磷酸基團於牙科材料與稀土金屬離子回收之應用

伍緯哲

doi:10.6342/NTU201700613

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磷酸基团於牙科材料与稀土金属离子回收之应用

Application of Phosphate Group in Dental Material And Rare Earth Metal Ions Recycling

伍纬哲 , 博士　　导师：王大铭　　共同指导教授：李伯训

英文 DOI： 10.6342/NTU201700613

磷酸基团；牙本质；树脂黏着剂；氧化石墨烯；镧离子；铈离子；铕离子； phosphate group ； dentin ； X-ray photoelectron spectroscopy ； graphite oxide ； Lanthanum ion ； Cerium ion ； Europium ion

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摘要 │ 参考文献 (248) │ 国际计量

摘要〈TOP〉

本论文包括两部分。第一部分为磷酸盐基团於牙科材料之应用。 第二部分为磷酸盐基团於吸附剂之应用。
在第一部分，磷酸盐基团为牙齿中的主要成分之一。因此，在现代牙科中磷酸盐基团之衍生物被使用於树脂黏合剂与黏着改善剂用於增强其键结强度。然而，仍有许多问题存在於牙科材料中，例如聚合过程中材料的收缩与未聚合的单体。为了恢复牙齿良好的美观及功能，玻璃纤维根柱(fiber post)在临床的使用日益频繁，然而玻璃纤维根柱的黏着强度仍有改善的空间。有鉴於玻璃纤维根柱的失败常起因於与牙本质的黏着力不佳，本研究以研发新型牙本质黏着剂(bonding agent)，提升树脂黏着剂与牙本质的结合强度为主要目的。
在本论文中，使用bis[2-(methacryloyloxy)-ethyl] phosphate (2MP)制成bonding agent，并以isobornyl acrylate (IBOA) 及ethylhexylacrylate (EHA)为树脂黏着剂之原料，透过微拉伸试验(microtensile test)、推离键结试验(push-out test)及破裂韧性试验(fracture toughness test)测试含不同比例2MP (30%, 35%, 40%)的bonding agent，和市售树脂黏着剂(NX3, Variolink II, RelyXUnicem, Panavia F 2.0)所表现之黏着强度，并以长时间恒温水浴(37℃, 5 months)测试各组别长时间的黏着强度变化。此外利用表面化学分析电子光谱仪观测出氢键存在於牙本质黏着剂与胶原蛋白间，牙本质黏着剂中的磷酸基团与胶原蛋白内的氨基酸基团於界面上产生大量的氢键来增强牙本质黏着剂黏着强度，并於黏着界面上提出存在於牙本质黏着剂与胶原蛋白间迁移的机制。
在第二部分，金属离子污染是会影响到生物的健康。普遍来说，吸附法为处理金属离子废水最合适也最具经济价值的方法。然而，处理稀土金属离子上具有高吸附量的吸附剂是不易被找到的。为了改善这个吸附量，藉由氧化石墨烯与磷酸基团来合成出一种奈米复合吸附剂(GO-Zr-P)。其结果发现此奈米复合吸附剂在广泛的氢离子浓度指数下对於铕离子、镧离子和铈离子仍有好的吸附效果。并且其吸附量会受到氢离子浓度指数的影响。对於铕离子而言其在氢离子浓度指数等於7时，最大吸附量为242.42 毫克/克，对於镧离子而言其在氢离子浓度指数等於7时，最大吸附量为174.22 毫克/克。对於铈离子而言其在氢离子浓度指数等於5时，最大吸附量为156.9 毫克/克。由此奈米复合吸收剂(GO-Zr-P)的特殊性质，其具有应用於工业上的水处理。

并列摘要〈TOP〉

The thesis includes two parts. Part Ⅰ is the application of phosphate group of dental materials. Part Ⅱ is the application of phosphate group of the adsorbents.
In part Ⅰ, One of the major components of the tooth is the phosphate group. Consequently, the derivatives of phosphate groups are used in the resin composites and bonding systems to increase the bond strength in modern density. However, there are several problems in the dental materials such as the shrinkage and unpolymerized monomer in the polymerization process. In order to improve dental restoration to achieve better aesthetic outcomes, fiber posts have been used more frequently. However, the loss of adhesion or detachment of fiber posts from root canals is usually happened.in this thesis, a novel resin cement and bonding agents were developed to increase the bond strength between the bonding agent and collagen.
Three concentrations (30, 35, and 40 wt%) of bis[2-(methacryloyloxy)-ethyl] phosphate (2MP) were prepared as key dentin bonding agent components and isobornyl acrylate (IBOA) and ethylhexylacrylate (EHA) were used as key components to fabricate the resin cement. The specimens were tested after cementation 24 hours and storage in distilled water at 37℃ for 5 months to observe long term stability by evaluating the bond strength.
 Besides, the hydrogen bond is detected by XPS between bonding agents and dentin. The phosphoric acid groups which is in the bonding agent produce a large amount of hydrogen bonds at the interface with the amino acid groups which is in the collagen to enhance the adhesive strength of the dentin adhesive. According the results,the mechanism of migration between dentin adhesives and collagen is proposed on the adhesive interface. 
In part Ⅱ, the pollutions of metal ions are harmful to health of creatures. In generally speaking, the adsorption has been used as a suitable and economic water treatment process to remove metal ions. However, high adsorption capacity of adsorbents for rare earth metal ions is not easy to find. In order to improve the adsorption capacity, a nanocomposite adsorbent was synthesized by graphite oxide and phosphate group(GO-Zr-P). The results showed the GO-Zr-P nanocomposite also shown a wide range of pH for Eu+3, La+3 and Ce+3. The adsorption capacity was influenced by the pH value. The maximum adsorption capacity of Eu+3 was 242.42 mg/g at pH 7 and the maximum adsorption capacity of La+3 and Ce+3 at pH 5 were 174.2 mg/g and 156.9 mg/g, respectively. The special property of GO-Zr-P nanocomposite had potential application in industrial wastewater treatment.

参考文献 ( 248 ) 〈TOP〉

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