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必看丨氧化锆全瓷修复体粘接长久有效的关键

  近年来随着美学修复的发展,非金属修复材料越来越多的应用于口腔修复领域,氧化锆修复材料因其卓越的机械强度、良好的生物相容性受到患者和医生的青睐。


  作为一个优秀的齿科材料,氧化锆的远期临床效果备受人们关注。通过随访氧化锆材料五年并发症发生率,可以看出,尽管粘接技术不断发展,但氧化锆材料在临床上失败的主要原因就是失粘接,其中氧化锆贴面尤为明显。


  如何增强氧化锆粘接强度,使其能可靠的运用于前牙颌贴面、后牙颌贴面,是我们现阶段针对氧化锆材料面临的主要的问题。





  图一 随访五年氧化锆材料临床并发症及发生率,氧化锆失粘接率高达15%,在所有并发症发生率中位列第一


  氧化锆全瓷冠、多单位固定桥需要通过树脂基粘接剂(目前主流氧化锆粘接剂)粘固于牙体表面。那树脂粘接剂怎样和全瓷材料之间怎样能形成强大的粘接力,就要依靠机械锁合力和化学结合力。针对全瓷材料修复体,尤其是全瓷贴面修复体,只依靠粘接剂提供的化学结合力无法满足临床对于氧化锆材料粘接强度的要求,必须提供可靠的机械锁合力。机械锁合力对于陶瓷材料来讲,需要靠对陶瓷材料表面进行粗化处理来得到。





  对于硅基陶瓷的表面粗化处理技术已经较为成熟,在临床上也取得了较为满意的粘接效果。通过氢氟酸的酸蚀作用可有选择性溶解硅基陶瓷中的玻璃基质,使晶体结构暴露,酸蚀后的硅基陶瓷表面会有更多微嵌合的结构形成,从而增强硅基陶瓷与树脂粘接剂之间的机械锁合力。经表面粗化处理的硅基陶瓷表面应用硅烷偶联剂,可以在陶瓷与树脂之间形成化学共价键和氢键结合,提供硅基陶瓷修复体与树脂粘接剂之间的化学粘接力。





  图三 硅基陶瓷氢氟酸处理前后SEM(10000x)对比图,左图为氢氟酸处理前,右图为10%浓度氢氟酸处理20s后


  但氧化锆陶瓷与硅基陶瓷(主要指玻璃陶瓷)结构及成分相差甚远,不同的材料构成导致两者在粘接技术方面存在很大差异。氧化锆陶瓷主要成分是二氧化锆,不含有玻璃基质成分,氧化锆表面微观结构可以通过下图看出,排列规则致密,传统的氢氟酸对氧化锆材料起不到酸蚀效果,所以无法按照临床上针对硅基陶瓷的表面粗化处理技术去处理氧化锆。





  图四 氧化锆陶瓷氢氟酸处理前后SEM(10000x)对比图,左图为氢氟酸处理前,右图为10%浓度氢氟酸处理90s后


  临床在粘接氧化锆材料时,已证明难以被氢氟酸酸蚀形成粗糙表面来提供机械锁合力。此外,氧化锆陶瓷中硅元素的含量小于1 wt%,因此硅烷在氧化锆表面难以充分发挥化学偶联作用。氧化锆表现出以上化学惰性的特点使其与树脂的粘接成为临床难点与研究热点。


  现阶段临床有什么办法来对氧化锆表面进行粗化处理来得到机械锁合力呢?


  1、氧化铝喷砂技术


  喷砂是目前最常用的表面处理方式。所用砂基本为粒径在50~250μm大小的氧化铝粒子,虽然大小不同的粒子所能产生的机械固位之间没有明显差异,但是表面粗糙度有所不同。大的粒子可以形成更加粗糙的表面,但是所能产生的粘接强度没有明显差异。喷砂处理可以增加氧化锆陶瓷表面湿润性,减少有机物污染,增加表面羟基含量,扩大晶粒边界,增加表面能。





  图五 Z1-Z3组为高强度氧化锆材料在不同压力、时间下的喷砂后的光学显微镜图


  A1-A3组为高透氧化锆材料在不同压力、时间下的喷砂后的光学显微镜图


  但喷砂对增加氧化锆的机械锁合力也是有争议的,有论文证明,喷砂会对氧化锆材料表面造成微裂痕,导致氧化锆修复材料在后期使用过程中,容易受到微裂痕的影响,降低氧化锆材料本身的机械性能。


  2、硅膜法


  硅膜法是一种用于金属或陶瓷的表面处理方式,经过硅薄膜处理后,粘接表面可以产生一种极薄的薄膜,此薄膜具有类玻璃特性,联合硅烷偶联剂可以与树脂基粘接剂产生良好的化学结合。根据技术工艺及应用领域不同,硅膜法可以分为:化学摩擦法、溶胶-凝胶法等。化学摩擦法是目前硅涂层技术中较为常用的方法,该方法指在氧化铝粒子表面覆盖二氧化硅后进行喷砂处理,操作简便,可以显著增加氧化锆表面的硅含量,提高粘接强度。





