模拟胃酸与唾液环境下正畸托槽腐蚀行为及离子释放的对比研究：金属、自锁与陶瓷托槽的性能评估

针对胃食管反流病（GERD）患者口腔酸性环境加剧正畸托槽腐蚀的问题，土耳其Biruni大学团队通过模拟pH 1.5-7.0环境，系统评估了金属（M）、自锁（SL）和陶瓷（C）托槽的Ni/Cr离子释放及表面粗糙度变化。研究发现SL托槽离子释放量最高（pH 1.5时Ni达1004.798±93.625 mg/L），陶瓷托槽因Al2O3保护层表现最优。该研究为GERD患者托槽选择提供了重要依据，成果发表于《Scientific Reports》。

　　

随着正畸治疗的普及，成人患者对美观需求的提升使得陶瓷托槽应用日益广泛。然而，胃食管反流病（GERD）患者口腔常暴露于pH低至1.5的强酸环境，这种特殊生理状态对正畸材料的耐久性提出严峻挑战。金属离子释放可能引发过敏反应，而表面粗糙度增加会影响摩擦力并促进菌斑附着。目前针对不同托槽在模拟GERD环境下的系统性对比研究仍属空白，这直接影响了临床医生对高风险患者的矫治器选择。

为解决这一关键问题，土耳其Biruni大学牙科学院的研究团队开展了一项创新性研究。通过模拟人体胃酸（pH 1.5、3.0）和人工唾液（pH 7.0）环境，采用ICP-MS（电感耦合等离子体质谱）和光学轮廓仪等技术，首次系统比较了金属（M）、自锁（SL）和陶瓷（C）三类托槽在30分钟至1个月时间尺度下的腐蚀动力学特征。该研究为GERD患者的临床决策提供了重要实验依据，相关成果发表在《Scientific Reports》期刊。

研究采用三大关键技术方法：1）ICP-MS定量检测Ni/Cr离子释放量；2）非接触式光学轮廓仪测量表面粗糙度（Ra/Rz值）；3）SEM观察表面形貌。样本包含198个商业托槽（Ormco品牌），在37℃恒温下进行不同时长浸泡实验。统计学分析采用ANOVA和Tukey检验。

【Results】部分揭示了三类托槽的差异化表现：

1. 离子释放动力学：SL托槽在24小时达到Ni释放峰值（pH 1.5时289.881±102.260 mg/L），显著高于M托槽（p<0.05）。Cr释放则呈现SL>M>C的稳定趋势，在pH 1.5环境下SL托槽Cr浓度达682.173±87.847 mg/L。
2. 时间依赖性变化：所有托槽的离子释放均呈现"快速上升-缓慢下降"特征，24小时为关键转折点。M托槽在1个月时Ni释放量仍维持在166.525±31.304 mg/L（pH 1.5）。
3. 表面粗糙度响应：M托槽Ra值在pH 1.5环境下最高（120.6278±9.2462 μm），而C托槽始终保持最低值（0.0545±0.0003 μm）。酸性环境使SL托槽Rz值增加3.4倍。

【Discussion】部分深入阐释了机制与临床意义：

1. 材料学机制：SL托槽的高离子释放与其含Ni量（9%）和特殊设计导致的电偶腐蚀有关。陶瓷托槽的稳定性归功于Al₂O₃形成的致密氧化层，其孔隙率低于0.1%。
2. 临床启示：对于GERD患者，陶瓷托槽可减少86%的Ni释放和99%的表面粗糙度变化。但需注意其脆性可能带来的折裂风险。
3. 方法学创新：首次建立"短时（30分钟）-中期（24小时）-长期（1个月）"的全周期评估模型，捕捉到腐蚀过程的非线性特征。

该研究突破性地证实：1）酸性环境会显著加速正畸托槽的电化学腐蚀，其中SL托槽的生物相容性风险最高；2）腐蚀过程存在"24小时临界点"现象；3）Al₂O₃增强型陶瓷托槽在恶劣口腔环境中展现出卓越稳定性。这些发现不仅为GERD患者的正畸方案选择提供了循证依据，也为托槽材料的优化设计指明了方向——未来研发应重点关注如何通过表面改性技术（如原子层沉积）在金属托槽表面构建类陶瓷保护层。研究存在的局限性在于未模拟机械应力等实际口腔复杂因素，这将是后续研究的重要突破口。