【摘要】：牙科修復(fù)樹脂材料在口腔長(zhǎng)期使用,表面容易堆積菌斑形成生物膜,引發(fā)齲病。雖然新型抗菌劑不斷應(yīng)用于牙科樹脂防治齲病,但研究的重點(diǎn)集中在提高材料的抗菌能力,而造成了機(jī)械性能和生物相容性的降低。此外,牙科抗菌材料在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)出現(xiàn)因抗菌組分過度使用造成口腔微環(huán)境的菌群失調(diào),引發(fā)其他口腔疾病,甚至可能導(dǎo)致細(xì)菌耐藥性產(chǎn)生。因此,賦予樹脂材料創(chuàng)新性抗菌性能,減少齲病及其它感染發(fā)生,并提高材料的機(jī)械性能和生物安全性,成為當(dāng)前樹脂基牙科修復(fù)材料研究領(lǐng)域亟待解決的熱點(diǎn)問題。納米抗菌復(fù)合粒子憑借抗菌活性高、穩(wěn)定性強(qiáng)、生物毒性低等特點(diǎn)受到科研工作者廣泛關(guān)注,且呈現(xiàn)出比傳統(tǒng)材料更優(yōu)越的物理、化學(xué)、力學(xué)等性能。因此,在牙科修復(fù)樹脂中引入特定功能的抗菌納米復(fù)合粒子,一方面少量添加即可發(fā)揮優(yōu)異的抗菌性能,降低對(duì)材料生物相容性的不利影響;另一方面對(duì)改性樹脂起到增強(qiáng)和增韌作用,達(dá)到改善材料機(jī)械性能目的。基于此,本文設(shè)計(jì)了多種納米抗菌復(fù)合粒子并對(duì)樹脂基質(zhì)改性,分別構(gòu)建了單重抗菌模式、雙重抗菌模式和酸響應(yīng)抗菌模式的牙科修復(fù)樹脂材料。主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下:利用不同烷基鏈長(zhǎng)的陽(yáng)離子聚合物NPVP對(duì)納米金剛石進(jìn)行功能化改性,以解決其嚴(yán)重團(tuán)聚問題并賦予抗菌活性。為降低改性粒子的細(xì)胞毒性,并改善與樹脂基質(zhì)的相容性,在陽(yáng)離子聚合物中引入親水單元HEMA,考察其對(duì)解團(tuán)聚和抗菌性能的影響規(guī)律。其中,制備的QND-H10解團(tuán)聚效果最佳,粒徑分布在10～100nm之間,對(duì)革蘭氏陰性菌E.coli和革蘭氏陽(yáng)性菌S.aureus的MIC值為別可達(dá)100 μg/mL和50 μg/mL。對(duì)QND-H10抗菌機(jī)理探索發(fā)現(xiàn),其與細(xì)菌細(xì)胞膜除了靜電引力作用外,還可能通過氫鍵發(fā)生相互作用,通過內(nèi)膜-外膜剝離機(jī)制破壞菌體。接著,在此基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)并制備了可聚合抗菌納米復(fù)合粒子QND,并與樹脂基質(zhì)Bis-GMA/TEGDMA通過光引發(fā)聚合,構(gòu)建接觸型抗菌牙科修復(fù)材料。納米抗菌填料在固化樹脂中分散良好,且大幅增強(qiáng)了改性樹脂的機(jī)械性能,其中,0.6wt%改性樹脂的維氏硬度、彎曲強(qiáng)度和模量分別增加了75.1%、46.5%和48.5%。通過對(duì)口腔主要致齲菌S.mutans 的抗菌性能研究發(fā)現(xiàn),由于納米粒子的加入,不僅賦予材料一定的抗菌能力,而且提高了親水性,使其具備一定抗細(xì)菌粘附能力。CKK-8毒性分析表明,該材料對(duì)巨噬細(xì)胞RAW264.7的毒性較小。