Polymers in Medicine

Polim. Med.
Scopus CiteScore: 3.5 (CiteScore Tracker 3.6)
Index Copernicus (ICV 2023) – 121.14
MEiN – 70
ISSN 0370-0747 (print)
ISSN 2451-2699 (online) 
Periodicity – biannual

Download PDF

Polymers in Medicine

2014, vol. 44, nr 1, January-March, p. 13–20

Publication type: original article

Language: Polish

Wpływ składu primerów na wytrzymałość połączenia tlenku cyrkonu z cementami kompozytowymi

Influence of Primers’ Chemical Composition on Shear Bond Strength of Resin Cement to Zirconia Ceramic

Paulina Łagodzińska1,A,B,C,D,F, Kinga Bociong2,B,C,D,F, Beata Dejak1,A,E,F

1 Zakład Protetyki Stomatologicznej Katedry Stomatologii Odtwórczej, Uniwersytet Medyczny w Łodzi, Łódź, Polska

2 Uczelniane Laboratorium Badań Materiałowych, Uniwersytet Medyczny w Łodzi, Łódź, Polska

Streszczenie

Wprowadzenie. Cementy kompozytowe pozwalają uzyskać wytrzymałe połączenie uzupełnień wykonanych z tlenku cyrkonu z tkankami zęba. Użycie primerów o odpowiednim składzie chemicznym jest niezbędne do przygotowania powierzchni tlenku cyrkonu przed cementowaniem.
Cel pracy. Celem pracy była ocena wpływu zastosowanego primera w odniesieniu do jego składu chemicznego na wytrzymałość połączenia 3Y-TZP/cementy kompozytowe.
Materiał i metody. 132 próbki tlenku cyrkonu podzielono losowo na 4 grupy. Zastosowano 4 systemy primer/cement kompozytowy: Clearfil Ceramic Primer/Panavia F 2.0, Monobond Plus/Multilink Automix, AZ – Primer/ResiCem, Z – Prime Plus/ Duo-Link. Powierzchnię próbek w poszczególnych grupach przygotowano za pomocą odpowiednich primerów, a następnie nakładano cementy kompozytowe w formie o kształcie walca o wymiarach 3,0 × 3,0 mm. Próbki poddano testowi ścinania, po którym przeprowadzono analizę powierzchni próbek w celu oceny charakteru zerwanego połączenia – w lupach (powiększenie ×2,5) oraz losowo wybrane próbki w mikroskopie elektronowym. Wyniki w grupach porównano za pomocą testu Wilcoxona (poziom istotności α = 0,05). Przeanalizowano znany skład chemiczny poszczególnych primerów w odniesieniu do wiązań chemicznych zachodzących między primerami a tlenkiem cyrkonu.
Wyniki. Średnia wartość wytrzymałości na ścinanie połączenia między cementami kompozytowymi a powierzchnią tlenku cyrkonu osiągnęła najwyższy wynik w grupie 4 „Duo-Link” (8,24 ± 3,21 MPa), a najniższy w grupie 1 „Panavia” (4,60 ± 2,21 MPa). Różnice istotne statystycznie występują między wszystkimi grupami oprócz pary „Panavia” i „ResiCem”, między nimi nie ma znaczących różnic. Przerwane połączenie w grupie 1 „Panavia” i 3 „ResiCem” ma charakter głównie adhezyjny, natomiast w grupie 2 „Multilink” i 4 „Duo-Link” głównie charakter mieszany. Związki chemiczne zawarte w primerach odpowiadają za różne rodzaje wiązań z tlenkiem cyrkonu.
Wnioski. Najsilniejsze połączenie z tlenkiem cyrkonu uzyskuje się z systemem primer/cement kompozytowy, w którym w skład primera wchodzi monomer MDP – diwodorofosforan(V) 10-metakryloilo-ksydecylu oraz monomer karboksylowy – dimetakrylan bifenylu (BPDM).

