义齿基托材料―丙烯酸树脂20年研究进展|义齿基托

　　甲基丙烯酸甲酯(methymethacrylate,简称MMA)义齿基托材料因其具有金属基托义齿所不能比拟的仿真美学效果、拥有各类牙列缺损缺失修复广泛适应性、良好的理化、机械和生物性能以及易于加工成型等诸多优越性,一直以来在临床上受到广大医生和患者的欢迎。早在1937年,德国首先采用悬浮聚合法制成聚甲基丙烯酸甲酯聚合粉(polymethylmethacrylate,简称PMMA)并很快替代硫化橡胶应用于临床义齿基托材料,我国于20世纪40年代后期开始广泛使用。经过半个多世纪的发展,PMMA的机械性能和美观性能得到进一步提高,目前临床上几乎所有的树脂基托材料仍是以PMMA类为主。随着口腔修复学和口腔美容医学的发展,对义齿基托的机械性能、生物相容性、功能及美观提出了越来越高的要求,对PMMA基托材料的研究也越来越深入和广泛。本文就国内外近20年来对PMMA的研究进展做一综述。
　　
　　1PMMA机械性能改进的研究
　　虽然PMMA是一种比较理想的基托材料,但因其韧性较低、脆性较大,仍有一些地方不尽人意,尤其是其抗压强度和抗张强度不能满足一些临床要求,而诸如纤维等添加物的加入弥补了这些不足。Gutteridge [1]研究了不同长度的超高分子量聚乙烯纤维的长度变化对丙烯酸树酯基托材料抗压强度的研究,发现1%含量的3mm,6mm,12mm纤维能显著增强基托的抗压强度,3mm,6mm组明显好于12mm组。3mm和6mm组在和树脂的混合和加工中具有最好的操作性。Ladizesky等[2]发现,将多层高度拉伸的聚乙烯纤维以相互编织的方式加入基托树脂中,可以显著提高基托的抗拉伸强度。周永明等[3]的研究发现,加入1%、2%芳纶纤维后,基托的弯曲强度、冲击强度均有明显提高,但弹性模量没有明显提高。钱箫羽等[4]研究结果显示碳纤维织布既能明显提高PMMA基托的弯曲强度,又保持了其柔韧性。临床宜设计1.5～2.0mm碳纤维织布增强型PMMA且将碳纤维织布放置于PMMA基托的中间层,以同时满足基托的机械性能和美观的要求。Taner等[5]研究证实6mm长的碎的超高分子量聚乙烯纤维的加入同时增强了基托的抗张和抗压强度。Cal等[6]研究不同比例的以连续单向编织形式掺入的玻璃纤维对基托树脂的空间精确性和吸水性,发现随着纤维成分的增加,基托在加工后的空间改变和吸水性减小。Bayraktar等[7]对比不同聚合方式对玻璃纤维加强型基托和未加强的基托处理后残留的MMA含量,发现玻璃纤维加强型基托中残余的MMA通常高于未加强型基托。Polat[8]发现,E-玻璃纤维的加入并不影响基托的空间稳定性;而Karacaer等[9]研究表明,对于注射成型的义齿基托而言,碎的E-玻璃纤维的加入显著增强了基托的抗挠强度,弹性模数和抗压强度。这些研究表明,纤维加强是提高义齿基托树脂物理性能的好方法,但残余单体增加的弊端有待进一步的研究去消除。陈苗苗等[10]用化学气相沉积法(CVD)制备多壁纳米碳管(MWCNTs),研究MWCNTs/PMMA复合材料力学性能变化结果显示:复合材料的拉伸强度、延伸率有显著提高,弯曲强度无明显改变。复合材料断面可见碳管与树脂之间结合良好,MWCNTs均匀弥散分布在树脂基体中。因此认为,应用CVD法制备MWCNTs用于增强基托树脂,可有效改善其力学性能。刘红[11]的实验结果表明随着纤维含量的增加,PMMA复合材料的弹性模量也显著增大,这表明复合材料的刚性也在增大,受力不易变性,所制作的义齿基托树脂更能充分分散咬合力;PMMA复合材料的冲击强度、弯曲强度也随着纤维含量的增加而增大,增强作用也随之提高,这种增强作用与纤维含量成正相关,这与Nakamura [12]的研究结果一致,当玻璃纤维的含量为9.63%时,义齿基托材料的机械性能增强作用非常显著。
　　
　　2PMMA基托与人工牙结合强度的研究
