Αξιολόγηση διαφορετικών τεχνικών τροποποίησης της επιφάνειας υλικών CAD/CAM και μελέτη της επίδρασής τους στο δεσμό με τη ρητινώδη κονία

Abstract

Objectives:To evaluate the effect of different surface treatments on the microtensile bond strength (μ-TBS) between three different composite resins and a polymer-infiltrated ceramic CAD/CAM material and a dual cure resin cement after six-month artificial aging. Furthermore, to estimate the qualitative surface characteristics and the quantitative surface roughness parameters for each surface treatment, in relation to μ-TBS bond strength values.Methods and Μaterials:Four different CAD/CAM blocks (Shofu Block HC, Shofu; Lava Ultimate, 3M; Brilliant Crios, Coltene Whaledent; Enamic, Vita Zahnfabrik) were cut in 10x10x4mm (length x width x height) dimensions, divided into four groups, and subjected to four different surface treatments as follows: Group 1: no treatment (INT); Group 2: sandblasting (SB); Group 3: hydrofluoric acid etching and silane (HF + Si); Group 4: Tribochemical Silica coating and Si (Cojet). Fragments of the same group were lutted together (n=3) using a dual-cure self-adhesive cement (Rely X Ultimate, 3M). After one week of storage in 0.5% chloramine at 37°C, the sandwich specimens were sectioned in rectangular microspecimens and trimmed at the interface to a stick shape (≈1.1-mm perimeter, 8mm height). One half of the specimens was subjected to a microtensile bond strength (μTBS) test, using a microtensile tester (OM 100 Odeme, Brazil) equipped with a load cell of 500N, horizontal shaft work and crosshead speed of 1 mm/min, and the other half were tested after six months of storage (aging) in η 0.5% chloramine solution. Surface roughness measurements were performed prior and after the treatments using a 3D-optical profilometer on Vertical Scanning Interference mode (VSI) (Bruker Corp) at x20 magnification and analyzed using the compatible Vision64™ software (Bruker Corp). Qualitative analysis of the surfaces was performed using Scanning Electron Microscopy (SEM) in various magnifications (x500, x1000) to investigate the material surface topography, while SEM evaluations were also performed in order to categorize failure patterns among the failed specimens in different magnifications (x70, x75). For the μTBS test results, data were statistically analyzed with a linear mixed-effects model Full Factorial Analysis of Variance (FFANOVA) for the factors surface treatment, material type and aging, together with their first-degree interactions (α=0.05).Results:The lowest bond strengths were obtained in the absence of any surface treatment (INT), while the highest μTBS were obtained when the surface was roughened by Cojet or HF+Si, this in combination with chemical adhesion through Si. During the one-week storage period, μTBS appears to be both material and surface treatment dependent because of the interaction between material and treatment in the FFAOV analysis. Loss in bond strength was observed after six-month aging when either surface roughening or silanization, or both, were omitted. During the six-month storage period the whole process seems to be surface treatment dependent since no interaction was found. The highest decrease, in terms of μTBS values was observed in the control group, while no decrease among surface treatments after artificial aging was observed in silica-coated sandblasting. Surface parameters (Sa and Sz) seem to be both material and treatment dependent, whereas Sa presents a positive significant role in μTBS values.ConclusionsBond strength values of hybrid CAD / CAM materials in the interfaces with a resin-based dual cement in the long term, depends on the type of surface treatment of the materials prior bonding. Surface treatments of silica-coated and HF-treated airborne particulates followed by addition of a silane agent appear to maintain bond strength values at satisfactory levels for six months. Tribochemical silica coating followed by Si addition, does not appear to cause changes in bond strength values in the micro-tensile over six months.

Σκοπός της παρούσας έρευνας είναι η εκτίμηση της αντοχής δεσμού στον μικρο-εφελκυσμό μεταξύ τεσσάρων κεραμικών σε ρητινώδη μήτρα CAD/CAM υλικών με μια ρητινώδη κονία, μετά από διαφορετικές επιφανειακές τροποποιήσεις και τεχνητή γήρανση. Επιπλέον η ποιοτική και ποσοτική εκτίμηση της επιφανειακής αδρότητας των υλικών μετά από κάθε τροποποίηση και συσχέτιση τους με τα αποτελέσματα της αντοχής δεσμού για το κάθε υλικό.Οι επιφανειακές τροποποιήσεις έγιναν με δύο διαφορετικές μηχανικές μεθόδους αεροαποτριβής και με μια χημική μέθοδο επεξεργασίας. Ακολούθησε ποιοτική και ποσοτική εκτίμηση των παραμέτρων επιφανειακής αδρότητας των υλικών. Πραγματοποιήθηκε δοκιμασία αντοχής του δεσμού με μικρο-εφελκυσμό (μ-TBS) μετά από περιόδους γήρανσης σε διάλυμα χλωραμίνης 0.5% 1 εβδομάδας και 6 μηνών.Από τη στατιστική επεξεργασία των αποτελεσμάτων προέκυψαν τα εξής:1. Η αντοχή δεσμού των CAD/CAM υλικών που μελετήθηκαν εξαρτάται μακροπρόθεσμα από το είδος της επιφανειακής τροποποίησης των υλικών πριν τη συγκόλληση τους.2. Οι επιφανειακές τροποποιήσεις αεροαποτριβής με σωματίδια επικαλυμμένα με πυρίτιο και επεξεργασίας με υδροφθορικό οξύ (HF) συνοδευόμενες από προσθήκη σιλανίου φαίνεται να διατηρούν τις τιμές αντοχής δεσμού σε ικανοποιητικά επίπεδα για διάστημα 6 μηνών.3. Η αεροαποτριβή με σωματίδια επικαλυμμένα με πυρίτιο δεν φαίνεται να επιφέρει μεταβολές στις τιμές αντοχής δεσμού στον μικρο-εφελκυσμό σε διάστημα 6 μηνών.4. Το είδος του σπασίματος εξαρτάται από το είδος της επιφανειακής τροποποίησης, αλλά δεν εξαρτάται από τον τύπο υλικού.5. Οι παράγοντες επιφανειακής αδρότητας Sa και Sz εξαρτώνται και από το είδος του υλικού και από το είδος της επιφανειακής τροποποίησης. Από τις δύο παραμέτρους επιφανειακής αδρότητας μόνο η Sa αποδείχτηκε ότι επηρεάζει την αντοχή δεσμού στον μικρο-εφελκυσμό.