Effects of different surface treatments and binders on the bonding strength of zirconia crowns

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2017.34.008

Abstract

Abstract:

BACKGROUND: Zirconia all-ceramic restorations have been widely used in the repair of various complicated dental or dentition defects. Considering its surface chemical inertness, zirconia bonding is extremely crucial for the clinical practice of zirconia all-ceramic restorations. Currently, there are a variety of clinically selectable bonding materials and surface treatments for dental restorations.

OBJECTIVE: To study the effects of different surface treatments and binders on the bonding performance of zirconia.

METHODS: Zirconia tiles with different diameters were made and randomly divided into 16 groups (n=30 per group). Super-Bond C & B, polycarboxylic acid zinc binder, Panavia F resin cements and Fuji I of glass ionomer cements were selected. The surface of zirconia was treated by four different methods, including grinding, sand blasting, silane treatment and sand blasting plus silane treatment. Zirconia tiles were bonded by different binders, placed into static distilled at 37 ℃ for 24 hours, and then the shear bond strength was detected using a universal testing machine.

RESULTS AND CONCLUSION: (1) With the use of the same binder, four surface treatments showed different effects on the bonding strength (P < 0.05), and the strongest bonding strength appeared after sandblasting plus silane treatment on the zirconia surface. (2) With the use of the same surface treatment, different binders showed different effects on the bonding strength (P < 0.05). Super-Bond C & B binder exhibited the best bonding effect, followed by Panavia F resin cements and Fuji I of glass ionomer cements, and polycarboxylic acid zinc binder showed the worst bonding effect. To conclude, these four surface treatments can all enhance the bonding strength to a certain extent, and Super-Bond C & B binder with sandblasting and silane treatment can achieve the highest bonding strength on the zirconia surface.

中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性；组织工程

Key words: Dental Porcelain, Zirconium, Oxides, Dental Bonding, Shear Strength, Tissue Engineering

CLC Number:

R318

Qin Jing-jie, Zheng Xiang-yu, Li Rui.

Effects of different surface treatments and binders on the bonding strength of zirconia crowns

[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2017, 21(34): 5455-5458.