Abstract

Background. Resin cements establish a strong durable bond between zirconia ceramic and hard tissues of teeth. It is essential to use primers with proper chemical composition before cementation.
Objectives. The aim of this study was to assess the influence of primer’s chemical composition on the shear bond strength of zirconia ceramic to resin cements.
Material and Methods. 132 zirconia specimens were randomly assigned to four groups. There were four resin systems used. They included resin cement and respective primer, dedicated to zirconia: Clearfil Ceramic Primer/Panavia F2.0, Monobond Plus/Multilink Automix, AZ – Primer/ResiCem, Z – Prime Plus/Duo-Link. In each group the protocol of cementation was as follows: application of primer to the zirconia surface and application of the respective resin cement in cylindric mold (dimensions: 3.0 mm height and 3.0 mm diameter). Then, the shear bond strength was evaluated and the failure type was assessed in lupes (×2.5 magnification), also random specimens under SEM. The Wilcoxon test was used to analyze the data, the level of significance was α = 0.05. Finally, the known chemical composition of each primer was analysed in reference to probable chemical bonds, which may occure between primers and zirconia.
Results. The mean shear bond strength between resin cements and zirconia was the highest for Z-Prime Plus/Duo-Link (8.24 ± 3,21 MPa) and lowest for Clearfil Ceramic Primer/Panavia F 2.0 (4.60 ± 2.21 MPa). The analysis revealed significant difference between all groups, except pair Clearfil Ceramic Primer/Panavia F 2.0 and AZ-Primer/ResiCem. The failure type in groups of Clearfil Ceramic Primer/Panavia F 2.0 and AZ-Primer/ResiCem was mainly adhesive, in groups Monobond Plus/ /Multilink Automix and Z-Prime Plus/Duo-Link mainly mixed. The chemical composition of primers affects different bond mechanisms between resin cements and zirconia.
Conclusion. The highest shear bond strength of resin cement to zirconia can be obtained for the primer composed of 10-Methacryloyloxydecyl dihydrogen phosphate (MDP) and carboxylic monomer – Biphenyl dimethacrylate (BPDM).

Słowa kluczowe

tlenek cyrkonu, primer, cement kompozytowy, test ścinania

Key words

zirconia, primer, resin cement, shear bond strength

References (32)

