納米氧化鋅對熱凝基托樹脂抗菌性及機械性能的影響

曹香林，張宏偉，趙晶晶，肖 月

(佳木斯大學附屬第二醫(yī)院，黑龍江 佳木斯 154002)

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納米氧化鋅對熱凝基托樹脂抗菌性及機械性能的影響

曹香林，張宏偉，趙晶晶，肖 月

(佳木斯大學附屬第二醫(yī)院，黑龍江 佳木斯 154002)

目的：探討以納米氧化鋅為填料的的樹脂基托對變形性鏈球菌的抗菌作用，以及研究納米氧化鋅對熱凝基托樹脂機械性能中撓曲強度的影響。方法：①分別配置成濃度10mg/mL，5mg/mL，2.5mg/mL，1.25mg/mL,0.625mg/mL,0.3125mg/mL,0.15625mg/mL,0.078125mg/mL,0.039mg/mL的納米氧化鋅懸濁液，加入菌懸液后，放置于恒溫箱中37℃下培養(yǎng)，在24h后仔細觀察細菌的菌落生長狀態(tài)及多少。 ②將納米氧化鋅作為填料加入基托樹脂中，制作出抗菌劑含量分別為0%，0.1%，0.2%，0.3%，0.4%，0.5%的實驗試件,染菌，恒溫箱37℃下培養(yǎng)24h，觀察平板培養(yǎng)皿中菌落生長情況。 ③將納米氧化鋅作為填料加入基托樹脂中，試件中納米氧化鋅的濃度分別為0%，1%，3%， 5%，測試其撓曲強度。結(jié)果：分析實驗數(shù)據(jù)可知，隨著納米氧化鋅濃度的提高，對變形性鏈球菌的抑制作用逐漸增強(P<0.05)，但濃度為0.4%時達到飽和狀態(tài)，而機械強度在3%時達到最好，隨后逐步下降(P<0.05)。結(jié)論：對變形性鏈球菌的抑制作用是隨著納米氧化鋅濃度的提高而逐漸增強，且熱凝樹脂的機械性能也有所提高。

納米氧化鋅； 變形性鏈球菌； 基托樹脂； 抗菌率； 撓曲強度

臨床工作中，可摘活動義齒，全口義齒，重襯義齒等，最廣泛應用的材料便是甲基丙烯酸甲酯。由于其表面結(jié)構(gòu)的疏松多孔等理化特性，故極易吸附菌斑，影響口腔菌群及口腔的自潔性。在臨床研究中發(fā)現(xiàn)；變形鏈球菌則占鏈球菌的最大比例[1]，這也是其被認為公認的致齲菌的原因。在臨床工作中，為了保證臨床效果，維護口腔中的微生態(tài)平衡，常在口腔材料中加入無毒耐熱長效的抗菌材料[2]。

在三維空間中，至少其中有一維由納米尺度范圍的物質(zhì)為基本結(jié)構(gòu)單元或者納米尺度范圍所構(gòu)成的，且晶粒和晶界等顯微構(gòu)造都達到納米尺度(<100nm)的材料,就是人們常說的納米材料。并且納米結(jié)構(gòu)對復合材料具有一定影響。而被美國食品食品藥品管理中心列為“一般安全”的五種鋅的氧化物之一[3]的氧化鋅因具有良好的相容性，并且得到人們廣泛的認可。經(jīng)過大量的實驗證明納米氧化鋅有非常明顯的殺菌效果，且其殺菌效果是隨著納米氧化鋅濃度的升高而不斷增強.就抗菌性方面而言，雖然普通氧化鋅也具有抗菌效果，但普通氧化鋅與納米氧化鋅相比的抗菌性明顯降低。

而本文著重利用納米氧化鋅的抗菌作用和納米結(jié)構(gòu)對復合材料的影響，研究其添加到基托樹脂后，對變形鏈球菌的抗菌效果，及對基托樹脂的機械性能的影響。

1 材料及方法

1.1 儀器和材料

1.1.1 儀器

WMZK-02 型電熱恒溫培養(yǎng)箱， MLS-3751L-PC 高溫蒸氣滅菌器(松下健康醫(yī)療器械株式會社)， UV-4802H 型紫外可見分光光度計(尤尼科上海儀器有限公司)，SZ-97 自動三重純水蒸餾器(上海亞榮生化儀器廠)， 游標卡尺，電子千分尺，水砂紙，接種環(huán)，試管，鑷子，酒精燈。

1.1.2 材料

日進義齒基托聚合物Ⅱ型粉劑(仿生型)、液體(日進齒科材料有限公司)，變形鏈球菌(ATCC25175)(中國科學院菌種保藏中心)， 納米氧化鋅(四川鋅鴻科技有限公司)，BHI培養(yǎng)基(廣東環(huán)凱微生物科技有限公司)，聚乙烯薄膜。

