氫氟酸熱處理對(duì)氧化鋯粘接性能的作用研究,口腔科學(xué)論文

氫氟酸熱處理對(duì)氧化鋯粘接性能的作用研究,口腔科學(xué)論文摘要：目的:探究不同濃度的氫氟酸熱處理對(duì)氧化鋯粘接強(qiáng)度的影響。方式方法:將愛爾創(chuàng)氧化鋯(1)和威蘭德氧化鋯(2)分別制成2種規(guī)格(Ⅰ類：30mm×10mm×1mm,各25個(gè)；Ⅱ類：3mm×3mm×1mm,各35個(gè))。每種規(guī)格試樣隨機(jī)分為5組，A:空白組(A1和A2)、B:噴砂組(B1和B2)、C:5%氫氟酸(C1和C2)、D:9.5%氫氟酸(D1和D2)、E:40%氫氟酸(E1和E2)。Ⅰ類試件用于檢測外表晶相及抗折強(qiáng)度。從各組Ⅱ類試件中隨機(jī)抽取一塊進(jìn)行外表形貌的觀察，其余試件與離體牙釉質(zhì)外表粘接后用于剪切強(qiáng)度的測試。結(jié)果:處理后的各組氧化鋯外表形貌都發(fā)生了明顯改變，E1、E2組的剪切粘接強(qiáng)度最大(P0.05),分別是(25.91±0.89)MPa和(24.93±0.45)MPa。B1、B2和E1組檢測出單斜相，抗折強(qiáng)度降低。結(jié)論:氫氟酸處理能顯著提高兩種氧化鋯的剪切粘接強(qiáng)度，濃度越高效果越好。但40%的氫氟酸會(huì)導(dǎo)致愛爾創(chuàng)氧化鋯抗折強(qiáng)度降低。本文關(guān)鍵詞語:氧化鋯;熱酸蝕;剪切強(qiáng)度;Abstract：Objective:Toassesstheinfluenceofdifferentconcentrationsofhydrofluoricacid(HFA)heattreatmentonthebondingstrengthofzirconia.Methods:Upcerazirconia(1)andWieland(2)zirconiaweremadeinto2specifications:30mm×10mm×1mm(n=25)and3mm×3mm×1mm(n=35)respectively.Thesampleswererespectivelydividedinto5groups,A:blankcontroltrail(A1andA2),B:Aluminasandblast(B1andB2),C:5%ofHFA(C1andC2),D:9.5%ofHFA(D1andD2),E:40%ofHFA(E1andE2).Foreachgroupof30mm×10mm×1mmspecimens,X-raydiffractometerwasusedtodetectthesurfacephase,anduniversalmechanicaltestingmachinewasusedtotesttheflexuralstrength.The3mm×3mm×1mmspecimensineachgroupwasselectedtoobservethesurfacemorphologybySEM.Then,theremainingspecimensineachgroupwerebondedwithenamelsurfaceoftheextractedteethinvitro.Theshearbondingstrengthofthespecimenswastestedbyuniversalmechanicaltestingmachine.Results:Afterthetreatments,thesurfacemorphologyofzirconiaineachgroupchangedsignificantly.TheshearbondingstrengthofE1andE2groupswasthehighest(P0.05),whichwere(25.91±0.89)MPaand(24.93±0.45)MParespectively.ThetransformationofmonoclinicphaseandthereductionofflexuralstrengthweredetectedingroupsB1,B2andE1.Conclusion:Theshearbondingstrengthofthe2kindsofzirconiacanbesignificantlyimprovedbyHFAtreatment.Thehighertheconcentration,thegreaterthebondingstrength.TheflexuralstrengthofUpcerazirconiawasreducedby40%HFAetching.Keyword：Zirconia;Hotacidetching;Shearbondingstrength;近年來，口腔修復(fù)逐步向微創(chuàng)、美學(xué)方向發(fā)展，具有優(yōu)異性能的釔穩(wěn)定四方相氧化鋯吸引了較多醫(yī)生和患者的關(guān)注。