　　义齿主要由人工牙和基托两部分组成,这两者的良好结合是义齿在使用中充分发挥作用的必要条件。但是临床上时常发现义齿在使用中人工牙从基托上脱落,使义齿无法使用,因而对人工牙与基托结合强度的研究成为另一个热门。Catterlin等[13]证实锡纸替代物的污染明显降低了人工牙对基托的结合力。曹健等[14]发现,对塑料牙盖嵴面进行适当处理,可显著提高与基托树脂的粘结强度,其中用氯仿溶胀塑料牙盖嵴面的方法是一种简便、有效的方法。Jamani等[15]的研究表明,基托较厚时,在加工过程中人工牙的移动比基托较薄时增加。Cunningham等[16]发现,当树脂在面团期晚期压缩时,人工牙和基托间的结合力显著增强,使用高度抗压树脂时其结合力也增强,对人工牙表面的打磨和加孔对结合力没有影响,用单体尤其是高冲击单体涂布人工牙表面或用树脂水门汀都可以显著提高人工牙和基托的结合力。
　　
　　3PMMA聚合残留单体以及不同固化方式的对比研究
　　MMA悬浮聚合可得到PMMA。义齿基托是由单体与微球在引发剂作用下通过特殊的“面团聚合”方式模制而成。聚合后的基托材料常含有少量未反应的单体。残留的单体不仅对口腔软组织有刺激,而且可降低基托材料的物理机械性能,因而对基托中残余单体的研究日渐深入。Vallittu等[17]研究了自凝树脂表面的处理对其在水中释放的单体的影响,发现常规的光照加工和抛光过程可以降低单体的释放。张惠军等[18]用高效液相色谱法对比四种不同的固化方法(自凝法、水浴加热法、气压法和微波法)加工后义齿基托中残余单体的含量,发现基托样品中的残余单体量(Wt%)分别是1.613、0.438、0.336和0.221,说明微波法聚合较完全。Bayraktar等[19]的研究表明玻璃纤维加强型基托中残余的MMA单体通常高于未加强型基托。Kedjarune等[20]发现残余单体的量不仅取决于聚合方式,也取决于加工方法和混合时水的比例。残余单体最少的树脂其释放的单体也最少,但是残余单体最多的不一定释放的单体最多。Vallittu等[21]发现,将自凝基托树脂的聚合温度从30℃增加到60℃后,残余MMA单体含量从4.6%降到了3.3%。热凝树脂在70℃聚合后放入100℃处理比单纯70℃聚合的单体残余少,当在100℃加热12h后,残余单体量最少(0.07%)。Shim等[22]的研究表明,对基托进行二次热处理时,在常规方法后再多加2h或4h的100℃处理,可以显著降低残留单体的含量。
　　PMMA固化方式除了目前已基本淘汰的自固化法,最常规的方法是水浴加热固化法,但由于其处理时间长,工作环境差等缺点促使学者们尝试其他有效的处理方法,如干热固化法,蒸气固化法,微波固化法,微波压注固化法,红外线感应固化法,可见光固化法等。对水浴加热固化法的具体操作细节也做了很多改进。方金素等[23]研究不同出盒温度对义齿树脂基托适合性的影响,发现在不同温度下出盒对义齿基托的适应性有显著影响,当出盒温度冷却至40℃以下时,义齿基托的适合性显著高于在60℃以上出盒。欧阳芳谨等[24]对比了不同固化方式对基托树脂收缩量的影响,发现湿热固化方式时间长,收缩量小,但变形系数大,不同树脂的收缩量差异很大;微波固化方式固化时间短,单体挥发快,易产生气泡,收缩大于湿热固化;微波压注固化方式时间短,收缩量最大,但气泡少,收缩均匀,各树脂间收缩量差异小。林映荷等[25]对比微波加热法和常规水浴法处理PMMA对基托材料性能的影响时发现,微波处理法能获得更高的基托材料的抗弯强度,更高的抗挠强度,但两种方法获得的基托的冲击强度没有统计学差异;蔡玉惠等[26]的研究有相同的结论,但同时证明了微波加热法的基托收缩率低于水浴加热法,这同欧阳芳谨等的研究结果不同,可能是样本量和方法的不同所致。