牙色材料的分类及性能

理想的牙科充填修复材料应当具备美观性、粘接性、耐磨性,以及在口腔环境的稳定性,并且具备生物学活性,能诱导牙体硬组织再生而非仅仅修复缺损。

过去60年里,以树脂为基本成分的复合材料(牙色材料)引进牙体充填修复领域,包括树脂类与许多复合物混合的玻璃离子类,以及同时包括树脂与玻璃离子两种材料的整合体。一直以来,复合树脂材料改进主要是增加牙本质粘接的有效性;改进以树脂为基础成分的复合材料的化学组成来尽可能减少聚合收缩,其中包括增强和改进复合材料的物理性能和机械性能来满足口腔复杂的功能需求。

随着材料科学的进步,牙色材料得到了极大的发展和不断的改进,得以在临床上广泛应用,修复牙科也进入粘接牙科、微创牙科和美容牙科的时代。

复合树脂

复合树脂(composite resin)是在丙烯酸酯基础上发展起来的一种高分子修复材料,主要由树脂基质、无机材料和引发体系组合而成。1962年Bowen提出至今,复合树脂的性能不断得到改进,特别是粘接技术的应用发展,复合树脂在牙体修复中得到了更为广泛的应用,是目前较为理想的牙色修复材料。

1.组成

复合树脂主要由树脂基质、无机填料、稀释剂组成,还有少量的引发剂、还原剂、偶联剂、阻聚剂以及着色剂。树脂基质由有机质聚合复合树脂大分子组成,有一环氧树脂骨架和甲基丙烯酸酯反应基团,形成一连续相将复合树脂各组分粘合在一起,成为一具有可塑性、固化特性和强度的整体。最常用的树脂基质是双酚A双甲基丙烯酸缩水甘油酯(Bis-GMA)和氨基甲酸酯双甲基丙烯酸(UDMA)。无机填料是决定复合树脂临床使用的主要因素,赋予树脂良好的物理机械性能,影响材料的抗压、耐磨性、聚合收缩性、热膨胀性和色泽透光性。常用的无机填料有石英、玻璃粉、瓷粉等。树脂基质、稀释剂、填料是决定树脂性能的主要因素。

2.分类

按无机填料粒度复合树脂可分为:

大颗粒填料型(macrofill resin composite),填料粒度10~100μm,此类材料为早期产品,机械物理性能较好,但表面抛光性较差。

微填料型(microfill resin composite),20世纪70年代后期产品,填料粒度为0.01~0.1μm,色泽抛光度较好,但机械物理性能较差。

混合填料型 (hybrid resin composite),将大颗粒与小颗粒填料混合在一起,小颗粒填补了大颗粒之间的空隙,填料粒度为0.04~4μm,其增加了复合树脂耐磨性及透光度,但抛光度比超微填料型差。混合微填料型(microhybrids resin composite),又称纳米复合填料型(nano filled microhybrids resin composite),其填料粒度 小于1μm,强度、耐磨性、抛光性、美观性均佳。

纳米填料型(nanocomposite)的填料粒度为20~75nm,强度、耐磨性、美观性、抛光性最佳,是目前性能最佳的复合树脂材料。

流体树脂(flowable composite)是一类低黏度、低弹性模量、低填料(40%~55%体积分数)树脂,其填料有混合填料、微混合填料、微填料,以适应不同功能需要。由于流动树脂耐磨性差,强度较差,聚合收缩增加,临床上适用于低咬合负载的区域。此外,由于流体树脂内的填料含量较低,其聚合收缩应力亦随之降低。因此流体树脂是小的窝沟点隙、不承担咬合负担的区域和乳牙的理想充填材料,同时可以阻塞直接修复体,如嵌体和冠修复体的倒凹,亦能作为缓解应力的衬洞材料应用于较深的Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅴ类洞和大的窝洞。

按固化方式,复合树脂分为化学固化型、光固化型。目前应用最为广泛的是光固化型,有紫外光和可见光固化两种。可见光固化是目前使用最多的固化方式,采用的是波长为460~480nm的蓝光,固化时间短,为20~30秒,固化深度达2~5mm。

按使用部位复合树脂分为前牙型、后牙型、前后牙通用型。前牙型复合树脂材料更强调材料的美学性能,如色谱范围、遮色性(半透性)、乳光性、荧光性,以及抛光性和抛光持久性;后牙型则在于增强复合树脂的机械强度、耐磨性。进行美观要求高的牙齿修复时,建议选用纳米或纳米复合填料复合树脂的多色系套装,具有较宽的色谱选择范围,包括普通色、特殊色,能够对半透明的釉质和遮色性高的牙本质具有更好的模拟性。

按剂型复合树脂分为单糊剂、双糊剂、粉液型复合树脂。其剂型的改变最终是为了使复合树脂分散相和连续相具有良好的结合,以较好体现树脂的机械性能,使单体遗留尽可能减少。

3.性能

影响复合树脂材料性能的因素主要是无机填料的比例及粒度。无机填料的增多提高了材料的机械物理性能,但抛光性能降低,美观效果也降低。从大颗粒复合树脂发展到微颗粒、混合型复合树脂,其目的是为了获得机械物理性能和美观效果最佳结合的材料。

