田陶然 張揚根 黃鑫琪 李龍飚 張心曦 朱卓立
口腔疾病研究國家重點實驗室華西口腔醫(yī)院（四川大學(xué)）成都610041
[摘要] 目的通過連續(xù)浸泡實驗探究兩種鎳基口腔修復(fù)常用合金在漱口水中的鎳離子析出情況。方法將鎳基鑄造合金和鎳鉻烤瓷合金的標準試件逐級打磨后，放在分別由漱口水、蒸餾水和人工唾液配制的實驗組和對照組溶液中，連續(xù)恒溫（37±1）℃浸泡96 h后，使用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（ICP-OES）測定溶液中析出的鎳離子的量。結(jié)果在沒有金屬浸泡的空白對照的實驗組和對照組溶液中鎳離子含量低于ICP-OES的檢出限。在對照組溶液及實驗組溶液中浸泡后鎳基鑄造合金組測得的鎳離子析出均大于鎳鉻烤瓷合金組。兩種金屬試件在實驗組溶液中的析出均大于在對照組溶液中的析出，差異明顯。結(jié)論漱口水對兩種鎳基合金中鎳離子的析出均有促進作用，其中又以鎳基鑄造合金為甚。
[關(guān)鍵詞]漱口水；牙科合金；浸漬；鎳
[中圖分類號]R 783 [文獻標志碼] A [doi] 10.7518/gjkq.2016.03.006
Comparative study on nickel release of two dental nickelalloys in mouth wash
Tian Taoran, Zhang Yanggen,Huang Xinqi, Li Longbiao, Zhang Xinxi, Zhu Zhuoli. (StateKey Laboratory of Oral Diseases, West China Hospital ofStomatology, Sichuan University, Chengdu 610041, China)
This study was supported by the Science Foudation ofSichuan Medical Association(S15061).
[Abstract] Objective This study aims to investigate the release of nickel fromtwo nickel alloy specimens for dentalprosthesis in a commercial mouth wash through aconstant immersion experiment. Methods Standard samples were castedfromtwo different alloys and ground to achieve the same roughness. For ourexperimental group, one-half of the samplesare immersed in a solution composed of artificialsaliva and commercial mouthwash. For our control group, the other halfof thesamples are placed in a solution containing artificial saliva and distilledwater. This procedure is performed at (37±1) °C for 96 h. The amount of Ni ionreleased after the 96 h immersion test and the changes in the surfaces of thealloys asreceived and upon immersion are then determined by using aninductively coupled plasma optical emission spectrometer(ICP-OES) and ascanning electron microscope. Results The amount of released Ni ion isbelow the minimum detectionlimit of ICP-OES in the blank solution withoutthe