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东莞陶瓷牙修复:氧化锆陶瓷的粘固

东莞南城固德口腔门诊部 东莞牙科医院咨询咨询64次

氧化锆陶瓷具有良好的机械性能、美学性能、生物相容性,广泛受到临床修复医师的青睐。

氧化锆和树脂水门汀间的粘接强度对于修复治疗的成功起着关键作用。
 

特性

(图1:氧化锆三种晶相结构)来源于参考文献

 

氧化锆陶瓷是一种无机非金属多晶材料,根据不同温度有三种晶体形态。

常温状态下,氧化锆为单斜晶系,1170-2370摄氏度下转变为四方晶系,2370-2680摄氏度下转变为立方晶系。

当高温冷却时晶体形态的改变引起巨大应力,易导致氧化锆破裂。

在氧化锆中添加金属氧化物可以稳定在室温下的四方结构,临床中我们常用的添加的稳定剂是氧化钇。
 

 

 陶瓷传统的表面处理方式有酸蚀、喷砂、硅烷化、二氧化硅(silicon dioxide,SiO2)涂层,以及其他方法如利用激光照射,气象沉积技术,离子喷涂技术,选择性蚀刻等。

但氢氟酸(HydrogenFluoride,HF)酸蚀处理主要用于SiO2为基质的陶瓷表面,使陶瓷表面粗化,形成陶瓷面与粘接剂之间的微机械嵌合,从而增加了粘接强度。

由于氧化锆陶瓷表面缺少硅基相,因此HF不能与氧化锆发生反应,在理论上不能增强氧化锆陶瓷表面的粘接力。

影响氧化锆修复体粘接强度的因素有许多,研究证实,粘接剂的选择以及氧化锆瓷表面的处理方式是其中重要的影响因素。
 

 

(图2:氧化锆表面处理方式)来源于参考文献

 

喷砂技术是提高氧化锆粘接性能的主要方法,它通过高速颗粒冲击实现氧化锆表面粗化。

对于氧化锆进行喷砂的主要目的有如下几点:

(1)表面清洁,喷砂可有效清除唾液、血液等有机污染物,清洁的表面是形成良好粘接的先决条件;(2)增加表面粗糙度,形成表面不规则的凹坑状结构,增加树脂水门汀与氧化锆的粘接面积;(3)增加表面润湿性,以利于树脂水门汀渗透,从而形成牢固的机械嵌合。
 

 

① (图3:氧化锆表面喷砂)[3]KwonSM, MinBK, KimYK,etal.InfluenceofSandblastingParticleSizeandPressureonResinBondingDurabilitytoZirconia:AResidualStressStudy[J].Materials(Basel,Switzerland),13(24):5629. 

 

扫面电镜下观察喷砂前氧化锆表面是有一定的粗糙度,但孔隙不明显,经喷砂处理后瓷表面的孔隙明显增加,扩大了粘接面积,有助于形成微机械固位,并且有文献报道喷砂被认为是目前处理氧化锆瓷表面常用且最有效的方法,那么喷砂的效果到底怎么样呢?

 

图4来源于参考文献【2】

 

当喷砂颗粒尺寸及喷砂压强恒定时,随着喷砂时间的增加,氧化锆粗糙度均显著增加。

当喷砂时间及喷砂颗粒大小恒定时,随着喷砂压强增大,氧化锆表面粗糙度也均随之增加。

对于喷砂颗粒大小而言,当喷砂时间及喷砂压强保持恒定,50μm喷砂颗粒喷砂后的氧化锆表面 损失量显著高于110μm喷砂颗粒喷砂后的氧化锆表面损失量。

喷砂可以导致氧化锆表面损失;喷砂压强越大、喷砂时间越长,氧化锆表面损失量越多,其表面粗糙度越大。

但也有研究表明,喷砂技术存在一定的隐患,大颗粒的喷砂可能导致氧化锆修复体较为薄弱的部分发生碎裂以损坏。
 

 

(图5来源于参考文献【2】)

 

喷砂压力为0.2、0.4及 0.6MPa时氧化锆与间接修复树脂界面的粘结强度显著高于喷砂压力为 0.1MPa时界面的粘结强度。

但是粘结强度在喷砂压力为 0.2、0.4及0.6MPa时并没有显著变化。

 同是,有相关文献证实随着喷砂压力的增加,氧化锆表面出现微裂纹或者缺陷的可能性随着增加,从而降低氧化锆强度,导致失败,也有研究显示经车针研磨30秒后单斜晶体含量增加3%-5%,经4bar喷砂15秒后单斜晶体含量增加13%-15%,这种转化可以导致氧化锆的劣化,所以并不是喷砂颗粒越大,时间越久,压强越大,表面粗糙度越大就越好。
 

(图6来源于参考文献【3】)

 

从国外这位学者得出的的数据可知,在不同颗粒大小的氧化锆喷砂下的断裂强度,不论是干燥储存还是是储存相比对照组都是增大的,由此可知不论是从它的粘接强度还是陶瓷的机械强度来说都是有利的。

综上所述,考虑到氧化锆的的表面粗糙度,机械强度,以及粘接强度,采用0.2MPa及50μm或者110μm的喷砂条件对使氧化锆与间接修复树脂界面的粘结强度较佳,是较为推荐的喷砂条件。
 

