前言
自从1965年Newman首次将环氧树脂粘接技术用于粘接正畸附件以来[1]，因其方便、高效而得以迅速普及并被广泛引入口腔正畸固定矫治技术中。正畸粘接剂也随之快速发展起来，目前已有多种成分、多种固化方式的正畸粘接剂供临床医师选择使用。但是在固定正畸矫治过程中，由于矫治周期长，以及托槽、钢丝、结扎丝及其他正畸附件的影响，造成牙齿，特别是托槽周围牙面不易清洁。所以在接受正畸治疗的病人中普遍存在着一种因口腔卫生不良而造成的牙釉质脱矿表现—釉白斑，严重者还可发展成早期釉质龋。因此，如何预防矫治过程中的釉质脱矿一直是当代正畸临床医生十分关注并正致力于研究攻克的热门问题之一。随着氟化物防龋研究的进展，其防龋机理基本阐明，防龋的效果也得到了公认。因此，近二十年来国外正畸学者尝试了诸如使用氟化泡沫、局部涂氟、应用氟保护漆等多种将氟离子应用于正畸矫正过程中的方法以预防釉质脱矿。虽然这些方法都被证明能不同程度地减少正畸矫治过程中的釉质脱矿，但是也都存在着增加椅旁操作时间、患者依从性差等不利因素，因此未能广泛推广和应用。鉴于釉质脱矿严重的区域主要表现于被粘接托槽的周边，与粘接范围及技术密切相关。如果能在粘接剂中加入可以长期缓释出氟离子的氟化物，以达到预防托槽粘接区周边釉质脱矿的效果，无疑是一种简便而有效的方法。1983年，Rawls 和 Zimmerman首次成功研制出一种具有较稳定氟离子缓释性能的牙体修复用复合树脂[2]，并证明其具有预防修复体周围牙釉质脱矿的作用[3]。随后，Sansing、 Rawls、Shaye 等[4]将这种复合树脂与一般正畸粘接剂进行了粘接强度的比较研究，结果没有显著差异。从此，研制开发具有氟缓释能力的正畸粘接剂（Fluoride Releasing Adhesive, FRA）开始成为正畸医师和口腔材料制造商共同关心的问题。1989年，Underwood, Rawls 等[5]首次公开发表论文，对FRA在正畸临床应用中减少釉质脱矿的实际效果进行了评价，结果表明FRA能有效减少托槽周围釉质脱矿。至今，国外已研制开发出数种拥有注册商标的FRA，如VP862、Rely-a-bond、Sequence、Light Bond、FluoEver OBA等，并且已将它们试用于正畸临床。国外目前关于FRA的研究仍主要集中在FRA的粘接强度、FRA缓释氟离子的性能以及预防釉质脱矿的效果几个方面。随着这些研究的深入及临床上的试用，目前认为FRA粘接强度较高，氟离子释放较适量、稳定，可以在一定程度上预防和减少釉质脱矿。而且因为FRA使用方便，不需额外占用椅旁操作时间，也不需要患者的配合等原因，其作为一种有效的防龋正畸粘接剂正越来越受到正畸医生和患者的欢迎。
近二十年来，固定矫治器技术已成为我国正畸治疗的主流技术方法。虽然我国目前已有国产的性能稳定的普通口腔正畸粘接材料应用于正畸临床，但是尚未见到关于FRA的研制开发报道，而国外进口此类材料价格昂贵，我国患者难以承受。为此我们与四川大学化学学院经过近三年的合作研究，在系统地查阅国内外文献的基础上，两年多来共进行了数百次高分子化合物合成及检验实验，终于联合研制开发出了一种FRA，暂命名为Fluo-HX.。目前，我们已初步探索出Fluo-HX中拥有自主知识产权的有机氟源成分的实验室合成途径，初步完成Fluo-HX 配方的筛选以及建立了一套简便有效的测试方法，为今后该项目的进一步深入研究及市场化打下了坚实的基础。
二、现阶段Fluo-HX 的组成及配方
Fluo-HX 粘接剂由酸蚀剂、釉质涂剂和氟缓释粘接剂组成。其中酸蚀剂采用37%的磷酸配制而成；釉质涂剂由改性甲基丙烯酸酯、4-甲基丙烯酰氧乙基偏苯三酸酯（4-META）粘接性偶联剂、活性稀释剂和引发剂配制成A、B两组分的液剂；氟缓释粘接剂由PMMA树脂、MMA树脂、4-甲基丙烯酰氧乙基偏苯三酸酯（4-META）粘接性偶联剂、硅烷化二氧化硅、高分子离子缔合型含氟配合物（有机氟源）、活性稀释剂、促进剂和引发剂配制成A、B两组分的粉液剂型。
三、今后的研究方向
1、剂型方面：从临床反馈回来的信息显示：操作方便、粘接力强的非调和单糊剂型正畸粘接剂将成为正畸医师的首选。因此，我们研制的Fluo-HX 也必须顺应这个趋势，将剂型改为非调和单糊剂型，这将是我们下一步工作的重点。
2、氟源方面：我们还将进一步延长对Fluo-HX 释放氟离子时间的考察，在现有基础上进一步改进有机氟源。
