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不同氟濃度人工唾液對(duì)3種牙用鑄造合金表面形貌的影響

2012-07-17 07:31程瑋于海利林雪芬韓曉鵬劉利蘋(píng)丁婷婷汲平
華西口腔醫(yī)學(xué)雜志 2012年1期
關(guān)鍵詞:含氟唾液粗糙度

程瑋 于海利 林雪芬 韓曉鵬 劉利蘋(píng) 丁婷婷 汲平

(1.山東大學(xué)口腔醫(yī)院 修復(fù)科;2.山東省口腔生物醫(yī)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,濟(jì)南 250012;3.煙臺(tái)市口腔醫(yī)院 修復(fù)科,煙臺(tái) 264000)

鈷鉻合金、純鈦及高鈷鉻鉬合金在牙體缺損、牙列缺損及牙列缺失的修復(fù),口腔正畸脫槽及弓絲,種植體以及口腔醫(yī)療設(shè)備等中已廣泛應(yīng)用。但是口腔是一個(gè)復(fù)雜的理化環(huán)境,金屬修復(fù)體不可避免的會(huì)發(fā)生腐蝕[1]。氟是與人類(lèi)密切相關(guān)的微量元素,對(duì)人類(lèi)的生活有著重要的影響。日常飲用的茶類(lèi)是富氟飲品,飲用水也含氟,以及現(xiàn)在廣泛應(yīng)用的口腔制品如牙膏、漱口水、含氟凝膠等均含有氟,玻璃離子會(huì)釋放氟,當(dāng)氟存在于口腔中時(shí)會(huì)對(duì)金屬修復(fù)體產(chǎn)生一定的影響[2],本研究模擬口腔環(huán)境將不同金屬進(jìn)行不同氟濃度人工唾液浸泡后,對(duì)金屬表面形貌進(jìn)行比較研究,為臨床材料選擇提供依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料和設(shè)備

普通鈷鉻合金(BEGO公司,德國(guó)),純鈦(支架烤瓷通用型,Schütz公司,德國(guó)),高鈷鉻鉬合金:Vitallium2000合金(Densply公司,美國(guó)),高溫磷酸鹽鑄造包埋料:普通鈷鉻合金和純鈦(洛陽(yáng)北苑特種陶瓷有限公司)及Vitallium2000合金(Densply公司,美國(guó)),Dor-A-MATIC鈦鑄造機(jī)(Schütz公司,德國(guó)),AX-ZL3中頻離心鑄造機(jī)(天津愛(ài)鑫醫(yī)療設(shè)備有限公司),SJ201表面粗糙度儀(三豐公司,日本),su-70熱場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡(scanning electron microscope,SEM)(日立公司,日本)。合金成分見(jiàn)表1。

表1 合金成分Tab 1 Composition of alloy %

1.2 腐蝕介質(zhì)的制備

人工唾液采用ISO/TR10271標(biāo)準(zhǔn),其成分具體為:NaCl 0.4 g、KCl 0.4 g、CaCl2·2H2O 0.795 g、NaH2-PO4·2H2O 0.78 g、Na2S·2H2O 0.005 g、尿素1 g、蒸餾水1000mL。在人工唾液中按組別加入不同質(zhì)量的NaF(使氟離子濃度分別為0%、0.05%、0.2%),調(diào)整pH值為5.0,高溫高壓滅菌后保存。整個(gè)實(shí)驗(yàn)保持溫度在(37.0±1.0)℃。

1.3 方法

1.3.1 試件的制備 將鈷鉻合金、純鈦及Vitallium 2000合金分別鑄造成規(guī)格為10mm×10mm×1mm的試件共36件,每種金屬12件。將每種金屬試件隨機(jī)分為3組,每組4件。將試件測(cè)試面按技工拋光步驟由粗到細(xì)打磨,至臨床拋光標(biāo)準(zhǔn),最后用絨輪蘸拋光膏拋光。所有試件分別在蒸餾水、丙酮、無(wú)水乙醇中各超聲清洗5min,干燥備用。以上程序由同1人完成。

