抗菌性牙科復(fù)合樹脂的研究進(jìn)展

梁丹，盧浩，孫文玲，魏玉雪，劉曉秋

(吉林大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院，長春130021)

20世紀(jì)60年代，Bowen成功合成了一種具有特殊結(jié)構(gòu)和性能的樹脂單體—雙酚A雙甲基丙烯酸縮水甘油酯(BIS-GMA)，并在其中添加了無機(jī)填料形成復(fù)合樹脂［1］。因復(fù)合樹脂具有美學(xué)效果好、機(jī)械性能好和生物安全性高，一經(jīng)面世便迅速發(fā)展，經(jīng)歷了從化學(xué)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，性能不斷提高，現(xiàn)已成為臨床上應(yīng)用最廣泛的牙體缺損修復(fù)材料之一［2］。但其在臨床應(yīng)用中也存在一定缺陷，繼發(fā)齲齒是引起修復(fù)失敗的主要原因之一［3］。造成繼發(fā)齲齒的原因主要是因?yàn)闃渲瑔误w在聚合過程中產(chǎn)生不可避免的體積收縮，導(dǎo)致樹脂與牙體組織之間形成微滲漏、各種微生物向裂縫中滲透［4］。大量實(shí)驗(yàn)證實(shí)，樹脂體系中的BIS-GMA、三乙二醇二甲基丙烯酸酯(TEGDMA)、氨基甲酸酯雙甲基丙烯酸酯、二氧化硅無機(jī)填料對致齲菌均無抑制作用，甲基丙烯酸二甲氨基乙酯因有效抗菌濃度過高而無法發(fā)揮效應(yīng)［5］。與銀汞合金、玻璃離子等其他修復(fù)材料相比，復(fù)合樹脂表面細(xì)菌較易黏附，菌斑聚集水平比較高，抗菌作用較弱［6］，近年來臨床采用在聚合體系中加入膨脹單體［7］、研發(fā)新型無機(jī)填料［8］、改善固化方式［9］等方法改進(jìn)這一缺陷，研發(fā)出多種抗菌樹脂，現(xiàn)概述如下。

1 抗菌樹脂單體

21世紀(jì)初，Kawai等［10］研究發(fā)現(xiàn)復(fù)合樹脂的洗液會增強(qiáng)齲齒致病菌產(chǎn)生的葡基轉(zhuǎn)移酶的活性，其阻聚劑和促聚劑均可抑制該酶活性，推斷樹脂單體可增強(qiáng)葡基轉(zhuǎn)移酶活性，促進(jìn)菌斑形成。高分子季銨鹽是一種高效廣譜有機(jī)抗菌劑，具有毒性低、腐蝕性低、生物學(xué)效應(yīng)長等特點(diǎn)［11］，將季銨鹽型抗菌單體引入復(fù)合樹脂高分子體系中，賦予樹脂有效、持久的抗菌性能是近年來的研究熱點(diǎn)。甲基丙烯酰氧十二烷基溴吡啶(MDPB)是在口腔材料領(lǐng)域被研究較早的一種季銨鹽抗菌材料，是可將抗菌分子季銨與異丁烯酰基結(jié)合而成的一種新型抗菌功能團(tuán)。MDPB中包含的烯酰基團(tuán)可與原有樹脂基質(zhì)分子通過碳碳雙鍵共聚交聯(lián)，使MDPB通過共價鍵接枝于樹脂單體上。由于季銨類化合物帶有正電荷，故可與帶負(fù)電荷的細(xì)菌細(xì)胞壁接觸降低細(xì)菌活動能力、抑制其呼吸功能，起到殺菌作用［12］，其抗菌作用持久、溫和且不影響材料的機(jī)械性能。季銨二甲基丙烯酸酯(QADM)為含有2個甲基丙烯酸反應(yīng)基團(tuán)的季銨類化合物，能與復(fù)合樹脂基質(zhì)中Bis-GMA/TEGDMA交聯(lián)，形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。在復(fù)合樹脂中加入QADM，能有效抑制牙菌斑微生態(tài)系的生長和代謝，且這種抑制作用隨著QADM質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而加強(qiáng)［13］。龔士強(qiáng)等［14］調(diào)節(jié)二甲基十八烷基［3-(三甲氧基)丙基］氯化銨、3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷以及正硅酸四乙酯三者的摩爾比為1∶1∶3時;采用溶膠—凝膠法制備出了季銨鹽甲基丙烯酰氧硅酸鹽(QAMS-3)。這種樹脂材料被證實(shí)對變形鏈球菌、奈氏放線菌及白色念珠菌具有抗菌功能。盡管由于QAMS具有疏水性，且其表面的正電荷能夠增強(qiáng)細(xì)菌在生物膜形成起始階段在樹脂表面的黏附，但正是由于這種黏附使得季銨鹽能夠發(fā)揮接觸抗菌作用。研究表明，這種樹脂具有較好機(jī)械性能、較高的雙鍵轉(zhuǎn)化率以及較低的聚合收縮率。

