氟化物控释装置对钛合金表面粗糙度影响的初步研究

作者：李欣 李四群　汤秀春 李志安

【关键词】  氟化物控释装置

　　［摘要］  目的：研究氟化物控释装置防龋对钛合金表面粗糙度的影响。方法：成品钛基台样本24个，随机均分4组。A、B、C组分别在加入2粒氟化物控释装置的20 mL人工唾液中浸泡5、10、25 d，D组在20 mL人工唾液中浸泡25 d作为空白对照。用干涉显微镜测量各组样本的表面粗糙度。结果：A、B、C组样本的表面粗糙度分别为(0.302±0.025) μm、(0.311±0.035) μm、(0.330±0.039) μm，D组的表面粗糙度为(0.292±0.030) μm。经统计学分析，空白对照组样本与其他各组样本表面粗糙度无显著性差异（P>0.05），A、B、C组样本两两之间亦无显著性差异（P>0.05）。结论：应用氟化物控释装置对钛合金表面无显著影响，表面粗糙度不随时间变化而变化。　　　　［关键词］  氟化物控释装置  钛合金  表面粗糙度

　　Effect of Intraoral Fluoride Controlled-release Device (IFRD) on Surface Roughness of Titanium Alloy.

　　LI Xin, LI Si-qun, TANG Xiu-chun, et al.

　　School of Stomatology, Wuhan University, Wuhan 430079

　　［Abstract］Objective: The purpose of this study was to investigate the roughness of titanium alloy exposed to IFRD 5, 10, 25 days in vitro. Methods: 24 titanium abutments were divided randomly into 4 groups. Group A、B and C samples were immersed into 20ml artificial saliva with 2 IFRDs for 5, 10, 25 days equal to 1, 2, 5 years in vivo respectively. Group D samples were immersed into 20ml artificial saliva without IFRD and were regarded as blank control. Their roughness values were measured by interference microscope. Results: Roughness values of group A, B, C, D were respectively (0.302±0.025)μm, (0.311±0.035)μm, (0.330±0.039)μm, (0.292±0.030)μm. There was no significantly difference between any two groups(A-B, A-C, A-D, B-C, B-D, C-D). Conclusions: IFRD had no significant effect on surface roughness of titanium alloy.

　　［Key words］  IFRD  Titanium alloy  Surface roughness

    钛合金具有优良的生物安全性和抗腐蚀性，已广泛用于制作种植体并成为口腔修复领域新型修复材料。氟化物具有促进釉质再矿化的作用，是一种有效的防龋制剂。氟化物控释装置(intraoral fluoride controlled-release device，IFRD)可按一定速率在口腔环境中恒定释放F-，发挥有效的防龋效果。但IFRD在口腔领域的应用是否会对牙科常用合金产生腐蚀作用尚不清楚，国内也未见相关报道。本实验主要研究了IFRD对钛合金的腐蚀作用。

　　1  材料与方法

　　1.1  实验材料和仪器  钛基台(BLB, TC4钛合金，北京莱顿生物材料有限公司)、释氟率为0.2 mg/d的氟化物控释装置、干涉显微镜(6JA型，上海光学仪器厂)、扫描电镜SEM (KYKY AMRAY1000B SEM)、人工唾液［NaCl：0.40 g/L；KCl：0.40 g/L；CaCl2?2H2O：0.795 g/L；NaH2PO4?2H2O：0.78 g/L；NaS?9 H2O：0.005 g/L；CO(NH2)2：1.0 g/L］［1］，pH=7.1。

　　1.2  高分子聚合物的合成及氟化物控释装置的制备  将甲基丙烯酸β-羟乙酯单体（HEMA）和甲基丙烯酸甲酯单体(MMA)按一定的比例合成50∶50和30∶70的甲乙两组高分子聚合物。甲组高分子聚合物与NaF按1∶4混合后用丁酮调拌制成8 mm×3 mm×2 mm大小的药物贮库，乙组高分子聚合物溶解于丁酮中制备成12%的包膜液，再将药物贮库浸于包膜液中，取出后干燥即制成IFRD［2］。

　　1.3  体外腐蚀实验  将24粒钛基台超声清洗20 min并均分为A、B、C、D 4组，A、B、C 3组分别放入含20 mL人工唾液的密封烧瓶中，并各加入2粒IFRD，37 ℃恒温保存，每天更换人工唾液。在第5、10、25天时分别取出A、B、C组样本，超声清洗后做表面粗糙度测试和扫描电镜观察，D组样本浸泡25 d后作空白对照。

