《Odontology》：Can fiber reinforcement enhance the load-bearing capacity of self-adhesive restorative materials? An in vitro study
编辑推荐：
本研究评估了纤维增强能否提高两种实验性自粘性修复材料与传统材料相比的承载能力和断裂行为。实验材料通过向树脂改性玻璃离子水门汀（RMGIC）和玻璃杂化（GH）粉末中添加20 wt%的玻璃纤维制备。在70颗离体恒磨牙上制备大型MOD洞型，并用七种修复材料组（n=1
本研究评估了纤维增强能否提高两种实验性自粘性修复材料与传统材料相比的承载能力和断裂行为。实验材料通过向树脂改性玻璃离子水门汀（RMGIC）和玻璃杂化（GH）粉末中添加20 wt%的玻璃纤维制备。在70颗离体恒磨牙上制备大型MOD洞型，并用七种修复材料组（n=10）进行修复：传统玻璃离子水门汀（GIC）、RMGIC、GH、实验性RMGIC、实验性GH、树脂基复合材料（RBC）和短纤维增强复合材料（SFRC）。样本在100,000次疲劳老化循环后进行静载至断裂。使用扫描电子显微镜（SEM）检查微观结构和断裂面。采用单因素方差分析（one-way ANOVA）。玻璃微纤维的掺入使RMGIC的承载能力从1756±394 N显著提高至2514±543 N（p<0.05）。实验性GH与未改性GH之间的承载能力差异无统计学意义（p>0.05）。两种实验材料在断裂前的总能量吸收均高于其未改性对应材料。SFRC组（3350.0±569 N）在所有组中表现出最高的承载能力。纤维增强修复体表现出更高比例的良好断裂类型。SEM分析显示，纤维均匀嵌入水门汀基质中，并在所有实验组中表现出良好的界面整合。掺入玻璃微纤维显著提高了基于RMGIC材料的承载能力，并增强了RMGIC和GH的韧性。纤维增强还促进了更有利的断裂模式，表明其具有改善自粘性修复材料力学性能的潜力。
随着欧盟全面淘汰牙科银汞合金以及《水俣公约》的推动，寻找替代材料成为口腔修复领域的重要研究方向。树脂基复合材料（RBC）虽具有优良的力学性能和美学效果，但其操作时间长、技术敏感性高、成本较高，限制了其在公共卫生服务中的常规应用。自粘性修复材料如玻璃离子水门汀（GIC）具有操作简便、可化学粘接牙体组织、释放氟化物等优势，然而其断裂韧性、挠曲强度和耐磨性较差，通常仅适用于低应力区或临时修复。为拓展其临床应用，研究人员尝试通过掺入玻璃微纤维来增强其力学性能。该体外研究旨在评估纤维增强对两种实验性自粘性修复材料在大型近中-颌-远中（MOD）洞型中承载能力和断裂行为的影响，并与传统修复材料比较。相关成果发表于《Odontology》。
研究人员将20 wt%的E玻璃微纤维（平均长度140 μm，直径5 μm，经硅烷表面处理）分别加入树脂改性玻璃离子水门汀（RMGIC，GC Fuji II LC）和玻璃杂化材料（GH，Equia Forte HT）的粉末中，混合均匀后与相应液体按制造商比例调拌。选取70颗因牙周或正畸原因拔除的人离体第三磨牙，制备标准化MOD槽型洞，随机分为7个修复组（n=10）：传统GIC、RMGIC、GH、实验性RMGIC（exp-RMGIC）、实验性GH（exp-GH）、传统RBC（ACH）和短纤维增强复合材料（SFRC，EXF）。所有样本经100,000次疲劳老化（150 N，12 Hz，湿态）后，以1 mm/min速度进行静态加载至断裂，记录断裂载荷和载荷-位移曲线，并计算断裂前总能量吸收；采用扫描电子显微镜（SEM）观察微观结构和断裂面；使用单因素方差分析（one-way ANOVA）和Tukey HSD检验进行统计比较。
结果方面：断裂载荷的比较显示，exp-RMGIC（2514.2±543.5 N）显著高于未增强RMGIC（1756.0±394.1 N）（p<0.05），且与ACH（2433.4±575.0 N）无显著差异；exp-GH（2111.6±454.3 N）与未增强GH（1893.3±421.8 N）之间差异无统计学意义（p>0.05）。EXF组（3350.0±569.6 N）的断裂载荷显著高于所有其他组（p<0.05），传统GIC组最低（1594.0±154.2 N），但与RMGIC组无显著差异。能量吸收方面，两种纤维增强实验材料在断裂前吸收的总能量均高于其未增强对应材料，呈现更高的韧性和抗断裂能力。断裂模式分析显示，实验性增强材料表现出更高比例的可修复性断裂（位于釉牙骨质界以上），而传统RBC组不可修复性断裂比例最高。SEM观察发现，未掺纤维材料的断裂面呈线状脆性裂纹，而纤维增强材料可见纤维拔出和桥接等止裂机制，且纤维在水门汀基质中均匀分布，界面结合良好。
讨论部分围绕纤维增强机制展开。研究人员指出，纤维的增强效果在RMGIC中比GH更显著，这可能归因于RMGIC基质中含有亲水性极性单体2-羟乙基甲基丙烯酸酯（HEMA），改善了纤维与基质的润湿性和界面粘附。有效的界面粘附是载荷传递的关键，纤维拔出时产生的摩擦能随埋入长度增加而增大，从而提升力学性能。纤维的增强效率受长径比、临界纤维长度、纤维含量和取向等因素影响。本研究所用纤维长径比相对较低，但硅烷处理可能补偿了部分不足。纤维通过裂纹偏转、桥接和拔出等机制消耗能量，延缓裂纹扩展，从而提高了材料的断裂韧性。此外，短纤维增强复合材料（SFRC）显示出的优越性能与其高断裂韧性有关。研究局限性包括疲劳老化周期较短、未进行热循环和长期水储存、缺乏牙周膜模拟等，但静态断裂载荷作为初步评估方法仍具参考价值。
研究结论表明，将玻璃微纤维掺入RMGIC和GH材料中，相较于未改性对应材料改善了其力学性能，其中实验性RMGIC的承载能力显著增加，且两种材料的能量吸收均有增强。在这项体外研究的局限性内，这些发现表明纤维增强可能是改善玻璃离子基修复体临床性能的一种有前景的方法。
