An In Vitro Evaluation on Shear Bond Strength of Three Resin Luting Cement Systems in Bonding of Base Metal Alloy and Ceramco and Inceram Porcelains to Dentin

Document Type : original article

Authors

1 Professor, Dept of Porosthodontics, School of Dentistry and Dental Research Center of Mashhad University of Medical Sciences, Mashhad, Iran

2 Associate Professor, Dept of Oprative and Esthetic, School of Dentistry and Dental Research Center of Mashhad University of Medical Sciences, Mashhad, Iran

3 Assistant Professor, Dept of Porosthodontics, Dental School, Tabriz University of Medical Sciences, Tabriz, Iran

Abstract

Introduction:Developed synthetic resin cement are recommended for cementation of crown and bridges. Bonding of adhensive resins to ceramic, metal, enamel and dentin is an important factor for a successful clinical restoration. The purpose of this study was to determine the shear bond strength of 3 luting cement systems (Dual cure, self Cure and resin modified glass inomer) for bonding the base metal alloy, Ceramco and Inceram porcelain to dentin.
Materials & Methods:In this experimental study, 90 extracted human teeth were prepared and buried in self cure acrylic resin while the buccal surface remained out of the acrylic material. The enamel of the buccal surface were removed and a flat surface was obtained on the dentin. Thirty blocks of base metal alloy, Ceramco laminate porcelain and Inceram were prepared with the dimensions of 6x4x2mm, and divided into 3 subgroups. Each subgroup was cemented with C & B Metabond, Panavia F and Rely X to dentin. After that, they were thermocycled between 5oc to 50oc for 500 cycles, the shear bond strengths were measured in an universal testing machine.  Finally, the specimens were inspected under a stereomicroscope with a magnification of 40 to determine the modes of failure. The data were analysed using SPSS software (2-way ANOVA, Duncan's test and Fisher's Exact test).
Results:Maximum shear bond strength in bonding of 3 experimental plates to dentin with 3 adhesive resin systems are as follows: Panavia F for base metal plates (15.316±2.925 MPa), C&B Metabond for Ceramco porcelains (11.789±1.730 MPa) and Inceram porcelains (10.512±3.249 MPa).
Conclusion:Within the limitation of this study, the best cement for cementation of base metal  plates was Panavia F or C & B Metabond cement. Among these three evaluated cements,C&B Metabond cement proved to be better for cementation of Ceramco porcelains to dentin and C&B Metabond or Panavia F for cementation of Inceram plates to dentin.

Keywords

Main Subjects

Full Text

مقدمه

امروزه پروتزهای ثابت بیشتر از جنس فلزات و یا پرسلن هستند. برای سمان نمودن این پروتزها به عاج دندان، یافتن سمان مناسب می تواند طول عمر پروتز را افزایش دهد.

Cooley در سال 1991 میزان استحکام پیوند C&B Metabond را در اتصال آلیاژ نیکل- کروم- بریلیوم به دنتین، Mpa 1/20 اعلام کرد. وی در تحقیقش برای آماده سازی سطح فلز از سندبلاست با ذرات 50 میکرونی آلومینا استفاده نمود.(1)

Kolodney و همکارانش در سال 1992 با تحقیق بر روی استحکام باند برشی پاناویا در اتصال آلیاژ نیکل- کروم- بریلیوم به دندان نتیجه گرفتند که در صورت استفاده از سیستم آماده سازی سطحی Silicoater و یک لایه Unfilled resin بالاترین استحکام باند برشی بدست می آید.(2)

در سال 1994، Russell و همکارانش برای ایجاد باند مستحکم رزین کامپوزیت به پرسلن فلدسپاتیک، بدون استفاده از اسید هیدروفلوریک، از ترکیب پرایمر بدون اچ و رزین  C&B Metabond یا اچ با آمونیوم بای فلوراید (NH5F2) و سایلن استفاده نمودند و مشاهده کردند که استحکام باند هنگام استفاده از پرایمر بدون اچ و سمان  C&B Metabond کمتر از مواردی است که با آمونیوم بای فلوراید و سایلن آماده شده اند. همچنین ترموسایکل کردن مهمترین نقش را در کاهش استحکام برشی پیوند داشت.(3)

