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编号:10243832
Aay4对钛及钛75合金表面失泽腐蚀的研究
http://www.100md.com 《中华口腔医学杂志》 2000年第4期
     作者:宋应亮 徐君伍 马轩祥 杨巨才 余建军 王宝成

    单位:宋应亮(710032 西安,第四军医大学口腔医学院修复科);徐君伍(710032 西安,第四军医大学口腔医学院修复科);马轩祥(710032 西安,第四军医大学口腔医学院修复科);王宝成(710032 西安,第四军医大学口腔医学院修复科);杨巨才(710032 西安,第四军医大学口腔医学院检验科);余建军(西安光学机械研究所)

    关键词:放线杆菌属;金属腐蚀;钛;种植体

    中华口腔医学杂志000405 【摘要】 目的 研究放线共生放线杆菌血清b 型(Aay4)对钛及钛75合金种植体表面的失泽腐蚀。方法 将纯钛、钛75 合金机械加工成10 mm×10 mm ×1 mm的板片,数量分别为30片和60片,取钛75 合金试件30片与纯钛试件分别进行化学钝化。将钝化纯钛组30片随机分成空白组、培养基组和实验组,每组各10片。在厌氧环境中将Aay4接种到改良GAM培养基上,将试件贴附于表面,每周转换传递1次,共10周。用0.05%戊二醛灭菌,清洗,2周后进行色度计观察。结果 肉眼观察见纯钛、钛75合金(钝化与非钝化)的实验组试件表面颜色均由银灰色变成黄色。3种试件的空白对照与培养基对照组的L*、a*、b*值无显著变化;而实验组分别与空白对照组、培养基对照组比较,其L*、a*、b*值的差异均有显著性(P<0.05)。结论 Aay4对钛及钛75合金(钝化和非钝化)均发生肉眼可见的表面失泽。色度计分析表明,3种类型的种植体试件表面颜色由绿黄区域落到了红黄区域。
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    The study of tarnish induced by Actinobacillus actinomycetemcomitans serotype b (Aay4) on titanium and Ti-75 alloys

    SONG Yingliang,XU Junwu,MA Xuanxiang

    (Department of Prosthodontics, College of Stomatology, The Fourth Military Medical University, Xi′an 710032, China)

    【Abstract】 Objective To study the tarnish induced by Aay4 on titanium and Ti-75 alloys.Methods Pure titanium and Ti-75 alloys were machined into size of 10 mm×10 mm×1 mm in tablets(30 of pure titanium; 60 of Ti-75 alloys). Thirty specimens sampled randomly from Ti-75 alloy together with 30 specimens of titanium were subjected to chemical passivation treatment. 30 specimens of the pure titanium, depassivation Ti-75 alloy and passivation Ti-75 alloy were randomly divided into three groups (blank control group, media control group and inoculated media group) respectively, every group contains 10 specimens. Under the anaerobic conditions, the surfaces of the modified GAM media were inoculated with Aay4. The labeled specimens surfaces were then aseptically placed on top of the media surface for 10 weeks with one generation time per week. The specimens were removed after 10 weeks of incubation, immersed in 0.05% glutaradehyde solution to eliminate Aay4, rinsed with distilled water. After 2 weeks, the specimens were removed and observed visually or examined by MINOLTA CR-100 color apparatus. Results Visual evaluation: Aay4 caused significant tarnish on specimens exposed to inoculated media, all the specimens surface changed into yellow color. Color apparatus evaluation: this result showed that comparing with the blank control, media control has no influence on all the specimens L*a*b* values (P>0.05). Aay4 caused significant tarnish on specimens exposed to inoculated media, the result showed that there was significant difference between media control group and blank control group with inoculated media group on all the specimens L*a*b* values (P<0.05). Conclusion Aay4 caused significant tarnish on pure titanium, depassivation Ti-75 alloys and passivation Ti-75 alloys by naked eyes and color apparatus, according CIE1976L*a*b* color system reading, the color of titanium and Ti-75 alloys changed from the yellow-green ranges to red-yellow ranges.
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    【Key words】 Actinobacillus; Tarnish; Titanium; Implant

    Vaidyanathan等[1]研究发现口腔微生物对修复材料有腐蚀失泽影响 。钛及钛合金在义齿修复术中已成为一种越来越受重视的材料。随着应用的深入,其自身腐蚀现象已被发现[2],金属腐蚀引起种植体痛疼的病例也有报道[3]。口腔致病菌是种植体早期失败的原因之一,主要是G-杆菌引起的感染[4]。细菌对钛及钛 75 合金腐蚀及色泽变化的影响,目前尚未见研究报道。由于影响口腔微生物菌丛稳定性的因素很多,个体间差异较大,使得提取人牙周袋微生物进行针对性研究有一定局限性,有必要研究特异单种细菌的作用[1]。本项实验选用牙周病常见致病菌放线共生放线杆菌血清b型 (Aay4)进行培养,贴附观察纯钛及钛75合金的色泽变化。

