多種消毒方法對(duì)硅橡膠表面質(zhì)量的影響

高紅燕，賈安琦，蘇 軍

多種消毒方法對(duì)硅橡膠表面質(zhì)量的影響

高紅燕，賈安琦，蘇 軍

目的 探討硅橡膠經(jīng)過(guò)各種方法消毒滅菌后，材料表面粗糙度和表面接觸角、表面自由能的變化。方法 將硅橡膠試件分別經(jīng)134 ℃高溫高壓處理30 min，2%堿性戊二醛消毒液浸泡處理10 h，1%過(guò)氧乙酸消毒液浸泡處理30 min，0.1%二氧化氯消毒液浸泡處理1 h，達(dá)到植入性生物材料的滅菌要求，另設(shè)不處理組作為對(duì)照。處理完成后，用便攜式表面粗糙度儀測(cè)量試件表面粗糙度；用光學(xué)接觸角測(cè)量?jī)x測(cè)量蒸餾水、乙二醇、甘油在試件表面上的接觸角，并計(jì)算試件表面自由能、極性分量和非極性分量。結(jié)果 經(jīng)戊二醛和過(guò)氧乙酸浸泡消毒滅菌后，硅橡膠表面質(zhì)量各項(xiàng)指標(biāo)與對(duì)照組相比無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異；經(jīng)二氧化氯浸泡消毒滅菌后，非極性分量與對(duì)照組相比，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，其余各項(xiàng)指標(biāo)與對(duì)照組相比也無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異；經(jīng)高溫高壓滅菌處理后，除極性分量外，硅橡膠表面質(zhì)量其余各項(xiàng)指標(biāo)與對(duì)照組相比均有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。結(jié)論 在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，戊二醛、過(guò)氧乙酸和二氧化氯3種消毒液適合用于硅橡膠材料的消毒滅菌。

硅橡膠；表面；粗糙度；自由能；滅菌

頜骨囊性病變是口腔頜面外科常見(jiàn)疾病，目前頜骨囊腫多采用保守治療，用囊腫減壓器進(jìn)行減壓治療，使囊腔周?chē)琴|(zhì)緩慢生長(zhǎng)，達(dá)到縮小和治愈囊腫的目的[1-2]。目前臨床上有不同材質(zhì)制成的囊腫減壓器，但硅橡膠制成的囊腫減壓器，植入后舒適且不刺激。由硅橡膠制成的植入性生物材料，達(dá)到滅菌效果后，其表面質(zhì)量會(huì)因消毒方式及消毒液的不同而發(fā)生變化。本實(shí)驗(yàn)旨在對(duì)硅橡膠材料經(jīng)各種方法消毒滅菌后，比較其表面粗糙度、表面接觸角和表面自由能的變化，探討何種滅菌方法更符合硅橡膠的特性，為臨床上硅橡膠制成的植入性生物材料的消毒滅菌提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料 將DMG公司出廠的Silagum Automix comfort soft relining硅橡膠材料用特制模具(有機(jī)玻璃板)制成10 mm×3 mm×10 mm標(biāo)準(zhǔn)試件80個(gè)，要求試件表面光滑無(wú)氣泡，放入暗箱備用。滅菌劑為雙組分過(guò)氧乙酸消毒劑(天津市天力化學(xué)試劑有限公司)，二氧化氯消毒粉(珠海綠之帝消毒液科技有限公司)，2%戊二醛(德州安捷高科消毒制品有限公司)。將雙組分過(guò)氧乙酸消毒劑和二氧化氯消毒粉按要求，用去離子水配置成1%過(guò)氧乙酸溶液和0.1%二氧化氯溶液。2%戊二醛溶液中加入碳酸氫鈉，將消毒液pH值調(diào)制為7.5，為堿性溶液。甘油、乙二醇(天津市永大化學(xué)試劑有限公司)均為分析純。

1.2 設(shè)備 高溫高壓滅菌鍋(MELAG Vacuklav 24B型，德國(guó)美蘭格)，超聲清洗儀(SY1200-T,上海聲源超聲波儀器設(shè)備有限公司)，接觸角測(cè)量?jī)x(SL200B，美國(guó)科諾工業(yè)有限公司)，便攜式表面粗糙度儀(SJ-210，日本三本三豐)。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 處理和分組 將80個(gè)試件超聲清洗4 min后，用無(wú)菌棉簽拭干其表面水分，隨機(jī)分成5組，每組16個(gè)，A組為空白對(duì)照組，B組用134 ℃高溫高壓處理30 min，C組用2%堿性戊二醛消毒液浸泡處理10 h，D組用1%過(guò)氧乙酸消毒液浸泡處理30 min，E組用0.1%二氧化氯消毒液浸泡處理1 h。將浸泡處理后的試件用蒸餾水沖洗30 s，氣槍吹干其表面水分。

