人工老化对齿科可切削复合树脂颜色、粗糙度及光泽度的影响

随着种植义齿的快速发展,其冠部修复材料得到了口腔医学界的广泛研究与讨论.种植义齿的冠部修复材料应该适应于天然牙体组织弹性模量,因而可切削复合树脂应运而生.本课题以光固化复合树脂和玻璃陶瓷为对照,对国内外几种常用可切削复合树脂进行美学性能的研究,为可切削复合树脂冠部修复材料的临床应用提供理论依据.
实验一 光老化对齿科可切削复合树脂颜色、粗糙度及光泽度的影响
目的:通过体外模拟实验研究光老化对国内外可切削复合树脂材料颜色、光泽度、粗糙度的影响,评估其耐受自然光老化的性能.
方法:实验组:3M ESPE Lava Ultimate A2(LU), AMBARINO High-Class A2(HC),Upcera复合树脂A2(Upc);对照组:Shofu Ceramage A2B(SC),Upcera UP-CADA2(UC).
试件制作:将LU,HC,Upc三种可切削复合树脂块和UC可切削瓷块制为(2.0±0.1)mm厚的薄片;用不锈钢模具制作直径1.2mm,厚度为2.0mm的SC标准试件,箱式光固化器中固化5 min.根据实验材料不同将试件分为5组,每组6个,其中1个用于扫描电子显微镜观察微观形貌.所有样本依次用400、600、800、1000目碳化硅水砂纸打磨抛光,用15、6、3μm金刚石精密抛光膜顺序精细抛光,超声荡洗10min.
实验方法:1.PE Lambda950紫外-可见-近红外分光光度计测量后导入Color软件计算,得出L*a*b*基值.2.激光共聚焦显微镜测量试件表面粗糙度(Ra)并观察表面形貌.3.小孔曲面光泽仪测量试件光泽度.4.扫描电子显微镜观察超微结构.5.根据ISO标准在Suntest XLS+老化仪进行24h及48h光老化(138klx,37℃水浴).
结果:1.根据色差值公式计算每种材料间平均色差值可知:只有HC-UC两组间平均色差值为1.5,为肉眼难以辨别.Upc-UC两组间色差值位于1.5~3.0之间,为肉眼可辨的少量差别.LU-SC两组间色差值大于6.0,色差很大.其余每两组间色差均在3.0~6.0之间,色差值差别较大.
在按照ISO标准经24h氙灯老化仪老化后,以抛光即刻为基值,分别计算各材料△L1*、△a1*、△b1*得出结果:除SC△b1*值为(-1.84±0.34)以外,其余各材料的△L1、△a1*及△b1*值均在0左右,绝对值很小.
计算色差值△E2结果:各组材料色差值均较24h时增大,但除光固化复合树脂SC色差值增大至(2.26±0.13)外,其余各组可切削复合树脂及玻璃陶瓷平均色差值均仍小于1.5.配对t检验结果显示:各组材料与△E1比较均无统计学差异(P>0.05)
2.各组试件抛光即刻表面粗糙度Ra值测试结果显示: UC Ra值(0.068±0.001)μm显著小于其它各组(P<0.001).SC Ra值(0.114±0.006)μm最高;LU、HC及Upc Ra值均分布在0.090μm~0.105μm之间,其中LU低于SC(P<0.05),HC、Upc和SC之间无统计学差异(P>0.05).
进一步进行48h光老化后再次测量Ra值结果显示:UC及LU Ra值仍未见明显变化(P>0.05),而其余三种复合树脂粗糙度继续稍有升高,但较24h变化不明显(P>0.05).
3.在本实验抛光方法下,各组试件抛光即刻光泽度测试结果显示:UC为(85.6±1.6)明显大于其它四组材料.LU介于UC和其它三种复合树脂之间为(71.7±1.1),显著高于另三种复合树脂光泽度; HC光泽度为(63.6±2.2),略低于Upc和SC;而Upc与SC光泽度无明显差异,均在65左右.
根据ISO标准进行光老化24h后:LU光泽度升高约4%(P<0.05),SC下降约3%、UC光泽度下降约5%,HC和Upc光泽度变化无统计学差异.经光老化48h后LU、Upc、SC、UC变化无统计学差异,HC光泽度较老化前下降约6%,而在老化后24h至48h时变化无统计学差异.
4.激光共聚焦显微镜下观察到:在复合树脂中,纳米树脂LU明显较另三组材料平滑均匀、划痕细而浅,经光老化24h、48h后较为光滑的表面未见孔隙增多;混合型及亚微型可切削复合树脂HC和Upc在经光老化24h后于显微镜下观察到出现少量的大粒径颗粒脱落而出现少量孔隙,进一步经48h光老化后未见明显颗粒脱落增多;光固化复合树脂SC在抛光即刻可见少量表面缺陷,表面有少量凹坑及孔隙,在经光老化后孔隙略增多;UC光老化前后表面形貌几乎无变化,均表现为表面致密,划痕细微、均匀.
