雙甲基丙烯酸酯基季銨鹽功能單體用于牙科材料抗菌改性的研究.pdf

1、口腔粘接學是現(xiàn)代口腔修復學中最活躍的研究領域，樹脂基材料自身無抗菌活性，表面容易形成菌斑，在粘接操作完成后，細菌及其代謝產(chǎn)物容易進入粘接界面微滲漏間隙中，破壞粘接界面的完整性，造成牙髓敏感癥狀、繼發(fā)齲，甚至引起修復體脫落。因此開發(fā)具有抗菌功能的口腔粘接材料，將成為預防繼發(fā)齲發(fā)生、提高粘接耐久性最有效的途徑。
　　近年來，本課題組在國內(nèi)率先開展了可聚合型季銨鹽功能單體的研究，合成了多種抗菌單體，并通過性能檢測優(yōu)選出DMAE-CB進行

2、口腔材料抗菌改性研究。由于只含有一個聚合基團，使DMAE-CB與樹脂基質(zhì)單體聚合時交聯(lián)率有限，一方面限制了抗菌單體在樹脂基材料中的添加比例，使改性材料的抗菌作用較弱；另一方面，未交聯(lián)的抗菌單體可能從樹脂基材料中析出，不利于口腔健康。為了解決這些問題，本課題組與合作單位設計并合成了新型雙甲基丙烯酸酯基季銨鹽功能單體：2-(甲基丙烯酰氧乙基)-正十二烷基-甲基溴化銨(MAE-DB)、2-(甲基丙烯酰氧乙基)-正十六烷基-甲基溴化銨(MAE-

3、HB)，其分子結構中既含有抗菌基團，又含有兩個聚合基團，使其既能與樹脂基質(zhì)單體共聚，又能與抗菌單體發(fā)生均聚，形成高度交聯(lián)的網(wǎng)絡系統(tǒng)，有助于提高抗菌單體的添加量、減少未聚合單體的數(shù)量，使改性樹脂基材料具有更顯著的抗菌性能、更高的機械強度及更好的生物相容性，該類抗菌單體在國內(nèi)外文獻中均未見報道。
　　1、研究目的
　　本研究旨在對MAE-DB、MAE-HB的抗菌性能、細胞毒性及抗菌單體改性粘接劑、改性復合樹脂的各項性能進行全面評

4、價，為研發(fā)具有自主知識產(chǎn)權的、可獨立使用的抗菌粘接劑、抗菌復合樹脂、抗菌窩溝封閉劑等口腔高分子抗菌材料奠定基礎。
　　2、主要研究方法：
　　2.1通過最小抑菌濃度(MIC)測試、最小殺菌濃度(MBC)測試、抗菌動力學測試評價MAE-DB、MAE-HB對口腔常見細菌的抗菌作用。
　　2.2利用場發(fā)射掃描電鏡(Fe-SEM)、激光共聚焦掃描電鏡(CLSM)觀察細菌形態(tài)及胞膜完整性的變化。
　　2.3采用3-(4,5

5、-二甲基噻唑基-2)-2,5二苯基四氮唑溴鹽法(MTT法)評價MAE-DB、MAE-HB及改性粘接劑、改性復合樹脂的細胞毒性。
　　2.4通過接觸抗菌實驗評價MAE-DB、MAE-HB改性粘接劑、改性復合樹脂的抗菌性能。
　　2.5通過冷熱循環(huán)前后微拉伸粘接強度測試、電鏡觀察粘接界面及體式顯微鏡觀察斷裂模式評價MAE-DB、MAE-HB改性粘接劑的即刻粘接性能、粘接耐久性。
　　2.6通過測試改性復合樹脂表面硬度及上下

6、表面硬度比來評價MAE-DB、MAE-HB對材料機械性能、聚合性能的影響。
　　2.7采用實時定量RT-PCR技術檢測變形鏈球菌gtfB基因表達量。
　　3、主要研究結果
　　3.1MAE-DB、MAE-HB的MIC值與DMAE-CB及洗必泰無顯著性差異，且抗菌效率高。
　　3.2MAE-DB、MAE-HB對人牙齦成纖維細胞的細胞毒性小于DMAE-CB及Bis-GMA。
　　3.3MAE-DB、MAE-HB