آماده سازی سطحی پیشنهادی  Blatz و همکارانش در سال 2003 برای Inceram عبارت بود از: سندبلاست بوسیله ذرات Al2o3 (با اندازه µm110-50 و با فشار bar5/2) و استفاده از سمان رزینی فسفاته مثل
21 Panavia یا استفاده از روش Tribochemical (Rocatec sys.) بهمراه یک سمان رزینی با بیس
Bis-GMA.(4)

Begazo در 2004 پس از بررسی استحکام برشی پیوند سمانهای مختلف به یک  Alumium oxide- reinforced glass ceramic  اعلام کرد که استفاده از سمان رزینی برای سمان کردن این سرامیک بهتر است. وی در تحقیق خود آماده سازی سطحی شامل اچ و یا سندبلاست کردن و به دنبال آن استفاده از سایلن را توصیه نمود. استحکام برشی پیوند سمانهای مورد استفاده در این تحقیق به ترتیب Ketacem،
Rely X luting، Fuji puls،  Panavia F و Xeno cem افزایش یافته بود.(5)

در تحقیقی که در سال 2005 توسط Kalender و همکارانش بر روی استحکام برشی پیوند   Variolink II و Rely X ARC و Panavia F در اتصال صفحات پرسلنی به عاج و مینای دندان گاو انجام شد، معلوم گردید که استحکام برشی پیوند مربوط به Variolink II بالاتر از Rely X ARC و Panavia F برای مینا و عاج
می باشد و استحکام پیوند به مینا بالاتر از عاج است.(6)

هدف از مطالعه حاضر که بصورت آزمایشگاهی انجام پذیرفته است بررسی و مقایسه استحکام پیوند برشی سه سیستم چسباننده رزینی شامل رزین های
Dual cure ( (Panvia F، Self cure  (C&B Metabond) وResin modified glass ionomer  (Rely X) در اتصال فلز Base، پرسلن Ceramco و پرسلن Inceram  به عاج دندان  بوده است.

مواد و روش ها 

در این مطالعه کارآزمایی آزمایشگاهی تعداد 90 دندان اینسایزور دائمی انسان که تازه کشیده شده و فاقد نواقصی چون پوسیدگی، عاج اسکلروتیک و هیپوپلازی مینا یا عاج بودند جمع آوری گردیدند. این دندانها که به دلیل مشکلات پریودنتال یا رویش نابجا کشیده شده بودند، پس از شستشو و حذف زوائد نسجی، جرمگیری شدند و بصورت مکانیکی توسط مسواک تمیز گردیدند و تا قبل از شروع کار به منظور جلوگیری از خشک شدن در آب مقطر و در دمای اتاق نگهداری شدند. دندانها بطور تصادفی به 3 گروه اصلی برای اتصال به فلز بیس، پرسلن Ceramco و پرسلن Inceram تقسیم شده و سپس هر گروه به سه زیرگروه 10 تائی بر حسب نوع سمان مصرفی تقسیم گردیدند. کلیه دندانها در بلوکهایی از آکریل فوری مدفون شدند، به طوری که سطح لیبیال دندانها از آکریل خارج بود.

صفحاتی با ابعاد mm6´4 و به ضخامت mm2 از جنس آلیاژ بیس (Super cast) Ni-Cr،  پرسلن لامینیت Ceramco (ساخت کارخانه  (Vitaو پرسلنInceram (ساخت کارخانه  (Vitaساخته شد. از آنجا که در سیستم Inceram، پرسلن از جنس آلومینا است که نهایتاً به دندان باند می شود در این تحقیق بلوکهای آلومینا ساخته شده و با گلاس Al2 انفیلتره گردید.

