引用本文
臧海玲, 王月, 梁宇红. 有机溶剂对牙本质表面残留根管封闭剂的清除效果. 北京大学学报(医学版), 2018,50(1): 63-68.
ZANG Hai-ling, WANG Yue, LIANG Yu-hong. Cleaning efficacy of different solvents on sealer-contaminated dentin surface. Journal of Peking University(Health Sciences), 2018,50(1): 63-68.  
Doi: 10.3969/j.issn.1671-167X.2018.01.011
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有机溶剂对牙本质表面残留根管封闭剂的清除效果
臧海玲1, 王月2, 梁宇红1,2,△
1. 北京大学口腔医学院·口腔医院,牙体牙髓科 口腔数字化医疗技术和材料国家工程实验室 口腔数字医学北京市重点实验室, 北京 100081;
2. 北京大学国际医院口腔科, 北京 102206
收稿日期: 2017-10-11
摘要

目的 研究根管治疗过程中残留在牙本质表面的环氧树脂类根管封闭剂对牙本质-复合树脂粘接强度的影响,对比不同有机溶剂对其清除的效果。方法 选取新鲜无龋人第三磨牙离体牙25颗,切除冠部釉质,制备牙本质平面试件。试件随机分为5组,每组5颗离体牙。阴性对照组牙本质表面不做处理,不涂根管封闭剂,其他4个实验组试件牙本质表面涂布环氧树脂根管封闭剂AH-Plus 5 min后,采用不同的清除措施:阳性对照组使用干棉球擦拭;乙酸戊酯、丙酮及乙醇有机溶剂实验组,分别用蘸有99%(体积分数)乙酸戊酯、99.5%(体积分数)丙酮及95%(体积分数)乙醇的棉球擦拭牙本质表面,直至体视显微镜(×10)下观察无残留 AH-Plus,去离子水冲洗3 s。制备1.0 mm × 1.0 mm 条状粘接树脂试样( n=45)用于测定微拉伸强度,体视镜下观察断裂类型。制备1.0 mm厚片状试样( n=4)用于扫描电镜下观察粘接界面。采用单因素方差分析比较不同实验组的微拉伸粘接强度,应用卡方检验比较不同组之间断裂类型的差异。结果 五组间粘接强度差异有统计学意义( P<0.001)。干棉球组[(38.69±8.60)MPa ]、乙醇组[(37.14±12.01)MPa ]与阴性对照组[(43.86±7.99)MPa ]相比,粘接强度明显降低( P<0.05)。干棉球组与乙醇组粘接强度差异无统计学意义( P=0.426)。丙酮组、乙酸戊酯组、阴性对照组三者粘接强度差异无统计学意义( P>0.05),丙酮、乙酸戊酯清洁牙本质表面后粘接强度分别达到 (45.94±10.37) MPa、(43.99±7.01) MPa。乙醇组粘接强度明显低于丙酮组和乙酸戊酯组( P<0.05)。扫描电镜下观察可见:干棉球组及乙醇组树脂突短小而稀疏,且在乙醇组的粘接界面可以看到残留的根管封闭剂;阴性对照组、乙酸戊酯组及丙酮组树脂突均匀致密。不同组之间断裂类型分布差异没有统计学意义( P=0.086)。结论 环氧树脂类根管封闭剂残留使牙本质树脂粘接强度下降。丙酮与乙酸戊酯对牙本质表面残留的AH-Plus的清除效果较好,优于乙醇及干棉球。

关键词: 牙本质; 根管充填材料; 拉伸强度; 溶剂
中图分类号:R783.1 文献标志码:A 文章编号:1671-167X(2018)01-0063-06
Cleaning efficacy of different solvents on sealer-contaminated dentin surface
ZANG Hai-ling1, WANG Yue2, LIANG Yu-hong1,2,△
1. Department of Cariology and Endodontology,Peking University School and Hospital of Stomatology & National Engineering Laboratory for Digital and Material Technology of Stomatology & Beijing Key Laboratory of Digital Stomatology, Beijing 100081, China;
2. Department of Stomatology, Peking University International Hospital, Beijing 102206, China
△ Corresponding author’s e-mail, leungyuhong@sina.com
Abstract