但其不是硅基陶瓷，難以被酸蝕。怎樣對(duì)氧化鋯進(jìn)行外表處理并不改變抗折強(qiáng)度是現(xiàn)前階段的研究熱門。本實(shí)驗(yàn)選用牙科常見的氫氟酸，以愛爾創(chuàng)和威蘭德氧化鋯作為研究對(duì)象，旨在探究適宜的外表處理方式。1、材料與方式方法1.1、材料與儀器愛爾創(chuàng)氧化鋯(深圳愛爾創(chuàng)口腔技術(shù)有限公司);威蘭德氧化鋯(Zenostar?,威蘭德，德國);集熱式恒溫磁力攪拌器(HWCL-3,鄭州長城科工貿(mào)有限公司);氫氟酸(上海阿拉丁試劑有限公司);PanaviaF樹脂粘接劑(Kuraray,日本);掃描電子顯微鏡(SUPRA55SAPPHIRE,卡爾蔡司，德國);X射線衍射儀(帕納科，EmpyreanX,theNetherlands);Instron3345微力試驗(yàn)機(jī)(Instron,美國)。1.2、試件的制備與處理分別切取2種品牌的氧化鋯塊，燒結(jié)后打磨修整出30mm×10mm×1mm的試件各25個(gè)，3mm×3mm×1mm的試件各35個(gè)，水砂紙逐級(jí)拋光后根據(jù)處理方式方法的不同隨機(jī)分為5組(A-E),愛爾創(chuàng)記為1,威蘭德記為2。A組(A1和A2):空白對(duì)照，不處理。B組(B1和B2):用110μm的氧化鋁顆粒，在0.2MPa壓力下，距離10mm處理20s。C組(C1和C2)、D組(D1和D2)和E組(E1和E2):將氧化鋯試件分別放在裝有5%、9.5%和40%氫氟酸的密閉反響釜(大連化學(xué)物理研究所自行定制)中，置于100℃的恒溫磁力攪拌鍋內(nèi)，處理10min。將處理后的各組試件放置在去離子水中超聲震蕩30min,吹干備用。1.3、外表形貌檢測從各組中隨機(jī)抽取一塊3mm×3mm×1mm大小的試件，掃描電鏡下放大5000倍觀察外表形貌。1.4、剪切實(shí)驗(yàn)離體牙納入標(biāo)準(zhǔn)：(1)近6個(gè)月內(nèi)鏟除的前磨牙或磨牙[1];(2)牙冠無大面積的缺損及裂紋；(3)釉質(zhì)正常，外表無脫礦及色素；(4)有足夠大的平整的釉質(zhì)面積；(5)未行充填及根管治療。將符合標(biāo)準(zhǔn)的離體牙包埋后，打磨拋光構(gòu)成至少3mm×3mm的平整釉質(zhì)面。在釉質(zhì)外表涂布35%的磷酸30s,沖洗吹干。使用PanaviaF樹脂粘接劑將準(zhǔn)備好的各組試件與牙面粘接。粘接后放置在37℃的恒溫水浴箱中保存24h。用萬能力學(xué)試驗(yàn)機(jī)以1mm/min的速度加載至試件與牙面分開，記錄下斷裂霎時(shí)的最大載荷。根據(jù)公式(P=F/S)計(jì)算剪切粘接強(qiáng)度P(MPa)。F(N)為試件斷裂霎時(shí)最大載荷，S(mm2)為試件與釉質(zhì)的粘接面積。1.5、晶相轉(zhuǎn)變與抗折強(qiáng)度測試按DINENISO6872:2021將30mm×10mm×1mm大小的試件依次放置在X射線衍射儀的夾具中，檢測外表能否發(fā)生了單斜相變。隨后將試件放置在萬能力學(xué)試驗(yàn)機(jī)的工作臺(tái)上，調(diào)整跨距(L)為20mm,以1mm/min的速度垂直向下加載，記錄下試件斷裂霎時(shí)的最大載荷，根據(jù)公式P=3FL/2wh2計(jì)算各組氧化鋯的抗折強(qiáng)度值。華而不實(shí)F為試件斷裂霎時(shí)最大載荷(N),w為試件的寬度(mm),h為試件的厚度(mm)。1.6、統(tǒng)計(jì)學(xué)分析用SPSS26.0軟件對(duì)剪切粘接強(qiáng)度及抗折強(qiáng)度結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。