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(xué)是現(xiàn)代口腔修復(fù)學(xué)中最活躍的研究領(lǐng)域，樹(shù)脂基材料自身無(wú)抗菌活性，表面容易形成菌斑，在粘接操作完成后，細(xì)菌及其代謝產(chǎn)物容易進(jìn)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(fù)體脫落。因此開(kāi)發(fā)具有抗菌功能的口腔粘接材料，將成為預(yù)防繼發(fā)齲發(fā)生、提高粘接耐久性最有效的途徑。
　　近年來(lái)，本課題組在國(guó)內(nèi)率先開(kāi)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(guò)性能檢測(cè)優(yōu)選出DMAE-CB進(jìn)行

2、口腔材料抗菌改性研究。由于只含有一個(gè)聚合基團(tuán)，使DMAE-CB與樹(shù)脂基質(zhì)單體聚合時(shí)交聯(lián)率有限，一方面限制了抗菌單體在樹(shù)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(shù)脂基材料中析出，不利于口腔健康。為了解決這些問(wèn)題，本課題組與合作單位設(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)中既含有抗菌基團(tuán)，又含有兩個(gè)聚合基團(tuán)，使其既能與樹(shù)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(luò)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(shù)脂基材料具有更顯著的抗菌性能、更高的機(jī)械強(qiáng)度及更好的生物相容性，該類抗菌單體在國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)中均未見(jiàn)報(bào)道。
　　1、研究目的
　　本研究旨在對(duì)MAE-DB、MAE-HB的抗菌性能、細(xì)胞毒性及抗菌單體改性粘接劑、改性復(fù)合樹(shù)脂的各項(xiàng)性能進(jìn)行全面評(píng)

4、價(jià)，為研發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的、可獨(dú)立使用的抗菌粘接劑、抗菌復(fù)合樹(shù)脂、抗菌窩溝封閉劑等口腔高分子抗菌材料奠定基礎(chǔ)。
　　2、主要研究方法：
　　2.1通過(guò)最小抑菌濃度(MIC)測(cè)試、最小殺菌濃度(MBC)測(cè)試、抗菌動(dòng)力學(xué)測(cè)試評(píng)價(jià)MAE-DB、MAE-HB對(duì)口腔常見(jiàn)細(xì)菌的抗菌作用。
　　2.2利用場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡(Fe-SEM)、激光共聚焦掃描電鏡(CLSM)觀察細(xì)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(píng)價(jià)MAE-DB、MAE-HB及改性粘接劑、改性復(fù)合樹(shù)脂的細(xì)胞毒性。
　　2.4通過(guò)接觸抗菌實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)MAE-DB、MAE-HB改性粘接劑、改性復(fù)合樹(shù)脂的抗菌性能。
　　2.5通過(guò)冷熱循環(huán)前后微拉伸粘接強(qiáng)度測(cè)試、電鏡觀察粘接界面及體式顯微鏡觀察斷裂模式評(píng)價(jià)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(guò)測(cè)試改性復(fù)合樹(shù)脂表面硬度及上下

6、表面硬度比來(lái)評(píng)價(jià)MAE-DB、MAE-HB對(duì)材料機(jī)械性能、聚合性能的影響。
　　2.7采用實(shí)時(shí)定量RT-PCR技術(shù)檢測(cè)變形鏈球菌gtfB基因表達(dá)量。
　　3、主要研究結(jié)果
　　3.1MAE-DB、MAE-HB的MIC值與DMAE-CB及洗必泰無(wú)顯著性差異，且抗菌效率高。
　　3.2MAE-DB、MAE-HB對(duì)人牙齦成纖維細(xì)胞的細(xì)胞毒性小于DMAE-CB及Bis-GMA。
　　3.3MAE-DB、MAE-HB

7、改性粘接劑對(duì)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(qiáng)，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(jiàn)對(duì)照組表面細(xì)菌密集，成團(tuán)塊狀分布，存在大量的細(xì)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(xì)菌粘附量減少，細(xì)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(xì)菌粘附量更少且排列疏松，細(xì)胞外基質(zhì)明顯減少。
　　3.5激光共聚焦顯微鏡觀察可見(jiàn)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(xì)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(xì)菌為主。
　　3.6抗菌改性粘接劑的即刻粘接強(qiáng)度較對(duì)照組有所下降，10％MAE-DB、10％MAE-HB組與對(duì)照組、3％DMAE-CB組有顯著性差異，其余組間無(wú)差異。10％MAE-DB、10％MAE-HB組改性粘接劑形成的樹(shù)脂突數(shù)量少、排列稀疏、長(zhǎng)度較短。對(duì)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(qiáng)度較冷熱循環(huán)前下降，10％MAE-DB、10％MAE-HB組與對(duì)照組、3％DMAE-CB組有顯著性差異，其余組間無(wú)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(shù)脂突數(shù)量少、排列稀疏、長(zhǎng)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(shù)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(xì)胞毒性結(jié)果顯示，10％MAE-DB、10％MAE-HB及3％DMAE-CB組改性粘接劑浸提液的細(xì)胞相對(duì)增殖率為60％-70％，其余組均為80％-90％。
　　3.10抗菌改性復(fù)合樹(shù)脂對(duì)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(qiáng)，10％MAE-DB、10％MAE

