1問1答 論文 保存修復

「塗ってすぐエアブロー」はどこまで許されるか——ユニバーサル5製品をエナメル質で測り分けた

1問1答 論文 保存修復

ユニバーサルアドヒーシブ5製品について、塗布時間とエッチングモードがエナメル質接着に与える影響を調べたin vitro実験(Sai 2018・J Adhes Dent)

「待ち時間なし。塗ってすぐエアブロー」——ユニバーサルアドヒーシブの時短は、たしかに魅力的です。でもセルフエッチの接着は、機能性モノマーとハイドロキシアパタイトの化学反応に依存している。短くして本当に足りるのか。5製品を4通りの手順で、接着強さ・表面粗さ・表面自由エネルギーの3方向から測った日本大学のグループの実験は、「時間より先に決めるべきこと」を教えてくれます。

論文
Influence of Application Time and Etching Mode of Universal Adhesives on Enamel Adhesion
著者
Sai K, Takamizawa T, Imai A, Tsujimoto A, Ishii R, Barkmeier WW, Latta MA, Miyazaki M
掲載
The Journal of Adhesive Dentistry 2018;20:65-77(doi:10.3290/j.jad.a39913)
種類
in vitro 実験研究(ユニバーサルアドヒーシブ5製品・4条件・各群n=10/ウシ切歯エナメル質)
PMID
29507919

「塗ってすぐエアブロー」は、本当に大丈夫か

ユニバーサルアドヒーシブの箱に、こう書いてある製品が増えました。「待ち時間なし。塗ってすぐエアブロー」。

実際、時間短縮の効果は大きい。1歯につき20秒の擦り込みを省けるなら、1日の診療で積み上がる差は無視できません。メーカーもそこを前面に出して宣伝しています。

ただ、理屈をたどると引っかかる点があります。セルフエッチ系の接着は、機能性モノマー(MDPなど)とハイドロキシアパタイトの化学反応に決定的に依存しているからです。モノマーとカルシウムが安定した塩を作り、それが接着性能を押し上げる。その化学反応が、短縮された時間で十分に起きるのか。

加えてもう一つ。ユニバーサルアドヒーシブの売りはセルフエッチでもトータルエッチでも使えることです。ところが「塗布時間の感度」がエッチングモードによってどう変わるかは、ほとんど調べられていませんでした。

5製品を、4通りの手順で比べる

研究の骨格: ユニバーサルアドヒーシブ5製品——Gプレミオボンド(GC)/スコッチボンド ユニバーサル(3M)/アドヒース ユニバーサル(Ivoclar)/クリアフィル ユニバーサルボンド Quick(クラレノリタケ)/ボンドマー ライトレス(トクヤマ)。ウシ下顎前歯の唇面を削って平坦なエナメル質面を作り、#400のSiCペーパーで研磨して被着面にした。各製品を4通りで使う:①セルフエッチ+塗ってすぐエアブロー(IA)②セルフエッチ+所定時間の塗布(PA)リン酸15秒のエッチング+IA ④リン酸エッチング+PA。PAの塗布時間は、スコッチボンドとアドヒースがメーカー推奨の擦り込み20秒、Gプレミオボンド・Quick・ボンドマーが10秒各群n=10・計20群。24時間水中保管後にせん断接着強さ(SBS)を測り、あわせて表面粗さ(Ra)表面自由エネルギー(SFE)、破断面とSEM像も評価した。なおRa・SFEの測定はSBSの試験片とは別で、#4000まで研磨した面に接着材を塗り、アセトンと水で洗い流してから測っている(研磨傷の影響を除くため)。

粗さと表面自由エネルギーを一緒に測っているのが、この研究の芯です。Raは「引っかかりの量(機械的嵌合)」、SFEは「化学的な相互作用の状態」を映す。接着強さという結果だけでなく、その原因を2方向から押さえにいっています。

セルフエッチなら、時間は効く

0 18.3 36.7 55 エナメル質せん断接着強さ (MPa) 24.2 26.5 21.6 28.3 23.8 29.1 25 27.1 28.8 30 Gプレミオボンド スコッチボンドユニバーサル アドヒースユニバーサル クリアフィルUB Quick ボンドマーライトレス 塗ってすぐエアブロー 所定時間だけ塗り込む セルフエッチモードでの比較(凡例の色で系列を見分ける)。全製品で所定時間のほうが高く、スコッチボンドユニバーサルとアドヒース ユニバーサルでは有意差がついた(この2製品の群色がティール)
セルフエッチモードでの塗布時間の影響(Table 3より)。系列の色分けは図中の凡例を参照。群色がティールの2製品は、塗布時間による差が有意だった製品