Objective: To evaluate the influence of an epoxy resin-based sealer on the bond strength of adhesive resins to dentin and the cleaning efficacy of different solvents in removing sealer residues.Methods: The occlusal enamel of 25 freshly extracted human third molars without caries were removed to expose flat surfaces of dentin. The teeth were randomly divided into five groups according to the treatment received: For negative control group, the dentin surfaces were not contaminated with AH-Plus; For the other 4 experimental groups, the samples were contaminated with AH-Plus for 5 min and different mea-sures were taken:For positive control group, the sealer were wiped with dry cotton pellets; For solvents experimental groups: cotton pellets saturated with 95% (volume fraction) ethanol, 99.5% (volume fraction) acetone or 99% (volume fraction) amyl acetate were used to wipe the sealer until the surface appeared clean when viewed through a stereomicroscope under ×10 magnification, then rinsed with de-ionized water for 3 s. After sealer removal, a self-etching adhesive system was applied on the surfaces with resin composite. The samples were sectioned into 1.0 mm×1.0 mm stick specimens ( n=45) for microtensile test. Failure modes at the dentin-resin interface were observed using a stereomicroscope. The samples were sectioned into 1.0 mm piece specimens ( n=4) for scanning electron microscope observation. The microtensile bond strength data were analyzed by one-way ANOVA. Chi-square test were used to analyse the failure modes between the groups.Results: There was significant difference among the five groups ( P<0.001). For dry cotton pellet group (38.69±8.60) MPa and the ethanol group (37.14±12.01) MPa, the microtensile bond strength significantly declined when compared with negative control group (43.86±7.99) MPa ( P<0.05). No significant difference of bond strength was found between the dry cotton pellet group and the ethanol group ( P=0.426). There was no statistical significant diffe-rence among acetone group, amyl acetate group and negative control group ( P>0.05). The bond strength of acetone group and amyl acetate group were (45.94±10.37) MPa and (43.99±7.01) MPa, respectively. The ethanol group exhibited lower bond strength than that of acetone group and amyl acetate group ( P<0.05). Scanning electronic microscope observation revealed that in dry cotton pellet group and ethanol group, the resin tags were short and loose. Moreover, sealer residues were identified in the interface in the ethanol group samples, while the resin tags in the acetone and amyl acetate group were as dense and uniform as in negative control group. The distribution of failure modes showed no significant difference in the five groups ( P=0.086).Conclusion: The microtensile bond strength of dentin to composite resin was lower after exposure to sealer. Compared with ethanol and dry cotton pellets, the clea-ning effect of acetone and amyl acetate on sealer-contaminated dentin surface were better.

Key words: Dentin; Root canal filling materials; Tensile strength; Solvents

根管充填是根管治疗的重要步骤之一。根管充填材料主要包括牙胶尖及根管封闭剂, 根管封闭剂的主要作用是粘接根管壁和牙胶之间的间隙, 封闭根管系统的不规则结构[1]。近年来根管充填后即刻直接粘接修复的应用越来越广泛, 根管充填后, 可观察到髓腔内有根管封闭剂残留, 且进入到牙本质小管内[2], 这些残留的封闭剂可能影响粘接效果[3], 从而对修复和封闭效果产生影响。良好的冠部封闭是保证根管治疗疗效的重要因素[4]。临床医生在根管充填后、即刻粘接修复前, 最常使用水流冲洗或乙醇溶剂清洁髓腔牙本质, 但扫描电镜下仍可观察到清洁后的牙本质表面封闭剂的残留[5, 6]。有研究用有机溶剂清除残留的根管封闭剂, 但对于不同溶剂的清除效果以及对粘接强度的影响, 尚缺乏一致的评价标准。

本研究旨在观察根管治疗中残留在牙本质表面的环氧树脂封闭剂对牙本质-复合树脂粘接强度的影响, 对比不同有机溶剂对其清除的效果, 以期为临床提供参考。

1 资料与方法
1.1 牙本质平面试件制备

选取新鲜无龋的第三磨牙离体牙25颗, 4 ℃下储存于去离子水中, 3个月内使用。使用金刚石切割机(SYJ-150, 沈阳科晶自动化设备公司), 在水冷却下去除冠部釉质, 暴露中层牙本质, 600目砂纸湿性打磨1 min, 去离子水冲洗1 min。

25颗离体牙随机分为5组, 每组5颗, 按照表面处理方式不同分为:阴性对照组, 牙本质表面不做处理, 不涂布根管封闭剂; 其他4个实验组试件在牙本质表面均匀涂布一层厚约1 mm环氧树脂根管封闭剂AH-Plus(Dentsply公司, 约克, 美国), 5 min后采用不同的清除措施。其中, 阳性对照组使用干棉球擦拭, 乙酸戊酯、丙酮、乙醇有机溶剂实验组, 分别用蘸有99%(体积分数)乙酸戊酯溶液(上海麦克林生物化学有限公司)、99.5%(体积分数)丙酮溶液(北京化工厂)及95%(体积分数)乙醇溶液(北京化工厂)的棉球擦拭牙本质表面, 直至体视显微镜(× 10)下观察无残留AH-Plus, 去离子水冲洗3 s。