3、理化性能及生物适应性：当各方面工作都已基本完成后，我们将按照国家《牙科学牙釉质粘合树脂》行业标准YY 0269-1995的要求对Fluo-HX 进行各项理化性能及生物适应性测试。达到标准后，我们将对Fluo-HX的粘接性能及防止釉质脱矿性能进行临床在体实验。
4、产品开发：全部性能合格后，我们将把Fluo-HX中的关键成分—有机氟源申请专利，并寻找合作企业，以技术入股的形式将Fluo-HX 正式推向市场。
参考文献
1.Graber TM, Vanardall RL. Orthodontics-Current Principles and Techniques.St.louis: Mosby, 1994
2.Rawls HR, Zimmerman BF. Fluoride-exchanging resins for caries protection. Caries Res, 1983,17:32-43
3.Benton JB, Zimmerman BF, Rawls HR, Turpin-Mair JS. Enamel fluoride uptake from an experimental anion exchanging resin [Abstract 919]. J Dent Res, 1983,62:271
4.Sansing WJ, Rawls HR, Shaye R. Evaluation of a caries-protective resin for orthodontic direct bonding [unpublished]. New Orleans: Louisiana State University School of Dentistry, 1983
5.Underwood ML, Rawls HR. Clinical evaluation of fluoride-exchanging resin as an Orthodontic adhesive. Am J Orthod Dentofac Orthop, 1989,96:93
第一部分 Fluo-HX与一般正畸粘接剂粘接性能的比较研究
前言
作为一种正畸粘接剂，树脂型氟离子缓释正畸粘接剂最基本的要求首先是粘接强度应能够满足临床的需要。而粘接性能的研究主要集中在测试材料的粘接抗张强度（Tensile Bond Strength, TBS）和粘接抗剪强度（Shear Bond Strength, SBS）。本研究采用我们研制的树脂型氟离子缓释正畸粘接剂Fluo-HX和目前我科临床常用的两种正畸粘接剂，在模拟临床应用的离体实验条件下，比较了三种粘接剂在牛牙釉质和金属托槽之间的粘接抗张强度和粘接抗剪强度，以了解：①、Fluo-HX与目前临床常用的正畸粘接剂之间粘接强度有无明显差异，粘接强度是否能够满足临床的需要；②、随着Fluo-HX中氟离子的缓慢释放，Fluo-HX的粘接强度是否会受到影响。
一、材料和方法
1.1 材料
1.1.1粘接剂 实验用的三种正畸粘接剂见表1。
表1 实验用的3种正畸粘接剂 粘接剂固化方式研制单位Fluo-HX调和四川大学口腔医学院、化学学院化学固化京津调和天津合成材料研究所化学固化TF非调和原华西医大口腔材料研究室化学固化 1.1.2 离体牛牙 选取无龋的离体牛上中切牙，用水砂纸打磨唇面以制备出平滑的牙釉质粘接面，蒸馏水清洗吹干后用37%磷酸酸蚀牙面1min，再用蒸馏水清洗吹干备用。
1.1.3 托槽 选取清洁、干燥的标准方丝弓上中切牙托槽（杭州新亚公司），托槽底面为槽沟固位型。事先栓结不锈钢丝以便加力测试。
1.1.4 主要实验仪器LJ500型拉力试验机（吴忠微型试验机厂生产）。
1.2 方法
1.2.1 实验分组 每种粘接剂随机粘接50个试件，完成粘接后分为5组，每组试件10个，分别放入37℃，相对湿度100%rh环境中5min, 37℃水中1h，24h，1月和3月，取出测试TBS和SBS，各测5个。
1.2.2 粘接抗张强度的测试 在温度22±2℃，相对湿度55±5%rh环境中，分别按每种粘接剂的使用说明完成粘接，按实验条件分组。最后在常温环境条件下[1]，用LJ500型拉力试验机以10mm/min的拉伸速度对粘接试件持续施加拉力，记录试件破坏时的最大拉力。根据托槽的底面积和破坏拉力，计算粘接抗张强度, 单位Mpa。
