进粘接处理方式、使用合适的方法粘接高透氧化锆仍然是目前研究的热点。目前氧化锆的粘接处理过程主要包括基牙表面处理、修复体表面处理和粘接剂粘固三个主要步骤，探究不同处理方式的差异有助于改善高透氧化锆的粘接效果。氧化锆的粘接步骤分为助手侧的修复体表面处作者单位：610000 成都 四川大学华西口腔医院口腔修复科通信作者：王剑，E-mail：，电话：[phone]北京口腔医学 2024年第32卷第1期 Beijing Journal of Stomatology February 2024，Vol.32，No.162理和医生侧的基牙表面处理与粘接13。基牙表面处理：氧化锆修复体与玻璃陶瓷修复体是相似的13,14，基牙表面处理可以分为物理处理和化学处理两部分。物理处理是指去除基牙上的临时修复体，彻底清除残余的粘接剂，并通过浮石粉和抛光杯清洁基牙表面，冲洗干燥。最后通过棉卷与吸唾器配合完成基牙的隔湿。也有研究表明15，在清洁基牙表面时，配合使用邻间隙刷清洁牙龈边缘或表面喷砂处理，可以得到更好的清洁效果。化学处理在于通过使用基牙表面处理剂提高基牙表面粘接面积并进行表面活化。通用型粘接剂的发展经历了由“酸蚀、底漆、粘接”到三步合一的变化16，其中的 10-甲基丙烯酰氧癸基磷酸酯（10-methacryloxy decyldihydrogen phosphate，10-MDP）发挥了主要作用，它含有亲水的磷酸基团和疏水的 键。一方面磷酸基团可以与牙体硬组织中的钙离子发生反应形成钙盐；另一方面 键可以与树脂成分发生加聚反应而牢固结合17。尽管含有 10-MDP 成分的自粘接树脂水门汀在未经粘接剂处理的牙面仍有较高的粘接强度，但是非自粘接树脂水门汀与通用型粘接剂联合使用在氧化锆粘接老化实验后的粘接强度明显高于单独使用自粘接树脂水门汀18。并且有研究表明全酸蚀粘接系统的处理效果优于自酸蚀粘接系统19，这可能与有机酸的酸蚀效果弱于磷酸，以及自酸蚀粘接系统易导致粘接界面水分残留有关。因此，使用全酸蚀粘接剂仍是基牙表面的主要处理方式。修复体表面处理：修复体表面处理分为物理处理和化学处理。物理处理目的在于清除修复体表面污染物并改善表面微结构。多项研究表明，传统氧化锆材料用粒径 50 m 的氧化铝粒子喷砂处理可有效改善粘接效果20,21。高透氧化锆可用清洁膏、等离子体和喷砂处理等多种方式22。清洁膏由氧化锆颗粒、聚乙二醇和氢氧化钠组成23，通过力学测试和元素检测表明24清洁膏在清洁唾液和血液污染物方面与空气喷砂处理有着同样优异的表现。然而，在改变修复体表面微结构方面，氧化铝粒子喷砂较清洁膏有更好的效果25。等离子体处理可以有效改善各种材料的表面特征。然而，力学实验表明低压等离子体处理与氧化铝粒子喷砂处理相比无明显优势26。因此氧化铝粒子喷砂同样是当前提高高透氧化锆表面粘接效率最显著的处理方式。人们普遍认为表面喷砂处理可以提高传统氧化锆的机械强度，因为处理过程中伴随有 TZP 的单斜相变并产生表面压应力27。但是高透氧化锆的机械性能较传统氧化锆低，喷砂必然会对粘接效果产生影响8。喷砂处理后高透氧化锆的机械强度由微裂纹和压应力共同决定，微裂纹降低其机械强度而压应力有利于阻止裂纹延伸28。Kim 等29通过表面形貌和压应力分析高透氧化锆的喷砂效果，认为摩尔分数为 4%的氧化钇部分稳定氧化锆（4 mol.%yttria-partially-stabilized-zirconia，4Y-PSZ）用 90 m 粒径喷砂、5Y-PSZ 用 25 m 粒径喷砂可以得到更好的处理效果。也有研究认为30，随着喷砂压力增加高透氧化锆的强度会逐渐降低，因为立方相氧化锆占比随压力增加而增多。