1.2 粘接试件制备

将两步法自酸蚀粘接系统Clearfil SE Bond(Kuraray公司, 东京, 日本)按照说明书要求涂于待粘接面, 中等气流轻吹, 干燥牙面, 使用毛刷轻力双向涂擦, 涂布预处理剂, 静置20 s, 充分吹干, 涂布粘接剂, 轻吹至一均匀薄层, 固化10 s。设计进行微拉伸粘接强度测试的试件, 于粘接面上分层堆砌约5 mm高复合树脂Clearfil AP-X(Kuraray公司, 东京, 日本), 光固化灯(LEDition, Ivoclar Vivadent公司, 列支敦士登公国)固化20 s, 光强度800 mW/cm2。将试件置于电热恒温水槽(上海森信实验仪器有限公司)37 ℃恒温保存24 h后进行微拉伸实验。使用金刚石切割机(SYJ-150, 沈阳科晶自动化设备公司)水冷却下垂直于粘接界面切割得到约1.0 mm× 1.0 mm的条状试样(图1)。设计进行扫描电镜观察的试件, 粘接剂固化后, 将FiltekTM Z350XT通用型纳米流动树脂(3M公司, 美国)覆盖于粘接面, 形成1 mm薄层, 固化20 s。37 ℃恒温保存24 h, 垂直粘接界面切割得到约1.0 mm厚片状试样。

1.3 微拉伸强度测试实验

每个试样在体视显微镜(Zoom630, 上海长方光学仪器有限公司)放大20倍下观察, 排除有气泡、裂纹、缺损的缺陷试样, 选择9个条形试样, 每组共45条进行微拉伸粘接强度测试, 测量试样截面面积。使用氰基丙烯酸粘接剂(广东爱必达胶粘剂有限公司)将试样两端固定在微拉伸测试仪 (MicroTensile Tester, Bisco公司, 美国)试样台上, 以1 mm/min的速度加载直至样本断裂, 记录断裂时拉力峰值(N), 计算微拉伸粘接强度(MPa)=拉力峰值(N)/横截面积(mm2)。

图1 制备微拉伸试件示意图Figure 1 Schematic illustration of sample preparation for microtensile bond strength testing

断裂类型分析:体视显微镜放大45倍下观察并记录试件断裂破坏类型, 分为界面破坏、内聚破坏及混合破坏。界面破坏(adhesive failure), 断裂发生在粘接剂与牙本质或复合树脂接口, 包括粘接剂内聚破坏; 内聚破坏(cohesive failure), 断裂发生在牙本质或复合树脂内部; 混合破坏(mixed fai-lure), 断裂界面一部分为界面破坏, 一部分为内聚破坏。

1.4 扫描电镜观察粘接界面

每个实验组2颗牙齿, 选取牙冠中央位置的牙本质, 制成4个厚为1 mm的牙本质片进行粘接界面扫描电镜(S-4800, Hitachi公司, 东京, 日本)观察。选择其中牙本质小管与粘接界面垂直的部位, 用6 mol/L盐酸溶液处理30 s, 流水充分冲洗, 干燥后置于5%(体积分数)次氯酸钠溶液中10 min, 充分冲洗后干燥。表面喷金, 分别在500倍及2 000倍放大倍率下进行扫描电镜观察。

1.5 统计学分析

采用SPSS 20.0统计软件(IBM 公司, 阿蒙克, 美国)对所测得的微拉伸强度值进行统计学分析。采用单因素方差分析(One-Way ANOVA)检验各组试样微拉伸强度值间的差异, 采用Pos-hoc test(LSD)进行均数间两两比较, 数值以均数± 标准差表示。应用卡方检验比较不同组之间断裂类型比例的差异。检验水准为双侧 α =0.05。

2 结果
2.1 微拉伸粘接强度

阴性对照组(无封闭剂组)、干棉球组(阳性对照组)、乙酸戊酯组、丙酮组、乙醇组的平均微拉伸强度分别为(43.86± 7.99)MPa、(38.69± 8.60)MPa、(43.99± 7.01)MPa、(45.94± 10.37)MPa、(37.14± 12.01)MPa(图2), 五组间粘接强度差异有统计学意义(F=6.862, P< 0.001)。干棉球组与乙醇组粘接强度差异无统计学意义(P=0.426), 均明显低于阴性对照组(P< 0.05)。丙酮组、乙酸戊酯组、阴性对照组三组间粘接强度差异无统计学意义(P> 0.05)。乙醇组粘接强度明显低于丙酮组和乙酸戊酯组(P< 0.05)。

