粘接强度不足是制约口腔粘接修复体临床应用的主要难题。硅烷偶联剂能有效改善界面粘接强度,同时避免了修复体表面结构破坏、适合性降低等问题。而目前牙科硅烷偶联剂成分单一,分子结构简单,化学偶联效能不高,制约了口腔粘接技术的发展。本项目拟借鉴高分子化学最新研究进展和相对成熟的技术,针对牙科学粘接的特点,首次设计、合成多种牙科专用长链增韧型硅烷分子,以其对多种牙科陶瓷、合金等修复体与树脂材料的粘接促进作用为基本依据,筛选出数种高效硅烷分子;采用分析化学手段,全面测试新型长链硅烷分子的各项理化性能;探讨不同碳链长度及相关官能团对牙科修复体粘接强度的影响;研究长链硅烷分子对粘接界面收缩应力的影响,阐明其在牙科粘接修复中的增韧机制;采用含酸性官能团的功能单体偶联剂催化长链硅烷分子的水解,进一步提高其偶联效能并扩大应用范围;测试新型偶联剂的生物相容性,为长链增韧型硅烷分子在牙科材料领域的应用奠定基础。
silane coupling agent;organic synthesis;ceramic bonding;all ceramic restoration;shear bond strength
瓷与树脂之间良好、持久的结合是粘接修复成功的关键,修复体表面处理是提高粘接界面强度的有效途径,包括机械粗化处理和无机物表面化学改性。在化学改性中,硅烷偶联剂能够有效改善界面粘接强度。然而,目前口腔粘接修复领域所使用的硅烷偶联剂大多以γ-MPS为主要功能成分,难以与修复体表面产生理想的化学结合,且受口腔环境影响,作用效果不够持久。本研究借鉴高分子化学与材料学的最新研究进展和相对成熟的技术,依据口腔粘接修复的特点与要求,设计、合成新型长链硅烷分子并开展相关应用基础研究。 第一部分主要研究内容及结果包括①经硅氢加成、醇解、酯化三步反应合成含甲基丙烯酸基团的长链硅烷分子;产物化学表征证实获得了设计目标产物。②变更了合成前体,通过硅氢加成与酯化反应两步反应合成了长链硅烷分子;产物化学表征证实合成路径可行;二步法合成反应条件温和易控制,操作方便,污染危害小。③比较了不同反应条件对产物结构及产率的影响,发现硅氢加成反应的时间和加料方式对产物的结构、组成无明显影响;温度对甲基丙烯酰氯与烯醇酯化反应的产物浓度与产率均有一定影响;推荐采取合成前体缓慢滴加的方式,在20-25℃室温条件下进行硅氢加成反应30分钟、85℃进行酯化反应2小时。在合成新型分子的基础上,对其相关性能进行初步评估,并对其在瓷-树脂粘接界面的作用机理进行初步分析。 第二部分主要研究内容及结果包括①系统比较了不同材质和不同粘接面积的粘接体制成的剪切粘接试件,发现弹性模量高的粘接体能够获得较高的剪切强度测试值;粘接强度测试前,应根据研究对象与目的选择适宜的样本材质与粘接面积。②证实新型长链硅烷分子对瓷-树脂粘接强度有增强作用,尤其是粘接耐久性显著提高;随硅烷浓度增加,偶联效果逐渐增强;但当浓度达到4%质量浓度时,粘接强度增加不明显且在部分实验组出现下降。③用分析化学手段分析新型硅烷的作用机理,综合ATR-FTIR与XPS分析结果,可知新型硅烷分子能够与瓷表面形成化学结合。④测试了新型长链硅烷对全瓷表面性能的影响,证实其能够显著改善无机物表面的润湿性;当硅烷浓度过高时,可能在无机物表面形成硅氧烷膜而导致粘接强度降低。新型长链硅烷宜配制成2~4%的乙醇溶液用作齿科含硅全瓷材料的表面处理。 综上所述,本课题的完成为新型牙科长链硅烷偶联剂在口腔粘接修复中的应用提供了较好的物质基础和理论基础。