超越高速固化：层厚、甘油和抛光对AFCT基大块充填复合树脂表面性能的影响

《Polymers》：Beyond High-Speed Curing: Effects of Layer Thickness, Glycerin, and Polishing on the Surface Properties of an AFCT-Based Bulk-Fill Composite

　　

这项体外研究评估了层厚度、光固化方案、甘油应用和抛光对顶表面粗糙度和显微硬度的影响。研究人员准备了60个试件，由大块充填复合树脂（Tetric PowerFill）和传统复合树脂（IPS Empress Direct）制成。大块充填试件厚度为2或4 mm，并采用传统方案（1200 mW/cm²，20 s）或高速方案（3000 mW/cm²，3 s）进行光固化，标称辐射曝光量分别为24和9 J/cm²；传统复合树脂试件厚度为2 mm，采用传统方案固化。甘油被使用或不用；所有试件均在聚酯薄膜条下方聚合，无空气暴露组。仅在抛光前后于顶表面测量粗糙度和维氏显微硬度（Vickers microhardness），并使用重复测量一般线性模型（General Linear Models for repeated measures）进行分析（α = 0.05）。在大块充填复合树脂中，抛光降低了粗糙度并增加了显微硬度，且两种结局均存在显著的抛光×甘油交互作用。在传统复合树脂中，甘油在抛光前增加了显微硬度和粗糙度。抛光增加了显微硬度，且粗糙度存在显著的抛光×甘油交互作用。20 s方案产生的顶表面显微硬度显著高于3 s方案，尽管差异较小（2.58 VHN）；由于辐照度和曝光时间同时不同，无法区分它们的单独贡献。层厚度对评估的顶表面性能无显著影响；这不能外推到更深的区域，也不能视为2 mm和4 mm增量之间等效的证据。在两种复合树脂以相同方式处理的条件下，甘油和抛光对两种结局的影响在材料间存在显著差异；对于粗糙度，甘油效应的差异进一步取决于抛光。由于没有空气暴露对照组和人工老化，这些发现仅限于所评估条件下即刻的顶表面响应。

研究解读：

**研究背景与目的**：随着牙科材料技术的发展，大块充填复合树脂（bulk-fill composite）允许以4–5 mm的单层增量充填，简化临床操作并缩短工作时间。为进一步减少椅旁时间，制造商改良了已有大块充填复合树脂的配方，使其可在3000 mW/cm²光强下仅用3 s完成聚合。该类材料（Tetric PowerFill）的有机基质含有β-烯丙基砜试剂，激活加成-断裂链转移（addition–fragmentation chain transfer, AFCT）机制，可能促进更受控的聚合过程并形成更均匀的聚合物网络。此外，材料中还含有锗基Norrish I型光引发剂Ivocerin，其反应活性高于传统樟脑醌体系，有助于在4 mm增量内聚合。然而，以往研究通常将光固化方案、层厚度、氧抑制控制或抛光作为独立变量分别考察，而在临床实际中这些变量同时存在并可能相互影响。目前尚无研究同时评估超快3 s固化、甘油应用、抛光和层厚度对AFCT基大块充填复合树脂表面性能的联合效应。因此，本研究旨在评估复合树脂层厚度、光固化方案、甘油凝胶应用和抛光对顶表面粗糙度及显微硬度的影响。

**主要技术方法**：这是一项体外实验研究。研究使用大块充填复合树脂Tetric PowerFill和传统纳米混合复合树脂IPS Empress Direct（均产自Ivoclar公司），共制备60个直径6 mm的圆盘状试件。大块充填树脂按层厚（2/4 mm）×光固化方案（高速3 s 3000 mW/cm² vs 传统20 s 1200 mW/cm²）×甘油应用（有/无）完全交叉设计，共8组，每组6个试件；传统树脂仅采用2 mm厚度和传统20 s方案，按甘油应用分为2组。所有试件均在聚酯薄膜条和1 mm厚玻璃片下聚合，无空气暴露组。表面粗糙度（Ra）采用接触式触针轮廓仪（Mitutoyo Surftest SJ-410）测量，维氏显微硬度（VHN）采用数字显微硬度计（Falcon 400）在100 g载荷下保持10 s测量，均在抛光前后于顶表面进行。抛光使用Sof-Lex铝氧化物抛光碟。数据采用重复测量一般线性模型（GLMs）分别对每种材料和每个结局变量进行分析，α = 0.05，通过向后消除简化模型，并对显著交互进行简单效应分析。