2 新型有機(jī)抗菌劑

20世紀(jì)80年代，有學(xué)者將洗必泰等有機(jī)抗菌劑添加至樹脂基質(zhì)中，使改性后樹脂通過釋放抗菌成分發(fā)揮抗菌作用。但有機(jī)抗菌劑的溶出是一種簡單擴(kuò)散，很難嚴(yán)格控制其動力學(xué)因素，早期常發(fā)生突釋現(xiàn)象，當(dāng)抗菌劑大量釋放后，其濃度會大大下降，遠(yuǎn)期效果不佳;且有機(jī)抗菌劑還會影響樹脂的固化過程，溶出后形成的孔隙可降低樹脂機(jī)械強(qiáng)度［16，17］。Yudovin 等［18］通過聚乙烯亞胺的季銨化反應(yīng)制備了季銨鹽聚乙烯亞胺(QA-PEI)納米顆粒。體外接觸抗菌實(shí)驗(yàn)證實(shí)，添加1%QA-PEI的復(fù)合樹脂對變形鏈球菌有較強(qiáng)的抗菌活性，這種抗菌作用在樹脂經(jīng)過3個月的老化處理后同樣存在，且QAPEI烷基鏈的長度對其抗菌作用有重要影響。鹽酸奧替尼啶(ODH)是一種可用于皮膚、黏膜及傷口的廣譜抗菌劑，常作為術(shù)前抗生素、菌斑抑制劑等應(yīng)用于口腔，手術(shù)中且其對菌斑的抑制作用被證實(shí)優(yōu)于洗必泰，長期使用的毒性較洗必泰?。?9］。Stefan等［20］報道，6%ODH的樹脂表面細(xì)菌黏附和生物膜形成程度均顯著低于對照組。研究發(fā)現(xiàn)ODH以一個穩(wěn)定的速率溶出，且溶出劑量較小，溶出后形成納米級空隙，不僅可影響細(xì)菌的黏附和生長，抑制生物膜在樹脂表面的成熟，且不會降低材料的機(jī)械性能。推測該樹脂可能的抗菌機(jī)制為固定在樹脂表面的ODH或溶出至獲得性薄膜層里的ODH通過接觸發(fā)揮抗菌作用，抑制最初黏附于薄膜上的細(xì)菌的增殖，但是該改性樹脂的長效抑菌作用有待進(jìn)一步研究。

3 無機(jī)抗菌劑

無機(jī)填料在復(fù)合樹脂中的含量70% ～80%，體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)表明，較體系內(nèi)其他材料無機(jī)填料更易造成細(xì)菌黏附［21］，因此，在無機(jī)填料中添加無機(jī)抗菌劑可有效抗菌。近年來，為了獲得更好的抗菌效果，無機(jī)抗菌劑的類型及其添加方式較傳統(tǒng)都有了很大的改善。