陈春霞[27]对常规水浴、低温12h、低温24h三种聚合法的研究发现,与常规水浴聚合法相比,低温长时间聚合升温慢,基托的表面和内部聚合程度较均匀,产生的聚合性体积收缩较小,基托变形小;义齿基托中的单体转化率增高,残留的单体量减少,引起的基托变形减小。低温24h比低温12h聚合单体转化率更高,基托变形更小。张殿云[28]对比了微波法、水浴法和干热法三种聚合方式聚合物中残余MMA的含量发现,采用干热法方式聚合的材料,残余单体含量最高;以微波方式聚合的基托材料中残余单体含量最低,聚合最充分。目前临床较为普遍采用的制备义齿基托的方法仍然是水浴加热法,为了能够获得更低残余MMA单体的义齿基托,也可以考虑采用微波聚合法。郑军等[29]采用液压式热处理器进行固化,有效控制了塑料气泡的产生,而且即使充填塑料前不涂分离剂基托也不沾石膏。采用此方法处理的基托,冲击强度和表面硬度均高于传统水浴法,机械性能提高。江铭等[30]研制了一种新的用于口腔修复专业的MMA热处理聚合设备,该设备可以将树脂的加压和热处理功能合为一体,有68℃和100℃两个温度档,并且具有相应符合树脂材料热聚合工艺规范要求的恒温时间,整个聚合过程无需人工管理。总之,不同的固化方式和固化器械各有其优缺点,在临床上应该根据不同的侧重点,权衡利弊,做出选择。而由于释放的单体有细胞毒性,牙科医生也应该建议他们的患者不要整夜戴着新做好的义齿,以减少其释放物的积聚可能引起的粘膜刺激。
　　
　　4PMMA基托与口腔微生态及其抗菌性的研究
　　义齿作为一种外来物,同天然的口腔环境之间相互作用,必然对口腔微生态产生影响,可导致基牙龋、牙周炎,义齿性口炎。细菌粘附于义齿的获得性薄膜表面,可分为:细菌向表面移动、初期粘附、特殊相互作用的附着和聚集形成生物膜四个阶段[31]。影响因素主要有:材料组成、耐溶解性、生物降解性、表面粗糙度、表面处理方法等。不同基托材料上细菌粘附的量和种类不同,热固化树脂材料比金属材料容易定植细菌;软衬弹性衬垫材料比热固化树脂基托材料更易粘附白色念球菌和变形链球菌;增塑的丙烯酸软衬材料能不断析出增塑剂,阻止霉菌附着和生长;热固化树脂加入加强纤维,可改变细菌的粘附量。基托材料表面粗糙度大,自由能高,促进细菌粘附聚集,菌斑形成,使菌斑数量多、粘附牢;而粗糙度小的,表面自由能低,菌斑少。Charkawi[32]通过在易患义齿性口炎患者的义齿衬垫材料中加入3wt%、5wt%、0wt%的制霉菌素,提高了材料的抗菌性能,抑制白念菌。李四群[33]利用甲基丙烯酸β羟乙酯单体和甲基丙烯酸合成高分子聚合物制成释氟率为0.2mg/d的氟化物控释装置,将其应用于可摘义齿,使患者唾液氟浓度从0.043ugf/ml升高到1.234ugf/ml,显著降低了戴用义齿后患者唾液中和基牙与基托接触面菌斑中变形链球菌的数量,促进了酸蚀釉质的再矿化,且使用安全。而逯宜[34]的研究结果显示,单体含量降低、充填过早以及长时间低温处理未经高温处理等操作方式均可导致PMMA树脂的表面粗糙度增大,从而增加义齿细菌附着。杨俊等[35]将蒙托土、SiO2、碳化硅晶和超高分子量聚乙烯纤维以及不同含量纤维添加到PMMA中,发现义齿基托的力学性能得到了提高但抗菌性能却没有改善。佘文君等[36]将载银无机抗菌剂添加到义齿基托中,发现抗菌性具有了提高但机械性能却未能增强。王建荣[37]对载银沸石抗菌剂/PMMA抗菌复合材料的拉伸、弯曲强度以及抗菌性测试结果显示,随着抗菌剂含量的增加,材料的弯曲强度、拉伸强度均呈现先升高、后降低的变化趋势;进行了硅烷有机化处理后的抗菌复合材料弯曲强度、拉伸强度均有明显提高(P 　　[11]刘 红,孙 梅,朱 松,等.玻璃纤维增强义齿基托材料的力学性能研究[J].实用口腔医学杂志2008,24(6):910-911.
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　　[收稿日期]2010-04-10 [修回日期]2010-06-07
　　编辑/李阳利