5.SEM2万倍下观察:LU材料中可见十分微细的小颗粒和(0.5~4)μm大小的微米级的颗粒构成;HC及Upc可见其无机填料粒径均为(0.1~1)μm,但Upc较HC更致密;SC微观结构均匀,其填料为规则的圆球形,粒径分布于(0.2~10)μm不等,大部分集中在1μm左右,为微米级填料.UC表面致密.
SEM10万倍下观察可见:LU可见其微米级颗粒均是由纳米级微小颗粒团聚构成,微米级颗粒缝隙间有大量纳米颗粒.HC可见在微米级填料间分散着纳米颗粒.
结论:1.本实验五组A2色的材料中,仅有LU及SC之间肉眼不可辨其色差.即使是同一色号的材料,不同材料种类及品牌间均可能有较大色差.提示临床比色时不能仅仅依靠传统比色板,在进行美学修复时需借助数码相机、色度仪等多种方法来进行色度信息的传递.
2.在本实验条件下,经24h、48h光老化后三种可切削复合树脂与玻璃陶瓷一样,均表现出较为良好的颜色稳定性.而光固化复合树脂SC在24h光老化后即出现肉眼可察觉的颜色变化,且随着光老化时间增长其颜色改变增大.
3.在本实验抛光条件下,各组材料抛光后均表现出良好的抛光性能.其中玻璃陶瓷抛光性能明显优于复合树脂,可切削纳米复合树脂略优于亚微型和混合型复合树脂.固化方式不同对同类复合树脂材料的抛光性能影响不明显.
实验二 温度老化对齿科可切削复合树脂颜色、粗糙度及光泽度的影响
目的:通过体外模拟实验研究温度循环老化对国内外可切削树脂陶瓷复合冠部修复材料的颜色、粗糙度及光泽度的影响,评估其在口内抗温度老化的性能.
方法:试件分组及制备方法同实验一.按照ISO标准进行温度循环老化,分别在老化前、5000次及10000次温度循环(5°和55°,30s)后,同实验一方法测量色度、表面粗糙度(Ra)及光泽度,并用激光共聚焦显微镜观察表面形貌,计算老化前后色差值.采用单因素方差分析进行各组间老化前色度、粗糙度、光泽度及老化后色差值统计学分析,采用配对t检验进行同组老化前后试件色度、粗糙度、光泽度及色差值统计学分析.
结果:1.经5000次温度循环老化后,以抛光即刻所测为基值分别计算各材料△L1*、△a1*、△b1*得出结果:各材料的△L1*、△a1*及△b1*值平均值均在0左右,绝对值均小于1.00,其中SC的△b1*值绝对值略大为(-0.61±0.29),b值向蓝色方向移动,其余各组△L1*、△a1*、△b1*平均值的绝对值均小于0.5.玻璃陶瓷、光固化复合树脂和三种可切削复合树脂色度改变均肉眼不可分辨(△E<1.5).
2.抛光即刻粗糙度值与实验一基本相符.在温度循环5000次后,UC粗糙度未发生明显变化,SC增大到(0.164±0.04)μm,升高了约30%;而其余三种可切削复合树脂均值增大到0.120μm至0.133μm之间,升高了约20%.继续温度循环10000次后,UC粗糙度仍未明显改变,SC的Ra值则继续增大至(0.186±0.058)μm,较温度循环5000次后的Ra值又增大约13%,但变化无统计学意义.其余三种可切削复合树脂均值均较5000次循环后又有降低趋势,其中LU最低达(0.093±0.006)μm,较温度循环5000次时降低约22%;HC减小至(0.11±0.004)μm,降低约10%; LU变化最小减小至(0.131±0.007)μm,降低约2%几乎无变化.
3.抛光即刻光泽度值与实验一基本相符.根据ISO标准进行温度循环老化5000次后,测量各组光泽度结果显示:UC光泽度未见明显变化(P>0.05);LU光泽度均值下降约7%,但其离散程度较大,变化无统计学差异(P>0.05);HC、Upc及SC明显下降约14~16%,平均值均降低至54~56之间,其中LU离散程度较大,HC及SC变化均有统计学意义(P<0.05).进一步温度循环10000次后UC光泽度仍无明显变化(P>0.05);SC光泽度较循环老化5000次时继续降低约21%,至(43.5±4.9);三种可切削复合树脂均有光泽度均值较5000次循环后上升的趋势,其中LU上升约25%(P<0.05),至(80.1±2.9);HC上升约15%(P<0.05),至(63.4±3.7);Upc稍有平均值上升约4%,差异无统计学意义(P>0.05).
结论:1.在本实验条件下,温度循环老化对可切削复合树脂、光固化复合树脂及玻璃陶瓷的色度改变均无明显影响.
2.经温度循环老化后,玻璃陶瓷表面性能改变最小,可切削复合树脂可在长时间温度循环老化后出现被动抛光现象,光固化复合树脂明显粗糙度增大、光泽度下降.