為進(jìn)一步提高QND改性樹脂的抗菌性能,避免材料表面季銨鹽抗菌基團(tuán)因“接觸抑制”作用而影響抗菌活性,采用原位還原法在QND表面負(fù)載納米銀,制備出Ag/QND納米復(fù)合粒子,與樹脂基質(zhì)共聚構(gòu)建雙重抗菌模式的牙科修復(fù)材料。負(fù)載納米銀后,Ag/QND仍保持良好的解團(tuán)聚效果,抗菌性能大幅提高,在90min內(nèi)即可完全殺滅菌液中E.coli。利用多種生物學(xué)手段對(duì)改性樹脂的抗菌性能進(jìn)行了考察,在陽(yáng)離子聚合物的接觸型殺菌和銀納米粒子釋放型殺菌協(xié)同作用下,1.0 wt%Ag/QND改性組殺菌率達(dá)82.1%,有效阻止了菌斑生物膜的形成。且材料的維氏硬度、彎曲強(qiáng)度和模量分別增加了51.1%、33.7%、24.9%。但相對(duì)于QND改性樹脂,由于該材料Ag+的“突釋”,對(duì)巨噬細(xì)胞RAW264.7的毒性有所上升。由于Ag/QND改性樹脂Ag+的“突釋效應(yīng)”,長(zhǎng)效抗菌性能不佳,且Ag+的釋放受制于環(huán)境氧含量。為解決上述問題,設(shè)計(jì)并制備了核殼結(jié)構(gòu)納米復(fù)合粒子AgBr/BHPVP,構(gòu)建Ag+緩釋型雙重抗菌模式的牙科修復(fù)材料。該納米復(fù)合粒子對(duì)E.coli和S.aureus的MIC值只有16μg/mL。由于殼層聚合物BHPVP的包裹作用,提高了AgBr的穩(wěn)定性,使得Ag+得以“緩釋”,且降低納米粒子細(xì)胞毒性。改性樹脂的機(jī)械性能研究結(jié)果表明,納米抗菌填料的加入并未對(duì)材料力學(xué)性能影響產(chǎn)生不利影響。另外,通過抑菌圈實(shí)驗(yàn)、活/死染色實(shí)驗(yàn)、直接接觸法綜合評(píng)估了改性樹脂對(duì)S.mutans的抗菌活性,由于Ag+的緩釋,即使經(jīng)過4個(gè)星期老化,仍具有優(yōu)異的抗菌性能,殺菌率達(dá)到91.9%。細(xì)胞毒性研究表明,巨噬細(xì)胞RAW264.7在1.5wt%改性組表面溫育7天存活率仍達(dá)80%以上。針對(duì)當(dāng)前抗菌牙科修復(fù)材料無選擇性殺菌,可能導(dǎo)致口腔微環(huán)境失衡以及細(xì)菌耐藥性的問題,本研究依據(jù)致齲菌產(chǎn)酸導(dǎo)致齲病發(fā)生這一基本機(jī)制,利用陽(yáng)離子單體ADMP、酸響應(yīng)單元MAA和相容性改性單體HEMA的共聚物對(duì)納米Si02功能化改性,制備出酸響應(yīng)抗菌納米復(fù)合粒子ASiO2,并與樹脂基質(zhì)共聚構(gòu)建酸響應(yīng)型抗菌牙科修復(fù)材料。對(duì)ASiO2抗菌性能研究結(jié)果表明,在中性或堿性環(huán)境中對(duì)細(xì)菌幾乎不產(chǎn)生抑制作用,而在pH=5.5的弱酸環(huán)境表現(xiàn)出高效殺菌活性,對(duì)E.coli和S.aureus的MIC值只有16μg/mL,選擇性(HC50/MIC)高達(dá)156,且對(duì)小鼠成纖維細(xì)胞NIH-3T3幾乎不產(chǎn)生毒性。通過維氏硬度和三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)對(duì)改性樹脂的機(jī)械性能進(jìn)行研究,由于納米填料與樹脂基質(zhì)有良好的相容性,固化后可形成半互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),提高了納米粒子與樹脂基體之間的界面結(jié)合力,各項(xiàng)力學(xué)性能大幅增加。