3.1 無機(jī)抗菌劑的聯(lián)合應(yīng)用 傳統(tǒng)無機(jī)抗菌劑如銀、鋅、銅等金屬離子具有抗菌譜廣、安全無毒、耐藥性低等優(yōu)點(diǎn)，近年來常用于口腔修復(fù)材料的抗菌改性［22］。Jia等［23］將納米 SiO2載銀填料和納米 SiO2載銀及鋅離子填料分別添加至樹脂體系中，檢測發(fā)現(xiàn)納米SiO2載銀及鋅離子填料具有起效時間短、抗菌劑量應(yīng)用較少等優(yōu)點(diǎn)。

3.2 非金屬離子無機(jī)抗菌劑 四針狀氧化鋅晶須是唯一具有三維立體結(jié)構(gòu)的晶須，并表現(xiàn)出多種功能和用途，且具有耐磨、韌性強(qiáng)、抗菌譜廣等優(yōu)點(diǎn)。Niu等［24］將四針狀氧化鋅晶須加入復(fù)合樹脂中，利用瓊脂稀釋法和接觸抗菌實(shí)驗(yàn)進(jìn)行抗菌性能以及一系列機(jī)械性能測試，結(jié)果表明，5%四針狀氧化鋅的復(fù)合樹脂具有長效的抗菌性能且機(jī)械性能較添加前有所提高。Xu等［25］研究發(fā)現(xiàn)，納米無水磷酸氫鈣晶須加入復(fù)合樹脂產(chǎn)生的新型樹脂會釋放高濃度的Ca2+和PO3-4離子，能在防止齲齒的同時促進(jìn)牙齒再礦化，且由于晶須的作用，其機(jī)械強(qiáng)度是改性前樹脂的2倍。納米CaF2作為無機(jī)填料加入復(fù)合樹脂中，結(jié)果發(fā)現(xiàn)該樹脂能長期穩(wěn)定地釋放氟離子，可抑制牙體硬組織脫礦，促進(jìn)再礦化，調(diào)節(jié)牙體硬組織的礦化平衡，且具有一定的抑菌作用［26］。

3.3 無機(jī)與有機(jī)高分子抗菌劑聯(lián)合應(yīng)用 無機(jī)、有機(jī)抗菌劑各有優(yōu)缺點(diǎn)。有機(jī)抗菌劑能夠快速強(qiáng)效抗菌，但是易溶出，熱抵抗力差，具有潛在毒性，無機(jī)抗菌劑生物相容性較好，具有長效和廣譜抗菌作用［27］，將二者結(jié)合制成復(fù)合抗菌劑，作為填料加入復(fù)合樹脂中，可使復(fù)合樹脂的抗菌性和機(jī)械性能達(dá)到較為理想的程度。Cheng等［28］將納米銀、納米磷酸鈣共同加入QADM改性的樹脂基質(zhì)中，在改性樹脂試件表面接種變形鏈球菌，檢測1天和3天后細(xì)菌生物膜的代謝、產(chǎn)酸和增殖情況，結(jié)果提示新型樹脂中納米銀和季銨鹽對牙菌斑微生態(tài)系的抑制作用較單獨(dú)加入一種抗菌劑顯著增強(qiáng);納米磷酸鈣成分可以釋放鈣、磷離子，促進(jìn)牙體硬組織再礦化，同時，加入3種不同類型抗菌劑后，對改性復(fù)合樹脂進(jìn)行機(jī)械性能測試，結(jié)果顯示其撓曲強(qiáng)度和彈性模量等和商品化復(fù)合樹脂比較無顯著差異。

4 小結(jié)和展望

盡管目前已獲得具有短期抗菌性能的復(fù)合樹脂，但其長效抗菌能力尚有待于進(jìn)一步提高［29］。未來有望制備出生物智能性的復(fù)合樹脂，可根據(jù)咀嚼應(yīng)力、pH、溫度等環(huán)境的變化，智能化釋放抗菌成分，實(shí)現(xiàn)長效抗菌［30，31］。此外，納米抗菌劑加入樹脂體系后，經(jīng)過一段時間的磨損納米粒子可能會溢出體系，其導(dǎo)致的生物安全性問題有待進(jìn)一步考證［32］。

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