这项体外研究的目的是确定一种安全有效的方法，用于将托架粘结到树脂复合材料 (RC)，使托架能够承受剪切力，并在移除托架时不会对美观的修复体表面造成损害。我们比较了 60 个托槽与硅烷化和非硅烷化 RC 表面的剪切粘接强度（SBS）。使用含有 Bis-GMA 的正畸粘合剂系统将不锈钢上侧切牙托槽粘结到 60 个复合材料圆盘上，其中一半的圆盘表面经过硅烷偶联剂处理。使用 Instron 万能试验机进行 SBS 测试。剥离后，在体视显微镜下检查托槽底座和相应的 RC 盘，并使用粘合剂残留指数 (ARI) 进行分析。
非参数检验（Mann-Whitney U）表明两组之间存在显著差异（P < 0.009）。硅烷化组的粘接强度较低，这意味着硅烷剂可能是一个不必要的步骤。不过，两组的平均 SBS 值在临床上都是可以接受的[硅烷化组 = 13.1 兆帕 (Mpa)，非硅烷化组 = 19.4 兆帕]。两组的粘接失败都发生在托槽与粘接界面处。在将金属正畸托槽粘接到填充 RC 时，使用硅烷偶联剂似乎没有什么优势。
简介
将正畸附着体粘结到树脂复合材料 (RC) 上已成为一种常见的程序，尤其是因为成年人占正畸患者的很大一部分（Gottlieb 等人，1991 年；Salonen 等人，1992 年；Nattrass 和 Sandy，1995 年；Roeters，2001 年；Lilja-Karlander 等人，2003 年；Mizrahi，2004 年）。许多研究表明，一旦 RC 受到污染、抛光、实验室加工或老化，RC 与该表面的结合强度就会大大降低（Boyer 等人，1984 年；Dhuru 和 Lloyd，1986 年；Kao 等人，1988 年；Chiba 等人，1989 年；Crumpler 等人，1989 年；Roeters，2001 年；Mizrahi，2004 年）。为了最大限度地提高两个 RC 之间的粘接强度或增加复合材料的修复强度，文献中报道了许多技术，如酸蚀处理、微蚀和使用化学（硅烷）剂（Livaditis 和 Thompson，1982 年；Newman 等人，1984 年，1995 年；Livaditis，1986 年）。
在牙科中，硅烷通常用于促进不同材料之间的粘合，因此被广泛推荐使用。硅烷偶联剂通常用于牙科修复中的烤瓷修复（Kupiec 等人，1996 年），最近还用于间接 RC 的表面处理，以在粘结剂和固化 RC 之间形成持久的粘结（Tam 和 McComb，1991 年；Swift 等人，1992 年；DeSchepper 等人，1993 年；Stokes 等人，1993 年；Tate 等人，1993 年；Hummel 等人，1997 年；Yoshida 等人，2001 年）。然而，与牙科修复不同的是，牙齿矫正中的持久粘接并不是永久性的。相反，与表面（如 RC 修复体）的最佳粘结力应该允许正畸治疗而不会出现粘结失败，但也不应该在脱粘后危及美观修复体的完整性（Newman 等人，1995 年）。有人认为 6-10 兆帕斯卡（MPa）的粘接强度足以满足正畸粘接的要求（Gillis 和 Redlich，1998 年）。
许多研究表明，无论是否喷砂，在陶瓷表面使用硅烷剂都能产生更高的粘接强度（Newman 等人，1984 年；Wood 等人，1986 年；Major 等人，1995 年；Gillis 和 Redlich，1998 年；Schmage 等人，2003 年；Ozcan 等人，2004 年）。硅烷的双重反应性被激活，即硅烷偶联剂分子一端的可水解基团与无机牙瓷发生反应，另一端的有机官能团与树脂发生反应并增强粘附性（Newman 等人，1995 年；Ajlouni 等人，2005 年）。
在大多数情况下，将托槽粘结在旧的复合树脂修复体新的、粗糙的表面上似乎在临床上是成功的。然而，一些作者建议也使用中间底漆，即使粘接不是像粘接瓷那样在两种不同的材料之间进行（Zachrisson 和 Buyukyilmaz，2005 年）。在这种情况下，是否需要在粘接正畸托槽之前使用硅烷偶联剂进行 RC 预处理，目前还不清楚。Newman 等人（1995 年）发现，使用或不使用硅烷偶联剂粘接的正畸托槽与美观修复体（RC）的剪切粘接强度（SBS）没有明显差异。另一方面，Schwartz 等人（1990 年）报告说，与使用非混合粘合剂（Contacto）相比，使用硅烷（Scotch prime）或牙本质粘合剂（Scotch bond-2）粘结不锈钢托槽与 RC（Silux plus）时，平均拉伸粘结强度更大。