1.3.2 表面粗糙度測(cè)量 隨機(jī)取40個(gè)試件，每組8個(gè)。每個(gè)試件表面隨機(jī)取5個(gè)點(diǎn)進(jìn)行表面粗糙度測(cè)量，取Ra平均值，每個(gè)試件的測(cè)量時(shí)間控制在30 s以內(nèi)。

1.3.3 表面接觸角測(cè)量 取剩余40個(gè)試件，每組8個(gè)。每個(gè)試件表面隨機(jī)取5個(gè)標(biāo)記點(diǎn)，依次用蒸餾水、乙二醇、甘油在標(biāo)記點(diǎn)上進(jìn)行接觸角測(cè)量，取平均值。測(cè)量時(shí)，用微量進(jìn)樣器將檢測(cè)液體距離試件表面約3 mm處垂直滴加在其表面，液滴體積為15 μl，要求左右接觸角的最大誤差不超過(guò)3%，測(cè)量值為左右接觸角的均值。測(cè)量每滴液體的接觸角所用時(shí)間不超過(guò)1 min。檢測(cè)均在室溫20 ℃，相對(duì)濕度為(50±5)%的條件下進(jìn)行。用Owens and Wendt計(jì)算表面自由能(γs)、極性分量(γsp)和非極性分量(γsd)。3種液體的表面張力及分量值見(jiàn)表1。

表1 測(cè)量接觸角的3種液體的恒定值(mJm-2)

1.3.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 用SPSS 11.5統(tǒng)計(jì)軟件分析包，計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，5組間的計(jì)量數(shù)據(jù)的比較采用單因素方差分析，組間兩兩比較采用LSD-t檢驗(yàn)，P<0.05為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

經(jīng)2%堿性戊二醛浸泡處理和1%過(guò)氧乙酸浸泡處理的試件表面粗糙度(圖1)、表面接觸角、γs、γsp和γsd與空白對(duì)照組相比，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)；經(jīng)0.1%二氧化氯浸泡處理后，γsd與對(duì)照組相比，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，其余指標(biāo)與對(duì)照組相比，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)；經(jīng)高溫高壓處理的試件表面質(zhì)量指標(biāo)與空白對(duì)照組相比，除γsp外，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。見(jiàn)表2、3。

圖1 各組材料的表面粗糙度值的變化(μm)

組別 蒸餾水 乙二醇 甘油A84.86±3.2357.05±5.0670.63±4.12B91.28±4.12①72.12±4.95①82.46±4.41①C83.03±3.1456.12±4.6269.56±3.50D85.10±3.8158.12±7.2472.39±4.87E84.49±2.6759.13±4.5672.54±3.03

注：與A組相比，①P<0.01

表3 各組材料的γs、γsp和γsd(mJm-2，n=8)

注：與A組相比，①P<0.05

3 討論

硅橡膠材料以優(yōu)異的生物相容性、穩(wěn)定的化學(xué)性能以及良好的物理機(jī)械性能，在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)中獲得廣泛的應(yīng)用。決定硅橡膠宏觀性能的5個(gè)主要因素是：硅氧主鏈呈螺旋狀，使得硅氧單鍵的極性相互抵消；硅氧鍵和碳?xì)滏I都屬高能鍵，不容易發(fā)生裂解、氧化等；非極性的甲基基團(tuán)緊密排列在硅氧主鏈兩側(cè)且向表面取向，屏蔽掉硅碳鍵的強(qiáng)極性作用，呈現(xiàn)一定的疏水性[3]；引入乙烯基基團(tuán)，提供部分交聯(lián)點(diǎn)，使硅橡膠性能更加穩(wěn)定；親水基團(tuán)和親水性添加劑的加入，使硅橡膠具有一定的親水性能。Si-C鍵鍵能較低，硅橡膠在高溫高壓或強(qiáng)氧化劑氧化下，部分Si-C鍵斷裂，造成硅橡膠表面有Si析出趨勢(shì)及部分填料外露，導(dǎo)致材料表面粗糙度增加。Si-C鍵斷裂，引起氧化、交聯(lián)等一系列化學(xué)反應(yīng)，改變硅橡膠部分結(jié)構(gòu)以及表面性能。因此，不當(dāng)?shù)南痉绞饺菀滓鸸柘鹉z表面質(zhì)量的改變[4]，使材料表面微生物黏附數(shù)量增加。