1.3.2 試件的處理 浸泡前用表面粗糙度儀在每個(gè)金屬試件測(cè)試面上隨機(jī)選取3點(diǎn),測(cè)試表面粗糙度值(Ra),取其平均值為該金屬試件的表面粗糙度。將每種金屬試件隨機(jī)分為3組,每組4件,檢驗(yàn)該金屬組間表面粗糙度差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,以保證試件拋光程度一致。然后將清洗干燥后的每組試件放置于3個(gè)滅菌廣口瓶?jī)?nèi),每個(gè)廣口瓶中放置3種金屬共12個(gè)試件。廣口瓶?jī)?nèi)加入不同氟濃度(0%、0.05%、0.2%)人工唾液,所有金屬試件的測(cè)試面充分暴露于液體環(huán)境中。將瓶口密封,使試件處于相對(duì)厭氧的環(huán)境。將廣口瓶置于溫度為(37.0±1.0)℃的恒溫水槽內(nèi),浸泡3周,3周后取出試件并以無(wú)水乙醇沖洗,干燥,再次測(cè)量其表面粗糙度,方法同上。浸泡前后均隨機(jī)選取各組試件各1件,采用SEM觀(guān)察金屬試件的表面形貌。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

采用SPSS 16.0統(tǒng)計(jì)分析軟件對(duì)表面粗糙度數(shù)值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)處理,采用單因素方差分析和t檢驗(yàn)進(jìn)行分析,P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 浸泡前后試件表面粗糙度值

3種金屬在不同氟濃度人工唾液中浸泡前后的表面粗糙度值見(jiàn)表2。金屬試件在不同氟濃度人工唾液浸泡后表面發(fā)生腐蝕,表面粗糙度均增加。3種合金在不含氟人工唾液中浸泡3周后表面粗糙度與浸泡前相比較,其差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05),鈷鉻合金與Vitallium2000合金間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01);在含氟0.05%人工唾液中浸泡后,鈷鉻合金、純鈦表面粗糙度與其浸泡前相比較,其差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01),且二者與Vitallium2000合金相比差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01);在含氟0.2%人工唾液中浸泡后,3種金屬表面粗糙度與其浸泡前相比較,其差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01),且3種金屬間比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)。

表2 3種金屬在人工唾液中浸泡前后的表面粗糙度值Tab 2 Ra values of surface of three materialsmeasured before and after soaked in artificial saliva n=4

2.2 浸泡前后試件表面的形態(tài)變化

浸泡前,3種金屬表面較光滑,鏡下清晰可見(jiàn)試件表面打磨的劃痕,無(wú)金屬腐蝕發(fā)生(圖1)。浸泡后,金屬表面發(fā)生腐蝕。在不含氟人工唾液中,可見(jiàn)鈷鉻合金及Vitallium2000合金有輕微的腐蝕,出現(xiàn)腐蝕孔,純鈦表面未見(jiàn)明顯腐蝕孔(圖2);當(dāng)人工唾液中添加氟離子后,3種金屬腐蝕程度增加,且隨著氟離子濃度升高,腐蝕越來(lái)越嚴(yán)重,純鈦和鈷鉻合金尤為明顯,可見(jiàn)沿打磨劃痕處腐蝕點(diǎn)變寬變深,邊緣變圓鈍,并可見(jiàn)腐蝕孔較大。氟離子存在時(shí),Vitallium2000合金較其余2種合金腐蝕輕微(圖3、4)。

3 討論

食物殘?jiān)姆纸饪蓪?dǎo)致有機(jī)酸的形成、飲食pH值變化,這些因素能造成口腔pH值降低。本研究設(shè)置人工唾液的pH值為5,模擬口腔中的弱酸環(huán)境,并使試件處于相對(duì)厭氧的環(huán)境,從而能夠更精確的模擬修復(fù)體在口腔中的環(huán)境。

金屬修復(fù)體在口內(nèi)直接與肌體接觸,當(dāng)金屬發(fā)生腐蝕后,釋放出的金屬離子可能會(huì)對(duì)肌體造成損害,并且金屬修復(fù)體發(fā)生腐蝕后表面失澤,影響修復(fù)體的美觀(guān),因此,控制并防止金屬在口內(nèi)發(fā)生腐蝕一直是國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。測(cè)量金屬腐蝕的方法有很多,學(xué)者們大多采用電化學(xué)測(cè)量方法測(cè)量金屬腐蝕的腐蝕電位、腐蝕電流密度及極化電阻,并由此間接判斷金屬的耐腐蝕性。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)測(cè)量金屬表面粗糙度來(lái)直接反映不同氟濃度對(duì)口腔常用金屬的腐蝕,通過(guò)粗糙度的改變進(jìn)一步判斷金屬表面的菌斑堆積、微生物黏附等現(xiàn)象。