采用單因素方差分析和LSD多因素比擬檢驗(yàn)來分析各組數(shù)據(jù)的差異能否有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，取檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)為P=0.05。2、結(jié)果2.1、掃描電鏡結(jié)果A1和A2組外表平整，有水砂紙?jiān)趻伖饨?jīng)過中產(chǎn)生的淺劃痕。B1、B2組外表呈現(xiàn)大量分散的無規(guī)則刻痕，并可見微裂紋。C1、D1、E1和E2組，產(chǎn)生均勻分布的凹坑，呈多孔的網(wǎng)狀構(gòu)造。C2、D2組，外表蝕刻產(chǎn)生的孔洞少且淺，可見拋光經(jīng)過中產(chǎn)生的劃痕(圖1)。圖1各組氧化鋯樣本外表形態(tài)(SEM,×5000)Fig1Surfacemorphologyofthezirconiasamplesofthegroups(SEM,×5000)2.2、剪切粘接強(qiáng)度各組剪切粘接強(qiáng)度數(shù)值和差異性如表1。表1不同外表處理后氧化鋯的剪切粘接強(qiáng)度注：不同的小寫字母表示，P0.052.3、XRD檢測結(jié)果噴砂后的2種氧化鋯外表都發(fā)生了單斜相變；愛爾創(chuàng)氧化鋯在經(jīng)過40%氫氟酸處理后，外表也檢測出了明顯的單斜晶相。而其余各組都沒有觀察到明顯的晶相轉(zhuǎn)變(圖2)。圖2氧化鋯外表XRD觀察結(jié)果Fig2XRDanalysisofthezirconiasurfaces2.4、抗折強(qiáng)度各組氧化鋯的抗折強(qiáng)度數(shù)值和差異性如表2。表2各組氧化鋯的抗折強(qiáng)度注：不同的小寫字母表示，P0.053、討論3.1、粘接劑的選擇PanaviaF粘接劑中含有10-MDP單體。有學(xué)者[2]研究發(fā)現(xiàn)氧化鋯外表含有大約5%的羥基，這些羥基能夠與10-MDP中的磷酸酯基團(tuán)發(fā)生化學(xué)反響構(gòu)成氫鍵，提高氧化鋯的粘接強(qiáng)度。且作為自酸蝕樹脂類粘接劑，PanaviaF具有良好的邊緣封閉效果，顏色美觀且操作簡便。有實(shí)驗(yàn)證明樹脂類粘接劑具有封閉和修補(bǔ)外表缺陷的能力，且樹脂的彈性能夠進(jìn)行一定程度的應(yīng)變調(diào)節(jié)[3]。本實(shí)驗(yàn)選用PanaviaF粘接劑，其能夠提高粘接強(qiáng)度并一定程度的彌補(bǔ)外表處理對(duì)氧化鋯抗折強(qiáng)度的影響。3.2、處理方式對(duì)兩種氧化鋯外表形貌及粘接強(qiáng)度的影響噴砂處理導(dǎo)致了微裂紋的產(chǎn)生，這對(duì)氧化鋯本身的強(qiáng)度和長期壽命都有潛在的危害。有研究表示清楚熱酸蝕能夠通過優(yōu)先去除周圍原子來增加晶界，使晶粒尺寸減小間隙增大，甚至造成晶粒移位[4]。除此之外，加熱能夠使酸溶液中的質(zhì)子更容易電離，加速反響進(jìn)程[5]。本實(shí)驗(yàn)中C2和D2組經(jīng)氫氟酸蝕刻后產(chǎn)生的孔洞較少，講明威蘭德氧化鋯可能有比愛爾創(chuàng)氧化鋯更強(qiáng)的抗腐蝕能力。有研究報(bào)道：5%和9.5%的氫氟酸處理后氧化鋯外表粗糙度值只發(fā)生了稍微改變，而40%的氫氟酸處理后，粗糙度顯著提高[6]。Lee等[7]發(fā)現(xiàn)：粘接強(qiáng)度隨著氫氟酸濃度的增大而增大。在本實(shí)驗(yàn)中，2種氧化鋯經(jīng)高濃度(40%)的氫氟酸蝕刻后產(chǎn)生的粘接強(qiáng)度都顯著高于低濃度(5%、9.5%)的氫氟酸，在C、D、E3組中，愛爾創(chuàng)氧化鋯顯示出比威蘭德氧化鋯更高層次的粘接強(qiáng)度。在本實(shí)驗(yàn)的條件下，氫氟酸似乎更容易與愛爾創(chuàng)氧化鋯外表發(fā)生化學(xué)反響。3.3、晶相及抗折強(qiáng)度的轉(zhuǎn)變除噴砂處理外，本實(shí)驗(yàn)僅在40%氫氟酸蝕刻后的愛爾創(chuàng)氧化鋯外表檢測到了大量的單斜晶相。