复合树脂核材料的弯曲强度性能研究

作者：俞长路 骆小平

【关键词】  核材料

　　［摘要］  目的：采用三点弯曲实验的方法测量3种复合树脂核材料的弯曲强度。方法：本实验使用的3种复合树脂核材料分别为DC Flow Core、Bisfil -Core和LuxaCore。每种材料各制作6个大小为（2.0±0.1） mm×（3.0±0.1） mm×（25.0±0.1） mm的矩形试件。试件在Instron万能材料测试机上测试其弯曲强度，跨距为（20.0±0.1） mm，加载速度为0.5 mm/min，使用单因素方差分析对测量数据进行统计学检验。结果：3种材料的弯曲强度值分别为：DC Flow Core （137.96±9.48） MPa，Bisfil-Core （123.82±12.99） MPa，LuxaCore （110.11±10.03） MPa。统计检验的结果显示，DC Flow Core与Bisfil - Core之间(P<0.041)、DC Flow Core与LuxaCore之间(P<0.001)、Bisfil - Core与LuxaCore之间(P<0.047)均有显著性差异。结论：从本实验的结果来看，3种核材料的弯曲强度均可以满足临床需要，以DC Flow Core的弯曲强度值最高。

　　［关键词］  核材料  弯曲强度  复合树脂

　　The Investigation of Flexural Strength Properties of Resin Composite Core Materials.

　　YU Chang-lu, LUO Xiao-ping.

　　Department of Prosthodontics, Nanjing Stomatological hospital, School of medicine, Nanjing University, Nanjing 210008

　　［Abstract］Objective: This study was used to evaluate the flexural strength of three kinds of resin composite core materials with a method of three-point bending test. Method: The three kinds of resin composite materials, DC Flow Core, Bisfil -Core and LuxaCore, were used in this study. For each material, six rectangular specimens (the sizes 2.0×3.0×25.0) were fabricated. The flexural strength was measured on Instron Universal Testing machine at a crosshead speed of 0.5mm/min. Data were collected and analyzed by ANOVA. Results: Flexural strength of three materials as follows: DC Flow Core 137.96±9.48 MPa，Bisfil-Core 123.82±12.99 MPa，LuxaCore 110.11±10.03MPa. Flexural strength of DC Flow Core was significantly higher than Bisfil-Core(P<0.041) and LuxaCore(P<0.001), and Bisfil-Core was significantly stronger than LuxaCore(P<0.047). Conclusions: In this study, all three materials were found to meet the clinical need in terms of flexural strength. DC Flow Core had the highest flexural strength among three materials.

　　［Key words］  Core materials  Flexural strength  Resin composite

    对于残冠和残根的保存修复来说，桩核的构建是一个十分重要的步骤。其目的是加强残冠和残根的抗力形与固位形，以防止基牙折断和修复体脱位，并使冠修复具有一定的结构基础。目前临床上比较常用的构建核的材料有银汞合金、玻璃离子和复合树脂等［1］。银汞合金的临床应用比较早，其弹性模量和牙本质接近，而且完全固化（24 h）后的压缩强度非常高，因而对于那些暂时无法完成最终的冠桥修复，但又必须保持局部功能的患者来说，银汞合金是一种较为理想的核材料［2］。但是这种材料有很多缺点，其颜色呈灰黑色，美观效果很差，因而无法用于前牙；固化时间长，做核后不能立即进行牙体预备，增加了椅旁操作时间。另外，银汞合金与牙体组织之间不具有粘接力，为了取得足够的固位力，要制备出一定的固位形，因而要磨除较多的牙体组织，对牙齿具有很大的破坏性。

    玻璃离子具有较好的美学效果，可以与牙本质或牙釉质之间产生良好的粘接性［3］，并可以长期释放氟离子［4］，因而具有预防继发龋的功能。但是其强度低、耐磨性差、脆性大，限制了其临床应用［5］。为了克服这些缺点，研究人员又开发出了树脂加强的玻璃离子，取得了一定的效果，但其远期效果仍有待进一步的临床验证。

    复合树脂是另外一种得到广泛使用的核材料。传统的复合树脂也存在着强度低、耐磨性差以及聚合收缩大等缺点。近年来，人们在复合树脂基质中加入各种不同的粒子比如钛、陶瓷和羟基磷灰石等，以及各种纤维加强成份如碳纤维、玻璃纤维等，大大地改进了其机械性能和美学性能。目前，复合树脂已广泛地用于后牙充填以及用作核材料以修复残冠、残根，取得了良好的效果。