まずセルフエッチモード。5製品すべてで、所定時間を守ったほうが接着強さが高くなりました。そしてスコッチボンド ユニバーサルとアドヒース ユニバーサルでは、その差が有意でした(21.6→28.3 MPa、23.8→29.1 MPa)。

この2製品には共通点があります。メーカーが「擦り込みながら20秒」を推奨していること。つまり時間を守るとは、擦り込みの時間を確保することでもあるわけです。

著者らの解釈もそこにあります。擦り込む動きがエナメル質への接着強さを高めることは複数の研究で報告されており、Yoshiharaらは擦り込みによってカルシウム塩の自己組織化ナノレイヤリングがより多く形成されることを示しています。化学反応そのものは数秒で起きるとしても、その量と質は塗布時間で変わりうる

実際、表面自由エネルギーの結果もこれを裏づけていました。ボンドマー ライトレスを除く4製品で、セルフエッチモードでは塗布時間を延ばすとSFEが下がりました——化学反応が進んだ証拠と読める変化です(ただし統計学的に有意だったのはスコッチボンド ユニバーサルとアドヒース ユニバーサルの2製品で、残りは有意差がついていません)。

リン酸エッチングは、それでも別格だった

0 18.3 36.7 55 エナメル質せん断接着強さ (MPa) 26.5 35.4 28.3 38.9 29.1 40.5 27.1 47.5 30 43.9 Gプレミオボンド スコッチボンドユニバーサル アドヒースユニバーサル クリアフィルUB Quick ボンドマーライトレス セルフエッチ(所定時間) リン酸エッチング+所定時間 リン酸15秒の事前エッチングの有無による比較(凡例の色で系列を見分ける)。塗布時間にかかわらず、5製品すべてでリン酸エッチングのほうが有意に高かった
セルフエッチとリン酸エッチング併用の比較(いずれも所定時間の塗布。Table 3より)。系列の色分けは図中の凡例を参照

ところが、塗布時間をどれだけ丁寧に守っても、リン酸エッチングを併用した群には届きませんでした

5製品すべてで、塗布時間にかかわらず、トータルエッチのほうが有意に高いSBS。しかも差は小さくありません。5製品の倍率は約1.3〜1.8倍(本文の値から計算)で、最も開いたクリアフィル ユニバーサルボンド Quickでは27.1→47.5 MPaでした。

なぜか。著者らは考察で「リン酸エッチングモードのRaは、塗布時間や接着材の種類にかかわらず、セルフエッチモードの5〜7倍だった」と書いています(Table 5の実数から計算すると製品により約3〜6倍で、Gプレミオボンドだけは3倍台にとどまります)。そしてSBSとRaの間には強い正の相関(r = 0.909, p = 0.008/考察では p < 0.001 と記載)がありました。

破断面の分析も同じ方向を指します。セルフエッチではほとんどが接着界面での破壊(adhesive failure)だったのに対し、リン酸エッチングでは混合破壊とエナメル質の凝集破壊の頻度が増えました(Gプレミオボンドを除く)——歯質側が負けるケースが出てきた、ということです(ただしリン酸群でも破壊の主体はなお接着界面での破壊です)。

この論文の核心: エナメル質への接着は、機械的嵌合(micromechanical interlocking)が主役である。化学結合も重要だが、リン酸エッチングが作る粗さ(著者らの表現で5〜7倍)には、塗布時間の延長では届かない。

意外な逆転——トータルエッチでは「長く塗る」が裏目に出る

もうひとつ、実務者として知っておきたい結果があります。

リン酸エッチングを併用した群では、塗布時間による有意差は一つもありませんでした。一貫した傾向すら見られなかった。

それどころかスコッチボンド ユニバーサルとアドヒース ユニバーサルでは、長く塗った群のほうがSBSが低くなりました(43.2→38.9 MPa、44.7→40.5 MPa。有意差はつかず)。

