粘合剂涂层对实验性和商业再矿化牙科修复材料中钙、磷酸盐和氟化物释放的影响

科学报告|(2022) 12:10272| https://doi.org/10.1038/s41598-022-14544-91 打开涂胶效果关于钙、磷酸盐和氟化物的释放来自实验性和商业化再矿化牙齿修复材料Matej Par1, Andrea Gubler2, Thomas Attin2, Zrinka Tarle1, Andro Tarle3, Katica Prskalo1 & Tobias T. Tauböck2本研究调查了粘合剂涂层在阻碍离子释放牙科修复材料反应性方面的潜力。通过用两种类型的生物活性玻璃代替 10 或 20 wt% 的增强填料制备实验复合材料。玻璃离聚物、焦聚物和碱石被用作商业离子释放材料的代表。修复材料标本涂有蚀刻和冲洗粘合剂、1 步自蚀刻粘合剂、2 步自蚀刻粘合剂或不涂。将样品浸入乳酸溶液中，每隔 4 天测量离子浓度，共 32 天（钙的原子吸收光谱法、磷酸盐的紫外-可见光谱法、氟化物的离子选择性电极和 pH 值的 pH 计） .粘合剂涂层将离子释放减少了 0.3 到 307 倍，在显着的材料和粘合剂依赖的方式。氟化物的释放受到的影响最大，最多减少了 307 倍，其次是磷酸盐和钙的释放，分别减少了 90 倍和 45 倍。不同粘合剂系统对磷酸盐释放的影响最为明显，排名如下：未涂层≥2 步自蚀刻粘合剂≥1 步自蚀刻粘合剂≥蚀刻和冲洗粘合剂。对于钙和氟化物，粘合剂之间的差异不太明显。得出的结论是，树脂粘合剂层可以作为离子释放的屏障，并降低再矿化修复材料的有益效果。由于继发性龋齿仍然是永久性牙齿修复体的普遍缺点，修复材料通过离子释放和酸中和保护牙齿硬组织免受脱矿质的能力代表了延长修复体使用寿命的可行机制1.原发性龋齿和继发性龋齿都是由于牙菌斑微生物代谢活动导致 pH 值降低的条件下，牙齿硬组织释放和再沉淀的离子失衡所致。3.与大多数传统的“惰性”修复材料不同，某些材料类别能够释放离子，这些离子可以结合到牙齿硬组织中，并在暴露于微生物酸时降低它们的溶解性2.传统上，玻璃离子水门汀被用作再矿化修复材料，因为它们释放的氟离子可以在部分脱矿的牙齿硬组织中形成氟磷灰石，从而提高它们对酸溶解的抵抗力。最近的离子释放材料包括在玻璃填充的可光固化甲基丙烯酸酯树脂中包含预反应的玻璃离聚物颗粒的 giomers，以及所谓的“alkasite”，它是一种双固化树脂复合物，由两种类型的反应性玻璃功能化4.1萨格勒布大学牙科医学院牙髓和修复牙科系，Gunduliceva 5，萨格勒布，克罗地亚。 2苏黎世大学牙科医学中心保守和预防牙科系，Plattenstrasse 11，苏黎世，瑞士。 3 萨格勒布社区健康中心 - 中心，Runjaninova 4，萨格勒布，克罗地亚。电子邮件：mpar@sfzg.hr 科学报告|(2022) 12:10272 |https://doi.org/10.1038/s41598-022-14544-92生物活性玻璃45S5低氟化钠生物活性玻璃惰性钡玻璃二氧化硅粒径 (d50)3微米3微米1微米5–50 纳米45.0% 二氧化硅33.5% 二氧化硅55.0% 二氧化硅24.5% 氧化钙33.0% 氧化钙25.0% 氧化钡24.5% Na2O10.5% Na2O10.0% Al2O36.0% P2O511.0% P2O510.0% B2O3组成 (wt%)12.0% CaF2> 99.8% SiO2硅烷化 (wt%)没有任何没有任何3.24–6制造商德国美因茨肖特德国美因茨肖特德国美因茨肖特赢创，哈瑙，德国产品名称/批次G018-144/M111473实验批次GM27884/Sil13696Aerosil R 7200/157,020,635表格1。用于制备实验性树脂复合材料的填料。除了上述商业类别的离子释放修复材料外，还研究了各种实验复合材料配方的潜在防龋能力5.这些复合材料通常有一部分增强填料被反应性填料取代，反应性填料逐渐溶解在唾液中并释放出再矿化离子。