    本研究所采用的3种复合树脂都是专用的核材料，近年来才开始广泛应用于口腔临床，我们希望通过测定其弯曲强度，为其临床应用提供一定的参考依据。

　　1  材料与方法

　　1.1  材料  本实验所使用的3种复合树脂核材料的详细信息见表1。

　　表1  本实验所用的3种材料的详细信息　略

　　1.2  方法

　　1.2.1  先用自凝塑料制作6个约2.5 mm×3.5 mm×25.5 mm的矩形试件，再用硅橡胶翻出单面开放的阴模备用。

　　1.2.2  将3种复合树脂核材料注入制作好的硅橡胶阴模中，为了减少气泡的产生，操作应在震荡器上进行。然后立即用Dentsply光固化机（Dentsply  SpectrumTM 800，美国 Dentsply公司 ）进行光照，对每个试件，光照分3段进行，每次照射40 s，工作头离试件表面的距离为1 mm，保证每个试件都能充分固化。

　　1.2.3  将制作好的试件分别用湿的碳化硅砂纸（按200#→400#→600#→800#的顺序）进行打磨，形成大小为(2.0±0.1) mm×(3.0±0.1) mm×(25.0±0.1) mm的最终样本。

　　1.2.4  样本在37 ℃的生理盐水中保存24 h后，在Instron（Instron 4466，美国Instron公司）万能材料测试机上测试三点弯曲强度，跨距为(20.0±0.1) mm，加载速度为0.5 mm/min，记录加载到样本上的最大负荷，弯曲强度值用以下公式计算：σ= 3Fl   2bh2。其中，F是加载到样本上的最大负荷(N)；l是跨距(mm)；b是样本宽度(mm)；h是样本高度(mm)。最后用SPSS10.0软件对结果进行单因素方差分析。

　　2  结果

    3种复合树脂核材料的实验测量值见表2，三点弯曲强度值的计算结果见表3。统计学检验的结果显示，3种核材料的弯曲强度值之间均有显著性差异，DC Flow Core与Bisfil-Core之间（P<0.041）、DC Flow Core与LuxaCore之间（P<0.001）、Bisfil-Core与LuxaCore之间（P<0.047），以DC Flow Core的弯曲强度值最高。

　表2  3种材料的实际测量值　略

　　表3  3种核材料的弯曲强度值　略

　　3  讨论

    核材料的选择与最终的修复能否成功密切相关，理想的核材料应该具有足够的强度，包括弯曲强度、拉伸强度以及压缩强度。高强度的核材料可以给冠修复体以足够的支持，并防止桩在承受功能负荷时下沉，从而避免根尖部应力集中。牙科复合树脂是一种脆性材料，弯曲强度是其重要的机械性能，高的弯曲强度可以最大限度地避免材料在承受功能负荷时产生裂纹，并且其抵抗表面缺陷和腐蚀的能力也更强［2］。

    按照ISO的标准，应使用三点或四点弯曲实验测量树脂基齿科复合材料的弯曲强度，长期以来，多数相关研究均是按照这个方法进行。近年来也有人对这一方法提出了质疑，William M.Palin等［6］在一项比较三点弯曲强度实验和双轴弯曲强度实验的可靠性的研究中认为，用作三点弯曲强度实验的样本大小和形状不能代表临床真实情况，而且光固化机照射口的直径要远远小于实验所用的矩形样本的长度，因此在实验过程中需要进行重叠固化，这会导致样本各部分的固化程度不一致，从而影响结果的准确性，而双轴弯曲强度实验则可以避免这种情况，其结果要比三点弯曲强度实验可靠，因而更值得采用。但是Chung SM等［7］在另一项研究中发现，用这两种方法得出的结果基本一致，尽管和三点弯曲强度实验相比，双轴弯曲强度实验所用的样本大小和形状更加接近临床真实情况，但是这种方法的可重复性非常低，因而不能认为其更可靠。