著者らの説明が的確です。リン酸エッチングで作られたスパイク状のエッチングパターンを、マイクロブラシで擦り続けることが壊してしまう——せっかく作った微細な隙間が潰れ、モノマーが入り込む余地が減る、と。

つまり「丁寧に長く擦り込む」がいつでも正解ではない。リン酸で下地を作ったなら、その構造を壊さないことのほうが大事になる場面がある、ということです。

明日の臨床へ

著者らが本文で示した臨床的示唆は、そのまま持ち帰れます。

①トータルエッチで使うなら、塗布時間の短縮は許容できそうだ。(著者らの表現も might be acceptable です。)リン酸で粗さは十分に確保されているので、そこから先を時間で稼ぐ必要は薄い。時短の恩恵を素直に受けてよい場面です。

②セルフエッチで使うなら、メーカーが「即エアブロー」と書いている製品でも、削っていないエナメル質が相手のときは塗布時間を延ばすか、リン酸エッチングを使う。著者らは uncut enamel(未切削エナメル質)を名指しで挙げています。理由は本論文には書かれていませんが、一般に無傷のエナメル質は最外層の無小柱層が酸に抵抗するとされており、条件はこの実験より不利になると考えられます。

③ただし著者らは、もう一つ公平な一文を添えています。——「メーカーが塗布直後のエアブローを推奨している接着材については、セルフエッチモードでもその手順は許容されうる」。即エアブローを謳う製品の設計そのものを否定しているわけではありません。

④擦り込みを推奨している製品では、その時間は「作業の丁寧さ」ではなく「化学反応の材料」だと考える。スコッチボンド ユニバーサルとアドヒース ユニバーサルの20秒は、削っていい余白ではありませんでした。

⑤ただし、リン酸を使ったあとの擦り込みはほどほどに。作ったエッチングパターンを自分で潰さない。

このデータから素直に言えるのは、エナメル質の接着を優先したい場面ではリン酸エッチングを選び、時短は「リン酸を使った側」で回収するという順番までです。どの症例でそうすべきかは、この論文(ウシ歯・24時間・各群10本)だけでは決まりません。

ここだけ、冷静に補助線

ここだけ、冷静に補助線。 ウシ歯を使ったin vitro実験で、各群10本。しかも被着面は#400のSiCペーパーで研磨した平坦なエナメル質=すでに削られた面です。著者ら自身が「未切削エナメル質では」と条件を区別して書いているとおり、この実験の結果をそのまま無傷のエナメル質に当てはめることはできません(実際の未切削面ではセルフエッチはさらに不利になると考えられます)。評価は24時間後の初期接着強さのみで、熱サイクルや長期保管による耐久性は見ていません。著者らも「長期安定性への影響はさらなる研究が必要」と結んでいます。またボンドマー ライトレスだけがSFEで他と逆の挙動を示しており、その理由は説明されていません(著者らも「さらなる研究が要る」としています)。照射器はハロゲン(600 mW/cm²)1機種のみです。とはいえ——5製品すべてで、塗布時間の影響よりエッチングモードの影響のほうが大きかったという事実は、一貫していて揺るぎません。「時短できるかどうか」を考える前に「リン酸を使うかどうか」を決める。その順番を教えてくれる研究だと思います。

今日のひとこと

ユニバーサルアドヒーシブのエナメル質接着では、塗布時間よりエッチングモードのほうが効く。5製品すべてで、塗布時間にかかわらずリン酸エッチング併用のほうが有意に高い接着強さを示した(表面粗さはセルフエッチの5〜7倍、接着強さとの相関 r = 0.909)。セルフエッチで使うなら時間は効く——全製品で所定時間のほうが高く、擦り込み20秒を推奨する2製品では有意差がついた。逆にリン酸を使ったあとは、長く擦るとエッチングパターンを潰して下がることさえある。時短は「リン酸を使った側」で回収する。

Sai K, Takamizawa T, Imai A, Tsujimoto A, Ishii R, Barkmeier WW, Latta MA, Miyazaki M. Influence of Application Time and Etching Mode of Universal Adhesives on Enamel Adhesion. J Adhes Dent. 2018;20(1):65-77. doi:10.3290/j.jad.a39913 PMID: 29507919
本記事は論文の要点を医療従事者向けにまとめた解説です。臨床判断は原著と最新のエビデンスをご確認ください。