光固化复合树脂已广泛应用于牙体治疗与修复领域,但其使用寿命仍然备受关注。一项调查数据显示,在英国需要再次干预治疗的复合树脂修复体比例如下:1年内有11%,3年内有20%,10年内达到50%。在美国,每年约有2亿颗牙齿被复合树脂充填修复,并且10年失败率达到50%,而继发龋仍是复合树脂修复体失败的主要原因之一。继发龋是由细菌及菌斑生物膜引起的慢性感染性疾病,它的发生发展受多种因素影响,并且各因素之间互相关联,其中包括复合树脂的聚合收缩、细菌及菌斑生物膜的聚集、牙本质-复合树脂粘接界面的降解(水解、酶解、机械降解)等。首先,细菌及菌斑生物膜在牙本质-复合树脂界面粘附和聚集,细菌(如变形链球菌)产生的酸性代谢产物(如乳酸),可引起牙体硬组织脱矿,并激活基质金属蛋白酶(Matrix metalloproteinases,MMPs),降解牙本质胶原纤维;此外,细菌代谢产生的一些酶类,也会降解牙本质胶原纤维,从而破坏牙本质粘接界面的完整性和耐久性。即便如此,仅存在细菌和细菌生物膜并不能保证继发龋的发生。研究发现,复合树脂修复体边缘缝隙中存在大量细菌,并且认为边缘缝隙也是继发龋发生的一个重要因素。即使临床操作规范,使复合树脂充填时与窝洞洞壁完全密合不存在边缘缝隙,但复合树脂聚合收缩应力、行使功能时的咬合应力以及由于牙体硬组织和复合树脂热膨胀系数不匹配引起的热应力,反复作用于牙本质-复合树脂的界面,会导致界面应力集中,从而导致粘接失败和修复体边缘缝隙;此外,混合层或粘接剂层的降解也会形成界面缝隙。一旦修复体边缘形成缝隙,便为细菌提供了更多的粘附位点,并且体外研究发现复合树脂修复体边缘细菌定植的最小缝隙约为15μm,修复体边缘龋损的严重程度与边缘缝隙的大小有关,一般修复体边缘缝隙大于50μm才有机会发生继发龋。值得注意的是,细菌生物膜及边缘缝隙同时存在也不一定发生继发龋,还存在其他诱导因素。因此,复合树脂受到的应力载荷不仅仅是简单的产生边缘缝隙或使缝隙超过临界值,还可以发挥泵送作用,将缝隙中陈旧的代谢产物泵出,同时将新鲜液体泵入,这一过程加速牙本质和粘接剂或复合树脂材料降解,同时为细菌提供了一个更容易定植和生存的环境。综上,继发龋的发生受多种因素相互影响,如何保证牙本质-复合树脂粘接界面良好的封闭效果,同时提高粘接界面的耐水解性、降低或消除界面承受的各种应力以及改善材料的抗菌性能等,对粘接界面的耐久性和稳定性及继发龋的预防有重要意义。本课题旨在研究聚氨酯(Polyurethane,PU)在牙本质-复合树脂界面中的应用及前景,制备了不同功能性PU,并进行了物理、化学、抗菌、预防微渗漏以及粘接强度的检测,阐述其可能的影响因素,以期为继发龋的预防提供有价值的思路和实验基础。在第2章中,采用溶液聚合法,通过调整不同比例的PU预聚物,制备了5组甲基丙烯酸酯改性的具有特殊弹性的疏水性PU,应用于牙本质(涂有粘接剂)-复合树脂之间。首先检测5组材料固化后的拉伸强度和断裂伸长率,由此筛选出力学性能较好的一组。然后选择商品粘接剂作为对照,进行双键转化率、吸水值/溶解值、静态水接触角、体外细胞毒性以及应用于复合树脂修复体系后的微拉伸强度和微渗漏的评估。结果表明:5组PU弹性层中,拉伸强度最大值为22.75 MPa,断裂伸长率最大值为112.09%。与商品粘接剂对照,结果显示PU弹性层的双键转化率较高、吸水值/溶解值较低、静态水接触角较大、体外细胞毒性二者无差别。与常规复合树脂粘接修复体系比较,应用PU弹性层的复合树脂修复体系的即刻微拉伸强度略低(p<0.05)或者无统计学差异,经冷热循环后,后者的微拉伸强度明显高于前者(p<0.05);并且冷热循环后的微渗漏深度后者明显小于前者(p<0.05)。在第3章中,对广谱抗菌剂三氯生(Triclosan,TCS)进行改性,获得三氯生衍生物(TCS-IH),赋予其可光固化的性质,加入第2章筛选出的PU弹性层体系中,最终获得抗菌性PU弹性层。调整加入的质量百分比(0wt%、1wt%、3wt%、5wt%),进行理化性能(热稳定性、双键转化率、吸水值/溶解值、静态水接触角等)、抗菌性能、体外细胞毒性以及微渗漏和微拉伸强度的评估。结果表明:除静态水接触角无明显差异,其他理化性能的结果数据均随着TCS-IH含量增加而降低;抗菌实验结果表明各实验材料均具有抗菌性,抗菌率大于90%,尤其3wt%和5wt%组抗菌率大于99%;体外细胞毒性实验结果显示各组无差别;微渗漏实验结果:与常规复合树脂粘接修复体系比较,应用抗菌性PU弹性层的体系几乎不发生微渗漏,但5wt%组修复体边缘发生轻度染色;综上,筛选出3wt%组进行微拉伸实验,结果表明,应用抗菌性PU弹性层后的即刻微拉伸强度降低(p<0.05),但冷热循环后微拉伸强度有增加的趋势。PU弹性层应用于牙本质(涂布有粘接剂)-复合树脂之间,既具有疏水性和抗菌效果,又可以吸收界面的各种应力,但牙体预备后暴露的牙本质表面和牙本质小管内水分的存在仍然影响粘接界面的稳定性。因此,在第4章中,通过调整原材料的分子量和投料比以及引入新的基团,采用溶液聚合法合成亲水性PU,并加入吸水剂、纳米羟基磷灰石等成分,最终获得光固化亲水性PU预处理剂,对牙体预备后暴露的牙本质小管进行即刻封闭。然后,对预处理剂进行吸水率、直径增大率、机械性能(表面硬度和拉伸强度)、体外细胞毒性以及微拉伸强度检测。结果表明:通过调整各成分间的比例,光固化亲水性PU预处理剂的吸水率和直径增大率1.5小时后达到最大且继续持平,分别约是0.8 g/g、20%;机械性能结果显示材料固化后具有一定的表面硬度(最大值约为5 HV)和拉伸强度(最大值约为40 MPa);光固化亲水性PU预处理剂应用于牙本质表面,通过场发射扫描电子显微镜(Field emission scanning electron microscope,FE-SEM)观察发现,纵剖面该预处理剂可形成长度为50~100μm不等的树脂突,横断面可见牙本质小管口绝大部分面积被封闭。应用PU预处理剂的复合树脂修复体系,其即刻微拉伸强度与对照组无差异(p>0.05);冷热循环后,前者的微拉伸强度大于对照组,但无统计学差异。这表明光固化PU预处理剂的应用可以减缓粘接界面的老化速率。综上,本课题通过调整原材料的分子量、投料比以及加入不同单体赋予PU不同的功能,应用于牙本质-复合树脂粘接界面,从而有效发挥疏水性、吸收或缓冲粘接界面受到的各种应力、抗菌性、即刻封闭牙本质小管以及阻止牙本质小管液向外流动的功能。为牙本质粘接界面稳定性和耐久性的维持、继发龋的预防提供更多的研究思路和实验基础。