1.2.3 粘接抗剪强度的测试 取材、粘接、分组、环境条件等均与1.2.2步骤相同。测试时以10mm/min的拉伸速度对粘接试件持续施加剪切力。根据托槽的底面积和破坏剪切力，计算粘接抗剪强度, 单位Mpa。
1.2.4 统计方法 用SPSS 8.0统计软件进行统计学处理，先用单因素方差分析比较总体均数，再用q检验作两两比较，α取0.05。
二、结 果
2.1 三种粘接剂的TBS测试结果见表2： 在粘接完成5分钟时，TF粘接剂粘接抗张强度显著低于Fluo-HX和京津粘接剂（P<0.05），后两者之间没有统计学差异(P>0.05)；粘接完成1小时、24小时、1月、3月时，三种粘接剂之间粘接抗张强度没有统计学差异(P>0.05)。 2.2 三种粘接剂的SBS测试结果见表3: 在粘接完成5分钟时，TF粘接剂粘接抗剪强度显著低于Fluo-HX和京津粘接剂（P<0.05），后两者之间没有统计学差异(P>0.05)；粘接完成1小时、24小时、1月、3月时，三种粘接剂之间粘接抗剪强度没有统计学差异(P>0.05)。
表二 三种粘接剂的TBS（Mpa） 粘接剂 浸水时间 5min (均数±标准差)1h (均数±标准差)24h (均数±标准差)1月 (均数±标准差)3月 (均数±标准差)Fluo-HX（n=5）5.06±0.505.89±0.897.62±0.647.66±0.707.62±0.63京津 (n=5)5.41±0.456.44±0.847.54±0.597.73±0.817.64±0.82TF (n=5)3.03±0.325.97±0.457.26±0.627.63±0.668.39±0.58F45.0982.2540.4840.0252.044PP<0.05P>0.05P>0.05P>0.05P>0.05 表三 三种粘接剂的SBS（Mpa） 粘接剂 浸水时间 5min (均数±标准差)1h (均数±标准差)24h (均数±标准差)1月 (均数±标准差)3月 (均数±标准差)Fluo-HX（n=5）13.23±1.3014.28±1.1315.71±2.4015.85±2.3616.38±1.72京津 (n=5)13.73±1.7214.64±1.6615.06±1.8715.21±1.4314.95±1.65TF (n=5)10.17±1.5213.36±1.1715.21±2.0716.15±1.8616.08±1.32F4.9551.1840.1130.4721.139PP<0.05P>0.05P>0.05P>0.05P>0.05 三、讨论
在口腔正畸固定矫治技术中，正畸托槽是将矫治力传递至牙齿，使其产生正畸医师所期望的牙移动的关键传力装置。因此，托槽粘接是否牢靠在很大程度上影响到正畸治疗的最终结果。在长时间的正畸矫治过程中，粘接的托槽将受到正畸矫治力和口腔咀嚼力的作用。从力学角度分析，对牙釉质—托槽粘接界面的拉应力主要由正畸矫治弓丝等弹性元件的水平向形变产生，而对牙釉质—托槽粘接界面的剪切应力则由咀嚼力和正畸牵引及弓丝垂直向形变共同产生。一种能满足临床需要的正畸粘接剂应该同时达到一定指标的粘接抗张强度和粘接抗剪强度的要求，才能保证正畸托槽的粘接稳定牢固。那么在离体实验的条件下，正畸粘接剂究竟应达到多大的粘接抗张和抗剪强度才能够满足临床需要呢？研究表明[2，3、4]，人的咀嚼力传递到托槽上平均为44~118N，而最大的正畸矫治力不超过15N。通过压强计算公式P=F/S分析换算，其中P为压强（即粘接抗张强度和粘接抗剪强度），F为拉力或剪切力，S为托槽底面积，同时考虑到不同正畸托槽、附件的粘接面积，以及矫治结束后易于去除等因素，经计算可以得出，一般情况下（无严重深复合、反合及锁合，出现这些情况时往往需要辅以咬合板方可粘接），正畸托槽所需的最大粘接抗张强度一般为6~8Mpa，最大粘接抗剪强度为14~16 Mpa。
从表2、表3的结果可以看出，Fluo-HX和京津粘接剂在粘接完成5分钟时，粘接抗张强度和粘接抗剪强度就足以达到临床要求，此后仍有少量上升，24小时后达到稳定值且长期保持。而TF粘接剂在粘接完成5分钟时，粘接抗张强度和粘接抗剪强度都低于Fluo-HX和京津粘接剂，但是也能够满足一般情况下的正畸粘接强度要求。1小时后TF粘接剂粘接强度显著上升，与Fluo-HX和京津粘接剂无明显差异，24小时以后达到稳定值且长期保持。出现这种结果的原因与不同粘接剂的固化特性有关。TF粘接剂属于非调和型粘接剂，引发剂一般位于液剂中，所以其固化反应的完全程度依赖于糊液接触后两者的充分扩散和渗透，这一过程较之调和型粘接剂相对较长，Yamada[3]等对Right-On,Lee Cleanse & BondⅡ等非调和型粘接剂的研究也证明了这一点。Fluo-HX和京津粘接剂均属于调和型化学固化粘接剂，它们的两组分在粘接前已得到充分混合，在口腔环境中很快完全固化，从而迅速达到较高的强度。这也提示我们在临床上使用非调和型粘接剂时，糊剂层应薄匀，使糊液接触后能充分扩散和渗透，以利于粘接剂迅速固化。同时在粘接最初完成时，因其粘接强度较低，故加力应适当，避免托槽脱落。
