摘 要：渗透陶瓷是近十年出现的一种新型的全瓷修复材料，在国外应用已日趋广泛。其化学组分及结构不同于常规陶瓷,因而已被证实对常规陶瓷有效的粘结技术用于渗透陶瓷难以获得理想的粘结效果。本文综述了目前国外对渗透陶瓷的各种表面处理及粘结技术的研究，简明阐述了表面处理对粘结强度的影响规律。
关键词：渗透陶瓷 粘结 表面处理
玻璃渗透氧化铝陶瓷(glass-infiltrated alumina oxide ceramic)是一种新型的全瓷冠桥修复材料，国内简称为渗透陶瓷。它是将氧化铝粉浆涂塑于耐火代型上，在1120℃烧结两小时形成多孔的网络状氧化铝核型,然后在1100℃用熔融的稀土玻璃料渗透充满氧化铝核型的孔隙，形成一种氧化铝与玻璃连续交联互渗的复合结构，限制了裂纹的扩张，使材料的三点挠曲强度达到了320～600MPa，是一般全瓷材料的3～4倍[1,2]。临床上已成功地用于制作单冠及前牙桥的底层支架，以取代金瓷修复体的金属底层，避免了底层金属颜色的干扰，同时具有类似天然牙本质的半透明*，从而极大地提高了修复体的美观*能[3,4]。继In-Ceram Alumina之后,Vita公司又开发出了含有氧化镁的名为In-Ceram Spinell的渗透陶瓷,以增加透明*，用于嵌体，贴面及前牙单冠的制作。以及含有氧化锆的名为In-Ceram Zirconia 的渗透陶瓷，因含ZrO2增韧，强度比前两种进一步提高,用于后牙桥底层及核桩的制作。
固定修复体的成功率受多种因素的影响。其中，修复体与粘结剂之间持久稳固的粘结，是保证其临床成功应用的必要条件之一。渗透陶瓷由于化学组分及结构均不同于常规陶瓷，因而在临床上，常规陶瓷的粘结技术，用于渗透陶瓷均难于获得其与树脂之间的牢固粘结[5,6]。对此各国学者也展开了广泛的研究，本文就研究的状况作一综述。
1、渗透陶瓷粘结的难点
一般的粘结树脂是以Bis-GMA为基质的树脂类粘结剂或水门汀类粘固剂，它们与被粘体之间粘结力的获得，主要通过粘结剂与被粘体粘结界面的化学键、两者分子在粘结界面上的相互吸附、粘结剂固化后在被粘体凹凸不平的表面形成的机械嵌合及静电吸引等。其中化学键又称主价键，包括共价键、离子键和金属键。主价键有较高的键能，如在粘结剂和被粘体间形成化学键相连，则将获得高的粘结强度。常规树脂类粘结剂与常规陶瓷及渗透陶瓷之间不存在广泛的化学结合，因而粘结力的获得主要是机械嵌合及吸附作用[7]。
对瓷面进行打磨及喷砂粗化其本质是增大了粘结面积,形成的凹凸表面有利于增加机械嵌合力,因此可以增加粘结强度。对渗透陶瓷而言,不同的研究者因测试条件及所采用的粘结剂种类不同,粘结强度的测试结果也不尽相同,抗剪强度在0.89～26.8MPa之间,抗张强度为26.8～35.8MPa[8,9]。但在模拟口腔环境条件(水或人工唾液浸泡,热循环)下,粘结强度迅速下降或发生粘结破坏。因此，不同研究者一致的结论是：单独使用喷砂处理渗透陶瓷粘结面不能获得稳固的粘结，只能配合其他表面处理方法使用。
由Wood DJ等报道的一种类似失晶法粗化粘结面的BERS (Bateman Etch Retention System)法，用直径50~300m的塑料颗粒结合到渗透陶瓷表面，烧结时被熔去，留下粗化的表面。此法获得的样本其粘结抗剪强度与喷砂组相当，但却使渗透陶瓷的抗弯强度显著下降，因此这种方法的使用也受到了质疑[10]。
常规的硅酸盐系陶瓷，因结构中含有较多的Si-O键,因此可以用HF酸或NH4HF2蚀刻的方法粗化粘结的瓷面，缩小、钝化表面的微裂纹，从而增加与粘结剂间的粘结强度。而渗透陶瓷体积的75%以上均为纯氧化铝，仅25%左右为玻璃相，因此，用HF酸或NH4HF2仅能对渗透陶瓷瓷面的玻璃相进行酸蚀。但玻璃相的散失，使表面氧化铝颗粒间的结合力下降，结构变松散，从而影响粘结强度。1991年Sorensen JA等研究表明,用HF酸或NH4HF2酸蚀渗透陶瓷5分钟和10分钟，其与树脂的粘结抗剪强度仅为 0.70和0.49MPa,与对照组相比无明显增加。Kern M的研究表明,用沸腾的70%浓硫酸可以蚀刻渗透陶瓷面,但仍达不到良好稳定的粘结强度。因此，共同的观点是，对渗透陶瓷面不主张做酸蚀处理[8,9]。耦联剂(主要是硅烷类)的作用机理在于,耦联剂分子中含有能水解的硅氧基团,能与陶瓷表面的SiO2形成稳定的Si-O-Si共价键,另一端则和粘结树脂产生共聚反应形成化学键,或与树脂分子形成相互交织,从而达到较高的粘结强度。而渗透陶瓷表SiO2的含量极少(<5wt%),远低于常规陶瓷。渗透陶瓷表面的Al2O3与硅烷之间的结合力低且不稳定,因此也限制了耦联剂作用的发挥。单独使用硅烷处理渗透陶瓷粘结面，其与常规树脂的粘结抗张强度为35.42MPa。结合喷砂处理,强度无明显提高,抗剪强度14.24～21.52.MPa,抗张强度35.4MPa。结合酸蚀处理，抗剪强度也仅为6.84～7.59MPa,且在模拟口腔环境条件下强度均迅速下降。因此，单纯耦联剂涂布也不能获得稳固的粘结[6,9]。