研究人员在不同压力下使用 50 m 粒径对高透氧化锆喷砂，发现与传统氧化锆相似，当处理压力为 0.2 MPa 时可以增加高透氧化锆的粘接强度并减少不利因素。值得注意的是，有研究25把喷砂时间从 15 s 增加至30 s 发现表面形貌并未发生明显改变，这提示氧化铝喷砂的效果更多受氧化铝粒径和喷砂压力的影响。目前关于高透氧化锆表面喷砂处理的研究仍集中于表面形貌分析，论据稍显不足。化学处理目的在于改变修复体表面化学性质，增强氧化锆材料与粘接剂之间的亲和力。氧化锆材料由于自身没有含硅元素的玻璃相基质，无法直接应用硅烷偶联剂增加陶瓷材料与粘接剂之间的化学结合31。因此，可以将修复体表面化学处理分为表面硅涂层联合硅烷偶联剂处理和粘接性功能单体处理。修复体表面硅涂层联合硅烷偶联剂处理同样可以提高修复体与树脂水门汀之间的粘接能力32。有研究表明33，硅烷偶联剂与氧化锆表面硅涂层形成的化学键强于-P-O-Zr-共价键。尽管目前用于产生硅涂层的技术有热硅化法、等离子体沉积法、溶胶凝胶法、摩擦化学法等34,35多种方法，但是绝大多数实验缺少老化实验的数据，并且部分表面硅涂层处理方法过于复杂，临床诊疗中难以实现。因此硅涂层联合硅烷偶联剂处理法有待进一步探究完善。修复体粘接性功能单体有 4-甲基丙烯酰氧乙基偏苯三酸酐（4-Methacryloxyethyltrimelliticacidanhydride，4-META）和 10-MDP 等，Haruki等36研究发现 4-META 在氧化锆表面吸附量小于10-MDP，10-MDP 在宏观和微观层面的效果均优北京口腔医学 2024年第32卷第1期 Beijing Journal of Stomatology February 2024，Vol.32，No.163于 4-META。现阶段常用的通用型粘接剂和氧化锆专用处理剂中均含有 10-MDP 成分，10-MDP 中既含有 键又含有磷酸基团，使其既具有亲水性又具有疏水性37。对主要成分为10-MDP38的Z-Prime plus 和 AZ Primer 等国内外常用的氧化锆专用处理剂，有研究发现通用型粘接剂与树脂水门汀之间的粘接强度较氧化锆专用处理剂与树脂水门汀之间的粘接强度高39，考虑到氧化锆专用处理剂与树脂水门汀之间的粘接强度不足，含 10-MDP 粘接性功能单体的通用型粘接剂仍然是传统氧化锆和高透氧化锆修复体表面处理的首选。最近有研究表明40,41，10-MDP 可以通过影响光引发剂降低双固化树脂水门汀的聚合度和粘接强度，通过比较含不同浓度10-MDP 的氧化锆表面处理剂与双固化树脂水门汀之间相互作用后的水门汀转化率和粘接强度等差异，表明低浓度的粘接性功能单体可以降低对树脂水门汀的负面影响。因此探究合适的 10-MDP 浓度和进一步改良氧化锆专用处理剂的组分仍然是提升修复体表面处理效果的重要方向。水门汀材料的选择与固化：水门汀材料是把修复体与基牙粘合为一整体的必要成分。口腔修复常用粘接剂有树脂改性玻璃离子水门汀和树脂水门汀，虽然传统氧化锆牙冠修复与高透氧化锆牙冠修复的五年口腔存留率并不受水门汀种类的影响42，但有研究表明43树脂改性玻璃离子水门汀粘接传统氧化锆和高透氧化锆的断裂强度明显低于树脂水门汀。这提示我们树脂水门汀可以有效地将应力传至基牙，防止裂纹扩散，有助于增加高透氧化锆牙冠的机械性能，提高抗折能力。根据固化方式不同，树脂水门汀可以分为化学固化、光固化和双固化三种类型。由于高透氧化锆比传统氧化锆的半透性更高，Yagawa44比较了树脂水门汀不同固化方式之间的差异，发现双固化树脂水门汀与化学固化型相比具有明显优势。这提示我们当基牙颜色良好的情况下，可以使用双固化树脂水门汀粘接高透氧化锆修复体，达到较好的粘接效果。