在各种候选活性填料中，生物活性玻璃（BGs）因其同时发挥多种有益作用而备受关注，包括释放再矿化离子、碱化浸泡溶液、沉淀羟基磷灰石和抑制细菌生长。8. BG 的组成可以针对特定目的进行修改和调整，例如，通过改变网络连接性来调整它们的反应性，并结合各种离子以改善再矿化 (F) 或抗菌效果 (Ag、Cu)9.与相对更亲水和多孔的玻璃离聚物不同，再矿化树脂复合材料通常是疏水的，因此，它们的反应性填料的溶解主要限于修复体表面。当树脂复合材料与粘合剂系统结合使用时，额外的绝缘疏水层覆盖其与牙齿硬组织相邻的表面。对于使用离子释放填料再矿化复合材料，这表明有两种类型的修复体表面具有明显不同的反应性：（I）直接暴露于水的外表面，和（II）与腔壁粘合的表面其覆盖有粘合树脂的中间层。当粘合界面由于聚合收缩和咀嚼力而局部失效时，产生的空间充满唾液，应防止继发龋12.无论粘合剂界面的哪一部分失效（牙本质/粘合剂或粘合剂/复合材料），粘合剂树脂层仍保留在离子释放复合材料和牙齿硬组织之间，呈现出需要通过再矿化离子克服的屏障。树脂层对再矿化修复材料中离子释放的影响主要用于氟化物释放材料，即传统的玻璃离子水门汀13, 树脂改性玻璃离聚物15, 和多元酸改性复合材料16.在树脂复合材料组中，该效应尚未得到广泛研究，可用数据仅限于几种过时复合材料的氟化物释放13，而关于 giomers 和 alkasite 等较新材料的数据很少19.在仅评估氟化物释放的限制范围内，所有上述研究13据报道，树脂层充当离子释放的屏障，可能对再矿化修复材料的防龋潜力产生负面影响。现场研究提供了额外的证据，该研究表明粘合剂涂层显着降低了实验性树脂基磷酸钙水泥的再矿化效果20.据我们所知，迄今为止还没有研究评估粘合剂涂层对实验性 BG 功能化复合材料和当代商业材料（如 giomers 和 alkasite）离子释放的影响。本研究旨在调查实验性的含 BG 复合材料和三种商业修复剂（玻璃离子聚合物、焦聚物和碱石）中的钙 (Ca)、磷酸盐 (PO4) 和氟离子 (F) 离子的释放，这些修复剂涂有三不同的粘合剂系统。此外，还测量了浸没介质的 pH 值变化。零假设是涂有粘合剂的样品会释放出与未涂胶样品相似的离子浓度。材料和方法实验树脂复合材料的制备。根据先前研究的配方制备实验复合材料21.该树脂体系由双酚-A-缩水甘油二甲基丙烯酸酯（Bis-GMA，Merck，Darmstadt，Germany）和三甘醇二甲基丙烯酸酯（TEGDMA，Merck）以 60:40 wt% 的比例组成。添加樟脑醌（0.2 wt%；Merck）和 4-（二甲氨基）苯甲酸乙酯（0.8 wt%；Merck）作为光引发体系。使用磁力搅拌器将树脂和光引发系统在暗瓶中混合 48 小时。实验复合材料的填料由惰性玻璃、二氧化硅和两种类型的 BG 组成（表 1）。传统的 BG 45S5 配方和低 Na F 的 BG 是通过熔融淬火路线制备的，然后是标准化的研磨程序，这确保了两种 BG 类型的可比粒径和理论网络连通性 (2.1)。通过用 BG 45S5 或低 Na F 含量的 BG 代替 0、10 或 20 wt% 的增强填料制备含有 70 wt% 无机填料的实验复合材料（表 2）。对照复合材料仅包含 70 wt% 的增强填料。将无机填料混合到光活化树脂中 科学报告|(2022) 12:10272 |https://doi.org/10.1038/s41598-022-14544-934、8、12、16、20、24、28、32 天后• 测量的 pH 值和 Ca 浓度2+, PO43-， F-• 交换浸渍溶液0 天和 32 天后• 扫描电子显微镜• 傅里叶变换红外光谱填料组成(wt%)材料名称生物活性玻璃45S5低氟化钠生物活性玻璃增强填料（惰性钡玻璃：二氧化硅 = 2:1）总填料比（wt%）控制007070C-101006070C-202005070F-100106070F-200205070表 2。