　　1.4  表面粗糙度的测定

　　1.4.1  钛基台测试样本的表面处理：将浸泡的3组样本从人工唾液中取出，用蒸馏水超声清洗20 min，干燥，室温保存。空白对照组样本表面处理同上。

　　1.4.2  用6JA型干涉显微镜测定各样本的表面粗糙度：工作物质的数值孔径为0.65，工作距离0.5 mm，每个样本随机取5个点测试，粗糙度值RZ，取其平均值即为该样本的表面粗糙度。

　　1.5  扫描电镜观察  各组样本随机取2个用蒸馏水超声清洗20 min，用扫描电镜观察各样本的表面形貌。电压=12 KV，放大500倍。

　　1.6  结果分析  应用SPSS10.0统计分析软件，对各组样本表面粗糙度进行方差分析，检验水平为α=0.05。

　　2  结果

　　2.1  4组钛基台样本表面粗糙度的测量结果见表1。经统计学分析，A、B、C组钛基台与D组钛基台之间表面粗糙度的差异无显著性（P>0.05）。A与B、B与C、C与A组钛基台之间表面粗糙度差异亦无显著性（P>0.05）。

　　表1  钛基台样本的表面粗糙度　略

　　2.2  扫描电镜结果显示，4组钛基台表面纹路清晰，未见小孔状或刻痕状局部腐蚀现象。

　　3  讨论

    20世纪Bothe把钛合金引入口腔医学领域。因钛合金具有杰出的生物相容性和安全性，首先应用于种植牙科。口腔科常用钛合金主要包括Ti-6Al-4V(TC4) 、Ti-Zr-Al-Mo(Ti75) 、Ti-6Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si(Tcll)等，其中以TC4应用最广。现已用于制作嵌体、冠及制作可摘义齿的支架和全口义齿基托等。

    多年临床观察表明它能阻止细菌生长，抑制细菌代谢产酸，促使釉质脱矿区再矿化［3］。药物控释系统能使药物能以恒定速率向全身或某一特定靶器官连续释放，使其较长时间恒定地维持在有效浓度范围内，充分发挥药物疗效［4］。IFRD为贮库型控释装置，可控制氟化物的释放速率，使其稳定在0.2 mg/d，持续发挥F-抑制菌斑和对早期脱矿釉质再矿化的作用。

    临床调查及组织学研究表明，戴用可摘局部义齿后口腔生态环境发生变化，微生物清除力下降，致龋性微生物增多。固定修复体边缘不密合或存在悬突也会造成菌斑聚集，引起牙龈发炎、退缩。而覆盖义齿戴入后2~3个月内即可使覆盖基牙发生龋坏［5］。利用氟化物则可明显增强抗龋能力，防止基牙龋坏，提高修复成功率。

  Rimondini等研究表明，在早期细菌聚集中，表面粗糙度大小有重要作用。细菌极易在粗糙表面的微孔中滞留［6］，使螺旋菌、厌氧菌、变链菌等更易粘附。氟化物在有效防龋的同时，对牙科金属的腐蚀性日益受到关注。Nakagawa的实验表明在PH为4.2的NaF溶液中，钛合金良好的耐腐蚀性将会失去。在本实验中，将钛合金样本浸泡在放有IFRD的20 mL PH为6.7~7.4人工唾液中，每天更换人工唾液。正常人每天分泌唾液约1500ml，相当于稀释75倍，故浸泡时间也应相应缩短，以浸泡5 d、10 d、25 d分别模拟在口内戴用IFRD1年、2年、5年后对钛合金的影响。结果表明，用含IFRD溶液浸泡后，钛合金表面粗糙度与空白组对照，其改变不具显著性差异（P>0.05），且随着时间延长，表面粗糙度改变亦无显著性差异（P>0.05）。扫描电镜下，钛基台样本的表面光滑，未见明显的局部腐蚀现象，表明应用IFRD 5年内对钛合金不会产生腐蚀作用。

　　参考文献

　　［1］  Lassila LV, Vallittu PK. Effect of water and artificial saliva on the low cycle fatigue resistance of cobalt-chromium dental alloy ［J］. J Prosthet Dent, 1998, 80∶708-713

　　［2］  李四群,程祥荣, 钱法汤.氟化物控释装置在可摘局部义齿中应用的初步研究［J］.中华口腔医学杂志,1994,29∶238-241

　　［3］  盛江筠,刘正.含氟牙膏刷牙后菌斑和唾液中氟离子浓度的变化［J］.口腔医学纵横,2002,17∶31-33

　　［4］  巢永烈,梁星.种植义齿学［M］.北京: 北京医科大学中国协和医科大学联合出版社,1998，139-140

　　［5］  徐君伍.口腔修复学.第4版［M］.北京：人民卫生出版社,2000，343

　　作者简介  李欣（1979~ ），女，兰州市人，硕士，主要从事口腔修复的临床研究工作。