مینای سطح لیبیال دندانهای مدفون در آکریل را توسط فرز الماسی (به ازاء هر ده دندان یک فرز الماسی) همراه خنک کننده آب و هوا برداشته تا سطحی صاف در عاج ایجاد گردد. نمونه ها تا زمان انجام بقیه مراحل، در آب مقطر و در درجه حرارت اتاق نگهداری شدند.

برای سمان کردن این صفحات به عاج دندان از سه سمان Panavia F،  C&B Metabonو Rely X برطبق دستور کارخانه سازنده برای عاج و صفحه مربوطه استفاده گردید. در حین سخت شدن سمان نمونه ها تحت نیروئی برابر 2 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع به مدت 10 دقیقه قرار گرفتند.     

پس از آن نمونه ها به مدت 24 ساعت در آب نگهداری شدند و سپس آنها در دستگاه ترموسایکل  تحت 500 سیکل حرارتی 55-5 درجه سانتیگراد با زمان 30 ثانیه در هر درجه حرارت و به فاصله زمانی  30 ثانیه از هم  قرار گرفتند. در نهایت استحکام برشی پیوند نمونه ها توسط دستگاه تست Universal با سرعت کراس هد mm/min1 و در جهت عمود به نمونه و در محل اتصال نمونه به دندان توسط تیغه با لبۀ بول شده و برحسب Mpa، تعیین شد.

 برای تعیین نوع شکست نمونه ها، از استرئومیکروسکوپ با بزرگنمایی 40 استفاده شد. آنالیز آماری توسط نرم افزار SPSS در سطح خطای 5% (05/0=α) و آنالیز واریانس دو عاملی، دانکن و تست فیشر انجام گردید.

یافته ها  

برای تعیین میزان استحکام برشی پیوند در
گروه های آزمایشی از آنالیز واریانس دو عاملی استفاده شد و نشان داده شد که در سطح 5% اختلاف معنی دار بین میزان استحکام پیوند برشی سه سمان به عاج دندان وجود دارد (000/0P-value=). آزمون دانکن بیانگر این موضوع بود که میانگین استحکام برشی پیوند سمان Rely X در اتصال فلز بیس به عاج دندان با دو سمان C&B Metabond و Panavia F اختلاف معنی دار داشته و از آنها کمتر است. ولی دو سمان C&B Metabond, Panavia F در اتصال به فلز Base با یکدیگر اختلاف معنی دار نداشتند.

در بررسی استحکام برشی پیوند صفحات فلز بیس به عاج دندان، آنالیز واریانس یک عاملی (نوع سمان) نشان داد که بین سه نوع سمان اختلاف معنی دار بود (000/0P-value =) و آزمون دانکن مربوطه نشان داد که استحکام برشی پیوند سمان C&B Metabond از همه بیشتر و Rely X از همه کمتر است و گروه Rely X از یک طرف و گروههای Panavia F و C&B Metabond از طرف دیگر در زیردسته های جداگانه قرار می گیرد.

در بررسی استحکام اتصال برشی صفحات Ceramco به عاج دندان آزمون آنالیز واریانس نشان داد که بین سه نوع سمان اختلاف معنی دار بود (000/0P-value=). آزمون دانکن مربوطه نشان داد که استحکام باند سمان  C&B Metabond از همه بیشتر و Rely X از همه کمتر است و هر یک از گروههای
سه گانۀ سمان در یک زیردسته قرار گرفته اند.

در بررسی استحکام پیوند برشی صفحات پرسلن Inceram به عاج دندان نیز آزمون واریانس نشان داد که بین سه نوع سمان اختلاف معنی دار بود
(000/0P-value=). آزمون دانکن مربوطه نشان داد که استحکام باند سمان Rely X از دو سمان دیگر کمتر ولی بین سمان هایC&B Metabond  و  Panavia F اختلاف معنی دار وجود نداشت (نمودار 1).