2、改善渗透陶瓷粘结强度的方法
2．1. 表面改*处理:
基于耦联剂的作用机理是与瓷组分中的SiO2 形成化学键,Neikes MJ认为,对渗透陶瓷粘结面涂层SiO2做表面改*以后,再用耦联剂进行表面处理,就可达到修复体与粘结树脂之间良好稳定的粘结[12]。
涂层SiO2目前有两种方法：采用摩擦化学法涂层(tribo-chemical),如Rocatec系统(Espe, Seefeld, Germany)，以及热学法涂层(thermal),如Silicoater系统(Heraeus Kulzer, Wehrheim, Germany)。SiO2涂层法以前主要是用于金属的表面改*处理,以增加金属与粘结树脂之间的粘结强度[13]。
摩擦化学法涂层的基本过程是:先用110um的氧化铝(Rocatec-Pre powder) 对粘结面进行喷砂以粗化表面。 然后再用一种特殊的Rocatec-plus粉进行第二次喷砂。Rocatec粉由110um大小的形态不规则的Al2O3粉加上形态规则的SiO2粉组成,喷砂以后SiO2通过摩擦的方式结合到被处理表面。热学法涂层的基本过程是：同样先用 110um 的Al2O3粉喷砂,然后涂布含有Cr2O3的SiO2颗粒,以烧结的方式使SiO2结合到被处理表面。
这种原用于金属表面改*的方法,当用于渗透陶瓷时,同样可以提高瓷面的SiO2含量。用Rocatec系统涂层可将瓷面的SiO2含量从原来的 <5wt%提高到 19.7wt%，超声清洗以后仍可达到 15.8wt%。但用Silicoater MD系统涂层渗透陶瓷后，SiO2 的含量仅为 6.74wt%，明显低于Rocatec系统。Kern M等用电子探针法对不同表面处理后样本表面成分进行分析，结果表明：机械打磨或Al2O3喷砂后表面的硅铝比（Si/Al）<0.2。用 Rocatec系统涂层后，上升到4.28，Silicoater为5.61，比前者高的原因在于电子探针所能分析的深度太浅，不能反映整个表面层的情况。表面进行硅烷涂布以后，因其与 SiO2 结合，遮盖了部分SiO2，因此Si/Al比值下降[14]。
以摩擦化学法涂层SiO2，硅烷耦联剂处理渗透陶瓷粘结面以后，与常规树脂的粘结抗张强度在 12.1～49.5MPa 之间，且在模拟口腔环境条件下稳定。热学法涂层SiO2加硅烷表面处理的抗张强度为 23.9～46.6MPa，但在模拟环境条件下强度随时间下降，150天以后仅为 12～15MPa，甚至出现粘结破坏，说明其涂层的 SiO2不仅量少而且与渗透瓷表面的结合不牢固。原因可能是因为瓷的导热*不同于金属，影响了被涂层表面的温度所致[6,9,12]。
以上两种方法中均涉及到110um Al2O3 喷砂，Llobell等报导,对渗透陶瓷面进行喷砂,所造成的瓷层损失量仅与相同条件下贵金属合金的丧失量相当，即一次喷砂丧失9um (0.25MPa，110um Al2O3，14s),仅为长石质陶瓷的1/36。因此，对渗透陶瓷面喷砂处理不会影响其适合*，是一种合适的表面处理方式。既可清洁瓷面，又起粗化作用。且不会改变表面的组成。这与金属在Al2O3喷砂后表层Al2O3含量增加不同,因为渗透陶瓷主要由Al2O3组成。但喷砂以后会有Al2O3颗粒吸附、嵌入表面,也会造成Al2O3颗粒松动，可以用超声清洗的办法去除[15-17]。
2．2.选用新型粘结剂
如果所采用的粘结剂能直接与渗透陶瓷中的Al2O3组分结合,则可以免去以上SiO2涂层及硅烷表面处理的步骤。新开发的含有磷酸单体的粘结剂体系，如Panavia系列(Panavia EX,Panavia TC,Panavia 21TC, Kuraray, Japan),是常规Bis-GMA粘结体系的改良。这类粘结剂以含有磷酸酯粘结*单体为特征，例如MDP。单体中的磷酸酯基团可直接与渗透陶瓷中的金属氧化物形成化学结合，从而增加了瓷与树脂的粘结强度。抗剪强度达到11.85～21.52MPa,抗张强度54.1～59.7MPa。而常规树脂则仅为0.70～7.6MPa和 6.1～34.1MPa。前者在模拟环境条件下粘结强度稳定。而后者则随时间迅速下降甚至出现粘结破坏[9,11,12,18]。
