复合抗菌型光固化齿科粘接剂的研究

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光固化树脂粘接剂是粘接牙齿组织和龋齿填充材料复合树脂的关键材料。因复合树脂流动性较差难以进入到牙体组织内部形成良好粘接,利用光固化树脂粘接剂填补牙本质/牙釉质的孔洞后,可实现复合树脂与牙组织的结合。但聚合后树脂的体积收缩,容易在粘结界面产生缝隙,细菌容易入侵,造成二次龋齿。目前尚无具有抗菌和再矿化性能的光固化粘接剂商品,无法有效杀死入侵的细菌,也无法有效修复间隙,导致修复体使用寿命缩短。因此,抗菌和再矿化成为改善粘接修复长期效果的两个关键性能。虽然氟化物等释放型抗菌剂已经在口腔领域广泛应用,但作为粘接剂添加成分使用,其存在着初期爆发释放、持续抗菌能力不足等问题,因此本研究提出从以下思路进行复合抗菌型齿科粘接剂的改进研究:1)季铵盐作为一种接触抗菌型的抗菌剂,既可以利用其自身带有的正电荷抗菌,将其与氟化物复合使用,还可以与带负电的氟离子(F-)发生电荷相互作用,减缓F-的爆发释放,实现长效抗菌。2)2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱(MPC)是一种具有两性离子端基的有机物,可以减少蛋白质、脂质体等生物成分在材料表面的附着,并且具有良好的生物相容性,利用MPC这种特性,可以有效减少细菌在材料表面的吸附,与抗菌剂共同抑制细菌在材料上的增殖。最后,将锶掺杂羟基磷灰石(Sr/HAp)作为功能填料引入粘接剂,提高其促矿化生物活性。主要工作和结果如下:1)首先通过氯代十二烷与1-乙烯基咪唑发生取代反应得到可光聚合的N,N-十二烷基乙烯基咪唑(DCV),并采用溶解-再沉淀法制备了氟化钠纳米颗粒(nNaF,~450 nm),分别研究了它们对以双酚A甲基丙烯酸缩水甘油酯(Bis-GMA)、甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)和1,6-己二醇二甲基丙烯酸酯(HDDMA)为树脂基体的粘接剂固化动力学的影响,发现:当DCV在粘接剂中的含量为2-8 wt%时,对双键转化率无明显影响,抗菌效果则与DCV含量呈正相关;但当nNaF含量超过5 wt%时,双键转化率开始明显下降,F-爆发释放明显。因此,固定nNaF在粘接剂中的添加量为2 wt%,将DCV按与nNaF不同比例(2、4、6、8 wt%)添加到粘接剂,光固化后对粘接剂的各项性能(F-释放、抗菌效果、剪切粘接强度和生物相容性)进行系统评价,发现:当DCV含量在4 wt%以下时,能够有效减缓F-的初期释放,并延长F-的持续释放;但当DCV含量≧6 wt%后,F-的释放速率不降反升,通过对不同配方固化物的双键转化率、水接触角和表面电位的对比分析,发现DCV中季铵盐基团的亲水性是造成上述现象的主要原因。为确定优化的粘接剂配方,DCV/nNaF复配的固化树脂片浸泡在PBS中,动态收集第1、7和14天的释放液以及浸泡后的树脂片,分别评价了它们对金黄色葡萄球菌(S.aureus)、大肠杆菌(E.coli)和人唾液菌群(HSBF)的释放型和接触型抗菌,并同时通过L929成纤维细胞培养评价了树脂片的细胞毒性,以及采用推出法测试了粘接剂的剪切粘接强度,所有实验数据表明:添加2wt%nNaF和2 wt%DCV(2F@DCV2)的粘接剂,F-爆发释放减小且可稳定持续释放,显示出释放和接触协同抑菌、良好生物相容性、高剪切粘接强度的综合优异性能。2)nNaF作为一种释放型抗菌剂,随着F-的持续溶出,最终仍不可避免地会对粘接剂性能产生不利影响,因此,本研究通过引入抗蛋白吸附的可聚合物MPC,协同可聚合的接触型抗菌剂DCV,发展了一种高效复合抗菌粘接剂,并在此基础上同时引入具有促生物矿化活性的Sr/HAp纳米颗粒,全面提高了粘接剂的使用性能。通过固化动力学、蛋白吸附、抗菌、矿物质沉积和剪切粘接强度等表征,发现:虽然MPC含量对粘接剂固化动力学无明显影响,但当MPC含量超过3 wt%后会显著降低固化树脂片自身的力学性能,而蛋白吸附和细菌粘附实验结果表明,添加了3 wt%MPC的粘接剂即能有效降低蛋白和细菌的吸附量;虽然MPC不具备杀死细菌的能力,但加入适量(3 wt%)DCV后,粘接剂即能杀死70%的细菌,而无明显细胞毒性,不利影响是降低了固化树脂片的力学性能和粘接剂的剪切粘接强度;向上述MPC/DCV复合抗菌的粘接剂中加入适量(8 wt%)Sr/HAp纳米颗粒,其不仅作为增强填料提高了力学性能和粘接强度,同时还作为功能填料赋予粘接剂在模拟体液中诱导矿物质沉积的能力,获得了集抗吸附、杀菌、促矿化多功能为一体的新型齿科修复粘接剂。综上所述,基于接触型抗菌剂季铵盐制备抗菌型光固化树脂粘接剂,通过与氟化物、MPC复合使用,不仅可有效协同减少细菌增殖,还因添加量可维持在较低水平保障粘接剂的生物相容性,引入活性填料提高生物矿化性能后,预期在齿科修复的临床应用中具有广阔的前景。
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