آنالیز واریانس دو عامله نیز نشان داد که بین میانگین استحکام پیوند برشی برحسب متغیر جنس صفحه اختلاف بشدت معنی دار است(000/0P-value=). و نیز برحسب متغیر نوع سمان نیز اختلاف بین میانگین استحکام پیوند برشی در بین گروههای آزمایشی اختلاف بشدت معنی دار است
(000/0P-value=) و نیز دو متغیر جنس صفحه و نوع سمان نیز اثر متقابل بر یکدیگر داشته اند
(000/0P-value=).

در صورتی که از سمان Panavia F برای سمان کردن صفحات مختلف استفاده کنیم، اختلاف
معنی داری بین سه صفحه وجود دارد
(002/0P-value=).

با انجام آزمون دانکن معلوم شد که استحکام پیوند برشی این سمان در اتصال صفحات از جنس پرسلن Inceram و پرسلن Ceramco به عاج دندان از صفحات Base Metal کمتر است و این دو گروه با هم اختلاف معنی داری ندارند. در صورتی که از سمان
C&B Metabond برای سمان کردن صفحات مختلف استفاده کنیم اختلاف معنی داری بین سه صفحه وجود دارد (002/0P-value =).

با انجام آزمون دانکن معلوم شد که در این حالت حداکثر میانگین استحکام باند برشی این سمان در اتصال فلز بیس به عاج دندان است که با دو گروه دیگر اختلاف معنی داری دارد (002/0P-value=). اما بین دو صفحه پرسلنی اختلاف معنی داری وجود ندارد.

هنگام استفاده از سمان Rely X برای سمان کردن صفحات مختلف، آزمون آماری اختلاف معنی داری بین سه نوع صفحه نشان نداد (نمودار 2).

برای تعیین ارتباط بین استحکام پیوند برشی و محل وقوع شکست (Mode of failur) از جداول توافقی و آزمون دقیق فیشر استفاده شد. نتایج مطالعه پس از برآوردهای آماری به تفکیک صفحات و سمانها در نمودار 3 آورده شده است و نشان دهنده این موضوع است که در مورد صفحات از جنس فلز بیس و پرسلن Inceram، نوع شکست به نوع سمان مرتبط است
در حالیکه در مورد صفحات از جنس پرسلن Ceramco، محل وقوع شکست به نوع سمان ارتباط ندارد و هنگامی که از سه نوع سمان برای چسباندن صفحات مختلف به عاج دندان استفاده شد، محل وقوع شکست به نوع صفحه مرتبط نیست.

 

 

 

نمودار1: میانگین استحکام پیوند برشی سمانهای Panavia F، C&B Metabond و Rely X به تفکیک در اتصال صفحات

Base Metal، پرسلن Ceramco و Inceram به عاج دندان

 

 

 

نمودار 2: میانگین استحکام پیوند برشی صفحات  Base Metal، پرسلن Ceramco وInceram به عاج دندان به تفکیک سمانهای C&B Metabond، Panavia F و Rely X

 

جنس صفحه و نوع سمان

                    

 

 
 

-----------------------------------------                  ---------------------------------------                    ----------------------------------------

                 Base Metal                                              Ceramco  Porcelain                                       Inceram Porcelain

                    

 

 
 

نمودار 3 : توزیع فراوانی نوع شکست در محل اتصال صفحات به تفکیک سمان های مختلف (PF) Panavia F،

(CBM)C&B Metabond  و (RX) Rely X  به عاج دندان

 

 


بحث 

در این مطالعه بیشترین میزان استحکام پیوند برشی مربوط به اتصال صفحات فلزی به عاج دندان توسط سمان Panavia F و C&B Metabond  و کمترین آن مربوط به سمان Rely X است. این در حالی است که Cooley در 1991 میزان استحکام باند
C&B Metabond را در اتصال آلیاژ نیکل- کروم- بریلیوم به دنتین 26.1MPa اعلام کرد(1) که از میانگین بدست آمده در مطالعه اخیر (Mpa961/2±301/15) بالاتر است. وی نمونه ها را بلافاصله پس از باند، تحت آزمایش استحکام پیوند برشی قرار داد در حالیکه در مطالعة حاضر نمونه ها  24 ساعت در آب مقطر 37 درجه سانتیگراد نگهداری و سپس تحت 500 سیکل حرارتی قرار گرفتند. طبق مطالعه Russell و همکارانش ترموسایکل کردن مهمترین نقش را در کاهش استحکام پیوند برشی دارد.(3) که می تواند مقادیر پائین تر بدست آمده در تحقیق حاضر به علت تأثیر
ترمال سایکلینگ باشد.