**研究结果**：

**3.1 表面粗糙度**：在Tetric PowerFill组中，抛光显著降低了表面粗糙度（β = ?0.47 μm；p < 0.001）。层厚度（p = 0.348）和光固化方案（p = 0.112）均无显著影响。甘油应用显著增加粗糙度（β = 0.69 μm；p < 0.001），但该效应仅在未抛光试件中显著；抛光×甘油交互作用显著（β = ?0.66 μm；p < 0.001）。简单效应显示，抛光前甘油使粗糙度增加0.69 μm，抛光后两条件间差异不显著；抛光在无甘油组降低粗糙度0.47 μm，在有甘油组降低1.14 μm。在IPS Empress Direct组中，甘油显著增加粗糙度（β = 1.69 μm；p < 0.001），抛光本身无显著效应（β = 0.03 μm；p = 0.824），但抛光×甘油交互作用显著。抛光前甘油使粗糙度增加1.69 μm，抛光后差异消失。所有抛光组的平均Ra值均处于0.10–0.15 μm之间。

**3.2 表面显微硬度**：在Tetric PowerFill组中，抛光显著增加显微硬度（β = 28.97 VHN；p < 0.001）。甘油应用和层厚度均无显著总体效应。与传统3 s方案相比，传统20 s方案产生了显著更高的顶表面显微硬度（β = 2.58 VHN；p = 0.012）。抛光×甘油交互作用显著（β = ?5.52 VHN；p = 0.007），表明甘油存在时抛光引起的硬度增加幅度较小。简单效应显示，甘油在抛光前无显著影响，但抛光后与较低的显微硬度相关；抛光在无甘油组增加28.97 VHN，在有甘油组增加23.44 VHN。在IPS Empress Direct组中，抛光（β = 40.31 VHN；p < 0.001）和甘油应用（β = 3.31 VHN；p = 0.016）均显著增加显微硬度，二者交互作用不显著。

**3.3 交互作用分析与材料间比较**：在共同实验条件（2 mm厚度，20 s传统方案）下对两种材料进行直接比较。对于表面粗糙度，甘油×材料、抛光×材料以及抛光×甘油×材料交互作用均显著，说明甘油效应和抛光响应在两种材料间存在差异，且甘油效应的材料间差异进一步取决于抛光状态。对于显微硬度，甘油×材料和抛光×材料交互作用显著，但抛光×甘油×材料三重交互作用不显著，提示两种材料在显微硬度上对甘油的反应不同，但没有足够证据表明该差异随抛光状态而变。

**讨论总结**：研究结果中，层厚度对顶表面性能无显著影响，因此不能拒绝零假设H01，但不能据此推断2 mm与4 mm增量在深层具有等效聚合。传统20 s方案相比3 s高速方案产生更高的顶表面显微硬度，但两种方案的辐照度和曝光时间同时不同，无法将差异归因于单一参数。甘油应用显著增加了未抛光表面的粗糙度，可能归因于甘油层干扰了聚酯薄膜条的适应，但抛光可消除该效应，使所有抛光组Ra降至0.10–0.15 μm。抛光增加显微硬度可能源于去除了富树脂的表层。研究中提出的氧抑制和表面形貌相关机制均为推测，因为未直接测量氧抑制层厚度或单体转化率。研究局限性包括仅评估顶表面、未设置空气暴露对照、传统树脂未接受全因子设计、未在试件表面实测辐照度、交互作用检验功效有限以及未进行人工老化。研究结论为：在这项体外研究的限制内，甘油应用增加了两种复合树脂的表面粗糙度；在2 mm/20 s共同条件下，甘油和抛光对两种结局的影响在材料间存在差异。传统20 s方案在顶表面显微硬度上高于3 s高速方案，但由于参数同时变化且未测量实际表面辐照度，无法归因于单一参数。层厚度未显著影响所评估的顶表面性能，不能外推至深层；所提出的机制仍属假设，结果仅限于即刻聚合后的标准化实验室条件。