十种树脂基复合材料的 24 小时收缩行为

《Journal of Dentistry》:24-Hour Shrinkage Behavior of Ten Resin-Based Composites

【字体: 时间:2026年09月09日 来源:Journal of Dentistry 5.8

编辑推荐:

   摘要目的量化十种市售树脂基复合树脂(RBC)的转化率(DC)、收缩应变、收缩应力和聚合动力学。方法测试了十种RBC。四种快速固化Tetric配方(Tetric plus Fill、PowerFill、Tetric plus Flow和PowerFlow)在3.0 W/cm2下

  

摘要

目的

量化十种市售树脂基复合树脂(RBC)的转化率(DC)、收缩应变、收缩应力和聚合动力学。

方法

测试了十种RBC。四种快速固化Tetric配方(Tetric plus Fill、PowerFill、Tetric plus Flow和PowerFlow)在3.0 W/cm2下光固化3秒以测量DC和应变,相应的应力试件则在2.5 W/cm2下照射3秒。六种对照RBC按照各自制造商的说明,在1.2 W/cm2下光固化10或20秒。DC在厚度0.2毫米的试件上使用ATR-FTIR测量720秒,而轴向收缩应变和应力在厚度1.0毫米的试件上记录24小时。由于材料和方案并非独立变化,跨材料比较应解释为预期使用比较,而非孤立的配方效应。

结果

Tetric plus Fill和Tetric PowerFill产生的DC及24小时收缩应变和应力相当。在常规粘度的RBC中,Admira Fusion x-tra产生的24小时应变和应力最低。Tetric PowerFlow产生的24小时应变和应力低于Tetric plus Flow。快速固化Tetric材料/方案组合表现出更早且更大的DC、应变和应力速率峰值。Estelite Flow的最大DC速率较低,应变速率峰值较宽且较低,但在720秒时达到最高DC,且后期应变斜率较小。在约束过原点的回归分析中,在本研究使用的拉伸仪几何形状和顺应性条件下,24小时收缩应力随24小时收缩应变的增加而增加。

意义

24小时测量结果表明,早期较低的收缩值可能无法预测材料的最终值和排名。

引言

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。

章节片段

材料

十种RBC的制造商报告成分和本研究中使用的缩略语见表1、表2。plus Fill和plus Flow RBC(Ivoclar Vivadent)设计用于3秒曝光、3 W/cm2双峰辐照度的光固化,与四种常规粘度和四种低粘度整体填充RBC进行比较。PowerFill和PowerFlow是同一家制造商第一代快速固化RBC[39,[61], [62], [63]],被选为

转化率

图1显示了五种常规粘度(a)和五种低粘度(b)RBC的转化率。为短曝光时间、高辐照度方案优化的四种RBC比其余六种为较长曝光时间、较低辐照度方案设计的RBC显示出更快的DC增加。对于光暴露开始后超过30秒的时间,所有RBC的DC增加与log(时间)成正比。相应的斜率αDC报告如下

讨论

本研究在先前被称为"实时"的调查基础上进行,采用每秒13个光谱的快速采集速率,从而提供更高分辨率的快速聚合动力学时间信息。与许多先前的树脂光固化报告不同[76,77],本研究通过报告入射辐照度、辐照量和测试试件接收的光波长来表征传递给试件的光。结果描述了预期使用的材料

结论

在本预期使用体外研究的局限性范围内,得出以下结论:
  • 1)
    快速固化Tetric材料/方案组合比在较低辐照度条件下曝光10秒或20秒的对照组合产生更快的DC、应变和应力动力学。这些发现反映了配方和光固化方案的综合效应。
  • 2)
    Tetric plus Fill和PowerFill产生相似的24小时收缩应变和应力,而plus Flow产生的24小时

CRediT作者声明

Daniel Labrie:概念构思、数据收集与分析、撰写-原稿、撰写-审阅与编辑。
Richard Bengt Price:概念构思、撰写-原稿、撰写-审阅与编辑。
Myles Andrew Prowse:数据收集与分析
Alexandre Gareau:数据收集与分析
Brett D. MacNeil:数据分析
Darien DeWolf:统计分析

CRediT作者贡献声明

Myles Andrew Prowse: 数据管理。Alexandre Gareau: 数据管理。Brett D. MacNeil: 可视化。Darien DeWolf: 验证、正式分析。Richard B. Price: 撰写-审阅与编辑、可视化、监督、软件、资源、项目管理、方法论、资金获取、概念构思。Daniel Labrie: 撰写-审阅与编辑、撰写-原稿、可视化、验证、监督、软件、资源、项目管理、调查、正式

利益冲突声明

Labrie博士和Price博士都曾为《牙科杂志》审阅过手稿。所有作者均无任何竞争性财务或非财务利益。

致谢

作者感谢新斯科舍省研究资助项目#2023-2885对本项目的支持。我们还要感谢以下牙科公司对本研究的支持:Ivoclar Vivadent AG捐赠了PowerCure和定制的Bluephase G4 LCU、直光导、他们的RBC以及Monobond Plus通用primer;Kuraray Noritake Dental Inc.捐赠了他们的合金primer;3M Oral Care、Voco GmbH和SDI Limited捐赠了他们的RBC。我们还要感谢J. Oxman和A. Fok
Myles Andrew Prowse|Alexandre Gareau|Brett D. MacNeil|Darien DeWolf|Richard B. Price|Daniel Labrie
达尔豪斯大学物理与大气科学系,加拿大新斯科舍省哈利法克斯达尔豪斯大道1453号,B3H 4R2
相关新闻
生物通微信公众号
微信
新浪微博
  • 搜索
  • 国际
  • 国内
  • 人物
  • 产业
  • 热点
  • 科普

热点排行

    今日动态 | 人才市场 | 新技术专栏 | 中国科学人 | 云展台 | BioHot | 云讲堂直播 | 会展中心 | 特价专栏 | 技术快讯 | 免费试用

    版权所有 生物通

    Copyright© eBiotrade.com, All Rights Reserved

    联系信箱:

    粤ICP备09063491号