不同氟浓度人工唾液对3种牙用铸造合金表面形貌的影响

程玮 于海利 林雪芬 韩晓鹏 刘利苹 丁婷婷 汲平

（1.山东大学口腔医院 修复科；2.山东省口腔生物医学重点实验室，济南 250012；3.烟台市口腔医院 修复科，烟台 264000）

钴铬合金、纯钛及高钴铬钼合金在牙体缺损、牙列缺损及牙列缺失的修复，口腔正畸脱槽及弓丝，种植体以及口腔医疗设备等中已广泛应用。但是口腔是一个复杂的理化环境，金属修复体不可避免的会发生腐蚀[1]。氟是与人类密切相关的微量元素，对人类的生活有着重要的影响。日常饮用的茶类是富氟饮品，饮用水也含氟，以及现在广泛应用的口腔制品如牙膏、漱口水、含氟凝胶等均含有氟，玻璃离子会释放氟，当氟存在于口腔中时会对金属修复体产生一定的影响[2]，本研究模拟口腔环境将不同金属进行不同氟浓度人工唾液浸泡后，对金属表面形貌进行比较研究，为临床材料选择提供依据。

1 材料和方法

1.1 实验材料和设备

普通钴铬合金（BEGO公司，德国），纯钛（支架烤瓷通用型，Schütz公司，德国），高钴铬钼合金：Vitallium2000合金（Densply公司，美国），高温磷酸盐铸造包埋料：普通钴铬合金和纯钛（洛阳北苑特种陶瓷有限公司）及Vitallium2000合金（Densply公司，美国），Dor-A-MATIC钛铸造机（Schütz公司，德国），AX-ZL3中频离心铸造机（天津爱鑫医疗设备有限公司），SJ201表面粗糙度仪（三丰公司，日本），su-70热场发射扫描电镜（scanning electron microscope，SEM）（日立公司，日本）。合金成分见表1。

表1 合金成分Tab 1 Composition of alloy %

1.2 腐蚀介质的制备

人工唾液采用ISO/TR10271标准，其成分具体为：NaCl 0.4 g、KCl 0.4 g、CaCl2·2H2O 0.795 g、NaH2-PO4·2H2O 0.78 g、Na2S·2H2O 0.005 g、尿素1 g、蒸馏水1000mL。在人工唾液中按组别加入不同质量的NaF（使氟离子浓度分别为0%、0.05%、0.2%），调整pH值为5.0，高温高压灭菌后保存。整个实验保持温度在（37.0±1.0）℃。

1.3 方法

1.3.1 试件的制备 将钴铬合金、纯钛及Vitallium 2000合金分别铸造成规格为10mm×10mm×1mm的试件共36件，每种金属12件。将每种金属试件随机分为3组，每组4件。将试件测试面按技工抛光步骤由粗到细打磨，至临床抛光标准，最后用绒轮蘸抛光膏抛光。所有试件分别在蒸馏水、丙酮、无水乙醇中各超声清洗5min，干燥备用。以上程序由同1人完成。

1.3.2 试件的处理 浸泡前用表面粗糙度仪在每个金属试件测试面上随机选取3点，测试表面粗糙度值（Ra），取其平均值为该金属试件的表面粗糙度。将每种金属试件随机分为3组，每组4件，检验该金属组间表面粗糙度差异无统计学意义，以保证试件抛光程度一致。然后将清洗干燥后的每组试件放置于3个灭菌广口瓶内，每个广口瓶中放置3种金属共12个试件。广口瓶内加入不同氟浓度（0%、0.05%、0.2%）人工唾液，所有金属试件的测试面充分暴露于液体环境中。将瓶口密封，使试件处于相对厌氧的环境。将广口瓶置于温度为（37.0±1.0）℃的恒温水槽内，浸泡3周，3周后取出试件并以无水乙醇冲洗，干燥，再次测量其表面粗糙度，方法同上。浸泡前后均随机选取各组试件各1件，采用SEM观察金属试件的表面形貌。

1.4 统计学处理

采用SPSS 16.0统计分析软件对表面粗糙度数值进行统计学处理，采用单因素方差分析和t检验进行分析，P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 浸泡前后试件表面粗糙度值

3种金属在不同氟浓度人工唾液中浸泡前后的表面粗糙度值见表2。金属试件在不同氟浓度人工唾液浸泡后表面发生腐蚀，表面粗糙度均增加。3种合金在不含氟人工唾液中浸泡3周后表面粗糙度与浸泡前相比较，其差异无统计学意义（P＞0.05），钴铬合金与Vitallium2000合金间差异有统计学意义（P＜0.01）；在含氟0.05%人工唾液中浸泡后，钴铬合金、纯钛表面粗糙度与其浸泡前相比较，其差异有统计学意义（P＜0.01），且二者与Vitallium2000合金相比差异有统计学意义（P＜0.01）；在含氟0.2%人工唾液中浸泡后，3种金属表面粗糙度与其浸泡前相比较，其差异有统计学意义（P＜0.01），且3种金属间比较差异有统计学意义（P＜0.01）。