但是研究并未提及双固化树脂水门汀对传统氧化锆粘接效果的提升情况，这些值得进一步探究。最终修复效果的颜色由基牙底色、双固化树脂水门汀颜色和高透氧化锆颜色共同组成45。在高透氧化锆修复体设计时，应充分考虑树脂水门汀对修复效果的影响，并向口腔技师充分传达水门汀材料的相关信息。树脂水门汀的固化效果对氧化锆修复体粘接效果有直接影响，固化效果受到粘接后的转化率和微硬度影响，Mario Alovisi 等研究表明46，紫外光固化可以增强双固化树脂水门汀的转化率和微硬度，但是延长光照时长后固化效果并不会产生明显变化。考虑到转化率和微硬度并不完全等同于粘接强度，且光照效果受高透氧化锆厚度和光照时长的影响，因此高透氧化锆粘接过程中光固化的光照强度和光照时长仍需要进一步研究。总结与展望修复体粘接对修复效果有重要影响，高透氧化锆通过调节立方相氧化锆晶体的占比增加了材料的半透性，扩展了氧化锆材料在美学修复领域的应用。但是高透氧化锆材料与传统氧化锆材料相比半透性更高而机械强度更低。适当调整粘接处理方式，可以有效改善高透氧化锆材料的粘接效果。高透氧化锆属于惰性材料，目前研究表明，物理粗化和化学反应结合是实现稳定粘接的常用手段，氧化铝喷砂结合含 10-MDP 的通用型粘接剂共同处理修复体粘接面，之后使用通用型粘接剂处理基牙表面并使用双固化树脂水门汀进行修复体的粘固可以获得更好的粘接效果。但在粘接流程中尚有多个步骤存在改良空间，其中调整 10-MDP 浓度或粘接性单体化学结构似乎是突破高透氧化锆粘接瓶颈的关键。综上所述，高透氧化锆陶瓷在美学修复中拥有广阔的前景，口腔修复医生应理解粘接相关原理并掌握操作流程步骤，以尽早实现高透氧化锆陶瓷修复体功能的最大化。参 考 文 献 1 Rizo-Gorrita M,Herraez-Galindo C,Torres-Lagares D，et al.Biocompatibility of polymer and ceramic CAD/CAM materials with human gingival fibroblasts(HGFs).Polymers,2019,11(9):1446.2 朱海燕.口腔修复材料氧化锆陶瓷的研究与应用.世界最新医学信息文摘,2019,19(A5):106-107.3 李睿,王晨,张文怡,等.多种表面处理方式及树脂水门汀类型对氧化锆陶瓷粘接强度的影响.中国组织工程研究,2021,25(10):1528-1532.4 Alvaro B,Oscar P,Rodrigo A.Zirconia as a dental biomaterial.Materials,2015,8(8):4978.5 Apetz R,Bruggen M.Transparent alumina:a light-scattering model.J Am Ceram Soc,2010,86(3):480-486.6 Nistor L,Grdinaru M,Rc R,et al.Zirconia use in dentistry-manufacturing and properties.Curr Health Sci J,2019,45(1):28-35.7 Zhang Y.Making yttria-stabilized tetragonal zirconia translucent.Dent Mater,2014,30(10):1195-1203.北京口腔医学 2024年第32卷第1期 Beijing Journal of Stomatology February 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