這可能是由于氧化鋯外表發(fā)生了“低溫降解〞;其次，化學(xué)溶解也會(huì)導(dǎo)致氧化釔穩(wěn)定劑的復(fù)原，加速T-M相的轉(zhuǎn)變[8,9]。Liu等[10]將澤康氧化鋯放置在40%的氫氟酸溶液中酸蝕10min,未檢測到單斜相。還有學(xué)者[5]檢測到9%的氫氟酸蝕刻后諦美克思氧化鋯外表有少量的單斜晶相。晶相的轉(zhuǎn)變可能與處理方式及氧化鋯的種類有關(guān)。本實(shí)驗(yàn)的抗折強(qiáng)度結(jié)果與晶相對(duì)應(yīng)，2種氧化鋯在噴砂處理后，抗折強(qiáng)度都有顯著下降。這可能是由于噴砂對(duì)氧化鋯外表造成的缺陷超過了壓縮應(yīng)力層的厚度。Kang等[5]的研究證實(shí)：9%的氫氟酸處理后氧化鋯的抗折強(qiáng)度在熱循環(huán)前后均無明顯降低。在本實(shí)驗(yàn)中5%和9.5%的氫氟酸酸蝕造成的外表缺陷不會(huì)影響材料的力學(xué)性能。40%的氫氟酸對(duì)愛爾創(chuàng)氧化鋯力學(xué)性能的影響較大，抗折強(qiáng)度顯著降低，這可能是外表構(gòu)造的喪失和晶相轉(zhuǎn)變共同導(dǎo)致的。但40%的氫氟酸沒有導(dǎo)致威蘭德氧化鋯抗折強(qiáng)度的降低，且各組的威蘭德氧化鋯抗折強(qiáng)度均大于愛爾創(chuàng)氧化鋯。本實(shí)驗(yàn)根據(jù)國內(nèi)外實(shí)驗(yàn)選用的研究對(duì)象、市場普及程度、臨床應(yīng)用效果等方面綜合考慮[11,12],選用了愛爾創(chuàng)和威蘭德氧化鋯作為研究對(duì)象，為國產(chǎn)和進(jìn)口氧化鋯的性能比照提供參考。但國產(chǎn)和進(jìn)口氧化鋯的差異尚需更多的品牌進(jìn)行論證。怎樣降低操作的危險(xiǎn)性、簡化操作流程、節(jié)省椅旁時(shí)間并避免使用昂貴的處理設(shè)備，是將來研究努力的方向。4.結(jié)論氫氟酸熱處理能顯著提高氧化鋯的剪切粘接強(qiáng)度，40%氫氟酸處理效果最好。但會(huì)導(dǎo)致愛爾創(chuàng)氧化鋯抗折強(qiáng)度降低。愛爾創(chuàng)氧化鋯的機(jī)械性能與威蘭德氧化鋯相比仍有一定差距。以下為參考文獻(xiàn)[1]CHAIYABUTRY,MCGOWANS,PHILLIPSKMetal.Theeffectofhydrofluoricacidsurfacetreatmentandbondstrengthofazirconiaveneeringceramic[J]JProsthetDent,2008,100(3):194-202.[2]GONESAL,RAMOSJC,SANTOS-DELRS,etal.ThermocyclingeffectonmicroshearbondstrengthtozirconiaceramicusingEr:YAGandtribochemicalsiliacoatingassurfaceconditioning[J].LasersMedSci,2021,30(2):787-95.[3]ABOUSHELIBMN,WANGH.Effectofsurfacetreatmentonflexuralstrengthofzirconiabars[J]JProsthetDent,2018,104(2):98-104.[4]CASUCCIA,OSORIOE,OSORIOR,etal.Influenceofdiferentsurfacetreatmentsonsurfacezirconiaframeworks[J]JDent,2018,37(11):891-897.[5]KANGYJ,SHINY,KIMJHEffectoflow-concentrationhydrofluoricacidetchingonshearbondstrengthandbiaxialflexuralstrengthafterthermocyling[J].Materials(Basc),.2020,13(6):1409.[6]SMIELAKB,KLIMEKLEffectofhydrofluoricacidconcentrationandetchingdurationonselectsurfaceroughnessparametersforzirconial[J]JProsthetDent,2021,113(6)-:596-6[7]