12、-HB組改性復(fù)合樹(shù)脂的抗菌效果優(yōu)于其他組。
　　3.11掃描電鏡觀察結(jié)果顯示，3％DMAE-CB、1％MAE-DB、4％MAE-DB、1％MAE-HB、4％MAE-HB組改性復(fù)合樹(shù)脂表面的細(xì)菌粘附量少，細(xì)菌團(tuán)塊之間出現(xiàn)間隙；7％MAE-DB、10％MAE-DB、7％MAE-HB、10％MAE-HB組改性復(fù)合樹(shù)脂表面的細(xì)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(duì)照組的表面硬度及上下表面硬度比之間有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，其余組間無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，10％MAE-DB、10％MAE-HB組改性復(fù)合樹(shù)脂的表面硬度及上下硬度比最高。
　　3.13細(xì)胞毒性結(jié)果顯示，3％DMAE-CB組改性復(fù)合樹(shù)脂浸提液的細(xì)胞相對(duì)增殖率為70％，其余各組的細(xì)胞相對(duì)增殖率均為80％-90％。
　　3.1410％MAE-DB、10％MAE-HB組改性復(fù)合樹(shù)脂表面粘附的變形鏈球菌gtfB基因表達(dá)量顯著低于對(duì)照組

14、。
　　4.主要結(jié)論
　　4.1MAE-DB、MAE-HB具有與DMAE-CB相似的較強(qiáng)的抗菌性能，且抗菌效率高，能夠破壞細(xì)菌的細(xì)胞完整性。
　　4.2MAE-DB、MAE-HB的細(xì)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(jìn)行口腔樹(shù)脂基材料抗菌改性研究。
　　4.3MAE-DB、MAE-HB改性粘接劑對(duì)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(qiáng)。
　　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(qiáng)度比對(duì)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(xì)胞毒性較大，其余組浸提液的細(xì)胞毒性能夠符合臨床應(yīng)用的要求。
　　4.6MAE-DB、MAE-HB改性復(fù)合樹(shù)脂對(duì)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(qiáng)，10％MAE-DB、10％MAE-HB組改性復(fù)合樹(shù)脂的抗菌效果最強(qiáng)。
　　4.7MAE-DB、MAE-HB的添加未對(duì)復(fù)合樹(shù)脂的機(jī)械性能、固化性能產(chǎn)生不良影響。
　　4.8MAE-DB、MAE-HB改性復(fù)合樹(shù)脂的生物安全性能夠滿足臨床應(yīng)用的要求。
　　4.9MAE-DB、MAE-HB能夠通過(guò)下調(diào)變形鏈球菌gtfB基因的表達(dá)來(lái)干擾葡聚糖的合成，減少細(xì)菌胞外基質(zhì)的分泌從而減少細(xì)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(duì)口腔樹(shù)脂基材料進(jìn)行抗菌改性。單體自身具有較強(qiáng)的抗菌性能，抗菌性能起效快，生物安全性能夠滿足臨床應(yīng)用要求；使用MAE-DB、MAE-HB進(jìn)行粘接劑抗菌改性時(shí)，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(duì)粘接劑的即刻粘接強(qiáng)度、粘接耐久性、界面封閉性及細(xì)胞毒性等都會(huì)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(jìn)行復(fù)合樹(shù)脂抗菌改性時(shí)，10％MAE-DB、10％MAE-HB組不僅抗菌效果最理想，而且對(duì)樹(shù)脂的機(jī)械性能、固化性能及細(xì)胞毒性等均無(wú)不良影響，并且MAE-DB、MAE-HB單體還能夠通過(guò)干擾變形鏈球菌合成葡聚糖來(lái)減少細(xì)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(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)含有雙聚合基團(tuán)的新型交聯(lián)型單體MAE-DB、MAE-HB與樹(shù)脂基材料交聯(lián)率高、聚合充分，改性樹(shù)脂基材料抗菌性能更顯著、殘余單體量更