目前醫(yī)用生物材料失效最大原因之一是后繼感染[5]。致病菌黏附于植入性生物材料上，導(dǎo)致感染發(fā)生，引起新的并發(fā)癥，嚴(yán)重影響臨床治療效果。影響細(xì)菌黏附的主要原因是細(xì)菌本身特性和材料表面性質(zhì)。細(xì)菌和生物膜更容易黏附于高表面自由能和高極性表面，對(duì)低表面自由能和低極性表面黏附力較弱[6]。Yildirim等[7]和浦美泓等[8]的研究表明，粗糙的材料表面利于細(xì)菌和真菌黏附。白色念珠菌是口腔中常見(jiàn)的致病菌，易黏附于硅橡膠表面[9]。硅橡膠表面念珠菌的存在，能夠破壞接觸區(qū)的黏膜屏障，降低唾液的保護(hù)功能，導(dǎo)致口腔黏膜炎癥[10-11]。材料表面霉菌不斷滋生，易加速材料老化。

硅橡膠作為植入性材料，在植入人體前必須經(jīng)過(guò)嚴(yán)密的消毒滅菌。目前對(duì)硅橡膠材料消毒滅菌的研究主要集中在浸泡消毒滅菌法和高溫高壓滅菌法。前者為化學(xué)方法,使消毒劑與硅橡膠材料接觸,發(fā)揮消毒劑的滅菌能力；后者為物理方法，許桐楷等[12]對(duì)加成型硅橡膠材料高溫高壓消毒25 min，發(fā)現(xiàn)其細(xì)節(jié)再現(xiàn)性和表面穩(wěn)定性無(wú)顯著變化。

本研究用口腔科常用的4種消毒滅菌方法對(duì)硅橡膠進(jìn)行滅菌實(shí)驗(yàn)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，硅橡膠經(jīng)堿性戊二醛和過(guò)氧乙酸浸泡處理后，各項(xiàng)指標(biāo)均無(wú)明顯變化。說(shuō)明硅橡膠的分子結(jié)構(gòu)在堿性戊二醛環(huán)境中處于相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)。過(guò)氧乙酸是由乙?；瓦^(guò)氧基組成，因此過(guò)氧乙酸既具有乙酸的性質(zhì)，又具有過(guò)氧化物的性質(zhì)。由于過(guò)氧乙酸相對(duì)濃度較低，滅菌時(shí)間較短，未對(duì)硅橡膠材料表面質(zhì)量造成明顯影響。經(jīng)二氧化氯浸泡消毒后，γsd變小，其余指標(biāo)無(wú)明顯變化。二氧化氯屬于強(qiáng)氧化劑，經(jīng)1 h浸泡消毒后，硅橡膠內(nèi)部少量非極性鍵斷裂、氧化，造成γsd下降，但表面粗糙度、γs和γsp無(wú)明顯改變，仍可用于臨床上對(duì)硅橡膠的消毒處理。經(jīng)高溫高壓處理后，硅橡膠表面粗糙度、接觸角、γs和γsd均有明顯改變，說(shuō)明經(jīng)高溫高壓處理后，硅橡膠材料中的非極性鍵斷裂明顯，導(dǎo)致γs和γsd減少，繼而因填料外露致粗糙度增加。

綜上所述，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，用高溫高壓對(duì)硅橡膠進(jìn)行消毒滅菌，硅橡膠表面質(zhì)量的改變程度明顯大于采用2%堿性戊二醛浸泡處理、1%過(guò)氧乙酸浸泡處理和0.1%二氧化氯浸泡處理后的硅橡膠。但是，用2%堿性戊二醛浸泡處理、1%過(guò)氧乙酸浸泡處理和0.1%二氧化氯浸泡處理多長(zhǎng)時(shí)間會(huì)引起硅橡膠表面質(zhì)量變化，需進(jìn)一步研究。

[1] Young-Soo Jung,Sang-Hwy Lee,Hyung-Sik Park,et al.Decompression of large odontogenic keratocysts of the mandible[J].Ora Maxillofac Surg,2005,63:267-271.