alloys. More ions are released from the Ni-casted alloy than from the Ni-Crporcelain fused to a metal in the experimental group and the control group. Theions released from each alloy are alsosignificantly different in the two solutions. ConclusionThe tested commercial mouthwash accelerates the release of Ni ionfromthe two nickel alloys. This phenomenon is more significant in the nickel-castedalloy than in the other alloy type.
[Key words] mouth wash； dental alloy； immersion； nickel
[收稿日期]2015-12-01； [修回日期] 2016-02-13
[基金項目] 四川省醫(yī)學(xué)會科研課題（S15061）
[作者簡介] 田陶然，碩士，Email：[email protected]
[通信作者] 朱卓立，講師，博士，Email：[email protected]
鎳基合金由于良好的物理性能以及較低的價格，在口腔修復(fù)中的使用較為廣泛。但是鎳基合金在口腔環(huán)境中易于發(fā)生腐蝕，使得這種合金的使用飽受爭議[1-2]。腐蝕過程中產(chǎn)生的鎳離子與組織細胞直接接觸，其產(chǎn)生的生物學(xué)效應(yīng)在體內(nèi)、體外實驗中均可被發(fā)現(xiàn)，在口腔中主要表現(xiàn)為炎癥及過敏，其中過敏在女性患者中發(fā)生率可達10%~20%[3]。此外，在對鎳過敏患者的修復(fù)治療中如使用含鎳合金則會影響其牙周健康[4]。
研究[5-6]顯示，含氟以及低pH的液體環(huán)境會加速口內(nèi)修復(fù)體合金的腐蝕，金屬離子的析出為其主要表現(xiàn)之一。商品漱口水作為維持口腔衛(wèi)生的一種方式，被廣泛使用[7]。李施德林齒齦防護漱口水是商品漱口水中推廣較好的一個品種，適用人群廣泛，但其含氟及低pH的特性，可能對于鎳基合金產(chǎn)生不利的影響。但使用此種漱口水對于鎳基合金可產(chǎn)生多大影響，目前未見文獻報道。
現(xiàn)有對修復(fù)體合金口內(nèi)腐蝕研究所使用的溶液多為將標準人工唾液配制成不同氟濃度或pH的實驗溶液[5]。但在配制的過程中，由于液體的添加，人工唾液中各成分的濃度已發(fā)生變化，直接導(dǎo)致了控制變量的改變，存在實驗結(jié)果的偏倚。本實驗所選用的李施德林漱口水呈酸性，在鼓漱的過程中會刺激唾液分泌，故本研究使用等量蒸餾水和商品漱口水為變量，分別加入等量人工唾液配制為對照組、實驗組溶液，避免了其余控制變量的變化。實驗方法上選擇鎳基鑄造合金、鎳鉻烤瓷合金制備的試件進行定時浸泡，使用檢出限較高的電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（inductively coupled plasma optical emission spectrometer，ICP-OES）測定鎳離子的析出量，用以精確比較兩種鎳合金在特定液體環(huán)境中鎳離子的析出情況。
1 材料和方法
1.1 材料
鎳基鑄造合金、鎳鉻烤瓷合金（上海醫(yī)療器械股份有限公司齒科材料廠）；牙科磷酸鹽鑄造包埋材料（洛陽北苑特種烤瓷有限公司）；Bellavest SH烤瓷包埋料（BEGO公司，德國）；李施德林齒齦防護漱口水（強生公司，美國）；鎳基鑄造合金以鎳、鉻為主體材料，Pb≤0.02%，As≤0.01%，Be≤0.02%，Cd≤0.02%；鎳鉻烤瓷合金主要成分為：Ni 63.6%，Cr 22.9%，Mo 11.3%。
1.2 方法