表2 3种金属在人工唾液中浸泡前后的表面粗糙度值Tab 2 Ra values of surface of three materialsmeasured before and after soaked in artificial saliva n=4

2.2 浸泡前后试件表面的形态变化

浸泡前，3种金属表面较光滑，镜下清晰可见试件表面打磨的划痕，无金属腐蚀发生（图1）。浸泡后，金属表面发生腐蚀。在不含氟人工唾液中，可见钴铬合金及Vitallium2000合金有轻微的腐蚀，出现腐蚀孔，纯钛表面未见明显腐蚀孔（图2）；当人工唾液中添加氟离子后，3种金属腐蚀程度增加，且随着氟离子浓度升高，腐蚀越来越严重，纯钛和钴铬合金尤为明显，可见沿打磨划痕处腐蚀点变宽变深，边缘变圆钝，并可见腐蚀孔较大。氟离子存在时，Vitallium2000合金较其余2种合金腐蚀轻微（图3、4）。

3 讨论

食物残渣的分解可导致有机酸的形成、饮食pH值变化，这些因素能造成口腔pH值降低。本研究设置人工唾液的pH值为5，模拟口腔中的弱酸环境，并使试件处于相对厌氧的环境，从而能够更精确的模拟修复体在口腔中的环境。

金属修复体在口内直接与肌体接触，当金属发生腐蚀后，释放出的金属离子可能会对肌体造成损害，并且金属修复体发生腐蚀后表面失泽，影响修复体的美观，因此，控制并防止金属在口内发生腐蚀一直是国内外研究的热点和难点。测量金属腐蚀的方法有很多，学者们大多采用电化学测量方法测量金属腐蚀的腐蚀电位、腐蚀电流密度及极化电阻，并由此间接判断金属的耐腐蚀性。本实验通过测量金属表面粗糙度来直接反映不同氟浓度对口腔常用金属的腐蚀，通过粗糙度的改变进一步判断金属表面的菌斑堆积、微生物黏附等现象。

含氟制品在日常生活中广泛存在，口腔修复体接触氟离子的机会也越来越多。含氟制品中添加物大多是氟化钠或单氟磷酸钠，浓度一般在0.05%～2%。最常用的含氟牙膏及含氟漱口水的含氟浓度为0.05%～0.2%。故本实验选择0%、0.05%、0.2%3个氟浓度，模拟口腔中常用含氟制品的氟浓度。

表面粗糙度反映的是表面微观的几何形状误差，是指在加工过程中由实际加工介质在材料表面留下的微观不平，它是评定修复体表面光洁度的一项重要指标[3]。表面粗糙度与细菌附着有很大关系，可直接影响口腔微生物黏附和菌斑形成，增加龋病、牙周病及黏膜病的发病率，同时对义齿基托表面的耐磨性、抗腐蚀性、疲劳强度都有一定的影响。

关于修复体Ra值的临床标准，目前尚无统一定论。普遍认为Ra值＜0.6μm的修复体是可被临床接受的[4]。大多数观点认为，修复体表面菌斑黏附随表面粗糙度的增加而增加。Quirynen等[5]研究发现当Ra＞0.2μm时，会导致菌斑黏附的显著性增加；而当材料Ra＜0.2μm时，随着Ra值的减小，细菌黏附数量的减少不明显。从而提出了一个材料粗糙度阈值：Ra=0.2μm的概念。本实验金属试件浸泡后表面粗糙度增加，在氟存在的条件下粗糙度超过0.2μm，从Quirynen等[5]的观点看，可以导致菌斑积聚显著增加，最终影响患者的口腔卫生状况，同时降低修复体戴用的舒适性[6]。

从粗糙度数值及镜下观察可见，在人工唾液中纯钛的抗腐蚀性能很强，主要是因为钛的表面有一层致密的氧化膜，但在氟和氢离子存在的条件下，氟与纯钛表面的氧化物形成可溶性氟化物如Na2TiF6等。随着氟浓度升高，溶解越严重，纯钛的腐蚀加剧。Joska等[7]研究得出氟离子与氢离子的存在可以激活钛的腐蚀，与本实验得出的结果一致。Huang[8]研究表明氟离子浓度升高时，纯钛表面氧化膜被破坏，极化电阻降低，更容易发生腐蚀。而钴铬合金和Vitallium2000合金在人工唾液中耐腐蚀是因为在钝化膜表面形成了Cr-O和Cr-OH结构，阻止了钴和铬的析出[9]。随着氟浓度升高，氟离子与氢离子同样破坏金属表面的钝化膜，而Vitallium2000合金耐腐蚀性能相对较好可能是因为合金中钼元素含量相对较高，能不断的快速修补破坏的钝化膜，从而提高金属的耐腐蚀性[10]。所以，在没有氟存在的情况下，纯钛的耐腐蚀性最高，在氟存在的情况下，Vitallium2000合金的耐腐蚀性相对较好，但是3种金属在高浓度氟存在下都发生严重腐蚀，提醒临床上在口内有这3种金属修复体的患者尽量不使用高氟制品，不要长期饮用浓茶；经常接触低氟制品或饮茶的患者可选择高钴铬钼合金。

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