 

喷砂缺点

(1)喷砂颗粒冲击氧化锆表面,可导致氧化锆表面形成微裂纹,影响氧化锆修复体的机械强度;

(2) 喷砂可导致氧化锆晶体的相转移,由四方相转变为单斜相,影响氧化锆修复体的长期稳定性。
 

 

树脂粘接剂的原理

(1)机械锁合作用:树脂粘接剂渗入经过表面处理的粗糙甚至具有微孔的瓷表面并固化后,形成树脂突而产生嵌合效果;(2)化学性结合:树脂粘接剂直接或借助偶联剂与经过处理的瓷表面发生化学反应结合;(3)物理吸附和润湿作用:树脂粘接剂的分子与瓷表面分子间的距离缩小到极小的程度,就会因分子间产生的范德华力而产生黏附作用。
 

 

图7(《粘接牙科学的基本原理》)

 

这个列表是目前市授售的氧化锆底漆,他们的成分及使用说明,从成分上看,Bisco公司的底漆含有两种活性单体即磷酸酯单体以及羧酸单体。

Z-PRIMEPlus是一种单瓶装氧化锆表面预处理剂,含有磷酸酯单体10-甲基丙烯酰氧癸基二氢磷酸酯(10-MDP)、联苯二甲基丙烯酸酯(BPDM)和2-甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)。

10-MDP通过其两个末端功能团分别与树脂和氧化锆结合,两个功能基团中间的碳链提供了抵抗水解的疏水性能。

Z-PRIMEPlus预处理剂可以对氧化锆表面改性,增大接触角,增加其疏水性。
 

 

图8(《粘接牙科学的基本原理》)

 

这张表列出了不同粘接系统将喷砂后的氧化锆与自酸蚀水门汀进行粘接的剪切强度,从表我们可以发现,ZPP和Clearfil陶瓷底漆与自固化和光固化水门汀均兼容,而其他三者底漆的剪切强度高度依赖于水门汀的固化类型,光固化的剪切强度明显高于自固化。

ZPP不仅可以为经过不同表面处理的氧化镐提供高强度的粘接,而且还与自固化或光固化水门汀存在兼容性。
 

 

图9(《粘接牙科学的基本原理》)

 

当ZPP用与其他公司的树脂产品也能明显提高粘接强度。

当AZ和cc底漆被ZPP替代后,氧化锆的粘接强度也是明显提高的。
 

 

图10(《粘接牙科学的基本原理》)

 

zpp也能够提高不同品牌氧化锆的粘接强度,如图中所展示的泽康和LAVA。
 

 

化学粘接的原理

磷酸单体中的氢离子(-H)与氧化锆中ZR-O发生反应,在氧化锆表面形成磷酸单层。
 

 

图片11来源于参考文献【5】

 

使用方法

(1)使用空气喷砂机,金刚砂磨头或车针进行表面处理,吹洗并吹干;

(2)使用1-2层的Z-PRIMEPlus,轻吹3-5秒;

(3)使用复合树脂完成修复;

 

图片来源于Z-PRIMEPlus

(4)清洁牙体表面,全瓷桥的内表面涂一层Z-PRIME,牙体涂布一层粘接剂,光固化,树脂粘接,清理多余树脂粘接剂。
 

 

氧化锆粘接总结

(APC原则)2016年专家提出氧化锆陶瓷粘接的APC原则:

A:氧化锆表面喷砂

P:氧化锆特殊的底涂剂

C:双重或自固化复合树脂材料

 

该原则来源于文献[6]
 

[1] 李新,苏乃川,廖运茂,等. 不同条件的表面喷砂对牙科氧化锆材料表面丧失的影响[J]. 口腔医学,2017,37(1):28-32. DOI:10.13591/j.cnki.kqyx.2017.01.007.
 
[2]李新, 苏乃川, 廖运茂,等. 不同喷砂条件对氧化锆/间接修复树脂双层结构剪切强度的影响[J]. 口腔医学, 2016, 36(9):5.
 
[3] 程竑. 瓷块表面处理及3种树脂粘接剂对氧化锆粘接强度影响的实验研究[D]. 上海:上海交通大学,2014.
 
CURTIS AR, WRIGHT AJ, FLEMING GJ. The influence of surface modification techniques on the performance of a Y-TZP dental ceramic.[J]. Journal of dentistry,2006,34(3):195-206.
 
[4] Kwon S M ,  Min B K ,  Kim Y K , et al. Influence of Sandblasting Particle Size and Pressure on Resin Bonding Durability to Zirconia: A Residual Stress Study[J]. Materials (Basel, Switzerland), 13(24):5629
 
[5] Nagaoka N ,  Yoshihara K ,  Feitosa V P , et al. Chemical interaction mechanism of 10-MDP with zirconia[J]. Scientific Reports, 2017, 7:45563
 
[6] Blatz M B ,  Alvarez M ,  Sawyer K , et al. How to Bond Zirconia: The APC Concept[J]. Compendium of Continuing Education in Dentistry, 2016, 37(9):611
 
《粘接牙科学的基本原理》.
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