釉质的结构特性
釉质是高度钙化的组织,无机物约占96%~97%,少量有机物和水,无机物主要以羟磷灰石的形式存在,化学结构式为Ca10(PO4)(OH)2。羟磷灰石晶体是釉质无机盐基本的结构形式,不溶于水,可溶于酸,其分子中的氢氧离子可被氟离子所取代,生成难溶于酸的氟磷灰石。
处在口腔环境的釉质表面被许多沉积物所覆盖,如唾液获得性膜、牙菌斑生物膜、软垢、牙石等,其表面性质为非极性和疏水性,表面能为38×10-3J/m2,将影响釉质的粘接。
牙本质的结构特性
牙本质的化学组成类似于骨组织。主要化学成分是矿物质,无机物为70%,有机物和水为30%。有机成分的90%是胶原纤维,其中主要是Ⅰ型胶原,结构和性能对牙本质粘接有着重要影响。矿物质构成以羟磷灰石为主,矿化程度和体积均小于釉质羟磷灰石晶体。
牙本质主要由牙本质小管、成牙本质细胞突起和细胞间质构成。牙本质小管贯通整个牙本质层,从牙髓向釉牙本质界面呈放射状排列。牙本质小管靠近牙髓的一端较粗,越接近牙齿表面,牙本质小管越细,且排列越稀疏。
牙本质小管作为毛细管构成虹吸作用系统。牙本质暴露时其表面液体很快丧失,损失的液体中通过这种沿小管的毛细作用所引起的液体流动而得到补偿。这种液体流动的最大速度可达2~4mm/s,每日流量约为0.6μl/mm2。在暴露的牙本质表面,用各种刺激可引起小管内液体向外或向内流动。用空气吹风蒸发除去牙本质暴露面的液体,用高渗溶液或吸收性物质,以及用冷刺激使表面脱水,均可引起液体向外流动;而采用热刺激,即用一种热的液体可产生向内、向牙髓的流动。这种通过小管向牙本质表面流动的液体,对形成稳固的粘接极为不利。当对粘接面进行干燥处理时,尽管暂时除去了牙面吸附的水层,但从小管内渗出的液体又使表面变得潮湿,有牙本质开口的牙面实际上无法完全干燥。
罩牙本质靠近釉质和牙骨质,胶原纤维较粗大,与牙本质表面垂直。牙本质中靠近髓腔的胶原纤维较细小,与牙本质小管呈垂直方向,称为髓周牙本质。围绕牙本质小管周围的间质,其矿化程度比其余的间质高,且基本上不含胶原纤维,当用常规脱钙方法处理时,该处结构消失,这部分间质构成了牙本质小管的壁,称为管周牙本质,其余部分间质则称为管间牙本质,其中的无机物含量较少,胶原蛋白的含量较高。在管间牙本质中,胶原纤维结合成致密的束,呈格子状排列。
因磨损、酸蚀、龋病等造成牙本质暴露时,成牙本质细胞受到不同程度的损伤,受伤的及新分化的成牙本质细胞立即产生防御性反应,并在与损伤处相对应的髓腔壁上形成新的牙本质以保护牙髓,这种新形成的牙本质称为修复性牙本质。牙本质受外界刺激时,除形成上述的修复性牙本质外,还可使牙本质小管内的细胞发生变性,很快出现钙盐沉积而封闭小管,阻止外界刺激传入牙髓。这种反应性钙化的牙本质称为透明牙本质。在牙本质小管继续暴露后,小管内的成牙本质细胞逐渐产生变性、分解,小管内充满空气,这部分牙本质呈黑色,称为死区(dead tract)。
清洁的牙本质表面,理论上包括管间牙本质、管周牙本质、胶原纤维和牙本质小管,同时还有毛细作用产生的、沿牙本质小管向外渗出的液体。临床制备牙本质粘接面时,使用器械切削牙本质的过程中会产生含有机物和大量无机物的表面层,称为玷污层或涂层。牙本质切削时产生局部高热,其表面温度可上升至600℃(有水冷却时温度稍低),这种小范围内的高温,使牙本质表面的化学和物理特性发生改变,即产生玷污层(smear layer)。
玷污层是一种无序的牙本质,是切削所产生的能量使牙本质中羟磷灰石晶体和胶原纤维的高度有序结构遭到破坏后形成的结构无序的表面层,它仍然黏附在下层的牙本质上,同时能提供足够稳定的界面状态与粘接剂结合,是一种具有特殊作用的结构层。
玷污层的性质与机械切割有关,其厚度视采用干切削或湿切削,以及窝洞的大小、形状和所用器械的类型而异。通常玷污层的厚度为0.5~15μm,临床制备洞形,一般产生1~5μm的玷污层。一般说来,无喷水的切削比有大量喷射的切削形成的玷污层更厚更粗糙,粗糙的金刚钻比碳钢裂钻产生的玷污层更厚更粗糙,低速或高速牙钻形成的玷污层的厚度相近。玷污层以相对薄的厚度覆盖在牙本质表面以及填塞在牙本质小管内。尽管分子大小不同的物质均能穿透玷污层,牙本质小管中向外渗出的液体流量和流速均减小。若用可与羟磷灰石反应而溶解的试剂如络合试剂,则可除去牙本质表面以及进入牙本质小管的玷污层。牙本质小管开口因液体流动引起的牙本质渗透性增加25~36倍,暴露出新鲜的、结构有序的牙本质表面。
牙骨质的结构特性
牙骨质中无机物的含量低于牙本质,约为45%~50%,有机物和水为50%~55%。无机物主要是羟磷灰石,有机物主要由胶原蛋白和黏多糖组成。牙骨质中虽有细胞,但无神经和血管。正常情况下,功能性牙根面的牙骨质要发生缓慢的吸收和修复过程。
牙本质和牙骨质紧密结合,形成一光滑的牙本质牙骨质界。牙根部的牙骨质表面被牙周膜所覆盖,并有来自于牙周膜的纤维结合于表面。牙颈部的牙骨质表面则被牙龈覆盖,当牙龈萎缩,牙颈部暴露时,此处的牙骨质随之暴露。游离龈与牙齿表面之间的龈沟中,常有细菌、食物碎屑及其分解产物,还被从龈组织不断分泌的龈沟液所充满。暴露的颈部或根部牙骨质表面还附着了菌斑和牙石。