    材料与方法
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    1.实验材料:纯钛 TA2型片材:西北有色金属研究院提供。

    钛 75合金片材:西北有色金属研究院提供。

    放线共生放线杆菌血清型b (Aay4):国际标准菌珠,日本大阪大学提供。

    改良GAM(gifu anaerobic medium)培养基(4 mm)[5]:第四军医大学口腔医学院检验科提供。

    2.实验仪器:MINOLTA CR-100型色度计:美能达公司,日本。

    3.试件制备:纯钛、钛 75合金试件机械加工成10 mm×10 mm×1 mm 的板片[6],纯钛为 30片,钛75合金为 60 片,试样表面用 200#、 400#、 600#砂纸磨光。钛 75合金随机取出 30片,与纯钛 30片分别按ISO标准进行化学钝化处理,高压消毒,备用。
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    4.实验方法:①将纯钛、钝化与非钝化的钛75合金各30片,随机各分为3组 ( 空白对照组、培养基对照组与实验组),每组 10个试样。 ②在改良 GAM培养基上,用平板划线接种方法将 Aay4接种到培养基上,试件标记后轻轻贴附于细菌表面,在厌氧环境中(10%H2、10%CO2、80%N2 )用抽气换气法, 37 ℃培养,每周转换传递1次,培养 10周[1]。 ③取出试样,浸入0.05%戊二醛溶液中保持24 h,杀灭 Aay4,清洗试件,以75%乙醇超声波清洗10 min后,浸入无水酒精中,2周后观察颜色变化。④2周后,用MINOLTA CR-100型色度计观察。使用标准 C光源,分别以标准白板(Y=87.0, x=0.311 ,y=0.318)、标准黑板(Y=4.4, x=0.309, y=0.314) 校正仪器后进行测定。标准是 CIE 1976 (Commission Internationale de 1′Eclairage, CIE ),即国际照明委员会 1976年推荐的 L*、 a*、 b*值。其中, L*值表示明度; a*值:+ a*表示红色,- a*表示绿色; b*值:+ b*表示黄色,- b*表示兰色。 L*、 a*、 b*值构成了色度立体坐标[7]
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    结果

    1.试件色泽肉眼观察:纯钛、钛75合金(钝化与非钝化)的培养基对照组与空白对照组试件无色泽变化,光洁度存在。

    纯钛、钛 75合金 (钝化与非钝化)的实验组试件色泽均有明显变化,试件表面均变成黄色,光洁度已不存在。

    2.试件色泽的色度计分析结果见表1~3。

    表1 Aay4对纯钛(钝化)色度值的影响(n=10,±s) 样本

    L*

    a*

    b*
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    空白对照组

    68.49±0.91

    -1.34±0.29

    8.30±0.16

    培养基对照组

    68.19±1.31

    -1.34±0.18

    8.35±0.34

    实验组

    61.06±2.94*

    0.62±0.12*
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    12.60±0.50*

    注:标准为1976 CIE(表2,3同);*P<0.05表2 Aay4对钛75合金(钝化)色度值的影响(n=10,±s) 样本

    L*

    a*

    b*

    空白对照组

    71.07±0.54

    -0.75±0.06

    8.20±0.26
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    培养基对照组

    71.06±1.31

    -0.71±0.05

    8.14±0.10

    实验组

    55.47±2.20*

    1.18±0.05*

    12.93±0.34*

    注:*P<0.05表3 Aay4对钛75合金(非钝化)色度值的影响(n=10,±s) 样本
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    L*