  图六


  3、激光蚀刻


  激光蚀刻是近几年兴起的氧化锆表面粗化处理的实验性新方法,激光的种类非常多,比如CO2激光、Nd:YAG激光、Er:YAG激光、飞秒激光等。其原理是用激光蚀刻氧化锆表面,使氧化锆表面产生局部高温,氧化锆表面熔融和再结晶,形成粗糙表面。研究也有表明,激光处理后的氧化锆表面会形成一层多孔的薄弱层,导致其在老化处理后的粘接强度迅速下降,所以虽然表面粗糙度增加了,但对粘接强度来讲,实际并没有明显帮助。





  图七 激光处理后的氧化锆陶瓷材料表面电子显微图(G为1000x,H为5000x)


  4、低温等离子体


  等离子体又叫电浆,是由分子、原子及其被电离 后产生的正负带点粒子组成的气体状物质。它是物质 存在的基本形式之一,是除固、液、气三态外,物质存在的第四态,也是宇宙中广泛的物质存在形式。低温等离子体温度较低,甚至接近室温,同时含有大量高能带电粒子,可在材料表面引发自由基,并可引入多种活性基团,主要起的作用是清洁氧化锆表面,提高润湿性,粘接剂可以更好地在表面进行附着。所以低温等离子处理并不能让氧化锆表面发生质的变化,只能起到清洁的作用。





  图八 氧化锆材料在低温等离子处理后的显微镜图像


  以上几种现阶段的氧化锆表面处理方式,都无法满足氧化锆材料的临床粘接需求,解决氧化锆粘接的需求也变得越来越迫切。随着齿科材料和技术的不断发展及对氧化锆的表面处理及粘接的深入研究,如何通过简单合理的表面处理、技术敏感低的粘接程序即可达到可靠稳定的粘接效果是未来的研究方向和趋势。


  玻璃熔融是一种全新的氧化锆表面处理方式。


  其原理是通过简单的上釉喷涂技术,可以在氧化锆的表面融附一层低温的玻璃陶瓷,这层玻璃陶瓷和氧化锆之间通过一次低温烧结即可实现牢固结合。众所周知,玻璃陶瓷材料在临床的粘接已经非常成熟,可以用作贴面修复体在临床上进行大量应用,氧化锆进行表面改性后,其表面结构和成分已经和玻璃陶瓷材料基本一致,所以玻璃熔融处理后的氧化锆表面,可以通过氢氟酸进行酸蚀来进行表面粗化,从而产生可靠的机械锁合力。





  图九 左上为原始氧化锆材料显微镜图像,右上为氧化锆材料玻璃熔融处理后显微镜图像,左下为玻璃熔融处理后的氧化锆材料被HF酸蚀后显微镜图像,右下为酸蚀后硅烷化显微镜图像。


  再者,玻璃熔融后的氧化锆表面硅含量明显提高,酸蚀联合使用硅烷偶联剂可以得到可靠的化学结合力,进而得到临床理想的粘接效果。





  图十 玻璃熔融后氧化锆表面各元素含量图


  这种玻璃熔融的表面处理方式操作简单,技术敏感度低,医生可以完全按照之前临床处理玻璃陶瓷的方法来处理玻璃熔融后的氧化锆材料。


  使氧化锆表面改性,让二硅酸锂涂层与氧化锆渗透式紧密结合,显著提升氧化锆粘接强度。生成超薄纳米级二硅酸锂涂层,丝毫不会影响临床就位,并长期保持可靠的结合力,Biomic LiSi Connect兼容所有氧化锆材料。





LiSi Connect 烧结后与氧化锆产生烧结层





  二硅酸锂涂层被酸蚀效果明显





  临床处理办法和玻璃陶瓷粘接完全相同,涂层可以被酸蚀。Biomic LiSi Connect,以氧化锆为材料的贴面,将满足医生和患者对贴面仿生的美学要求。


  病例展示


  在Biomic LiSi Connect的辅助下,做出来的氧化锆贴面。







  这种表面处理方式解决氧化锆材料的失粘接问题,将氧化锆材料的临床应用提升到一个新的阶段。


  本文理论支持来源:《Does the bond strength of highly translucent zirconia show a differentdependence on the airborne-particle abrasion parameters incomparison to conventional zirconia?》《Promoting porcelain–zirconia bonding usingdifferent atmospheric pressure gas plasmas.》《A systematic review of the survivaland complication rates of resin-bondedfifixed dental prostheses after a meanobservation period of at least 5 years.》


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