در مطالعة حاضر بیشترین میزان استحکام پیوند برشی در اتصال صفحات پرسلن Ceramco به عاج دندان توسط سمان C&B Metabond و کمترین آن مربوط به سمان Rely X بود. این در حالی است که Kato در 2001 در مطالعه خود بر روی استحکام باند پرسلن فلدسپاتیک به دنتین، استحکام باند مناسبی را به دنبال استفاده از اسید هیدروفلوریک و سایلن (مانند مطالعه اخیر) در باند پرسلن به عاج دندان توسط سمان رزینی دارای مونومرهای 4-META بدست آورد.(7)

در مطالعة حاضر بیشترین میزان استحکام پیوند برشی در اتصال صفحات پرسلن Inceram به عاج دندان توسط سمان C&B Metabond و Panavia F و کمترین آن مربوط به سمان Rely X بود.

Kern در 1995 در مقاله خود اعلام کرد که با استفاده از سندبلاست و یک رزین کامپوزیتی دارای مونومرهای فسفاته باندینگ مناسب به Inceram برای استفاده در کلینیک بدست می آید،(8) که مطالعه حاضر نظر وی را تائید می کند.

Madani و همکارانش در 2000 در تحقیقات خود به این نتیجه رسیدند که میانگین استحکام پیوند برشی بین سمان رزینی Panavia F و کورهای آلومینایی زمانی که از سندبلاست استفاده شود بالاتر از زمانی است که از اسید هیدروفلوریک استفاده گردد.(9) ولی در مطالعه حاضر برای آماده سازی سطح پرسلنها از سندبلاست استفاده شد.

زمانی که از سمانهای Panavia F، Rely X، C&B Metabond برای اتصال صفحات از جنس Base Metal، پرسلن Ceramco و پرسلن Inceram به عاج دندان استفاده شد محل وقوع شکست به نوع صفحه مرتبط نبود.

در مطالعة حاضر میانگین استحکام پیوند برشی سمان Rely X در اتصال صفحات از جنس Base Metal، پرسلن Ceramco و Inceram به عاج دندان از بقیه سمانها C&B Metabond) و Panavia F) کمتر بود. از آنجا که این سمان فقط به دندان باند می شود و به سرامیک و یا فلز باند نمی شود کم بودن میزان استحکام برشی پیوند دور از انتظار نمی باشد.

Diaz در 1993 از سمان C&B Metabond برای اتصال پرسلن به سیلندرهای کامپوزیتی استفاده کرد که در بررسی استحکام باند، شکستها بصورت Cohesive در پرسلن اتفاق افتاد.(10)

Blatz در 2003 نیز لامینیتهایی از جنس
Porcera all ceram را بوسیلة سمان Panavia F و
Rely X ARC به سیلندرهای کامپوزیتی باند کرد، تقریباً همة شکستها در محل اتصال سمان به پرسلن اتفاق افتاد.(11)

در توجیه این مطلب می توان گفت در این دو مطالعه هر دو صفحات پرسلنی را به سیلندرهای کامپوزیتی متصل کرده بودند، ولی در مطالعة حاضر صفحات پرسلنی به عاج دندان سمان شده بودند. محل وقوع شکست صفحات Base Metal و صفحات Inceram باند شده به عاج دندان به نوع سمان مرتبط بود، ولی محل وقوع شکست صفحات Ceramco باند شده به عاج دندان به نوع سمان ارتباط نداشت.

