暂时修复树脂材料聚合放热的体外研究 不饱和树脂的放热峰

　　[摘要]目的：体外测量5种暂时修复树脂材料聚合过程中的放热反应。方法：室温25℃时，将3种Bis-acryl树脂（Protemp 3 Garant、Luxatemp和Protemp II）和两种聚甲基丙烯酸酯树脂（QuickResin和国产自凝树脂：Self-curing acrylic resin）按照使用说明混合后，通过与材料接触的热电偶记录材料聚合过程中的放热反应，获得峰顶温度（peak temperature）和到达峰顶温度的时间，对数据进行单因素方差分析和LSD-t检验。结果：5种材料的峰顶温度在9.5～24.2℃之间，峰顶温度值排序：QuickResin>国产自凝树脂>Luxatemp> Protemp 3 Garant> Protemp II，其中Luxatemp、Protemp 3 Garant和Protemp之间没有显著性差异（P>0.05）。Protemp 3 Garant最快达到峰顶温度（119s），国产自凝塑料最慢（442s）。Protemp 3 Garan和Luxatemp到达峰顶温度时间没有显著性差异（P>0.05）。结论：3种Bis-acryl树脂具有较短的聚合时间和较低的聚合温度，适合直接法制作暂时修复体，两种聚甲基丙烯酸酯树脂应避免直接法制作暂时修复体。
　　[关键词]暂时修复体；甲基丙烯酸酯树脂；bis-acryl树脂；聚合放热
　　[中图分类号]R783 [文献标识码]A[文章编号]1008-6455（2007）10-1416-04
　　
　　In vitro study on polymerization exotherm of provisional resinous materials
　　XIE Chao,WANG Zhong-yi,HE Hui-ming,HAN Ying,WEN Jing
　　(Department of Prosthodontics,College of Stomatology,the Fourth Military Medical University,Xi" an 710032,Shaanxi,China)
　　
　　固定修复治疗中，患者在最终修复体完成前需要使用暂时修复体来保护基牙、防止基牙移动、保持牙列和咬合关系正确、行使咀嚼和发音功能、维护牙周卫生、保持美观性[1]。丙烯酸树脂是最常见的用于固定暂时性修复的材料，通常分为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙烯乙酯、Bis-acryl复合树脂以及可见光聚合复合树脂几大类。这些材料都有一个共同的问题，即材料聚合过程中存在明显的放热反应[1-2]。临床医生往往更偏向选择较省时省力并且经济节约的直接法制作暂时修复体，这样基牙和牙髓组织就会暴露于聚合放热过程中，增加牙髓损伤的几率[3]。为研究材料聚合升温对基牙牙髓组织的影响，必须对材料的聚合放热进行测定。本实验体外比较了5种暂时修复树脂材料的聚合升温情况，为今后的研究打下基础。
　　
　　1材料和方法
　　
　　1.1 主要材料(见表1)
　　1.2 方法
　　
　　1.2.1 制作热电偶测试模具：根据YY1042-2003标准[4]制作热电偶测试器具（如图1），由聚丙烯底座B和安装在其上的聚丙烯管A组成。管A长8mm，直径4mm，壁厚1mm。底座B与管A连接部分直径4mm，高2mm。底座B主体直径8mm，高6mm。中央有一直径1mm通道，其中装有J型热电偶C（Omega公司，美国）。热电偶顶部嵌入管A试样槽中1mm。将热电偶与精度为0.1℃的XSTC液晶数显温度计（北京朝阳自动化仪表厂）相连，记录材料聚合过程中的升温变化。
　　1.2.2 测量材料聚合升温：室温下，测试前在热电偶C的顶部覆盖一薄薄的聚乙烯膜，防止材料和热电偶粘连[5]。QuickResin和国产自凝树脂属于粉液型，按照1g粉/0.5ml液的比例混合，充分搅拌15s后填入热电偶测试模具的管A；Protemp II属于双糊剂型复合树脂，按照使用说明将基质糊剂和催化糊剂混合后，充分搅拌15s填入管A。Luxatemp和Protemp 3 Garant属于枪混型复合树脂，基质糊剂和催化糊剂在搅拌头中混合后直接充填进管A中。为保证各种材料的用量相等。在填入材料过程中防止出现气泡，多余材料沿管A上开口刮除，玻璃片封口。
　　
　　从材料填入管A中开始计时，记录每种材料聚合过程中15min内的升温变化，每隔1s记录一次。每种材料重复测量5次。