由于文献中发表的研究数量有限，而且在这种情况下使用硅烷耦合剂的临床经验并不令人鼓舞，因此我们进行了一项调查，以评估在 RC 表面使用硅烷耦合剂时不锈钢托架的 SBS 情况，并确定粘接失败的模式。零假设是，耦合剂将加强托架与修复的 RC 表面之间的粘结力
材料和方法
使用塑料模具制备 60 个直径为 6 毫米、厚度为 4 毫米的牙盘。将由甲基丙烯酸二甲酯聚氨酯-甲基丙烯酸双酚乙二醇酯组成的微填充光固化不透射线 RC（Heliomolar，Vivadent，Lichtenstein）分 2 毫米层注入塑料模具，并通过光固化装置（Carlo de Giorgi，意大利米兰）进行固化，每层固化 20 秒。以 2 毫米为单位，树脂表面和深度的聚合度相同（Yearn，1985 年；Wang 和 Meng，1992 年）。
将 RC 盘插入冷固化丙烯酸圆筒中，用碳化硅研磨至 800 目，直到露出平整的表面。试样在自来水中存放一周。然后用 37% 的磷酸蚀刻表面 30 秒钟，再用水冲洗并用无油空气吹干。用硬币法将试样随机分为两组，每组 30 个。
第一组将硅烷溶液（3M Espe，美国明尼苏达州圣保罗市）涂抹在支架表面，并按照生产商的说明让其干燥。在支架表面涂上粘合剂（Resilience，Confidental Products Co. 将圆盘放在样本圆柱体上，用去垢器去除多余的复合材料，让复合材料通过光固化聚合，然后在自来水中存放一周。
第二组不使用硅烷，支架使用弹性粘合剂粘接，样品在自来水中存放一周。
剪切粘接测试使用 Instron 万能试验机（型号 1195，Instron 公司，美国马萨诸塞州坎顿）进行，十字头速度为 0.5 毫米/分钟，载荷传感器为 100 千克力。剪切力垂直施加在支架和 RC 接口上。以牛顿为单位记录剪切支架所需的力，并通过将力与支架表面的横截面积相除，以兆帕斯卡（Mpa）为单位计算粘接强度。托槽表面积是用体视显微镜测量的，与生产商提供的数据一致（8.4 平方毫米侧垫，标准边缘，槽尺寸 0.018 × 0.022 英寸，美国加利福尼亚州蒙罗维亚美国正畸公司）。
结果采用非参数法（曼-惠特尼 U 检验）进行统计分析。
剥离后，在体视显微镜（SZX-IL B 200 型，奥林巴斯光学公司，日本东京）下以 ×20 倍的放大率检查支架底座和相应的 RC 盘。在此过程中，可使用粘合剂残留指数（ARI；Årtun 和 Bergland，1984 年）确定粘合失效部位。
为了评估残留在 RC 和支架表面的粘合剂量，对试样采用了 ARI（Årtun 和 Bergland，1984 年）。评分从 0 到 3。
结果
含硅烷偶联剂和不含硅烷偶联剂的平均 SBS 分别为 13.1 ± 2.7 MPa 和 19.4 ± 8.6 MPa（表 1）。
表 1
硅烷化组和非硅烷化组的剪切粘接强度值（兆帕）。
组别 平均值 ± 标准偏差 最小值 - 最大值 中值
硅烷化 13.1 ± 2.7 8.91 - 18.45 15.47
非硅烷化 19.4 ± 8.6 8.33 - 34.52 13.09
Mann-Whitney U 检验表明，两组的平均粘接强度存在显著差异（P < 0.05），与非硅烷化 RC 表面粘接的支架的 SBS 明显高于硅烷化 RC 表面。
表 2 显示了粘接失败的部位。大部分粘接失效都发生在粘合剂-托架界面的结合处和粘合剂-托架界面处，即粘合剂失效并残留在托架和 RC 上，或者托架表面没有粘合剂残留。也有一些与 RC 粘合失败的情况。
表 2
硅烷化组和非硅烷化组的断裂部位。
组别 A/B A/R COMB RCC 总计
硅烷化 47% (14) 0% 53% (16) 0% (30)
非硅烷化 33% (10) 0% 33% (10) 33% (10) (30)
A/B，粘合剂-支架界面，支架表面无粘合剂残留；A/R，粘合剂-RC 界面，RC 表面无粘合剂残留；COMB，组合失效，粘合剂失效且残留在支架和 RC 上；RCC，内聚复合材料断裂，RC 表面不再保持完整。
分析类别为损坏或未损坏的 RC。硅烷组中没有受损表面，而非硅烷组中有 33% 的表面受损。费舍尔精确检验显示两组之间存在显著差异（P < 0.02）。
ARI 适用于未损坏的 RC 表面（硅烷组 30 个，非硅烷组 20 个；表 3）。Mann-Whitney U 检验表明，两组之间无明显差异（P = 0.43）。得分 2 主要出现在两组中，即一半以上的粘合剂残留在 RC 表面。
表 3
托槽和未损坏树脂复合材料 (RC) 表面的粘合剂残留指数 (ARI)。
ARI 分数 0 分数 1 分数 2 分数 3 总计 平均值 ± 标准偏差 范围 中位数