    复合树脂的性能受以下几种因素影响：树脂基质的种类和相对比例、无机填料的种类及含量以及基质和填料之间的偶联［8］。树脂基质是复合树脂的主体成分，应用最多的是Bis GMA、UDMA等单体，但这些单体的粘度很大，不利于加入足够的无机填料，以获得所需的增强效果和可塑性，因此，低粘度的TEGDMA常被用作稀释性单体共同组成树脂基质［9］。Asmussen E等［8］在研究中发现，在Bis GMA基质中加入TEGDMA单体，会增加共聚物中的单体转化率，从而影响树脂的机械强度，随着TEGDMA含量的增加，树脂的拉伸强度也会增加，但其弯曲强度反而会下降。本研究所用的3种复合树脂核材料中，Bisfil-core和Luxacore的基质为单一的Bis GMA，只有DC Flow Core的基质中含有TEGDMA单体，然而DC Flow Core却取得了最高的弯曲强度，这与Asmussen E等人的研究结果并不完全一致。

    为了获得良好的力学性能，复合树脂中应含有足够多的无机填料。Ikejima I等［10］的研究结果证实，在一定范围内，复合树脂的弯曲强度会随着无机填料含量的增加而增加，但当超过一定的限度时，弯曲强度便不再增加，甚至反而会下降。本研究中，DC Flow Core的填料含量最低，但其弯曲强度却最高，这也在一定程度上证实了Ikejima I等人的研究结果。

    除了成分因素外，脆性材料表面的不完整性，比如微裂痕、空隙以及其他一些缺陷也会影响材料的弯曲强度值，从而导致实验结果不准确［2］，因此，应尽量避免这些情况的发生。本实验所用的3种核材料中，DC Flow Core和LuxaCore是自动搅拌的注射型包装，具有很好的流动性，临床操作非常方便，但如果操作不当则容易产生气泡。在实验中，我们严格按照厂家的说明进行操作，最大限度地避免了材料缺陷的形成，以使测量结果尽可能地符合材料的真实情况。

    任何修复体在口腔中所承受的绝非单纯的张力或压力，而是一种综合应力状态。弯曲实验研究所得出的强度值只能是不同材料之间相互比较的参数之一，与其真实的临床性能并不能完全等同。另外，当复合树脂核材料用于修复残冠残根时，还有很多其他因素会影响到其临床性能，比如剩余牙体组织的量，粘接剂的种类，以及根管桩的选择等等。因此，为了综合评价复合树脂核材料的临床性能，还必须进行各种模拟口腔真实情况的实验研究，虽然这要困难得多，但应当是未来实验研究的方向。

　　参考文献

　　［1］  Manning KE, Yu DC, Yu HC, et al. Factors to consider for predictable post and core build-ups of endodontically treated teeth. Part I:Basic theoretical concepts ［J］. J Can Dent Assoc, 1995, 61(8)∶685-695

　　［2］  Combe EC, Shaglouf AM, Watts DC, et al. Mechanical properties of direct core build-up materials ［J］. Dent Mater, 1999, 15(3)∶158-165

　　［3］  Erickson RL, Glasspoole EA. Bonding to tooth structure: a comparison of glass-ionomer and composite-resin systems ［J］. J Esthet Dent, 1994, 6(5)∶227-244

　　［4］  Forss H. Release of fluoride and other elements from lightcured glass ionomers in neutral and acidic conditions ［J］. J Dent Res, 1993, 72(8)∶1 257-1 262

　　［5］  Kleverlaan CJ, van Duinen RN, Feilzer AJ . Mechanical properties of glass ionomer cements affected by curing methods ［J］. Dent Mater, 2004, 20(1)∶45-50

　　［6］  Palin WM, Fleming GJ, Burke FJ, et al. The reliability in flexural strength testing of a novel dental composite ［J］. J Dent, 2003, 31(8)∶549-557

　　［7］  Chung SM, Yap AU, Chandra SP, et al. Flexural strength of dental composite restoratives: Comparison of biaxial and three-point bending test ［J］. J Biomed Mater Res, 2004, 71B(2)∶278-283

　　［8］  Asmussen E,  Peutzfeldt A. Influence of UEDMA, BisGMA and TEGDMA on selected mechanical properties of experimental resin composites ［J］. Dent Mater, 1998 , 14(1)∶51-6

　　［9］  陈治清.口腔材料学［M］.第3版.北京：人民卫生出版社，2003，75-83

　　［10］  Ikejima I, Nomoto R, McCabe JF. Shear punch strength and flexural strength of model composites with varying filler volume fraction, particle size and silanation ［J］. Dent Mater，2003，19(3)∶206-11　　　作者简介  俞长路（1972~ ），男，安徽滁州人，硕士研究生，主要从事复合树脂性能及其临床应用方面的研究。