目前有关牙釉质的粘接理论认为[5]，牙釉质粘接的三种方式为：机械嵌合、物理吸附和化学结合。机械嵌合是目前能达到的对牙釉质粘接的主要作用方式，但不是最佳方式，而最理想的结合方式应是粘接剂与牙釉质形成稳固的化学键，即产生化学性结合。但是这种结合要求粘接剂分子中含有能与羟基磷灰石反应形成稳定化学键的基团或原子，且粘接剂能在牙面充分浸润铺展并与羟基磷灰石分子达到足够近的距离[以埃（Ao）为单位]，两者分子中的原子间才会发生电荷转移或异性电荷吸引而形成化学键。因此到目前为止，还没有一种釉质粘接剂能产生这种化学性的结合。在我们目前采用的Fluo-HX釉质涂剂和粘接剂中，均含有4-甲基丙烯酰氧乙基偏苯三酸酯（4-META）这一成分，它的加入可望对牙釉质和正畸托槽的粘接起到重要的作用。首先，在与牙釉质粘接时，含4-META的釉质涂剂能浸入酸蚀过的釉质表层内部深处而固化，且在釉质中固化树脂的尾部呈开放状，从而能进一步发挥机械嵌合的作用。同时4-META单体的偏苯三酸酐功能基团的极性不仅能与牙釉质中的羟基磷灰石产生定向的分子间结合力形成氢键，从而增加与牙釉质之间的粘接力，而且还能与金属表面的氧化膜产生定向配位键的分子间结合力形成氢键，从而增强托槽与牙釉质的粘接.这种氢键之间的作用力属于一种物理性吸附,可以增强粘接剂对釉质的粘接力。因此有研究表明，随着牙釉质粘接剂中4-META含量的增加，粘接剂对牙釉质的粘接强度也随之增加[6]。
Fluo-HX作为一种能够缓慢释放氟离子的树脂型粘接剂，氟离子的释放会不会影响到粘接剂的机械强度从而降低粘接强度呢？从表2和表3的结果我们可以看出，Fluo-HX的粘接强度在粘接完成5分钟后就达到较高强度。24小时后达到稳定值，此后在为期3个月的实验时间内保持稳定。由此可以看出，至少在三个月的时间内，Fluo-HX的粘接强度没有由于氟离子的释放而降低，也就是说，氟离子的释放对于Fluo-HX的粘接强度没有影响。这与Ella[7] 等的研究结果相同。从理论上分析，我们在Fluo-HX中采用的有机氟源为高分子离子缔合型含氟配合物（具体组成及结构式见论文二），这种化合物一方面具有可以参与聚合的不饱和双键，从而能与粘接剂中的PMMA树脂、MMA树脂、4-META等发生共聚结合，形成网状聚合物；另一方面它还以离子缔合型配合物的形式在侧链上结合了一种含氟离子的配位化合物，而后者可在水溶液或唾液中逐步离解出氟离子，从而发挥氟离子缓释的作用。这种以离子缔合型配合物的形式结合的含氟离子的配位化合物并不参与树脂单体的聚合，且由于配位化合物的相对稳定性，也不会与聚合物中的其他成分发生化学结合，处于一种相对“自由”的状态。当Fluo-HX固化后处于水溶液或唾液环境中时，其中的氟离子逐步离解从而释放出来（具体释放原理见论文二）。因此氟离子的释放对于聚合物的机械性能不会产生不利的影响，从而对Fluo-HX的粘接强度也没有不利的影响。当然，由于时间关系，我们对粘接强度的考察只进行了3个月，氟离子的释放量较少(见论文二)，随着氟离子的进一步释放，Fluo-HX的粘接强度会不会发生变化，我们将在今后的长期实验中继续观察。
四、结论
1、在模拟临床应用的离体实验条件下，Fluo-HX与京津釉质粘接剂在为期共3个月的各个检测时点上，其粘接抗张强度和粘接抗剪强度均无显著差异；Fluo-HX在粘接完成初始阶段其粘接抗张强度和粘接抗剪强度显著高于TF粘接剂，1小时后，与TF粘接剂之间无显著差异。因此可以认为，Fluo-HX与目前临床上使用的国产正畸粘接剂（包括调和型或非调和型）之间，粘接强度没有差异，Fluo-HX可以达到临床使用的粘接强度要求。
2、在3个月的时间内，Fluo-HX中氟离子的释放没有对Fluo-HX的粘接强度产生不利的影响。
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