实验树脂复合材料的组成。实验树脂复合材料商业修复材料控制C-10C-20F-10F-20美丽II化学菲尔岩石森森材料样本（每种材料 n = 24）n = 6n = 6n = 6n = 6涂有涂有涂有涂有无粘合剂蚀刻和冲洗粘合剂 (ERA)1步自蚀刻粘合剂(1-海)2步自蚀刻粘合剂(2-海)Adper 苏格兰威士忌 1XTScotchbond Universal PlusClearfil SE 债券 2图1。研究设计流程图。系统使用双不对称离心混合系统（Speed Mixer TM DAC 150 FVZ，Hauschild & Co. KG，Hamm，Germany）在 2000 rpm 下持续 5 分钟。混合后在真空中黑暗储存 48 小时以使复合材料脱气。参考商业修复材料三种商业离子释放修复材料用作参考：焦聚体（Beautifil II，Shofu，京都，日本；阴影：A2，LOT：041923），强化玻璃离子聚合物（ChemFil Rock，登士柏西诺德，康斯坦茨，德国；阴影： A2, LOT: 1903000819) 和“alkasite”材料 (Cention, Ivoclar Vivadent, Schaan, Liechtenstein; shade: universal, LOT: XL7102)。修复材料标本的制备。实验过程总结在图 1 中。圆盘状试样（直径 = 7 毫米，厚度 = 2 毫米）通过用未固化材料填充聚甲醛模具、用聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜覆盖模具开口以及在厚玻璃板之间压制以压平试样来制备表面并挤出多余的材料。允许玻璃离聚物浸入乳酸溶液 (pH = 4.0) 科学报告|(2022) 12:10272 |https://doi.org/10.1038/s41598-022-14544-94设置 15 分钟，同时以 1200 毫瓦/厘米2 从每侧使用 LED 固化装置（Bluephase PowerCure，Ivoclar Vivadent）20 秒。从模具中取出样品后，用超细 (P4000) 碳化硅纸轻轻抛光平坦的样品表面，以去除悬垂物并获得均匀的样品抛光。将样品（每种材料 n = 24）分为对照组（无粘合剂涂层）和涂有以下粘合剂系统之一的三个实验组：蚀刻和冲洗粘合剂 (ERA) Adper Scotchbond 1XT (3 M, St Paul, MN, USA, LOT: NC68002)，一种通用的，即单瓶自蚀刻粘合剂 (1-SEA) Scotchbond Universal Plus (3 M, LOT: 90936A) 和两瓶自蚀刻粘合剂 ( 2-SEA) Clearfil SE Bond 2 (Kuraray, Tokyo, Japan, LOT: 8J0150 (primer), C30230 (bond))。根据各自的制造商说明应用粘合剂系统，并使用 Bluephase PowerCure (Ivoclar Vivadent) 以 1200 mW/cm 进行光固化210 秒。对于 2-SEA，与临床应用底漆和粘合组分相反的顺序进行两步应用，即首先将粘合组分施加到试样表面，然后进行空气稀释和涂底漆零件。随后以 1200 mW/cm 将底漆组件进行空气稀释和光固化 10 秒2.这样做是为了确保组件以与临床应用中相同的顺序分层，即粘合组件是修复体表面的第一层，该层覆盖有底漆组件。如先前的几项研究所述，选择用粘合剂涂覆外部样品表面作为体外研究通过粘合剂层释放离子的可行方法13.将样品浸入乳酸溶液中。凝固后，在室温 (23 ± 1 °C) 下，将每个修复材料样品单独浸入 5 mL 的 pH = 4.0 的乳酸溶液中，该溶液装在封闭的 Eppendorf 小瓶中。使用水平振动器以每分钟 30 转的速度搅拌浸渍溶液。在 4、8、12、16、20、24、28 和 32 天后测量离子浓度（Ca、PO4 和 F）和 pH