使用树脂基复合树脂(RBC)修复牙齿已成为现代牙科的重要组成部分[1,2]。这一转变因全球逐步淘汰牙科汞合金而加速,而汞合金的淘汰由环保和法规要求推动,如《水俣公约》及相关欧洲指令[3]。随着汞合金使用的减少[1],RBC因其优越的美学性能和与牙体结构粘接的能力而成为首选材料[2]。然而,一个关键挑战仍然是如何减少树脂聚合时固有的聚合收缩应变及其产生的应力[2,[4], [5], [6], [7]]。这种聚合收缩应变及其在修复牙齿中产生的应力会损害边缘完整性,增加间隙形成的可能性,并最终导致修复体相邻的继发龋或修复体失败;后者也可能与聚合不足(即树脂固化不足)有关[5,[8], [9], [10], [11]]。
据估计,更换失败的修复体占牙医所放置修复体的50%以上(57%)[12]。提前失败的修复体替换成本给患者、公共医疗资金和私人保险带来了不必要的负担[13]。因此,大量工作集中在配制成具有高强度和耐磨性同时最小化收缩诱导应力的RBC上,使用新的光引发体系、应力释放单体和不同类型的填料[4,6,[14], [15], [16], [17], [18]]。
RBC的聚合收缩应变和应力与其有机基质的组成、无机填料含量和弹性模量有关[19,20]。引入工程化单体,如加成-断裂链转移(AFCT)或加成-断裂甲基丙烯酸酯(AFM)类物质,可能通过控制网络形成和减少聚合梯度来缓解收缩应力[[21], [22], [23], [24], [25], [26], [27], [28], [29]]。此外,填料粒径、分布和官能化的变化可降低收缩应变和相关应力[30]。尽管流动型RBC常被用作窝洞衬层或用于小修复,但其较高的树脂含量可能产生比可塑型(常规或高粘度)RBC更大的收缩应变和应力[18,[31], [32], [33]]。
可逆加成-断裂链转移(RAFT)聚合和更广泛的加成-断裂链转移(AFCT)概念相关但并不等同[34]。经典RAFT使用硫代羰基硫链转移剂建立休眠链和增长链之间的可逆交换,而纳入交联甲基丙烯酸酯网络的AFCT基团可以允许网络重排并减少聚合应力,而不一定减少体积收缩[26]。这些机制与经典RAFT不同[34]。β-烯丙基亚砜是AFCT试剂[28],尽管它们在牙科文献中有时被描述为RAFT剂。Filtek One含有专有加成-断裂单体,而Tetric PowerFill含有β-烯丙基亚砜AFCT试剂[35];Tetric PowerFlow不含AFCT改性剂[35]。
RBC创新的另一个趋势是牙科制造商定制光引发体系和光固化条件,以缩短临床曝光时间而不损害RBC的固化深度或机械性能[33,36,37]。尽管早期研究报告了高辐照度下温度升高或聚合不完全的担忧[38,39],但专为短时间、高辐照度曝光设计的新型RBC使用先进的光引发混合体系来实现聚合物网络的快速形成[[21], [22], [23], [24], [25], [26],30,40,41]。
先前的研究通常报告在300秒后干燥状态下的聚合收缩或收缩应力,有时甚至长达30分钟[[42], [43], [44], [45], [46], [47], [48], [49], [50]]。然而,这些早期值可能无法捕捉收缩和材料排名的后期变化,特别是低粘度RBC之间。因此,超快速光固化(<5秒)、快速聚合动力学和由此产生的收缩行为之间的相互作用值得在长达24小时的测量期间进行分析[36,47,[51], [52], [53], [54], [55], [56], [57], [58], [59], [60]]。
因此,本研究调查了四种快速固化Ivoclar Vivadent RBC和六种商业对照RBC的DC、收缩应变、收缩应力及其动力学。对照物包括具有不同光引发体系、填料类型和树脂基质的RBC。由于这些商业材料与不同的制造商推荐固化方案一起使用,本研究被设计为预期使用比较,而非对单独配方变量的完全交叉因素测试。
本研究的目的是在预期使用的光固化方案下,报告十种商业RBC的DC、收缩应变和收缩应力长达24小时及其实时聚合动力学。一个次要目标是确定哪些发现应在未来使用标准化方案进行研究,该方案对所有测试的RBC使用相同的LCU、光谱、辐照量、试件几何形状和测量持续时间。