[2] Mereditb August,William C Faquin,Maria J Troulis,et al.De-dif-ferentiation of odontogenic keratocyst epithelium after cyst decompression[J].American Association of Oral and Maxillofacial Surgeons,2003,61:678-683.

[3] 劉云鵬,王秋莎,律方成,等.紫外輻射對(duì)高溫硫化硅橡膠性能影響初探[J].高電壓技術(shù),2010,36(11):2634-2638.

[4] Pavant S,Filbo JN,Santos PH,et al.Effect of disinfection on the hardness of soft denture liner materials[J].Journal of Prosthodontics,2007,16(2):101-106.

[5] Bridgett MJ,Darnes ML,Denyen SP.Control of staphylococal adhesion to polystyrene surface by polymer surface modification with surfactants[J].Biomaterial,1992,13:411

[6] 宋永香,王志政.海洋生物及其黏附機(jī)理——微生物、小型海藻、巨型海藻、貽貝[J].中國(guó)膠粘劑,2002,11(4):48-51.

[7] Yildirim,Hasanreisoglu,Hasirci,et al.Adherence ofCandidaalbi-cansto glow-discharge modified acrylic denture base polymers[J].Journal of Oral Rehabilitation,2005,32:518-525.

[8] 浦美泓,牛力.義齒基托修復(fù)材料表面粗糙度對(duì)變形鏈球菌黏附的影響[J].臨床口腔醫(yī)學(xué)雜志,2011,24(5):281-282.

[9] Mutluay MM,Oguz S,Fl?ystrand F,et al.A prospective study on the clinical performance of polysiloxane soft liners:one-year results[J].Dent Mater,2008,27(3):440-447.

[10] Baillie GS,Douglas LJ.Matrix polymers of Candida biofilms and their possible role in biofilm resistance to antifungal agents[J].Antimicrob Chemother,2000,46:397-403.

[11] 許力強(qiáng),金晨,二川浩樹(shù),等.白色念珠菌在義齒軟襯材料表面上發(fā)育的研究[J].現(xiàn)代口腔醫(yī)學(xué)雜志,2000,14(6):394.

[12] 許桐楷,孫志輝,江泳.高溫高壓滅菌對(duì)加成型硅橡膠印模尺寸穩(wěn)定性及細(xì)節(jié)再現(xiàn)性的影響[J].中華醫(yī)學(xué)雜志,2012,47(3):182-185.

Effect of different disinfection methods on surface quality of silicone elastomer

Gao Hongyan1,Jia Anqi2,Su Jun2

1.Teaching Hospital in Kunming General Hospital Affiliated to Kunming Medical University，Kunming,Yunnan,650032,China;2.Department of Stomatology,Kunming General Hospital of Chengdu Military Command,Kunming,Yunnan,650032,China

Objective To discuss the changes in surface roughness,surface contact angle and surface free energy of silicon elastomer disinfected by different methods.Methods Silicone elastomer samples were treated by the high temperature of 134 ℃ under great pressure for 30 minutes,soaked in 2% alkaline glutaraldehyde for 10 hours,in 1% peracetic acid disinfection solution for 30 minutes or in 0.1% chlorine dioxide disinfection solution for 1 hour respectively.Some other samples without any treatment were taken as the control.Then the surface roughness of these samples were tested by a pocket roughness meter and the surface contact angles in distilled water,glycol and glycerol were measured by optical contact angle apparatus,and the surface free energy,polar component and non-polar component were calculated.Results There existed no difference of statistical significance between the data of the surface quality of silicone elastomer after disinfection of soaking in glutaraldehyde and peracetic acid disinfection solution and those of the control;the non-polar component of the samples disinfected by soaking in peracetic acid disinfection solution was of statistical difference from that of the control while other data were of no statistical difference from those of the control;After disinfection in high temperature under great pressure,the data of the surface quality,except the polar component,were of statistical difference from those of the control.Conclusions Within the limited time,glutaraldehyde,peracetic acid disinfection solution and chlorine dioxide disinfection solution are fit for disinfection for silicone elastomer.

silicon elastomer;surface;roughness;free energy;disinfection

650032 昆明，昆明醫(yī)科大學(xué)昆明總醫(yī)院臨床學(xué)院(高紅燕)；成都軍區(qū)昆明總醫(yī)院口腔科(賈安琦，蘇 軍)

R 187

A

1004-0188(2014)04-0372-04

10.3969/j.issn.1004-0188.2014.04.009

2013-12-02)