1.2.1 溶液的制備人工唾液參考ISO/TR10271標準，其成分具體為：NaCl 0.4 g、KCl 0.4 g、CaCl2·2H2O 0.795g、NaH2PO4·2H2O 0.78 g、Na2S·2H2O0.005 g、尿素1g、蒸餾水1000 mL，將配置成功后的人工唾液pH值調(diào)至6.80。由于漱口水呈酸性，以酸刺激狀態(tài)下動態(tài)唾液總流率2.64 g·min-1為參考值，依據(jù)消費者每次使用漱口水的時間和量，在每100 mL漱口水中添加6.60 g人工唾液制成實驗組溶液，在每100 mL蒸餾水中添加6.60 g人工唾液制成對照組溶液。常溫下多次測量實驗組溶液pH值后求得平均值為4.23。兩組溶液均高溫高壓滅菌后保存。
1.2.2 試件的制備用鑄造蠟制備規(guī)格為10 mm×10 mm×1 mm方蠟?zāi)?0個，鎳基鑄造合金、鎳鉻烤瓷合金常規(guī)包埋鑄造，形成合金試件共20件，每種金屬10件。按口腔金屬義齒加工工藝噴砂處理去除試件表面包埋料，將試件兩面依次經(jīng)300、400、600、800、1 000目金相砂紙及絨輪打磨拋光。所有試件置于去離子水中超聲清洗5 min，然后在無水乙醇中浸泡5 min，干燥備用，以上程序由同一人完成。
1.2.3 商品漱口水浸泡將20個5 mL EP管高溫高壓滅菌后按每組10個分為實驗、對照兩組。實驗組EP管內(nèi)加入3 mL實驗組溶液，對照組EP管內(nèi)加入3 mL對照組溶液。將每種金屬試件按每組5件隨機分成兩組，分別稱為實驗組、對照組。然后將干燥備用的金屬試件放置在相應(yīng)實驗組、對照組EP管內(nèi)，每個EP管內(nèi)放置1種金屬共1個試件。所有金屬試件的表面均充分暴露于液體環(huán)境中。用膠帶將EP管口密封。另設(shè)兩組每組5個高溫高壓滅菌后的5 mL EP管分別注入3 mL實驗組、對照組溶液作為空白對照。將所有EP管放置于溫度為（37±1）℃的恒溫水槽內(nèi)，浸泡96 h。
1.2.4 離子析出的測定浸泡完畢后用塑料鑷子取出試件，封存溶液。用無水乙醇沖洗試件，干燥保存。將EP管內(nèi)的實驗組、對照組溶液樣本送四川大學(xué)分析測試中心，使用ICP-OES（德國斯派克分析儀器公司，德國）定量測其溶液里的鎳離子濃度。
1.2.5 掃描電子顯微鏡觀察所有金屬試件編號，在浸泡前后均使用掃描電子顯微鏡（FEI公司，荷蘭）放大2 000、10 000倍觀察表面形貌，加速電壓20 kV。
1.3 統(tǒng)計學(xué)處理
采用SPSS19.0統(tǒng)計分析軟件對浸泡前后溶液里相關(guān)金屬離子濃度的變化進行統(tǒng)計學(xué)處理，計量資料以均數(shù)±標準差表示。對于實驗組、對照組與空白對照組的對比以及對于實驗組與對照組的對比均采用t檢驗進行分析，檢驗水準P<0.05。
2 結(jié)果
96 h的恒溫浸泡之后，在所有10個未加入金屬試件的實驗組、對照組空白對照溶液中析出的鎳離子均低于ICP-OES檢出限。在對照組溶液浸泡后鎳基鑄造合金組測得的鎳離子析出大于鎳鉻烤瓷合金組（P<0.05）。在加入了漱口水的實驗組溶液中鎳基鑄造合金測得的鎳離子析出大于鎳鉻烤瓷合金（P<0.01）。兩種金屬試件在實驗組溶液中的析出均大于在對照組溶液中的析出，差異均具有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.01）。掃描電子顯微鏡觀察參見圖1、2。
鎳鉻烤瓷合金浸泡前，金屬表面打磨痕跡連續(xù)，見一些小圓孔可能為鑄造缺陷。對照組溶液浸泡后鎳鉻烤瓷合金表面無明確腐蝕表現(xiàn)。實驗組溶液浸泡后，2 000倍下金屬表面與對照組無明顯區(qū)別，10 000倍下相較對照組顯得略微粗糙、凹凸不平，有一些可疑的腐蝕點。圖3中，可見浸泡前鎳基鑄造合金試件在2 000、10 000倍下打磨痕跡連續(xù)。對照組溶液浸泡后表面未見明顯變化。實驗組溶液浸泡后，2 000倍下可見金屬表面均勻散在凹坑，表面粗糙。10 000倍下可見打磨痕跡斷續(xù)，有淺的凹坑，出現(xiàn)明顯的腐蝕點隙。
3 討論
鎳是機體生命活動所必需的微量元素，其生物學(xué)作用極為廣泛[8]。鎳離子本身的細胞毒性作用可對鄰近組織甚至非鄰近組織造成不同程度的損傷及改變。鎳離子可通過修復(fù)體表面的菌斑而蓄積，達到較高濃度后可造成鄰近組織的增生或炎癥；鎳基合金修復(fù)體在腐蝕過程中釋放的鎳離子可引發(fā)過敏已基本達成共識。研究[9-11]顯示，鎳基合金修復(fù)體可導(dǎo)致紅斑、灼燒感、囊泡形成及味覺改變；此外，雖然沒有報道將口腔修復(fù)用鎳基合金和癌癥聯(lián)系起來，但是多種含Ni物質(zhì)被認定為致癌物質(zhì)。因此，避免鎳基合金修復(fù)體發(fā)生腐蝕對于患者有一定臨床價值。