评价复合树脂性能主要包括物理性能、化学性能、机械性能、生物学性能及操作性能等方面。

玻璃离子粘固剂

玻璃离子粘固剂(glass-ionomer cements,GIC)是70年代由Kent和Wilson综合硅酸盐和聚羧酸锌粘固剂技术发展而来,该材料由离子交联的聚合物基质以及包裹其中的玻璃填料微粒组成,既保留了聚羧酸锌粘固剂的粘接性好、刺激性小的优点,又通过加入铝硅酸玻璃粉改进了其机械强度低,色泽不美观的缺点。近三十年来,玻璃离子粘固剂已有很大的改进和发展,由于其良好的生物相容性和粘接性,以及不断改进的操作性能,越来越受到人们的关注。

1.组成

传统的玻璃离子水门汀由粉、液两部分组成,粉剂主要由铝硅酸玻璃粘固粉和氟化钙组成,液剂主要由聚丙烯酸水溶液组成(浓度约为50%),加入衣康酸可优化其性能,还含有少量酒石酸(5%左右),以加快粘固粉凝固速度。

2.分类

玻璃离子水门汀发展经历了四代:①传统型:为第一代产品,单纯由铝硅酸玻璃与聚丙烯酸组成,耐磨性差,强度低而易脆,操作性能差,现已很少使用。②金属改良型:在传统型玻璃离子水门汀液剂中加入可与聚丙烯酸发生共聚作用的马来酸、衣康酸,增加液剂的稳定性和改良粉液混合反应;在减少粉剂微粒大小的同时,加入银-锡微粒(银汞合金粉)来提高玻璃离子水门汀的机械强度,此型玻璃离子水门汀在80年代发展而来,称为“奇异的混合物”。原认为玻璃离子水门汀可以替代银汞合金,但银-锡微粒与聚丙烯酸基质之间缺乏粘接性,机械性能仍远不如银汞合金,为了克服这一缺点,80年代中期,在粉剂中又加入银-钯合金微粒,称为金属烤瓷玻璃离子水门汀。银钯合金粉的表面缓慢氧化后能形成与聚丙烯酸发生螯合的氧化钯膜,大大提高了玻璃离子的机械性能,但美观性差,一般仅作为充填材料、垫底材料、冠核修复材料。③光固化型:在液剂中加入甲基丙烯酸酯β羟乙酯(HEMA),以及醌类光引发剂,光固化型玻璃离子粘固剂的操作性能大大提高,一方面临床操作时间长,便于操作,同时凝固时间缩短,提高凝固率,克服了材料固化不全导致溶解度高的特点,微漏明显降低。此外,光照后材料迅速聚合,pH很快升高,减少对牙髓的刺激性。此型一般作为洞衬剂和垫底材料。④树脂改良型玻璃离子粘固剂:又称混合型玻璃离子粘固剂(resin-modified glass-ionomer cement,RGC);此型玻璃离子水门汀是90年代将甲基丙烯酸甲酯树脂技术引入传统玻璃离子水门汀,保留了传统玻璃离子水门汀的优点,同时机械性能、操作性、美观性均有提高,粉剂中除含有原有的铝硅酸玻璃粉外,还加入部分HEMA及具有丙烯酸官能基团的单体,以及树脂、树脂填料等,同时在液剂中加入光导引发剂以及HEMA,形成HEMA一水混合物,此型既保留了光固化型的优点,机械性能、美观性、光泽度、粘接性均有提高,可作为充填材料,冠核修复材料。RGC有三种固化现象:传统玻璃离子的酸碱反应,复合树脂的光固化与自身固化,可以保证材料的充分固化,尤其是光源不易到达的部位。

3.性能

玻璃离子粘固剂的生物相容性好,对牙髓刺激性小。在固化的初期,粉液混合物pH值低,离子浓度高,对牙髓有一定的刺激,在剩余牙本质层厚度不足0.5mm时,仍需利用洞衬剂保护牙髓。由于其机械性能、抗压强度、抗张强度、硬度及耐磨性低于复合树脂,不用于承担咬合的部位。此外,GIC系不良导体,热膨胀系数与牙齿组织接近,边缘密封性良好,与牙体硬组织发生化学粘接,表面的残余羧基与牙齿表面的钙形成配位键而粘固于牙齿上,但玻璃离子粘固剂充填修复中仍需机械固位。含金属的玻璃离子水门汀与牙的颜色一致,但其光泽和透明性较复合树脂差,所以美齿效果逊于复合树脂,但树脂改良型玻璃离子水门汀色泽有所改善。一经固化性能稳定,不溶于唾液。

复合体

复合体(compomers)是20世纪90年代中期开发的一种新型牙色材料,由复合树脂与玻璃离子组合而成。复合体将玻璃离子与复合树脂技术有机结合起来,既保留玻璃离子与牙体硬组织的粘接与释氟性能,又具有复合树脂的物理机械和临床操作性能。

1.组成

复合体是多酸改性复合树脂,组成中除含有复合树脂和玻璃离子粘固剂的重要成分外,树脂中还含有带羧基的酸性可聚合单体,既可与含末端烯键的多官能单体聚合,也可与活性的碱性玻璃离子粉产生酸碱反应。处理液中除酸性物质外,还含有亲水性粘接功能单体以及耦联剂,与釉质、牙本质均具有粘接性。固化方式主要为光固化型,还有光和化学固化的双重固化型。

2.性能

复合体相对于玻璃离子粘固剂具有更高的机械强度和耐磨性能,材料通过自由基聚合反应固化,不能与牙体组织粘接,操作性能优于玻璃离子。相对于复合树脂,复合体承袭了玻璃离子粘固剂生物相容性好、对牙髓刺激性小、能够释放氟离子的优点,粘接强度、耐磨性以及抛光性方面不如复合树脂。

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