电子烟与传统香烟对牙科树脂复合材料颜色稳定性及表面粗糙度的体外影响研究

《Scientific Reports》：The in vitro effect of electronic versus conventional cigarettes on color stability and surface roughness of dental resin composites

　　本研究针对吸烟行为对牙科树脂基复合材料(RBCs)美学性能的潜在影响，系统评估了电子烟(e-cigarettes)与传统香烟(c-cigarettes)暴露对四种复合材料颜色稳定性(ΔE00)和表面粗糙度(Ra)的影响。通过自主研发的自动化吸烟模拟装置及机器人辅助抛光系统，模拟长达6个月的重度吸烟环境。结果表明，传统香烟引起的变色程度显著高于电子烟，且多色系RBCs的颜色稳定性低于单色系材料，而表面粗糙度未受吸烟类型及热循环的显著影响。该研究为临床修复材料选择及患者口腔卫生指导提供了重要实验依据。

　　

在现代口腔美学修复中，树脂基复合材料（RBCs）因其卓越的美学性能和微创修复理念而备受青睐。然而，这些修复体长期处于复杂的口腔环境中，面临着诸多挑战，其中由饮食、生活习惯（如吸烟）引起的颜色不稳定和表面特性改变是影响其长期美学效果的关键因素。随着电子烟（e-cigarettes）作为传统香烟（c-cigarettes）的替代品日益普及，明确其对牙科修复材料的影响变得至关重要。尽管已有研究探讨了液体染色剂对RBCs的影响，但关于吸烟，特别是电子烟与传统香烟对比，对现代RBCs颜色稳定性和表面粗糙度影响的系统研究仍相对缺乏，且既往研究结论存在矛盾。为此，来自曼苏尔大学牙科学院的研究团队在《Scientific Reports》上发表了其最新研究成果，旨在填补这一空白。

研究人员为开展此项研究，主要应用了几项关键技术：首先，利用定制化的自动化吸烟模拟装置，精确控制吸烟周期（如2秒吸气/2秒空气吸入、15秒人工唾液喷雾），模拟真实吸烟行为及口腔环境；其次，采用自主研发的机器人系统进行刷牙、打磨和抛光操作，确保了处理过程的力量（2 N）和时间（2秒/样本）的高度一致性与可重复性；第三，使用紫外-可见-近红外分光光度计，并依据国际照明委员会（CIE）推荐的CIEDE2000（ΔE₀₀）色差公式进行颜色测量，该公式比传统的CIEDE1976更符合人眼视觉感知；第四，采用非接触式三维光学轮廓仪评估表面粗糙度（Ra），避免了接触式测量可能造成的表面损伤；最后，通过热循环实验（5000次循环，5°C/55°C）模拟口腔内6个月的冷热交替环境，以加速材料老化过程。

颜色变化（DE2000或ΔE₀₀）

通过三因素重复测量方差分析发现，处理方式（吸烟暴露、热循环）、材料类型和暴露亚组（电子烟、传统香烟、对照）对颜色稳定性均有显著影响。具体而言，传统香烟暴露导致的颜色变化（ΔE₀₀）最大，显著高于电子烟暴露组，而人工唾液浸泡的对照组变化最小。在比较不同时间点的色差时，吸烟暴露与热循环共同作用（M3-M1）引起的变色最为显著，其次是单纯吸烟暴露（M2-M1），而单纯热循环（M3-M2）的影响相对较小。在材料方面，多色系复合材料（Tetric Prime和Neo Spectra ST-HV）表现出比单色系材料（Charisma Diamond One和Omnichroma）更低的颜色稳定性，其中Tetric Prime的ΔE₀₀值最高。相关性分析显示，明度（ΔL）与红绿轴（Δa）、黄蓝轴（Δb）及总色差（ΔE₀₀）呈显著负相关，而Δa、Δb与ΔE₀₀呈显著正相关，表明吸烟和老化使材料颜色向更红、更黄的方向转变，且明度下降。

表面粗糙度（Ra）评估

与颜色稳定性结果不同，统计分析表明，无论是吸烟暴露（电子烟或传统香烟）还是热循环处理，对四种树脂复合材料的表面粗糙度（Ra）均未产生显著影响。各材料组在不同时间点（基线M1、暴露后M2、热循环后M3）的Ra值变化微小，且无统计学意义。虽然不同材料本身的Ra值存在轻微差异，但这种差异在暴露于不同条件后并未发生显著改变。所有组的Ra值均远低于0.2 μm这一被认为是易引起菌斑聚集的临床临界值。

ΔE₀₀与Ra的相关性

Pearson相关性分析揭示了一个有趣的现象：颜色变化（ΔE₀₀）与表面粗糙度（Ra）之间存在显著的负相关关系（p = 0.017）。这意味着，在本研究条件下，颜色差异越大（即变色越严重），测得的表面粗糙度反而有降低的趋势，反之亦然。这表明颜色的变化并非直接由表面粗糙度的增加所引起，二者之间的关系可能更为复杂，可能涉及材料表面对光反射特性的改变。

本研究得出结论，传统香烟对牙科树脂复合材料造成的 discoloration 远甚于电子烟，但两者均会导致不可接受的颜色变化。热循环也会引起变色，但其影响程度小于吸烟暴露。多色系RBCs相较于单色系RBCs更易染色，颜色稳定性较差，突显了树脂基质成分对材料美学性能的关键影响。值得注意的是，吸烟和热循环均未对材料的表面粗糙度产生负面影响。研究还发现，颜色变化与表面粗糙度之间存在负相关，表明颜色变化本身不直接导致粗糙度增加，但粗糙度的变化可能通过影响光反射而加剧颜色感知。此外，不同材料对相同吸烟条件的反应各异，强调了材料成分的重要性。

该研究的重要意义在于其系统性地比较了电子烟和传统香烟对现代牙科修复材料的影响，为临床医生在选择修复材料、评估修复体长期美学效果以及为吸烟患者提供口腔保健建议时提供了宝贵的实验数据。自主研发的吸烟模拟机和抛光机器人展示了高度的精确性和可重复性，为未来相关体外研究提供了可靠的工具。然而，研究作为体外实验，无法完全模拟口腔内复杂的生物学环境（如酶、微生物、个体唾液差异等），未来需要进一步的临床研究加以验证。总之，这项研究深化了我们对吸烟行为与牙科修复材料性能之间关系的理解，对促进口腔修复学的发展具有积极的推动作用。