Figures/Tables 1

2.1 同种粘结剂对氧化锆的粘结效果使用同种粘结剂进行粘结，采用打磨粗化、喷砂、硅烷化、先喷砂后硅烷化4种表面处理方式，对氧化锆粘结强度的影响有所不同，差异有显著性意义(P < 0.05)，见表1。使用Super-Bond C & B进行粘结时，先喷砂后硅烷化、硅烷化、喷砂、打磨粗化的剪切粘结强度平均为37.78，32.17，24.13，21.76 MPa，先喷砂后硅烷化的表面处理方式剪切粘结强度最强，单纯使用打磨粗化的表面处理方式得到的剪切粘结强度最低，两者差异有显著性意义(P < 0.05)。实验结果显示无论是否进行喷砂处理，使用硅烷化后的剪切粘结强度均有显著性增强，显示出使用硅烷偶联剂对Super-Bond C & B与氧化锆粘结强度的提升效果较为明显。使用聚羧酸锌进行粘结时，先喷砂后硅烷化、硅烷化、喷砂、打磨粗化的剪切粘结强度平均为5.64，4.78，3.42，2.79 MPa，先喷砂后硅烷化的表面处理方式剪切粘结强度最强，打磨粗化的表面处理方式剪切粘结强度最差，但差异无显著性意义(P > 0.05)。此结果表明对氧化锆进行表面处理不能有效改善或影响聚羧酸锌水门汀的粘结效果。最高和最低的剪切粘结强度相比较仅仅相差大约3 MPa。使用Panavia F进行粘结时，先喷砂后硅烷化、硅烷化、喷砂、打磨粗化的剪切粘结强度分别为30.45，27.37，17.65，5.78 MPa，先喷砂后硅烷化的表面处理方式剪切粘结强度最强，打磨粗化的表面处理方式剪切粘结强度最差。此实验组数据的改变趋势与Super-Bond C & B实验组相似，硅烷偶联剂的使用也明显的提升了Panavia F与氧化锆的粘结强度。使用硅烷偶联剂的两组与未使用组相比有显著性提高(P < 0.05)。喷砂结合硅烷化组得到的剪切粘结强度是单纯使用喷砂处理组数据的2倍。使用富士Ⅰ玻璃离子粘结剂进行粘结时，先喷砂后硅烷化、硅烷化、喷砂、打磨粗化的剪切粘结强度分别为29.12，25.33，16.78，4.93 MPa，先喷砂后硅烷化的表面处理方式剪切粘结强度最强，打磨粗化的表面处理方式剪切粘结强度最差。与Super-Bond C & B和Panavia F实验组相似，使用硅烷偶联剂能够有效提高氧化锆与粘结剂之间的剪切粘结强度。 2.2 不同粘结剂对氧化锆的粘结效果使用不同粘结剂进行粘结，采用同种表面处理方式，对氧化锆粘结强度的影响有所不同，差异有显著性意义(P < 0.05)。对氧化锆表面进行打磨粗化表面处理方式时，Super-Bond C & B、聚羧酸锌粘结剂、Panavia F树脂水门汀和富士Ⅰ玻璃离子粘结剂4种粘结剂对氧化锆的剪切粘结强度分别为21.76，2.79，5.78，4.93 MPa。Super-Bond C & B对氧化锆表面粘结强度最高，聚羧酸锌得到了最低的表面粘结强度。Super-Bond C & B得到的粘结强度明显高于其他实验组。对氧化锆表面进行喷砂表面处理方式时，Super-Bond C & B、聚羧酸锌粘结剂、Panavia F树脂水门汀和富士Ⅰ玻璃离子粘结剂4种粘结剂对氧化锆的剪切粘结强度分别为24.13，3.42，17.65，16.78 MPa。Super-Bond C & B对氧化锆表面粘结强度最高，聚羧酸锌对氧化锆表面粘结强度最低。Panavia F树脂水门汀和富士Ⅰ玻璃离子粘结剂的粘结强度与打磨粗化处理方式比较有明显提高(P < 0.05)。Super-Bond C & B实验组虽然得到了最高的粘结强度，但与这两组相比差异无显著性意义。对氧化锆表面进行硅烷化表面处理方式时，Super-Bond C & B、聚羧酸锌粘结剂、Panavia F树脂水门汀和富士Ⅰ玻璃离子粘结剂4种粘结剂对氧化锆的剪切粘结强度分别为32.17、4.78、27.37、25.33 MPa，Super-Bond C & B对氧化锆表面粘结强度最高，聚羧酸锌对氧化锆表面粘结强度仍未有明显提高。对氧化锆表面进行喷砂后硅烷化表面处理方式时，Super-Bond C & B、聚羧酸锌粘结剂、Panavia F树脂水门汀和富士Ⅰ玻璃离子粘结剂4种粘结剂对氧化锆的剪切粘结强度分别为37.78、5.64、30.45、29.12 MPa，Super-Bond C & B实验组得到了最高的粘结强度，聚羧酸锌对氧化锆表面粘结强度未有明显提高。对氧化锆表面进行同种方式处理时，使用不同粘结剂对氧化锆的粘结强度不同，Super-Bond C & B的粘结力最强，其次为Panavia F树脂水门汀和富士Ⅰ玻璃离子粘结剂，聚羧酸锌粘结剂粘结效果最差。不同表面处理方式对聚羧酸锌水门汀与氧化锆粘结强度未有明显效果。 "

References

[1]钟恬,胡道勇,江燕,等. 5 种表面处理对氧化锆瓷与自粘接树脂水门汀间粘接强度的影响[J]. 实用口腔医学杂志, 2013, 29(1): 31-35.

[2]钟瑾,赵莉,王晓东,等. 3 种粘接材料与氧化锆陶瓷粘接抗剪切强度的比较[J]. 广东牙病防治,2013,21(8):397-400.

[3]张磊,胡书海. 氧化锆全瓷冠粘结方法的研究进展[J]. 大连医科大学学报,2010,32(2):215-218.

[4]徐雄均,卢惠冰,李思萍,等. 三种树脂粘接剂对氧化锆陶瓷粘接剪切强度的影响[J]. 临床医学工程, 2013,20(10):1218-1219.

[5]吴文桢,张昀,张卫平,等. CAD/CAM 二氧化锆全瓷冠在口腔修复中的应用 [J]. 卫生职业教育,2014,32(1):151-152.

[6]孙凤,张桂荣,张峰,等. CAD/CAM 氧化锆全瓷在口腔修复领域的应用[J]. 上海口腔医学,2006,15(4):337-344.

[7]杜桥,牛光良. 氧化锆的表面粗化和改性[J]. 国际口腔医学杂志, 2015,42(1):97-101.

[8]龙红月. 氧化锆全瓷冠修复的临床应用研究[J]. 中国美容医学, 2008,17(11):1656-1658.

[9]柳红芹, 朱国威. CAD/CAM 氧化锆全瓷冠在口腔修复领域中的应用研究[J]. 遵义医学院学报, 2011, 34(2): 190-193.