　　1.3 数据处理：将XSTC液晶数显温度计中记录的温度数据用U盘导入计算机中，利用Origin7.0软件绘制材料聚合过程中温度-时间曲线图，获得每种材料的峰顶温度（Peak Temperature）和到达峰顶温度的时间，使用SPSS13.0软件进行单因素方差分析和LSD-t检验，显著性水平α设为0.05。
　　
　　2结果
　　
　　QuickResin具有最高的峰顶温度（24.2℃），其次是国产自凝塑料（18.4℃）、Luxatemp（10.4℃）、Protemp 3 Garant（10.0℃）和Protemp II（9.5℃）。QuickResin的峰顶温度显著地高于国产自凝塑料（P0.05）。Protemp 3 Garant最快达到峰顶温度（119s），国产自凝塑料最慢（442s）。Protemp 3 Garan和Luxatemp之间没有显著性差异（P>0.05）。（如图2，表2）
　　
　　
　　
　　3讨论
　　
　　 暂时修复树脂材料的聚合过程是一种加成型反应，碳碳双键是这类丙烯酸树脂的官能团，它是由是由一个碳碳σ单键和一个碳碳π键组成，在加成反应中π键断开，双键上两个碳原子和其它原子团结合，形成两个单σ键。由于碳碳双键平均键能为610.9 kJ/mol,其中碳碳σ键的平均键能为343.3 kJ/mol，π键的键能为263.6 kJ/mol，π键的键能较σ键的小近80 kJ/mol，所以π键向σ键的转变是一种放热反应[5]，这是材料聚合放热的化学基础。本实验体外测定了五种暂时修复树脂材料的聚合放热，所用的模具材料为聚丙烯具有较好的保温性能，能够防止材料聚合过程中热量损失，所以材料聚合过程中的温度能够被完整地记录。J型热电偶插入材料内表面1mm，测量了材料内表面的温度变化，由于临床上材料内表面直接与基牙牙体组织接触，所以材料内表面的温度变化对基牙影响更重要[6]。
　　 峰顶温度是指材料聚合过程中测得的实际最高温度与室温（25℃）之间的差值[5]。实验中5种材料均体现了聚合放热的特性，其中Quckresin的峰顶温度最高，国产自凝树脂其次，这两者的温度又显著地高于Protemp 3 Garant、Luxatemp和Protemp II的峰顶温度，后三者之间没有显著性差异。Quckresin和国产自凝树脂属于聚甲基丙烯酸甲酯类（polymethyl methacrylate，PMMA）树脂，它们的峰顶温度显著地高于其他三种bis-acryl树脂。这个结果同Driscoll等[7]的研究结果一致，他们评价了聚甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙烯乙酯、可见光固化复合树脂和Bis-acryl复合树脂四类材料的放热特性，结果四类材料都具有聚合放热，而且聚甲基丙烯酸甲酯类材料聚合放热显著地高于其余的3种材料。实验中Quckresin的峰顶温度高于国产自凝树脂，这主要是由于Quckresin比国产自凝树脂反应速度更快，热量迅速释放，导致温度骤升[5]。
　　根据Zach和Cohen[8]的组织学研究发现，髓腔内温度升高5.6℃会导致15%的牙髓会失去活力；升高11.2℃会导致60%的牙髓会失去活力；升高16.8℃会导致所有牙髓会发生不可逆的坏死。本实验的5种材料的峰顶温度在9.5～24.2℃之间，这个温度范围会影响到基牙及牙周组织。尤其是两种PMMA类树脂Quckresin和国产自凝树脂，它们的实际最高温度分别为49.9℃和43.4℃，均超过了众多厂家和学者一致认同的暂时冠桥修复材料聚合放热的临界安全温度（38℃）[1]，用这两种材料直接法制作修复体可能会导致基牙牙髓的严重损害。而3种bis-acryl树脂的实际最高温度均低于此临界安全温度，可以推荐直接法制作暂时修复体。虽然这3种材料仍然具有9.5～10.4℃的峰顶温度，但是活体情况下，牙髓具有一定厚度的牙本质层保护，牙本质的导热系数较低（0.0015℃/cm）[3]，这样会降低材料对牙髓的温度影响程度。加之临床上通常使用喷水处理降温，或者让材料初步聚合后在口外完成最终的固化，从而最大程度地降低材料对牙髓的不利影响[9]。令人遗憾的是，本实验没有对牙髓腔内的温度变化进行研究，今后的实验应模拟载体情况下材料聚合放热对牙髓组织的影响。