图2 不同的封闭剂清除方法对牙本质树脂微拉伸粘接强度的影响Figure 2 The efficacy of different sealer removal protocols on the microtensile bond strengths of AH Plus-contaminated dentin to resin

2.2 扫描电镜观察粘接界面

干棉球组与乙醇组树脂突短小而稀疏(图3A~D), 且在乙醇组的粘接界面可以看到残留的根管封闭剂(图3E、F), 阴性对照组、乙酸戊酯组及丙酮组粘接界面树脂突均匀致密(图4)。

图3 干棉球组粘接界面树脂突较少, 长度不一(A, × 500; B, × 2 000); 乙醇组粘接界面树脂突稀疏短小(C, × 500; D, × 2 000); 乙醇组粘接界面存在残留封闭剂(E, × 500; F, × 2 000)Figure 3 In dry cotton group, the resin tags were loose and uneven (A, × 500; B, × 2 000); In ethanol group, the resin tags were loose and short (C, × 500; D, × 2 000); Sealer residues were identified in the bonding interface in the ethanol group (E, × 500; F, × 2 000)

图4 阴性对照组树脂突致密均匀(A, × 500; B, × 2 000); 乙酸戊酯组树脂突较致密(C, × 500; D, × 2 000); 丙酮组树脂突致密均匀(E, × 500; F, × 2 000)Figure 4 In negative control group, the resin tags were dense and uniform (A, × 500; B, × 2 000); In amyl acetate group, the resin tags were dense (C, × 500; D, × 2 000); In acetone group, the resin tags were dense and uniform (E, × 500; F, × 2 000)

2.3 断裂类型

阴性对照组、干棉球组、乙酸戊酯组、丙酮组及乙醇组间断裂类型分布差异无统计学意义(χ 2=13.828, P=0.086), 且内聚破坏类型最少(图5)。乙醇组与干棉球组试样断裂类型以界面断裂类型为主, 分别为62.2%和68.9%, 其他三组混合破坏及界面破坏类型所占比例均在45%左右。

图5 试样断裂类型Figure 5 Percentage of failure modes in each group

3 讨论

随着根管充填后复合树脂即刻粘接修复的应用日趋广泛, 学者们开始关注残留的根管封闭剂对冠部封闭质量的影响以及如何有效清除, 从而获得更好的粘接效果。不同研究中, 研究者尝试清除根管封闭剂的有机溶剂包括乙醇、Endosolv R、氯仿、二甲苯、橙皮油、桉油精、丙酮、乙酸戊酯等[3, 5, 6, 7, 8], 但其中Endosolv R、氯仿、二甲苯具有生物毒性, 橙皮油、桉油精清除效果较差, 限制了其临床应用。此外, 各项研究实验条件不同, 不同研究中溶剂的清除效果缺乏可比性。考虑到安全和有效实用原则, 本研究在同一实验条件下比较了乙醇、丙酮、乙酸戊酯三种无致畸致癌性、且临床方便实用的有机溶剂对髓腔残余根管封闭剂的清除能力, 通过粘接强度试验评价其在恢复粘接强度方面的作用, 并在扫描电镜下分析观察, 以期为提高根管治疗后直接粘接修复效果提供参考。

测定粘接强度的方法有微拉伸实验及微剪切实验。微剪切实验在负荷时扭转产生拉应力, 应力速度改变和角度偏差会导致基底面应力分布高度不均匀, 导致低估试样真实抵抗应力的大小。本研究采用微拉伸实验来测定粘接强度, 这种测试方法可用于测试小面积试件的粘接强度, 测试应力分布均匀[9]。本研究选用扫描电镜来观察粘接界面, 观察到的试样表面结构厚度以毫米来度量, 最大分辨率可达0.5 nm, 对界面表层进行蚀刻后, 可以观察牙本质粘接界面、粘接剂渗入牙本质小管的情况, 观测到树脂突、粘接剂的厚度, 评价混合层的质量。

