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为评估牙科树脂复合材料对环境光敏感性,研究人员对比 ISO 4049 与 FTIR 光谱法,发现 FTIR 在检测早期聚合缺乏敏感性。
在牙科治疗中,树脂复合材料是常用的直接修复材料,它能通过光引发剂在蓝光照射下发生自由基聚合反应从而固化,帮助医生在合适时间塑形和固化修复体。然而,环境光(如室内照明、牙科手术灯)可能会使树脂复合材料过早聚合,缩短工作时间,影响材料的操作性能和修复体的最终质量,尤其是边缘适应性。而且目前对现代树脂复合材料在环境光下的工作时间评估研究较少,且缺乏标准化、敏感的评估方法。在此背景下,来自克罗地亚萨格勒布大学牙医学院、瑞士苏黎世大学等机构的研究人员开展了相关研究,其成果发表在《Scientific Reports》上。
研究人员旨在探究实时 FTIR 光谱测量评估牙科复合材料对环境光敏感性的适用性,并与 ISO 4049 标准方法测量的工作时间进行比较。
研究人员采用了以下关键技术方法:一是依据 ISO 4049 协议,将复合材料样本暴露在模拟环境光下,通过手动按压和剪切样本,观察其宏观特征来判断是否发生过早聚合;二是运用 FTIR 光谱法,在样本暴露于模拟光时,以特定速率采集光谱,通过分析甲基丙烯酸酯 C=C 键的转化程度来监测聚合反应进程。
研究结果如下:
- 工作时间的影响因素:所有研究的复合材料都超过了 ISO 4049 规定的 60s 最低工作时间,但不同材料和评估方法得到的工作时间存在显著差异。除 Ecosite 外,ISO 4049 和 FTIR 两种方法测定的工作时间有明显不同。部分材料用 FTIR 测定的工作时间不受层厚(0.1mm 或 0.2mm)影响,而 Admira Fusion x-tra、Filtek One Bulk Fill 和 OmniChroma 这三种材料在 0.1mm 层厚时,FTIR 测定的工作时间明显更短。
- 两种方法的差异比较:多数情况下(8 种材料中的 5 种),FTIR 法比 ISO 4049 法高估了工作时间,不同材料高估程度不同;另外 3 种材料则出现 FTIR 法低估工作时间的情况,但低估程度不如高估明显。
- 相关性分析:Pearson 相关性分析显示,ISO 4049 和 FTIR 测定的工作时间之间存在中度相关性。使用 0.1mm 厚层的 FTIR 方法比 0.2mm 厚层的相关性更好,不过不同材料与理想的完全一致情况(y=x)存在偏差。
在讨论部分,研究人员指出,不同材料具有独特的成分和特性,这会影响其对环境光的敏感性和工作时间。当前 ISO 4049 测试协议中模拟环境光的照度存在争议,但本研究仍采用其推荐的 8000lx。研究发现 ISO 4049 法在检测早期聚合方面似乎更敏感,这可能与两种方法所用样本的几何形状差异有关。FTIR 虽能从分子层面详细分析聚合过程,但在检测环境光引发的早期聚合变化上存在局限性。未来研究可进一步探究定制树脂复合材料,以及更薄样本对 FTIR 法敏感性的影响,还有环境光部分固化对树脂复合材料机械性能的影响。
综上所述,该研究表明,虽然 FTIR 光谱法能从分子层面深入了解牙科树脂复合材料的聚合过程,但在检测环境光引发的过早聚合方面,其敏感性不如 ISO 4049 标准。研究结果为评估牙科树脂复合材料的环境光敏感性提供了参考,也强调了建立标准化、敏感评估方法的必要性,有助于推动现代牙科材料的发展和临床应用。