　　实验中，Protemp 3 Garant和Luxatemp最快到达峰顶温度，分别为119s和131s，Protemp II随后在272s左右达到峰顶温度（见表2）。Protemp 3 Garant、Luxatemp和Protemp II的生产商推荐从口内取出的时间分别为混合后95s、120s和240s[1]，从图2中可以看出材料在达到峰顶温度的前后放热量最大，推荐的时间点处于聚合放热的上升段，此刻取出材料可以避开材料的最大放热，防止基牙受到热损伤。因此，3种Bis-acryl树脂更适合临床上直接法制作暂时修复体，缩短临床操作时间。鉴于Quckresin和国产自凝树脂操作时间较长且放热量大，在临床使用中应避免直接在口内操作，防止对基牙和牙周组织产生热损伤。
　　
　　4结论
　　
　　实验中5种暂时修复树脂聚合过程中均出现明显的放热，3种Bis-acryl树脂（Protemp 3 Garant、Luxatemp和Protemp II）的聚合升温显著小于两种PMMA树脂（Quckresin和国产自凝树脂），并且达到峰顶温度的时间较短，因此3种Bis-acryl树脂更适合直接法制作暂时修复体。
　　
　　[参考文献]
　　[1]Burns DR,Beck DA,Nelson SK.A review of selected dental literature on contemporary provisional fixed prosthodontic treatment: report of the Committee on Research in Fixed Prosthodontics of the Academy of Fixed Prosthodontics[J].J Prosthet Dent,2003,90(5):474-497.
　　[2]Lieu C,Nguyen TM,Payant L.In Vitro Comparison of Peak Polymerization Temperatures of 5 Provisional Restoration Resins[J].J Can Dent Assoc,2001,67(1):36-39.
　　[3]Tjan AH,Grant BE,Godfrey MF 3rd.Temperature rise in the pulp chamber during fabrication of provisional crowns[J].J Prosthet Dent,1989,62(6):622-626.
　　[4]YY1042-2003.牙科学聚合物基充填、修复和粘固材料[S].国家食品药品监督管理局，2003：p7.
　　[5]Kim SH,Watts DC.Exotherm behavior of the polymer-based provisional crown and fixed partial denture materials[J].Dent Mater,2004,20(4):383-387.
　　[6]Hansen EK,Asmussen E.Correlation between depth of cure and temperature rise of a light-activated resin[J]. Scand J Dent Res,1993,101(3):176-179.
　　[7]Driscoll CF,Woolsey G,Ferguson WM.Comparison of exothermic release during polymerization of four materials used to fabricate interim restorations[J]. J Prosthet Dent,1991,65(4):504-506.
　　[8]Zach L,Cohen G.Pulp response to externally applied heat[J].Oral Surg Oral Med Oral Pathol,1965,19(4):515-530.
　　[9]Moulding MB,Loney RW.The effect of cooling techniques on intrapulpal temperature during direct fabrication of provisional restorations[J].Int J Prosthodont,1991,4(4):332-336.
　　
　　[收稿日期]2007-08-14[修回日期]2007-09-17
　　编辑/何志斌