對(duì)改性樹脂的抗菌性能探究表明,材料在中性環(huán)境下呈兩性離子狀態(tài)發(fā)揮抗細(xì)菌粘附作用,而在細(xì)菌感染的酸性環(huán)境下切變?yōu)檎姞顟B(tài)發(fā)揮高效抗菌作用,7.0wt%改性組對(duì)S.mutans的抗粘附率和殺菌率分別高達(dá)65.6%和94.9%。抗粘附和抗菌切變機(jī)理探索發(fā)現(xiàn),主要通過材料表面納米粒子聚合物層-COO-質(zhì)子化和-COOH去質(zhì)子化實(shí)現(xiàn)抗菌和抗粘附的可逆切變。CKK-8毒性評(píng)估表明,與空白樹脂相比,該型抗菌牙科修復(fù)樹脂有利于細(xì)胞增殖生長(zhǎng),未產(chǎn)生明顯毒性。
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TB383.1;R318.08
【圖文】：

圖１．１牙科修復(fù)材料的發(fā)展逡逑Ｆｉｇ．邋１．１邋Ｔｈｅ邋ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ邋ｏｆ邋ｄｅｎｔａｌ邋ｒｅｓｔｏｒａｔｉｖｅ邋ｍａｔｅｒｉａｌｓ逡逑Ｂｉｓ－ＧＭＡ的分子結(jié)構(gòu)如圖１．２所示，在引發(fā)體系作用下，甲基丙烯酸酯既可進(jìn)行單體逡逑分子間的均聚反應(yīng)，也可以與其他甲基丙烯酸酯單體共聚，從而得到致密的高交聯(lián)網(wǎng)狀逡逑結(jié)構(gòu)，具有較強(qiáng)的機(jī)械性能。然而其含有的羥基基團(tuán)易造成分子間形成氫鍵，使其在常逡逑溫下的黏度過高，在臨床使用中，常添加一定比例低粘度的稀釋單體雙甲基丙烯酸二縮逡逑三乙二醇酯（ＴＥＧＤＭＡ），與Ｂｉｓ－ＧＭＡ共同組成樹脂基質(zhì)（圖１．２）。另一種常用甲基丙烯酸逡逑酯基質(zhì)單體為氨基甲酸酯雙甲基丙烯酸酯樹脂單體（ＵＤＭＡ），相比于Ｂｉｓ－ＧＭＡ，其粘度逡逑低且韌性好，但折射指數(shù)低，添加填料之后可能降低體系的固化深度。因此，ＵＤＭＡ大逡逑多數(shù)情況下與Ｂｉｓ－ＧＭＡ配合使用。隨著材料學(xué)的不斷發(fā)展，牙科復(fù)合樹脂經(jīng)歷了從化學(xué)逡逑固化型到光固化型、從大顆粒填料至納米混合型填料的變化過程

—１＿壚逡逑缺損邋－１邋銀汞合金填充邋１胃復(fù)合樹脂填充ｆ逡逑圖１．１牙科修復(fù)材料的發(fā)展逡逑Ｆｉｇ．邋１．１邋Ｔｈｅ邋ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ邋ｏｆ邋ｄｅｎｔａｌ邋ｒｅｓｔｏｒａｔｉｖｅ邋ｍａｔｅｒｉａｌｓ逡逑Ｂｉｓ－ＧＭＡ的分子結(jié)構(gòu)如圖１．２所示，在引發(fā)體系作用下，甲基丙烯酸酯既可進(jìn)行單體逡逑分子間的均聚反應(yīng)，也可以與其他甲基丙烯酸酯單體共聚，從而得到致密的高交聯(lián)網(wǎng)狀逡逑結(jié)構(gòu)，具有較強(qiáng)的機(jī)械性能。然而其含有的羥基基團(tuán)易造成分子間形成氫鍵，使其在常逡逑溫下的黏度過高，在臨床使用中，常添加一定比例低粘度的稀釋單體雙甲基丙烯酸二縮逡逑三乙二醇酯（ＴＥＧＤＭＡ），與Ｂｉｓ－ＧＭＡ共同組成樹脂基質(zhì)（圖１．２）。另一種常用甲基丙烯酸逡逑酯基質(zhì)單體為氨基甲酸酯雙甲基丙烯酸酯樹脂單體（ＵＤＭＡ），相比于Ｂｉｓ－ＧＭＡ，其粘度逡逑低且韌性好，但折射指數(shù)低，添加填料之后可能降低體系的固化深度。因此，ＵＤＭＡ大逡逑多數(shù)情況下與Ｂｉｓ－ＧＭＡ配合使用。隨著材料學(xué)的不斷發(fā)展

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本文編號(hào)：2749371