含磷酸酯两性离子共聚合物抗龋齿形成生物膜研究

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数量庞大且种类繁多的细菌存在于人类的口腔中,这些细菌在口腔中存活繁衍,会在牙齿表面形成牙菌斑,而牙菌斑恰恰是引起牙周炎,龋齿等牙病的元凶。牙菌斑生物膜属于细菌性生物膜,形成的原因是唾液蛋白等吸附到牙齿表面,然后在其表面形成一层雾状结构、且没有细胞的薄膜。这层获得性薄膜为口腔环境中细菌的生长繁殖提供了最初的条件。由此看来,减少唾液蛋白和糖蛋白在牙面上的吸附对于抑制牙菌斑的形成有着至关重要的作用。两性离子聚合物是一种拥有强烈水合能力的离子聚合物,这种离子聚合物可以抗蛋白质非特异性吸附和细菌的粘附。因此,我们针对其进行深入研究,并最终合成出一种有良好抗蛋白吸附能力的含磷酸酯的两性离子聚合物。将其添加在牙膏、漱口水中可以减少唾液蛋白在牙齿表面的吸附并进一步抑制造成龋齿的牙菌斑生物膜的形成,最终改善口腔环境。本文主要包括以下几个部分:(1)将磺基甜菜碱单体,即甲基丙烯酰乙基磺基甜菜碱(SBMA)、丙烯酸二甲基氨基乙酯(DMAEA)和含磷酸酯的2-羟乙基甲基丙烯酸磷酸酯(MOEP),以过硫酸铵(APS)作为引发剂,在去离子水溶液环境中在72摄氏度的油浴环境下进行共聚,形成三元共聚物。聚合物的结构表征利用渗透凝胶色谱、核磁共振氢谱和zeta电位仪进行检测。实验中,调整各单体间的投料比例,合成具有不同分子量和不同表面电荷的两性离子聚合物,分别测试其抗蛋白质吸附性能。实验结果表明,当SBMA,MOEP和DMAEA这三种单体投料比为3.5:1:1.8时,所合成的两性离子聚合物具有最佳的抗蛋白质非特异性吸附性能。其数均分子量为2.1万,表面电荷量为0.1mv,在去离子水条件下的蛋白质吸附量为空白对照组的2.48%;在人工唾液条件下的蛋白质吸附量为空白对照组的9.72%。(2)将抗蛋白质非特异性吸附效果最佳的聚合物用罗丹明B-HEMA标记后,用去离子水配置成聚合物溶液并调节p H值到7.0。将预处理后的模拟牙片浸泡在聚合物溶液中进行吸附。吸附完成后,用去离子水清洗掉表面的聚合物溶液,并将模拟牙片放入装有人工唾液的表面皿中进行聚合物结合强度衰减测试。设置时间梯度0.5小时、1小时、2小时、4小时、8小时、12小时、24小时。用荧光显微镜测试模拟牙片在相应衰减时间下的荧光强度,并绘制荧光强度随时间的衰减曲线。该曲线便能反映出聚合物在模拟牙片表面的结合强度随时间的变化。从而反映聚合物的长效性。实验中,具有最佳抗蛋白非特异性吸附效果的聚合物在人工唾液中衰减12小时后,仍然有80.3%的聚合物吸附在模拟牙片表面;衰减24小时后,有68.8%的聚合物吸附在模拟牙片表面。(3)取抗蛋白吸附效果最好的单体投料比合成的聚合物(SBMA:MOEP:DMAEA=3.5:1:1.8)进行测试。探究聚合物的最适p H值、最低有效浓度和最短有效时间。设置p H值梯度、聚合物溶液浓度梯度和聚合物吸附时间的梯度进行平行实验。预处理及实验阶段的操作过程与(2)中相同。通过分析实验数据得到如下结论:聚合物发挥最佳抗蛋白吸附效用的p H值在7.0附近;聚合物溶液的最低质量有效浓度为2%;聚合物的最短有效吸附时间为4min。(4)为了模拟更真实地口腔环境,采集人唾液并进行离心等净化预处理后,将模拟牙样浸泡在唾液中,使其表面形成一层获得性膜。处理完成后对其进行抗蛋白吸附效果测试,测试过程与上述实验过程一致。对实验结果进行分析后发现,牙齿表面的获得性薄膜对聚合物抗蛋白吸附效用地发挥没有影响。(5)细菌实验。为了验证聚合物的真实抗细菌粘附效果,将HAP片模拟牙样和打磨抛光的牛牙齿分别进行长时间成膜处理,在培养基中培养成膜后测试其在细菌环境下的抗粘附效果。用分光光度计测定其在紫外光条件下、630nm波长处的吸光值。实验测得经过2%质量浓度的聚合物溶液处理成膜后的牙样抗细菌粘附效果高达77%。另取聚合物溶液与口腔细菌共培养并测其吸光值,与阳性对照组对比后证明聚合物并无抑菌效果,从而验证了前述实验的有效性,即:聚合物在牙齿表面长时间成膜后具有良好的抗细菌粘附效果。
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