1.2 方法

1.2.1 抗菌性實驗

1.2.1.1 標準菌液制取

變形鏈球菌菌種活化，取新鮮細菌培養(yǎng)物用無菌接種環(huán)接種1～2環(huán)菌，菌液稀釋成標準菌液(分光光度計測 OD 值)，然后稀釋為(1～3)×105cfu/mL的濃度菌懸液以備實驗之用。

1.2.1.2 試件制備

將納米氧化鋅按照一定的比例加入牙托粉中，置實驗所需的抗菌劑濃度分別為 0.1%，0.2%，0.3%，0.4%，0.5%的母粉。根據(jù)國家標準，制作(50±2)mm×(50±2)mm、厚度(2±0.5)mm的試件。聚乙烯薄膜尺寸為(40±2)mm×(40±2)mm、厚度為 0.1mm。在實驗之前，用消毒無菌去離子水對其表面進行沖洗，干燥后備用。

1.2.1.3 最小殺菌濃度測試

納米氧化鋅配置，將納米氧化鋅粉在 120℃的烘箱里烘烤 24h 使其干燥。取無菌生理鹽水將納米氧化鋅粉末配置成濃度為 40mg/mL 的抗菌液備用。 按照標準的實驗方法操作后，觀察培養(yǎng)平板，若無細菌生長的平板，最小殺菌濃度(MBC)為該平板對應的的抗菌液濃度。

重復3次以上實驗步驟，計算數(shù)值。觀察實驗結(jié)果

1.2.1.4 抗菌率的檢測

試件的對照組和實驗組表面滴加100μL的菌懸液，經(jīng)一系列步驟得到?jīng)_洗液，取沖洗液接種于瓊

脂平板上，計算各組樣品中的菌落回收數(shù)。重復3次以上實驗步驟，計算數(shù)值。參照國家標準抗菌率計算公式，計算抗菌率：

R(%)=(B-C)/B×100%

1.2.2 機械性能測試

1.2.2.1 撓曲強度

a.每組制作尺寸為2mm×2mm×25mm的試件6個。為減少誤差，測量試件尺長寬高。

b.用 壓頭半徑2.0mm，跨距 L為20mm，測試速度1mm/min，傳感器量程10kN，的萬能試驗機，在條件為相對濕度50%，室溫22℃下進行撓曲強度測試。按下式計算:FS= 3FL /2WH2。

1.3 統(tǒng)計學方法

采用SPSS11.5 軟件在 α=0.05 的條件下，進行方差分析。

2 結(jié)果

2.1 最小殺菌濃度的測定

納米氧化鋅的最小殺菌強度為0.3125mg/mL,見表1。

表1 變形鏈球菌在不同濃度納米氧化鋅無機抗菌液中培養(yǎng)1天的生長情況(mg/mL)

“+”表示有細菌生長，“-”表示無細菌生長;“陰”對照組： 加入1mL 0.039mg/ml濃度的抗菌液，不加菌液;“陽”對照組：加入1mL生理鹽水，再加入1mL菌液，不加抗菌液

2.2 熱凝樹脂的抗菌率的測定

在0.05%,0.1%,0.2%,0.3%四種濃度下，加入納米氧化鋅的實驗組的抗菌率與對照組存在明顯差異且隨著納米氧化鋅的增加，試件的抗菌能力明顯提高，在0.4%時達到飽和狀態(tài)。見表2。

表2 加入不同質(zhì)量的納米氧化鋅抗菌劑后，熱凝樹脂的抗菌率測定(%)

2.3 機械性能的測試

按α=0.05，使用SPSS17.0(漢化)統(tǒng)計學軟件進行單因素方差分析。結(jié)果顯示：撓曲強度隨著抗菌劑的增加樹脂呈現(xiàn)先增高后降低的趨勢，當達到3%時增加最為明顯均(P<0.01)，而后逐漸降低。但5%時也明顯高于對照組(P<0.05)。見表3。