    a*

    b*

    空白对照组

    65.62±0.26

    -1.83±0.07

    7.63±0.16

    培养基对照组

    65.58±0.89

    -1.79±0.05

    7.55±0.10

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    54.66±2.72*

    1.18±0.28*

    12.57±0.95*

    注:*P<0.05讨论

    放线共生放线杆菌是可疑牙周致病菌,在一些牙周健康者的口腔中也存在[8]。菌珠Aay4即为放线共生放线杆菌血清b型。在Aa 的 3个血清型中, b型最多见且更容易产生白细胞毒素,具有更强的致病性[9]。Zambon等[10]的研究也发现,Aa 血清型构成主要为 b型(Aay4)。这是本次实验选用 Aay4国际标准株的原因。在口腔环境中细菌存在许多种活动方式,包括食物消化和废物的去除,它可以改变修复体存在的环境。主要通过以下途径:(1)直接影响pH值变化及介质组成变化,使金属表面形成局部腐蚀电流;(2)分泌粘液,聚集软垢影响修复体氧化膜;(3)新陈代谢产物和生命活动影响电极的动力过程,造成腐蚀条件。这些影响可能是单一的,亦可能是累加的[1]。Vaidyanathan等[1]的研究结果表明,放线共生放线杆菌对金、银钯、镍铬、铜铝铁、钯铜锌合金材料均有色泽影响,但未对Aa进行分型,也未对单种细菌进行研究。作者强调指出,需要更多地研究单种微生物在口腔环境中对修复体的失泽腐蚀作用。
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    本项实验克服了牙周袋中菌群相互作用的影响,选择 Aay4进行研究,使结果更有针对性、更具体。当然,研究工作与口腔实际Aay4对钛及钛合金的作用尚有一定区别,但了解单一菌种对钛及钛合金的作用是必要的。为防止纯钛表面腐蚀,增加应用过程中的稳定性,通常均将其表面按ISO标准进行表面钝化处理。由于钛合金自身的稳定性,在应用过程中一般不对其表面进行钝化处理,也没有可执行的ISO标准。本项研究将钛75合金分为钝化和非钝化2组,即是想获得钛合金钝化后其防失泽腐蚀的效应,以便于对结果的利用。由实验结果可见, Aay4对纯钛、钛 75合金色度改变的影响显著,可改变其表面颜色。而且Aay4对金属色泽的影响没有钝化和非钝化的选择性。种植技术可满足一些患者固定修复的愿望,且能改进可摘修复体的固位力和稳定性。钛及钛合金是目前公认的首选种植义齿材料,而种植体的失败与微生物菌群有关,且主要是革兰氏阴性杆菌。因此研究 Aay4对钛及钛合金的失泽作用,加以克服,消除各种不利因素,对延长种植体使用寿命,有重要意义。同时,作者也研究了口腔中与种植修复体失败有关的常见菌群对种植体失泽腐蚀的作用,如白色念珠菌[11]、产黑色素类杆菌、远缘链球菌等并获得了有价值结果,由于分析单一菌种,因此未设其它菌群对照组。Aay4使纯钛和钛 75合金表面颜色的失泽变化,类似于钛 75合金预氧化温度400°~500℃时表面颜色,两者间有无联系尚需进一步研究。但从纯钛和钛75合金表面颜色变化,说明 Aay4对其发生了腐蚀失泽。这也使口腔科医生在进行钛烤瓷、树脂修复时,应考虑到 Aay4对钛及钛75合金表面颜色的影响。
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    本项研究的结果表明,Aay4对纯钛、钛 75合金 (钝化与非钝化)的表面颜色有显著影响,发生肉眼可见的表面腐蚀性失泽。以CIE1976标准 的 L*a*b*检测证明, Aay4使纯钛、钛 75合金 (钝化与非钝化)试件表面颜色由绿黄区域落到红黄区域;对钛 75合金表面颜色的改变不受表面是否钝化的影响。

    基金项目:国家自然科学基金资助项目(39700164)

    参考文献

    1,Vaidyanathan TK, Vaidyanathan J, Linke HAB, et al. Tarnish of dental alloys by oral microorganisms. J Prosthet Dent, 1991,66: 709-714.

    2,Thomson Neal D, Evans GH, Meffert RM. Effects of various prophylactic treatments on titanium, sapphire and hydroxyapatitecoated implants: an SEM study. Int J periodont Rest Dent, 1989,9:300-311.
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    3,Zmener O. Corrosion of endodontic implant stabilization port of two cases using the scanning electron microorganisms the electronmicroscope. J Endod, 1983,9:486-490.

    4,Screenivas K, Michael ER, Thomas JB, et al. Microbial colonization of dental implants in partially edentulous subjects. J Prosthet Dent, 1993,70:141-145.

    5,刘鲁川, 吉昌华, 史俊南. 牙龈卟啉菌核酸探针的制备鉴定. 牙体牙髓牙周病学杂志,1994,4:200-203.

    6,ISO TR 10271. Dentistry-Determination of tarnish and corrosion of metals and alloys.1st ed. Switzerland. 1993.5-7.
, http://www.100md.com
    7,荆其诚, 焦书兰, 喻柏林,著. 色度学. 第1版.北京:科学出版社, 1983.127-143.

    8,Califano JV, Schenkein HA, Tew JG. Immunodominant antigens of actinobacillus actinomycetemcomitans serotypes a and c in high-responder patients. Oral Micro Immun, 1991, 6:228-231.

    9,Zambon JJ, Slots J, Genco RJ. Serology of oral actinobacillus actinomycetemcomitans serotype distribution in human periodontal disease. Infect Immun, 1983, 41:19-24.

    10,Zambon JJ. Actinobacillus actinomycetemcomitans in periodontal disease. J Clin Periodontol, 1985,12:1-3.

    11,宋应亮,徐君伍,马轩祥,等.白色念珠菌对铸钛、Co-Cr合金、Ni-Cr合金修复体失泽腐蚀的影响.实用口腔医学杂志, 2000, 16:111-114.

    (收稿日期:1999-08-28), http://www.100md.com