مطالعة Begazo در سال 2004 بر روی استحکام برشی پیوند سمانهای مختلف به یک
Aluminum oxide - reinforced glass ceramic نیز
نشان دهندة پائین بودن استحکام پیوند برشی سمان Rely X  می باشد. آنها نیز اعلام کردند که استفاده از سمان رزینی برای سمان کردن این سرامیک بهتر است.(5)

زمانی که Blatz از Panavia F  و Rely X ARC برای اتصال سرامیکهای زیرکونیوم اکساید به سیلندرهای کامپوزیتی استفاده کرد، محل وقوع شکست در همة نمونه ها بصورت Adhesive در سطح سرامیک بود(12) که در مقایسه با مطالعة حاضر نشان می دهد قدرت پیوندی سمان Panavia F به آلومینیوم اکساید بیشتر از قدرت پیوندی آن به زیرکونیوم اکساید است.

نتیجه گیری

1- برای اتصال رستوریشنها از جنس فلز Base و پرسلن Inceram به عاج دندان می توان از سمان Panavia F  یا C&B Metabond استفاده کرد.

2- برای اتصال پرسلن Ceramco به عاج دندان بهتر است از سمان  C&B Metabond استفاده نمود.

 

تشکر و قدردانی

مؤلفین این تحقیق از شورای پژوهشی دانشکده دندانپزشکی و معاونت محترم پژوهشی دانشگاه علوم پزشکی مشهد بخاطر حمایت های همه جانبه تقدیر و تشکر می نمایند.

References

  1. Cooley RL, Burger KM, Chain MC. Evaluation of a 4-META adhesive cement. J Esthet Dent 1991; 3(1): 6-10.
  2. Kolodney HJR, Puckett AD, Breazeale MS, Patterson KL, Lentz DL. Shear bond strengths of prosthodontic adhesive systems to a nickel-chromium-beryllium alloy. Quintessence Int 1992; 23(1): 65-9.
  3. Russell DA, Meiers JC. Shear bond strength of resin composite to Dicor treated with 4-META. Int J Prosthodont 1994; 7(1): 7-12.
  4. Blatz MB, Sadan A, Kern M. Resin-ceramic bonding: A review of the literature. JPD 2003; 89: 268-74.
  5. Begazo CC, Boer HD, Kleverlaan CJ, Van Waas MA, Feilzer AJ. Shear bond strength of different type of luting cements to an aluminum oxide-reinforced glass ceramic core material. Dent mater 2004; 20(10): 901-7.
  6. Kalender A, Onal B, Turkun M, Dalgar H, Kaytan B. Shear bond strength of three different resin luting cements to bovine teeth. Gen Dent 2005; 53(1): 38-42.
  7. Kato H, Matsumura H, Ide T, Atsuta M. Improved bonding of adhesive resin to sintered porcelain with the combination of acid etching and two-liquid silane conditioner. J Oral Rehabil 2001; 28(1): 102-8.
  8. Kern M, Thompson UP. Bonding to glass infiltrated alumina ceramic: Adhesive methods and their durability.J Prosthet Dent PD 1995; 75(3): 240-9.
  9. Madani M, Chufe McDonald AU, Smales RJ. Effect of surface treatments on shear bond strength between a resin cement and an alumina core. JPD 2000; 83: 644-7.
  10. Diaz-Arnold AM, Wistrom DW, Aquilino SA, Swift EJ. Bond strengths of porcelain repair adhesive systems. Am J Dent 1993; 6(6): 291-4.
  11. Blatz MB, Sadan A, Arch GH, Larry BR. In vitro evaluation of long-term bonding of porcera. Allceram alumina restorations with a modified resin lating agent. JPD 2003; 89: 321–7.
  12. Blatz MB, Sadan A, Martin J, Lang B. In vitro evaluation of shear-bond strengths of resin to densely-sintered high-purity zirconium-oxide ceramic after long-term storage and thermal cycling. J Prosthet Dent 2004; 91(4): 356-62.
Journal of Mashhad Dental School
Volume 31, Issue 1,2
spring & Summer2007
April 2007
Pages 47-54

Files

History

  • Receive Date: 03 September 2013
  • Accept Date: 03 September 2013

Share

How to cite

Statistics