表3 加入不同質(zhì)量的納米氧化鋅抗菌劑后熱凝樹脂的撓曲強度

3 討論

口腔熱凝樹脂作為臨床修復中常見的修復材料，可用于牙列缺失，牙列缺損等修復中，而其容易致細菌附著產(chǎn)生繼發(fā)齲，機械性能下降，影響臨床效果。前期實驗證明，添加納米氧化鋅抗菌劑的熱凝樹脂具有較強的抗菌作用(P<0.05)，但到一定濃度后達到飽和狀態(tài)。而機械性能也有一定的程度的增強，超過一定量時機械強度顯著下降(P<0.05)。關(guān)于抗菌性方面,由于納米氧化鋅對革蘭氏陰性菌和陽性菌都具有不同程度的抗菌效果，那么對于納米氧化鋅的抗菌機制有以下幾種的觀點進行闡述: ① 納米氧化鋅游離Zn2+的釋放; ② 菌體表面和納米氧化鋅粒子之間的相互作用; ③ 活性氧自由基的產(chǎn)生[4]。無機納米復合材料表征也與抗菌性能存在一定影響[5]。還有，學者認為，納米氧化鋅粒子具有抗菌效果也是由納米顆粒表面的粗糙從而引起細菌的機械損傷。納米氧化鋅作為一種新型的抗菌劑，具有多功能環(huán)境友好型的特點。究其原因是由于其晶粒的細微化，納米氧化鋅的晶粒表面晶體結(jié)構(gòu)和電子結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變，從而產(chǎn)生了宏觀隧道效應，量子尺寸效應，表面效應和體積效應等是宏觀物體所不具備的性質(zhì)。 關(guān)于對基托樹脂的機械性能的影響，添納米氧化鋅能增強復合樹脂機械強度的可能有以下幾個方面原因；1)添加納米氧化鋅有效的的增加了樹脂中無機填料的含量，提高了樹脂的硬度和耐磨性。2)納米氧化鋅的增強效應體現(xiàn)在可使基質(zhì)材料產(chǎn)生傳遞效應、拔出效應、微裂效應、搭橋效應和負荷裂紋偏轉(zhuǎn)效應等。3)添加納米氧化鋅后，樹脂的吸附能量和消除應力的能力提高，脆性下降，從而能使有裂紋的擴展和延伸得到制止，尤其是裂紋方面，當應力受阻產(chǎn)生變向和偏移，從而遷移向側(cè)向柔性分子鏈，繼而延長了裂紋的行程，并且每條裂紋的形成都可以吸附一定能量，最終有效地增強了樹脂材料的韌性。在當今生活中，納米氧化鋅在眾多的領域都有著獨特的優(yōu)勢。納米氧化鋅與普通納米氧化鋅相比，其具有的特殊性和用途將會給人類的健康和醫(yī)療生活帶來巨大的改變和貢獻是無法比擬的。

[1]Sudhir R,Praveen P,Anantharaj A,et al. Assessment of the effect of probiotic curd consumption on salivary pH and streptococcus mutans counts [J], Niger Med J, 2012,53(3):135-139

[2]宋欣，杜瀅，肖月，等． 添加四針狀氧化鋅晶須抗菌劑對義齒軟襯 材料機械性能的影響[J]． 黑龍江醫(yī)藥科學，2011，34(1) :39-40

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The study on nanometer zinc oxide antibacterial properties and mechanical properties of denture base resin

CAOXiang-lin,ZHAOJing-jing,XIAOYue

(The Second Affiliated Hospital of Jiamusi University, Jiamusi 154002, Heilongjiang, China)

Objective: To discuss the antibacterial effect of resin base for deformation streptococcus which is filled with nano zinc oxide; and to research the influence of nano zinc oxide on the flexural strength of the mechanical properties of denture base resin. Method: ①The nano zinc oxide suspension were configured with the concentrations of 20mg/mL, 10mg/mL, 5mg/mL, 2.5mg/mL,……0.039mg/mL. Bacterial suspension is added and cultivated in the incubator at 37 degrees. After 24hours, the bacterial colony growth state and numbers were carefully observed. ②The nano zinc oxide as a filler was added into the denture base resin, to produce the experimental specimens with antibacterial agent content 0%, 0.1%, 0.2%, 0.3%, 0.4%, 0.5% , and the experimental specimens deal with contaminations. The petri dish were cultured into 37 degrees temperature box. After 24 hours, the colony condition was observed. ③The nano zinc oxide as a filler was added into the denture base resin. The concentration of nano zinc oxide were 0%, 1%, 3%, 5%, and the flexural strength was then tested. Results: The experimental data was showed that with the increasing of nano zinc oxide concentration, the inhibitory effect of the strain of streptococcus increases gradually(P<0.05),but the concentration of 0.4% reached saturation state. While the mechanical strength reach the 3% concentration at the best, then followed a gradual decline(P<0.05). Conclusion: The inhibitory effect of streptococcus strain is gradually improved with the increase of the concentration of nano zinc oxide, and the mechanical properties of the thermoplastic resin is also improved.

nano zinc oxide; streptococcus strain; denture base resin; antibacterial rate; flexural strength

曹香林(1979～)女，黑龍江雞西人，碩士，主治醫(yī)師。

肖月(1962～)男，黑龍江佳木斯人，本科，主任醫(yī)師，教授。E-mail:caoxianglingkq@163.com。

R783.1

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1008-0104(2016)06-0091-03

2016-03-14)