口腔中金屬材料腐蝕主要為電化學(xué)腐蝕[12]。當氫離子在陰極發(fā)生還原反應(yīng)時，陽極金屬溶解產(chǎn)生電子，從而促進電化學(xué)腐蝕的進展。故當口腔內(nèi)pH降低時，口內(nèi)修復(fù)體金屬去極化加強，更易發(fā)生腐蝕而析出離子[13]。Mutlu-Sagesen等[14]發(fā)現(xiàn)幾種常用烤瓷合金的離子析出與溶液pH有相關(guān)性。本研究中測得漱口水pH值為4.23，遠低于正常唾液平均pH值6.8，故金屬在其中更易產(chǎn)生離子的析出。
除低pH以外，氟化物也能增加鎳離子的析出量。本研究選用的兩種合金均以鉻為主要成分之一，鉻能在合金表面形成一層致密、穩(wěn)定且能與基體結(jié)合緊密的氧化鉻薄膜，使金屬鈍化[15]，在腐蝕過程中能阻止鎳的析出。但鹵素陰離子可通過破壞金屬表面鈍化膜的方式加速合金元素的釋放。有研究表明，在含氟0.05%人工唾液中浸泡后，鈷鉻合金和純鈦表面粗糙度較浸泡前有統(tǒng)計學(xué)差異。Knutson等[16]發(fā)現(xiàn)，暴露于含氟的液體環(huán)境對于多種正畸微種植體是不利的。在離體實驗中有觀察到在酸性人工唾液中加入氟化物確實增加了合金的鎳離子析出。因此，可以認為漱口水中0.022%的氟化鈉有促進鎳離子析出的作用。
無論在對照組溶液還是含有漱口水的實驗組溶液中，鎳基鑄造合金的鎳離子析出均大于鎳鉻烤瓷合金。且在實驗組溶液中，鎳基鑄造合金的鎳離子析出幾乎是鎳鉻烤瓷合金的16倍，其最大的原因可能是因為后者含有較高含量的鉬。鉬能不斷地快速修補破壞的鈍化膜，從而提高了金屬的耐腐蝕性，降低了鎳鉻烤瓷合金中鎳的析出。
離子析出的結(jié)果從掃描電子顯微鏡圖像中可得到驗證。在對照組溶液中浸泡后的兩種金屬表面形貌和浸泡實驗前無明顯區(qū)別，但經(jīng)過實驗組溶液浸泡的金屬，其表面形貌均產(chǎn)生了不同程度的變化。其中，鎳基鑄造合金試件經(jīng)過實驗組溶液浸泡后，表面產(chǎn)生了明顯的腐蝕孔隙。結(jié)合離子析出結(jié)果可認為，含有此種漱口水的溶液環(huán)境對兩種鎳基合金的腐蝕均有促進作用，其中又以鎳基鑄造合金為甚。
現(xiàn)實中漱口水為間斷性使用，而本實驗使用的是連續(xù)浸泡的方法。有文獻報道，在動態(tài)pH值變化的體外實驗中，兩種含鎳合金在酸性人工唾液浸泡后的鎳離子析出均顯著大于正常人工唾液浸泡的析出，且兩種合金酸性加氟人工唾液浸泡的析出量均大于不加氟的酸性人工唾液浸泡組，TILITE P合金在pH值為4的人工唾液中的鎳離子析出量可達正常pH人工唾液析出量的800倍左右。此外，在實際使用中，鼓漱的漱口水會對修復(fù)體表面產(chǎn)生沖擊，并影響齦溝液中鎳離子的濃度，可能會進一步影響鎳離子的析出。但是，漱口水作為口腔保健用品，每天與口內(nèi)修復(fù)體接觸時間不超過2 min，無法確定這種動態(tài)變化的實際意義。有研究表明，使用含鎳金屬制作修復(fù)冠的患者口腔唾液鎳離子的質(zhì)量濃度在戴冠1周后有增加，但6個月后可恢復(fù)到戴冠前的水平。故在實際情況中使用漱口水對鎳離子的析出有多大影響還有待更長時間深入的研究。
本研究使用以酸刺激狀態(tài)下動態(tài)唾液總流率為參考配制變量嚴格控制的實驗溶液，并使用檢出限較高的ICP-OES進行析出離子的測定，探尋了一種牙科金屬材料浸泡實驗的方法。從實驗結(jié)果可看出，在實驗組混合溶液中，析出鎳離子濃度均有不同程度升高，尤其是鎳基鑄造合金，經(jīng)過浸泡實驗后，其在含有漱口水的實驗組溶液中鎳離子濃度已是其對照組溶液鎳離子濃度的30倍左右。掃描電鏡觀察到的結(jié)果和離子析出的結(jié)果一致。其差異可能由鎳鉻烤瓷合金中含有的鉬造成。但是引入酸刺激增加唾液流速來配制實驗溶液的新方法與傳統(tǒng)方法是否有差異，實際生活中此類漱口水的使用對口內(nèi)含鎳合金修復(fù)體鎳離子的析出究竟有多大影響還有待進一步探究。
（本文編輯駱筱秋）
來源于國際口腔醫(yī)學(xué)雜志