  1. Covacci V., Bruzzese N., Maccauro G., Andreassi C., Ricci G.A., Piconi C. et al.: In vitro evaluatin of the mutagenic and carcinogenic power of high purity zirconia ceramic. Biomaterials 1999, 20, 371–376.
  2. Picconi C., Maccauro G.: Zirconia as a ceramic biomaterial. Biomaterials 1999, 20, 1–25.
  3. Zarone F., Russo S., Sorrentino R.: From porcelain – fused – to – metal to zirconia: Clinical and experimental considerations. Dent. Mater. 2011, 27, 83–96.
  4. Lasek K., Okoński P., Mierzwińska-Nastalska E.: Tlenek cyrkonu – właściwości fizyczne i zastosowanie kliniczne. Protet. Stomatol. 2009, LIX, 415–22.
  5. Molin M.K., Karlsson S.L.: Five-year clinical prospective evaluation of zirconia-based Denzir 3-unit FPDs. Int. J. Prosthodont 2008, 21, 223–227.
  6. Nothdurft F.P., Rountree P.R., Pospiech P.R.: Clinical long-term behavior of Zirconia-based bridges LAVA): Five years results. J. Dent. Res. 2006, 85(special issue C), 0312.
  7. Sailer I., Fehér A., Filser F., Gauckler L.J., Lüthy H., Hämmerle C.H.: Five year clinical results of zirconia rameworks for posterior fixed partial dentures. Int. J. Prosthodont. 2007, 20, 383–388.
  8. Roediger M., Gersdorff N., Huels A., Rinke S.: Prospective evaluation of zirconia posterior fixed partial dentures: four – year clinical results. Int. J. Prosthodont. 2010, 23, 141–148.
  9. Beuer F., Edelhoff D., Gernet W., Sorensen J.A.: Three-year clinical prospective evaluation of zirconia-based posterior fixed dental prostheses (FDPs). Clin. Oral Investig. 2009, 13, 445–451.
  10. Wolfart S., Kern M.: A new design for all-ceramic inlay-retained fixed partial dentures: a report of 2 cases. Quintessence Int. 2006, 37, 27–33.
  11. Uo M., Sjogren G., Sundh A., Goto M., Watar F. et al.: Effect of surface condition of dental Zirconia ceramic (Denzir) on bonding. Dent. Mater. J. 2006, 25, 626–631.
  12. Kim M.J., Kim Y.K., Kim K.H., Kwon T.Y.: Shear bond strengths of various luting cements to zirconia ceramic: Surface chemical aspects. J. Dent. 2011, 39, 795–803.
  13. Yoshida K., Tsuo Y., Meng X., Atsuta M.: Mechanical properties of dual-cured resin luting agents for ceramic restoration. J. Prosthodont. 2007, 16(5), 370–376.
  14. Fleming G.J.P., Addison O.: Adhesive cementation and the strengthening of all-ceramic dental restorations. J. Adhes. Sci. Technol. 2009, 23, 945–959.
  15. Aboushelib M.N., Kleverlaan C.J., Feilzer A.J.: Selective infiltration-etching technique for a strong and durable bond of resin cements to zirconia-based materials. J. Prosthet. Dent. 2007, 98, 379–388.
  16. Casucci A., Osorio E., Osorio R., Monticelli F., Toledano M., Mazzitelli C., Ferrari M.: Influence of different surface treatments on surface zirconia framework. J. Dent. 2009, 37, 891–897.
  17. Aboushelib M.N., Mirmohamadi H., Matinlinna J.P., Kukk E., Ounsi H.F., Salameh Z.: Innovations in bonding to zirconiabased materials. Part II: Focusing on chemical interactions. Dent. Mater. 2009, 25, 989–993.
  18. Aboushelib M.N., Matinlinna J.P., Salameh Z., Ounsi H.F.: Innovations in bonding to zirconia based materials: Part I. Dent. Mater. 2008, 24, 1268–1272.
  19. Akin H., Tugut F., Akin G.E., Guney U., Mutaf B.: Effect of Er:YAG laser application on the shear bond strength and microleakage between resin cements and Y-TZP ceramics. Lasers Med. Sci. 2012, 27, 333–338.
  20. Akin H., Ozkurt Z., Kirmali O., Kazazoglu E., Ozdemir A.K.: Shear bond strength of resin cement to Zirconia ceramic after aluminum oxide sandblasting and various laser treatments. Photomed. Laser Surg. 2011, 29, 797–802.
  21. Blatz M.B., 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, 356–362.
  22. Yoshida K., Tsuo Y., Atsuta M.: Bonding of dual-cured resin cement to zirconia ceramic using phosphate acid estermonomer and zirconate coupler. J. Biomed. Mater. Res. B: Appl. Biomater. 2006, 77B, 28–33.
  23. Blatz M.B., Chiche G., Holst S., Sadan A.: Influence of surface treatment and simulated aging on bond strengths of luting agents to zirconia. Quintessence Int. 2007, 8, 745–753.
  24. Yang B., Barloi A., Kern M.: Influence of air – abrasion on zirconia ceramic bonding using an adhesive composite resin. Dent. Mater. 2010, 26, 44–50.
  25. Tsuo Y., Yoshida K., Atsuta M.: Effects of alumina-blasting and adhesive primers on bonding between resin luting agent and zirconia ceramics. J. Dent. Mater. 2006, 25, 669–674.
  26. Sato H., Yamadad K., Pezzotti G., Nawa M., Ban S.: Mechanical properties of dental zirconia ceramics changed with sandblasting and heat treatment. J. Dent. Mater. 2008, 27, 408–414.
  27. Karakoca S., Yilmaz H.: Influence of surface treatments on surface roughness, phase transformation and biaxial flexural strength of Y-TZP ceramics. J. Biomed. Mater. Res. Part B: Appl. Biomater. 2009, 1B, 930–937.
  28. Guazzato M., Quach L., Albakry M., Swain M.V.: Influence of surface and heat treatments on the flexural strength of YTZP dental ceramic. J. Dent. 2005, 33, 9–18.
  29. Blatz M.B., Phark J-H, Ozer F., Mante F.K., Saleh N., Bergler M., Sadan A.: In vitro comparative bond strength of contemporary self-adhesive resin cements to zirconium oxide ceramic with and without air-particle abrasion. Clin. Oral Invest. 2010, 14, 187–192.
  30. Gomes A.L., Castillo-Oyague R., Lynch Ch.D., Montero J., Albaladejo A.: Influence of sandblasting granulometry and resin cement composition on microtensile bond strength to zirconia ceramic for dental prosthetic Framework. J. Dent. 2013, 41, 31–41.
  31. Chintapalli R.K., Marro F.G., Jimenez-Pique E., Anglada M.: Phase transformation and subsurface damage in 3Y-TZP after sandblasting. Dent. Mater. 2013, 29, 566–572.
  32. Hallmann L., Ulmer P., Reusser E., Hammerle C.H.F.: Effect of blasting pressure, abrasive particle size and grade on phase transformation and morphological change of dental zirconia surface. Surf. Coat. Technol. 2012, 206, 4293–4302.
© Wroclaw Medical University