聚甲基丙烯酸基托樹脂材料抗菌性能研究新進展

楊楊，石磊，宮海環，宋艾陽，方滕嬌子，朱松

(吉林大學口腔醫學院，吉林 長春 130021)

聚甲基丙烯酸基托樹脂材料抗菌性能研究新進展

楊楊，石磊，宮海環，宋艾陽，方滕嬌子，朱松

(吉林大學口腔醫學院，吉林 長春 130021)

聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate，PMMA)基托樹脂抗菌新方法和獨特的抗菌材料，例如可循環使用感染反應性抗真菌基托樹脂材料、光分解過氧化氫抗菌體系、新型抗菌單體和抗菌有機-無機雜化涂層材料，能夠有效解決患者長期佩戴可摘義齒、活動矯治器導致的義齒口炎、牙周炎等。這些研究成果代表了樹脂基托材料抗菌性能研究領域的最新進展，文章將對此進行綜述。

義齒基托樹脂；抗菌性；雜化涂料；抗菌單體

聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl methacrylate，PMMA)是目前最常用的塑料基托材料，廣泛應用于可摘局部義齒、全口義齒和活動矯治器等的制作。PMMA基托長期佩戴，細菌真菌極易定植其表面，菌斑大量粘附，成為口腔健康隱患。許多研究表明：義齒性口炎是佩戴活動義齒后常見并發癥狀，并且患者長期佩戴的發病率較高[1-3]。長久以來研發具有良好抗菌性能和力學性能的塑料基托材料是廣大學者孜孜以求的目標。幾種比較有代表性方法為：(1)物理化學法；(2)增強基托自身抗菌能力——加入納米抗菌劑[4-5]；(3)基托表面處理——抗菌涂料等。目前在這些方法的基礎上又有改進和提高，本文就近年國內外塑料基托材料抗菌性研究新進展進行綜述。

1 物理化學法——光解過氧化氫抗菌體系

2010年日本學者為更好地解決口腔感染性疾病，研制出一種新型化學抗感染方法——光分解過氧化氫體系。通過人為操作的光分解反應產生活性氧，主要為羥基自由基，作用于口腔組織表面尤其是狹窄部位，可將難以去除的牙菌斑有效去除，并且光分解反應產生羥基自由基具有終止可控的優點[6]。最為普遍的義齒清潔方法如使用牙膏、牙粉，由于高度磨擦基托表面而產生大量微小孔隙，可為微生物提供良好的定植場所，顯然是不夠理想的。基于光分解過氧化氫產生的羥基能夠高效殺滅口腔致病菌的原理，研制出光分解過氧化氫新型高效義齒基托清潔抗菌劑。經試驗證實：波長405 nm的LED光照射沉浸在濃度為500 mM H2O2溶液的義齒基托抗菌效果優于無光照組，在10 min內細菌減少了5個數量級。同樣的LED光照沉浸于濃度1 000 mmol/L H2O2溶液義齒基托30 min可殺滅白色念珠菌。此外優勢還包括：抗菌過程只形成少量的PMMA基托樹脂的降解；使用前后對樹脂材料的撓曲強度和顏色的影響也較小[7-9]。

然而這種新型抗菌體系也存在著不足。譬如可摘義齒長期使用這種抗菌清潔體系會導致義齒金屬構件反復暴露于反應產生的羥基自由基環境中而被腐蝕。因為羥基自由基具有孤對電子，將奪取金屬電子，導致氧化腐蝕。此外研究顯示LED光照強度過高(超過16 mW/cm2)和過多的清洗次數都會加速基托本身老化降解[9-10]。

2 增強塑料基托自身抗菌性——新型抗菌單體

2.1 季銨甲基酰氧基硅酸鹽季銨甲基酰氧基硅酸鹽(Quaternary ammonium methacryloxy silicate，QAMS)是通過溶膠-凝膠法獲得的大分子抗菌單體，采用可聚合甲基丙烯酸官能團有機改性硅酸鹽和含有季銨基團的抗菌劑，通過溶膠-凝膠有機雜化反應合成[11]，具有較好力學性能和高轉化率及聚合收縮小等特點。其抗菌性已通過單種類生物膜如Streptococcusmutans(ATCC 36558)、Actinomyces naeslundii(ATCC 12104)和Candida albicans(ATCC 90028)抗菌試驗得到證實。通過樹脂基質中水誘導有機改性硅酸鹽凝聚反應，QAMS樹脂還具有自我修復潛能[12]。長達3個月的老化試驗后仍能夠維持其抗菌活性，顯示其具有良好應用前景[11，13]。但季銨鹽型抗菌單體固化前表現出強效、快速的殺菌作用，而固化后則僅能抑制細菌的代謝和生長。季銨鹽型抗菌單體固化前后的抗菌機理，目前仍不十分明確[14]。

2.2 甲基丙烯酸叔丁基氨基乙酯甲基丙烯酸叔丁基氨基乙酯(2-tertbutylaminoethyl methacrylate，TBAEMA)是一種含有側鏈氨基的抗菌單體，將其添加到塑料基托，氨基成分分布在基托表面可以抑制表面細菌的粘附增殖。有研究表明，添加10%～25% TBAEMA的基托樹脂對金黃葡萄球菌和變形鏈球菌顯示出強烈的抑制生物膜形成作用[15]，但是對白色念珠菌生物膜形成無抑制作用，并且添加TBAEMA會降低義齒基托的力學性能[16]。