7、改性粘接劑對變形鏈球菌具有穩(wěn)定持久的抗菌性能，隨著添加濃度的增加，抗菌性能逐漸增強，4％MAE-DB、7％MAE-DB、10％MAE-DB、4％MAE-HB、7％MAE-HB、10％MAE-HB組改性粘接劑的抗菌性能均優(yōu)于3％DMAE-CB組改性粘接劑。
　　3.4掃描電鏡觀察可見對照組表面細菌密集，成團塊狀分布，存在大量的細胞外基質(zhì)；3％DMAE-CB、1％MAE-DB、4％MAE-DB、1％MAE-HB、4％MAE-HB組改性

8、粘接劑表面細菌粘附量減少，細胞外基質(zhì)少；7％MAE-DB、10％MAE-DB、7％MAE-HB和10％MAE-HB組改性粘接劑表面細菌粘附量更少且排列疏松，細胞外基質(zhì)明顯減少。
　　3.5激光共聚焦顯微鏡觀察可見1％MAE-DB、4％MAE-DB、1％MAE-HB、4％MAE-HB、3％DMAE-CB組改性粘接劑表面以胞膜完整的細菌為主；7％MAE-DB、10％MAE-DB、7％MAE-HB、10％MAE-HB組改性粘接劑表面以胞

9、膜受損的細菌為主。
　　3.6抗菌改性粘接劑的即刻粘接強度較對照組有所下降，10％MAE-DB、10％MAE-HB組與對照組、3％DMAE-CB組有顯著性差異，其余組間無差異。10％MAE-DB、10％MAE-HB組改性粘接劑形成的樹脂突數(shù)量少、排列稀疏、長度較短。對照組的斷裂模式以內(nèi)聚破壞為主，10％MAE-DB、10％MAE-HB組改性粘接劑以界面斷裂為主，其余組以混合斷裂為主。
　　3.7冷熱循環(huán)后各組抗菌改性粘接劑的

10、粘接強度較冷熱循環(huán)前下降，10％MAE-DB、10％MAE-HB組與對照組、3％DMAE-CB組有顯著性差異，其余組間無差異；10％MAE-DB、10％MAE-HB組改性粘接劑形成的粘接界面存在裂隙，樹脂突數(shù)量少、排列稀疏、長度較短，有折斷現(xiàn)象，其余組改性粘接劑形成的粘接界面也有微裂隙形成，樹脂突出現(xiàn)折斷現(xiàn)象；界面斷裂的比例較冷熱循環(huán)前有所增加，10％MAE-DB、10％MAE-HB組改性粘接劑的斷裂模式以界面斷裂為主，其余組以混合斷裂

11、為主。
　　3.8冷熱循環(huán)后各組改性粘接劑均發(fā)生不同程度的微滲漏，10％MAE-DB、10％MAE-HB組的微滲漏程度較重。
　　3.9細胞毒性結果顯示，10％MAE-DB、10％MAE-HB及3％DMAE-CB組改性粘接劑浸提液的細胞相對增殖率為60％-70％，其余組均為80％-90％。
　　3.10抗菌改性復合樹脂對變形鏈球菌有穩(wěn)定而持久的抗菌性能，隨添加比例增加，抗菌性能逐漸增強，10％MAE-DB、10％MAE

12、-HB組改性復合樹脂的抗菌效果優(yōu)于其他組。
　　3.11掃描電鏡觀察結果顯示，3％DMAE-CB、1％MAE-DB、4％MAE-DB、1％MAE-HB、4％MAE-HB組改性復合樹脂表面的細菌粘附量少，細菌團塊之間出現(xiàn)間隙；7％MAE-DB、10％MAE-DB、7％MAE-HB、10％MAE-HB組改性復合樹脂表面的細菌粘附量更少，排列疏松。
　　3.127％MAE-DB、10％MAE-DB、7％MAE-HB、10％MAE-