环氧树脂类封闭剂AH-Plus的成分主要有环氧树脂、二苯基二胺、金刚烷胺、四氢双环戊二烯二胺等, 具有良好的流动性[10]和较小的薄膜厚度[11], 可以进入到不规则结构, 在临床上应用广泛。AH-Plus较长的聚合时间使得其可以与牙本质形成微机械嵌合[12, 13, 14]。环氧树脂类封闭剂可进入牙本质小管的最大深度为1 337 μ m [2], 同时其主要成分环氧环可以与胶原中暴露的氨基形成共价键结合, 与牙本质形成弱粘接[15]。因AH-Plus应用广泛且清除较困难, 这些特点使其成为本研究的研究对象。目前临床上多常用乙醇溶剂来清除残留的根管封闭剂, 但Roberts等[7]与Topç uo g˙lu等[8]的研究均证明乙醇处理后其粘接强度较低。Kuga等[5]用乙醇清洁牙本质后, 扫描电镜下仍可观察到根管封闭剂残留。本研究也验证了在95%乙醇处理后, 扫描电镜观察到粘接界面存在残留的AH-Plus。

干棉球组粘接强度明显低于无封闭剂污染组, 这一实验结果与其他研究结果一致。Roberts等[7]与Topç uo g˙lu等[8]通过微拉伸实验证明, 将AH-Plus涂布于牙本质表面5 min后用干棉球擦拭, 粘接强度下降了16.1%~31.3%, 与本研究结果相近(下降11.8%)。扫描电镜下观察到无封闭剂污染组的粘接界面, 树脂突致密而均匀, 而干棉球组树脂突短小而稀疏。有研究认为封闭剂残留引起牙本质粘接强度下降的原因可能有三点:首先, 牙本质表面的封闭剂经擦拭仍有残留, 这些未固化的封闭剂会占据一定的物理空间, 且封闭剂中非硅烷化填料与甲基丙烯酸树脂无法发生共聚, 影响粘接过程中混合层的形成[7]。而在本研究中, 扫描电镜下乙醇组观察到了粘接界面的根管封闭剂残余, 进一步佐证了其占据了一定的物理空间。其次, 粘接界面残留的封闭剂使粘接层形成了多个界面, 增加了界面应力[7]。最后, 未固化的AH-Plus中的胺类催化剂可能会与粘接剂中的酸性单体发生反应, 造成树脂不能完全固化[16]。

乙醇组和干棉球组的粘接强度相近, 均低于无封闭剂污染组。扫描电镜下观察可见, 两组的树脂突形态相似, 均短小而稀疏。另外, 乙醇组粘接界面还残留部分封闭剂, 提示其清除效果不理想。Roberts等[7]和Topç uo g˙lu等[8]的研究也发现了类似的结果。本研究中五个实验组之间的断裂类型没有明显差异, 但乙醇组和干棉球组的界面破坏较多, 说明粘接界面是薄弱区域, 间接反映了两者清理残留封闭剂的能力较弱。丙酮与乙酸戊酯擦拭牙本质表面残留的封闭剂后与无封闭剂污染组的粘接强度相近, 扫描电镜下观察到三组的粘接界面树脂突均较致密均匀。Kuga等[5]用丙酮和乙酸戊酯清理牙本质表面的根管封闭剂AH-Plus后, 扫描电镜观察残余量, 发现两者剩余量无差异, 与本研究结果一致。

不同溶剂对根管封闭剂的清除效果不同, 导致不同实验组粘接强度不同, 分析其原因, 可能是几种物质溶度参数相差较大。溶度参数可以作为衡量两种材料是否共容的一个较好的指标。根据“ 溶度参数相近” 原则, 当两种材料的溶度参数相近时, 它们可以互相共混且具有良好的共容性。AH-Plus主要成分为双酚A环氧树脂及双酚F环氧树脂, 溶度参数在9.7~10.0 cal/cm3之间, 乙醇为12.9 cal/cm3, 故环氧树脂在乙醇中溶解度小, 导致乙醇棉球清除效果较差。丙酮和乙酸戊酯溶度参数分别为9.8 cal/cm3和8.5 cal/cm3, 与环氧树脂接近, 故丙酮、乙酸戊酯对AH-Plus溶解效果更好。干棉球只能起到机械清除的作用, 根管封闭剂可能仍残留在粘接界面, 对混合层形成造成影响。此外, 丙酮常作为粘接剂的溶剂[17], 可以溶解亲水性与憎水性单体, 其高偶极矩和高挥发能力有利于水分的挥发, 促进单体分子渗入到胶原纤维网中, 提高亲水性单体在胶原纤维网中的密度, 促进粘接。这可能也是丙酮表面处理后粘接强度增强的原因, 但仍需进一步的研究证实。

从本研究可以得出, 根管充填后残留的环氧树脂类根管封闭剂可使牙本质树脂粘接强度下降。99.5%丙酮与99%乙酸戊酯对牙本质表面残留的AH-Plus的清除效果较好, 优于乙醇及干棉球擦拭。

The authors have declared that no competing interests exist.

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