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全口无牙颌影响全球 2.5 亿人,CAD/CAM 系统制作义齿时,义齿基托与人工牙的粘结问题突出,且胃酸对其粘结强度影响不明。研究人员对比不同方法制作的义齿基托树脂(DBR)与人工牙的剪切粘结强度(SBS),发现 3D 打印组 SBS 最高,胃酸无显著影响,为 GERD 患者义齿修复提供参考。
在全球,全口无牙颌是一个困扰着 2.5 亿人的健康难题。这一问题不仅影响患者的面部美观,让他们在社交场合中可能感到自卑,还会对咀嚼功能和发音造成阻碍,极大地降低了生活质量。在临床实践中,尽管全口无牙颌患者数量有所下降,但全口义齿依然是治疗该问题的重要手段之一。
随着科技的发展,CAD/CAM 系统因其减少就诊次数、制作速度快等优势,逐渐在义齿制作领域崭露头角。它主要有 3D 打印和 CAD/CAM 铣削两种制作方式。不过,在制作全口义齿时,义齿基托(denture base resin,DBR)与人工牙的粘结问题却成了 “拦路虎”。义齿基托与人工牙相互分离,是义齿修复失败的常见原因,失败率在 25% - 33% 之间。
而对于患有胃食管反流病(gastroesophageal reflux disease,GERD)的患者来说,情况更为棘手。GERD 患者的胃酸会反流至食管,口腔环境的 pH 值降低,酸性增强。长期接触胃酸,不仅会使义齿材料表面变得粗糙,影响美观,还会降低其机械性能,缩短义齿使用寿命,甚至可能影响义齿基托与人工牙的粘结,导致义齿需要频繁修复。
此前,虽然有研究关注 CAD/CAM 制作的义齿基托与人工牙的粘结强度,以及胃酸对义齿基托的影响,但针对胃酸对两者粘结强度影响的研究却相对不足。不同制作方法对粘结强度的影响也存在争议,这些问题都亟待解决。
为了攻克这些难题,来自土耳其内杰梅丁?埃尔巴坎大学(Necmettin Erbakan University)牙科学院修复科的研究人员开展了一项极具意义的研究。他们的研究成果发表在《Scientific Reports》上,为义齿修复领域带来了新的曙光。
研究人员主要运用了以下几种关键技术方法:首先是样本制备技术,根据不同制作方式,分别制备了热聚合(heat - polymerized,HP)、CAD/CAM 铣削(CAD/CAM - milled,CAD)和 3D 打印(3D printed,3D)的 DBR 与人工牙样本;接着采用浸泡实验,将样本分别浸泡在人工胃酸(gastric acid,GA)溶液和人工唾液(artificial saliva,AS)溶液中;最后利用万能测试机进行剪切粘结强度(shear bond strength,SBS)测试,并借助显微镜和扫描电子显微镜(SEM)观察样本的粘结区域和失效类型 。
研究结果如下:
- 剪切粘结强度(SBS)差异显著:通过双向析因方差分析发现,不同的 DBR / 人工牙组合对 SBS 有显著影响,而溶液的影响不显著。3D 打印组的 SBS 最高,平均值为 14.95 ± 4.75MPa,其中 3D - AS 组(3D 打印 - 人工唾液组)更是达到了 15.08 ± 4.25MPa;热聚合组次之,为 12.16 ± 3.02MPa;CAD/CAM 铣削组最低,仅为 6.39 ± 1.82MPa。这表明 3D 打印技术在提高义齿基托与人工牙粘结强度方面具有明显优势。
- 失效类型各有特点:在失效类型分析中,3D 组和 HP 组中基托内聚失效(cohesive base failure)比例较高,3D 组还出现了牙体的内聚失效(cohesive teeth failure)。而 CAD 组的粘结失效(adhesive failure)比例极高,几乎没有内聚失效情况。并且在 GA 组中,粘结失效的发生率更高。这说明不同制作方法的义齿,其失效模式存在明显差异,CAD/CAM 铣削组的粘结效果相对较差。
- 微观结构特征不同:SEM 成像显示,HP 样本呈现混合断裂模式;CAD 样本的粘结区域存在大量孔隙和不规则颗粒,这进一步解释了其粘结强度低的原因;3D 样本则展现出聚合良好的紧密结构,断裂线清晰,仅有细微裂纹,显示出良好的粘结性能。
研究结论和讨论部分表明,此次研究拒绝了原假设,即不同制作方法的义齿基托与人工牙粘结强度存在差异,且胃酸对粘结强度无显著影响。热聚合 DBR 与人工牙通过单体扩散实现化学粘结,具有较高粘结强度;CAD/CAM 铣削组虽使用自聚合丙烯酸粘合剂,但由于粘合剂单体比例等问题,导致粘结强度较低,且粘结失效多为粘结失效;3D 打印组凭借材料的化学相容性,展现出最高的粘结强度,且失效类型以内聚失效为主,说明其粘结牢固。
尽管人工唾液可能会因水的存在导致材料吸水,影响粘结强度,但 3D 打印组按 90° 打印方向制作的样本,通过减少酸和水的相互作用,提高了粘结强度。不过,该研究也存在一定局限性,如仅研究了 CAD/CAM 铣削组的一种表面处理方式,未模拟真实唾液中的酶和中和化合物,也未考虑咬合力对粘结的影响。
总体而言,这项研究意义重大。它明确了 3D 打印技术在义齿制作中的优势,为临床医生在为 GERD 患者选择义齿修复方案时提供了有力的理论依据。患者可以基于这些研究结果,选择更适合自己的义齿制作方式,减少义齿修复失败的风险,提高生活质量。同时,也为后续进一步研究义齿材料和制作工艺指明了方向,推动义齿修复领域不断向前发展。