13、HB組改性粘接劑與對照組的表面硬度及上下表面硬度比之間有統(tǒng)計學差異，其余組間無統(tǒng)計學差異，10％MAE-DB、10％MAE-HB組改性復合樹脂的表面硬度及上下硬度比最高。
　　3.13細胞毒性結果顯示，3％DMAE-CB組改性復合樹脂浸提液的細胞相對增殖率為70％，其余各組的細胞相對增殖率均為80％-90％。
　　3.1410％MAE-DB、10％MAE-HB組改性復合樹脂表面粘附的變形鏈球菌gtfB基因表達量顯著低于對照組

14、。
　　4.主要結論
　　4.1MAE-DB、MAE-HB具有與DMAE-CB相似的較強的抗菌性能，且抗菌效率高，能夠破壞細菌的細胞完整性。
　　4.2MAE-DB、MAE-HB的細胞毒性小于口腔常用單體Bis-GMA，能夠作為性能優(yōu)良的備選抗菌單體進行口腔樹脂基材料抗菌改性研究。
　　4.3MAE-DB、MAE-HB改性粘接劑對變形鏈球菌具有穩(wěn)定持久的抗菌作用，隨添加濃度的增加，抗菌性能逐漸增強。
　　4

15、.4冷熱循環(huán)前后10％MAE-DB、10％MAE-HB組改性粘接劑的粘接強度比對照組有顯著下降，且冷熱循環(huán)后10％MAE-DB、10％MAE-HB組改性粘接劑的微滲漏程度最重。
　　4.510％MAE-DB、10％MAE-HB及3％DMAE-CB組改性粘接劑浸提液的細胞毒性較大，其余組浸提液的細胞毒性能夠符合臨床應用的要求。
　　4.6MAE-DB、MAE-HB改性復合樹脂對變形鏈球菌有穩(wěn)定持久的抗菌性能，隨著單體添加濃度的

16、增加，抗菌性能逐漸增強，10％MAE-DB、10％MAE-HB組改性復合樹脂的抗菌效果最強。
　　4.7MAE-DB、MAE-HB的添加未對復合樹脂的機械性能、固化性能產(chǎn)生不良影響。
　　4.8MAE-DB、MAE-HB改性復合樹脂的生物安全性能夠滿足臨床應用的要求。
　　4.9MAE-DB、MAE-HB能夠通過下調(diào)變形鏈球菌gtfB基因的表達來干擾葡聚糖的合成，減少細菌胞外基質(zhì)的分泌從而減少細菌在材料表面的粘附。

17、r>　　綜上所述，新型交聯(lián)型抗菌單體MAE-DB、MAE-HB能夠作為理想的功能單體對口腔樹脂基材料進行抗菌改性。單體自身具有較強的抗菌性能，抗菌性能起效快，生物安全性能夠滿足臨床應用要求；使用MAE-DB、MAE-HB進行粘接劑抗菌改性時，10％MAE-DB、10％MAE-HB組的抗菌效果最理想，但由于抗菌單體高濃度的添加對粘接劑的即刻粘接強度、粘接耐久性、界面封閉性及細胞毒性等都會產(chǎn)生不良影響，因此推薦選用7％作為最適添加濃度；使用

18、MAE-DB、MAE-HB進行復合樹脂抗菌改性時，10％MAE-DB、10％MAE-HB組不僅抗菌效果最理想，而且對樹脂的機械性能、固化性能及細胞毒性等均無不良影響，并且MAE-DB、MAE-HB單體還能夠通過干擾變形鏈球菌合成葡聚糖來減少細菌在材料表面的粘附，因此推薦選用10％作為最適添加濃度。實驗結果證實含有雙聚合基團的新型交聯(lián)型單體MAE-DB、MAE-HB與樹脂基材料交聯(lián)率高、聚合充分，改性樹脂基材料抗菌性能更顯著、殘余單體量更