含氟制品在日常生活中廣泛存在,口腔修復(fù)體接觸氟離子的機(jī)會(huì)也越來(lái)越多。含氟制品中添加物大多是氟化鈉或單氟磷酸鈉,濃度一般在0.05%~2%。最常用的含氟牙膏及含氟漱口水的含氟濃度為0.05%~0.2%。故本實(shí)驗(yàn)選擇0%、0.05%、0.2%3個(gè)氟濃度,模擬口腔中常用含氟制品的氟濃度。

表面粗糙度反映的是表面微觀(guān)的幾何形狀誤差,是指在加工過(guò)程中由實(shí)際加工介質(zhì)在材料表面留下的微觀(guān)不平,它是評(píng)定修復(fù)體表面光潔度的一項(xiàng)重要指標(biāo)[3]。表面粗糙度與細(xì)菌附著有很大關(guān)系,可直接影響口腔微生物黏附和菌斑形成,增加齲病、牙周病及黏膜病的發(fā)病率,同時(shí)對(duì)義齒基托表面的耐磨性、抗腐蝕性、疲勞強(qiáng)度都有一定的影響。

關(guān)于修復(fù)體Ra值的臨床標(biāo)準(zhǔn),目前尚無(wú)統(tǒng)一定論。普遍認(rèn)為Ra值<0.6μm的修復(fù)體是可被臨床接受的[4]。大多數(shù)觀(guān)點(diǎn)認(rèn)為,修復(fù)體表面菌斑黏附隨表面粗糙度的增加而增加。Quirynen等[5]研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)Ra>0.2μm時(shí),會(huì)導(dǎo)致菌斑黏附的顯著性增加;而當(dāng)材料Ra<0.2μm時(shí),隨著Ra值的減小,細(xì)菌黏附數(shù)量的減少不明顯。從而提出了一個(gè)材料粗糙度閾值:Ra=0.2μm的概念。本實(shí)驗(yàn)金屬試件浸泡后表面粗糙度增加,在氟存在的條件下粗糙度超過(guò)0.2μm,從Quirynen等[5]的觀(guān)點(diǎn)看,可以導(dǎo)致菌斑積聚顯著增加,最終影響患者的口腔衛(wèi)生狀況,同時(shí)降低修復(fù)體戴用的舒適性[6]。

從粗糙度數(shù)值及鏡下觀(guān)察可見(jiàn),在人工唾液中純鈦的抗腐蝕性能很強(qiáng),主要是因?yàn)殁伒谋砻嬗幸粚又旅艿难趸?,但在氟和氫離子存在的條件下,氟與純鈦表面的氧化物形成可溶性氟化物如Na2TiF6等。隨著氟濃度升高,溶解越嚴(yán)重,純鈦的腐蝕加劇。Joska等[7]研究得出氟離子與氫離子的存在可以激活鈦的腐蝕,與本實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)果一致。Huang[8]研究表明氟離子濃度升高時(shí),純鈦表面氧化膜被破壞,極化電阻降低,更容易發(fā)生腐蝕。而鈷鉻合金和Vitallium2000合金在人工唾液中耐腐蝕是因?yàn)樵阝g化膜表面形成了Cr-O和Cr-OH結(jié)構(gòu),阻止了鈷和鉻的析出[9]。隨著氟濃度升高,氟離子與氫離子同樣破壞金屬表面的鈍化膜,而Vitallium2000合金耐腐蝕性能相對(duì)較好可能是因?yàn)楹辖鹬秀f元素含量相對(duì)較高,能不斷的快速修補(bǔ)破壞的鈍化膜,從而提高金屬的耐腐蝕性[10]。所以,在沒(méi)有氟存在的情況下,純鈦的耐腐蝕性最高,在氟存在的情況下,Vitallium2000合金的耐腐蝕性相對(duì)較好,但是3種金屬在高濃度氟存在下都發(fā)生嚴(yán)重腐蝕,提醒臨床上在口內(nèi)有這3種金屬修復(fù)體的患者盡量不使用高氟制品,不要長(zhǎng)期飲用濃茶;經(jīng)常接觸低氟制品或飲茶的患者可選擇高鈷鉻鉬合金。

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