[10]刘振海,张振庭,高卫民,等. 不同表面处理和不同粘结剂对氧化锆粘结强度的影响[J]. 北京口腔医学,2012,20(2): 61-63.

[11]林艺华,宋晓萌,张玮. 3 种树脂加强型玻璃离子与氧化锆陶瓷粘接性能的研究[J]. 国际口腔医学杂志,2013,40(3):305-308.

[12]李红霞,杜斌,刘劭晨,等. 不同表面处理方式对氧化锆与树脂水门汀粘接强度的影响[J]. 口腔颌面修复学杂志, 2015,16(2): 101-104.

[13]纪忠海. 不同表面处理方式对氧化锆与树脂水门汀粘接强度的影响研究[J]. 中国医药指南, 2015, 13(31): 36.

[14]刘振海,徐小川,高卫民,等.不同粘接剂及表面处理对氧化锆的粘接强度的影响[J].口腔颌面修复学杂志,2016,17(3):152-155.

[15]陈珍香,罗和平,江燕,等. 不同表面处理和不同粘结剂对氧化锆粘结强度的影响[J]. 当代医学,2015,21(33):155-156.

[16]陈启林,李娟,严艳,等. 不同粘接材料及表面处理方法对瓷与托槽粘结强度的影响[J]. 临床口腔医学杂志,2015,31(1): 6-9.

[17]陈晨,谢海峰,宋鑫,等. 氧化锆处理剂和自粘接树脂水门汀对氧化锆陶瓷粘接的效果评价[J]. 华西口腔医学杂志, 2013, 31(5): 500-503.

[18]高卫民, 刘振海, 张振庭, 等. 喷砂对不同粘接剂与氧化锆粘接强度的影响[J]. 北京口腔医学, 2007, 15(5): 245-247.

[19]Saka M, Yuzugullu B. Bond strength of veneer ceramic and zirconia cores with different surface modifications after microwave sintering. J Adv Prosthodont. 2013;5(4):485-493.

[20]Ozcan M, Vallittu PK. Effect of surface conditioning methods on the bond strength of luting cement to ceramics. Dent Mater. 2003;19(8):725-731.

[21]Kitayama S, Nikaido T, Takahashi R, et al. Effect of primer treatment on bonding of resin cements to zirconia ceramic. Dent Mater. 2010;26(5):426-432.

[22]Aboushelib MN, Kleverlaan CJ, Feilzer AJ. Selective infiltration-etching technique for a strong and durable bond of resin cements to zirconia-based materials. J Prosthet Dent. 2007;98(5):379-388.

[23]Lv P, Yang X, Jiang T. Influence of Hot-Etching Surface Treatment on Zirconia/Resin Shear Bond Strength. Materials (Basel). 2015;8(12):8087-8096.

[24]Kawai N, Lin J, Youmaru H, et al. Effects of three luting agents and cyclic impact loading on shear bond strengths to zirconia with tribochemical treatment. Journal of Dental Sciences. 2012;7(2): 118-124.

[25]Blatz MB, Sadan A, Kern M. Resin-ceramic bonding: a review of the literature. J Prosthet Dent. 2003;89(3):268-274.

[26]Atsu SS, Kilicarslan MA, Kucukesmen HC, et al. Effect of zirconium-oxide ceramic surface treatments on the bond strength to adhesive resin. J Prosthet Dent. 2006;95(6): 430-436.

[27]Tsuo Y, Yoshida K, Atsuta M. Effects of alumina-blasting and adhesive primers on bonding between resin luting agent and zirconia ceramics. Dent Mater J. 2006;25(4):669-674.

[28]Li R, Sun YC, Wang C, et al. Bonding of an opaque resin to silane-treated porcelain. Biomed Mater Eng. 2014;24(6): 2117-2125.

[29]Li R, Zhou H, Wei W, et al. Effects of Mechanical and Chemical Pretreatments of Zirconia or Fiber Posts on Resin Cement Bonding. PLoS One. 2015;10(6):e0129690.

[30]Li R, Sun C, Gao P. The effects of the macroscopic conditions of a ceramic primer with high bond durability in a silica-based ceramic. Materials Research Innovations. 2015; 19(S5): 1280-1284.

[31]邵龙泉,胡琛,孙挺,等. 表面处理方法及黏结剂种类影响氧化锆的剪切强度[J]. 中国组织工程研究, 2012, 16(8): 1435-1438.

[32]翁蓓军,李国强. 全瓷冠及其相关陶瓷粘接剂的研究与应用[J]. 中国组织工程研究,2011,15(29): 5449-5452.