3 基托表面處理——新型抗菌有機-無機雜化涂層材料

對義齒基托表面進行處理，從而獲得抗菌能力，是一種較為理想的方法，其優點是將抗菌成分有效地分布在基托表面，增加了與細菌接觸的機率。有學者研制出一種新型有機-無機雜化抗菌涂層材料。這種抗菌涂層體系包括：通過溶膠-凝膠反應制得的有機-無機雜化涂料和介孔二氧化硅載銀抗菌劑兩大部分。雜化涂料主要由有機聚合物涂料和有機雜化硅溶膠組成。有機聚合物涂料由甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯和丙烯酸三種單體共聚而成；有機雜化硅溶膠由正硅酸乙酯和縮水甘油醚基丙基三甲氧基硅烷共水解縮合生成。涂層材料對基托附著力強，具有較高的耐磨損硬度和長時間的耐水性。氯化銀負載到具有空心核-介孔殼層結構的硅鋁氧化物微球內制成抗菌劑，然后將其分散到雜化涂料中，制備得到最終的抗菌涂層材料。經實驗證實這種新型抗菌有機-無機雜化涂層材料提高了基托表面光澤度，透明性能較好，有利于減少口腔細菌粘附及色素沉著，具有良好的抗菌性能，可發揮義齒上光劑的作用，同時降低基托樹脂的吸水性和溶解性并減少單體滲出，生物安全性能良好。這種雜化膜制備方法也簡便易行(僅需要涂布基托材料表面后加熱固化)[17-19]。

4 其他——可循環使用感染反應性抗真菌基托樹脂材料

為賦予PMMA基托樹脂抗菌性，可將單體與陽離子抗菌劑如咪康唑或氯己定形成共價結合。但這種方法具有一定局限性：首先抗菌性只能維持數周或數月；其次在口腔酸性條件下(pH=5)結合的藥物釋放速度加快，導致材料抗菌性持續時間縮短，結果藥物耗盡，無法維持最小抑菌濃度，而且材料無法根據是否存在活動性感染而控制藥物的釋放。新型可循環使用感染反應性抗真菌基托樹脂材料有效地改善了這些缺陷。可循環使用感染反應性抗真菌基托樹脂包含二脲烷二甲基丙烯酸酯和聚甲基丙烯酸酯共聚合形成可循環充藥載體，可供加載的抗真菌藥物成分咪康唑或氯己定，EDTA藥物去除劑三部分。當患者患有活動性義齒口炎時，可選擇合適藥物添加到基托樹脂上，重復充藥從而保證抗菌的長期性(數年至更長)；當口腔內無活動性口炎時則使用EDTA將加載的藥物洗出，維持口腔生態平衡[20]。這種樹脂經證實具有高效穩定的抗真菌活性，生物安全性可靠[21]。后來在此基礎上，Sun等[22]改進合成了新型聚N-乙烯基吡咯烷酮-枝接纖維基托樹脂，可選擇更多種類的載體藥物，維持更長時間的抗菌藥物釋放，并且還具備了控制生物膜形成的功能。實驗證實：這類樹脂可充分吸收抗真菌藥物然后緩慢釋放數周至數月，維持對真菌和生物膜形成的抑制作用，并且可以根據需要重復添加抗菌藥[22]。

這種具有加載藥物、發揮藥效和終止作用三種功能的新概念基托樹脂，今后有可能會成為治療義齒性口炎、修復體矯治器相關性感染材料的發展方向。目前因其操作的特殊性，患者必須在醫生幫助下使用而導致其不能廣泛應用，若能簡化操作步驟和設備，將會擁有更好的應用前景。

5 小結

現階段基托樹脂抗菌領域無法做到對基托本身力學性能、顏色美觀性、抗菌成分長期有效性等各方面地協調發展，并且所添加抗菌成分的生物安全性也有待提高。目前暫無各方面均令人滿意的方法，然而我們有理由相信隨著材料技術發展，現階段的難題將會被攻克，義齒基托樹脂材料抗菌性研究能夠突破瓶頸，其成果也終將造福廣大患者。

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Advances in anti-bactericidal approaches of PMMA denture base resins.

YANG Yang,SHI Lei,GONG Hai-huan,

SONG Ai-yang,FANG-Teng Jiao-zi,ZHU Song.
College of Stomatology,Jilin University,Changchun 130021,Jilin CHINA

Long period usage of PMMA denture base follows denture stomatitis,periodontitis and some other oral infectious diseases.A series of anti-microbial approaches have been invented with the properties of self-repair and anti-microbial,such as rechargeable infection responsive denture materials,photolysis of hydrogen peroxide bactericidal system,quaternary ammoniumilane-functionalized,methacrylate resin and organic/inorganic hybrid antibacterial coating.These research achievements represent the latest advances in this field and they will be described in this review.

Denture base resin;Anticandidal activity;Hybrid coating;Anticandidal monomer

R783.1

A

1003—6350（2014）17—2566—03

10.3969/j.issn.1003-6350.2014.17.1002

2014-03-19)

國家自然科學基金資助項目(編號：81070865)

朱松。E-mail：zhusong1965@163.com