未损坏的 RC 表面 硅烷化 0 (0%) 6 (20%) 20 (66.7%) 4 (13.3%) 30 (100%) 2.73 ± 0.86 1-3 1
非硅烷化 1 (5%) 7 (35%) 9 (45%) 3 (15%) 20 (100%) 2.6 ± 0.86 0-3 1
括号 含硅 14 (46.7%) 10 (30%) 2 (7%) 4 (13.3%) 30 (100%) 1.73 ± 0.94 0-3 2
非硅烷化 12 (40%) 12 (40%) 4 (13.3%) 2 (6.7%) 30 (100%) 1.6 ± 0.89 0-3 2
0，RC 或支架表面没有粘合剂残留；1，不到一半的 RC 表面被粘合剂覆盖；2，超过一半的 RC 表面被粘合剂覆盖；3，所有粘合剂都残留在 RC 表面。
当 ARI 应用于括号时，两组中主要观察到 0 分和 1 分。两组的 ARI 相似，统计分析未显示任何显著差异（P = 0.95；表 3）。
讨论
与其他间接制作的修复体一样，修复体最薄弱的部分是树脂粘结剂层和邻接面之间的粘结。在牙科修复中，为了提高粘接剂和固化 RC 之间的粘接强度，建议使用硅烷偶联剂对间接 RC 进行表面处理（Tam 和 McComb，1991 年；Swift 等人，1992 年；Tate 等人，1993 年；DeSchepper 等人，1993 年；Stokes 等人，1993 年；Hummel 等人，1997 年）。Yoshida 等人（2001 年）报告说，使用硅烷剂可以增加 CAD/CAM 复合树脂的 SBS，但根据 Bouschlicher 等人（1997 年）的研究，使用硅烷偶联剂时，粘接强度取决于粘接剂的类型（微填充型还是混合型）。这些作者指出，在用混合型修复混合型时，似乎有必要使用硅烷化剂，因为硅烷化后获得的 SBS 明显更大。Bouschlicher 等人（1997 年）还建议，如果临床医生不确定基底复合材料（受损修复体）的性质，最好使用硅烷，因为微填充材料和混合材料在使用硅烷时的粘接强度在统计学上是相当的，甚至更高。
然而，在正畸学中，之前一些关于瓷表面化学调节的研究报告称，硅烷剂单独使用时无法提供临床上足够的粘接强度（Newman 等人，1984 年；Eustaquio 等人，1988 年；Zelos 等人，1994 年；Barbosa 等人，1995 年；Nebbe 和 Stein，1996 年；Zachrisson，2000 年；Pannes 等人，2003 年；Türkkahraman 和 Kücükesmen，2006 年；Türk 等人，2006 年）。许多学者建议，硅烷偶联剂应与瓷的化学和机械粗化程序一起使用，以达到临床上可接受的粘接强度（Wood 等人，1986 年；Gillis 和 Redlich，1998 年；Schmage 等人，2003 年；Ozcan 等人，2004 年）。
虽然在椅旁使用硅烷所需的时间很少，但本研究的结果表明，与烤瓷修复体不同，RC 的机械和化学表面处理似乎是不必要的，因为不使用硅烷也能达到类似的粘接强度。这支持了 Newman 等人（1984 年）的研究结果，即硅烷剂的使用对改善 SBS 没有任何好处。由于使用传统的复合粘结剂就可以达到与 RC 表面足够的粘结强度，而不需要硅烷处理，这样也就省去了硅烷的成本和使用硅烷所需的时间。
该研究强调的一个重要问题是脱粘时可见的 RC 表面损伤发生率很高（33% 的非硅酸盐样本）。由于托槽与牙齿/修复体的粘接受许多环境因素的影响，因此将这一数值直接应用于临床情况并不被普遍接受（Zachrisson，2000 年），但从临床角度来看，与烤瓷不同，RC 表面的重新修饰既简单又容易。然而，在粘接前告知患者 RC 表面受损的风险以及正畸治疗后可能需要修复/更换的必要性似乎是谨慎之举。
Harris 等人（1992 年）建议，在临床实践中，托槽-树脂失效是可取的，因为树脂-釉质界面失效可能导致釉质断裂。在本研究中，粘接失效点主要位于托槽-树脂界面，这与 Egan 等人（1996 年）的研究结果一致。
最后需要指出的是，本研究只考察了一种 RC 和金属支架。影响 SBS 的其他因素包括粘接剂、RC 类型以及机械或化学表面处理；因此，应该对不同的复合材料组合以及不同硅烷的衬垫剂进行进一步的研究。
结论
使用或不使用硅烷偶联剂粘接的金属托槽的 SBS 都是可以接受的，尽管硅烷化组的 SBS 比非硅烷化组低。
因此，如果要获得较高的 SBS，在将金属正畸托槽粘接到填充复合树脂上时使用硅烷粘接剂似乎没有优势。
