抗菌性牙科復(fù)合樹脂的研究進展

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為樹脂單體在聚合過程中產(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］。大量實驗證實，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)新型無機填料［8］、改善固化方式［9］等方法改進這一缺陷，研發(fā)出多種抗菌樹脂，現(xiàn)概述如下。

1 抗菌樹脂單體

21世紀初，Kawai等［10］研究發(fā)現(xiàn)復(fù)合樹脂的洗液會增強齲齒致病菌產(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葡基轉(zhuǎn)移酶活性，促進菌斑形成。高分子季銨鹽是一種高效廣譜有機抗菌劑，具有毒性低、腐蝕性低、生物學(xué)效應(yīng)長等特點［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。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。MDPB中包含的烯酰基團可與原有樹脂基質(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，故可與帶負電荷的細菌細胞壁接觸降低細菌活動能力、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)量分數(shù)的增加而加強［13］。龔士強等［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細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 新型有機抗菌劑

20世紀80年代，有學(xué)者將洗必泰等有機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。但有機抗菌劑的溶出是一種簡單擴散，很難嚴格控制其動力學(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，遠期效果不佳;且有機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械強度［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。體外接觸抗菌實驗證實，添加1%QA-PEI的復(fù)合樹脂對變形鏈球菌有較強的抗菌活性，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優(yōu)于洗必泰，長期使用的毒性較洗必泰小［19］。Stefan等［20］報道，6%ODH的樹脂表面細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械性能。推測該樹脂可能的抗菌機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菌的增殖，但是該改性樹脂的長效抑菌作用有待進一步研究。

3 無機抗菌劑

無機填料在復(fù)合樹脂中的含量70% ～80%，體內(nèi)外實驗表明，較體系內(nèi)其他材料無機填料更易造成細菌黏附［21］，因此，在無機填料中添加無機抗菌劑可有效抗菌。近年來，為了獲得更好的抗菌效果，無機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 無機抗菌劑的聯(lián)合應(yīng)用 傳統(tǒng)無機抗菌劑如銀、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，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。

3.2 非金屬離子無機抗菌劑 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、抗菌譜廣等優(yōu)點。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驗進行抗菌性能以及一系列機械性能測試，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牙齒再礦化，且由于晶須的作用，其機械強度是改性前樹脂的2倍。納米CaF2作為無機填料加入復(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 無機與有機高分子抗菌劑聯(lián)合應(yīng)用 無機、有機抗菌劑各有優(yōu)缺點。有機抗菌劑能夠快速強效抗菌，但是易溶出，熱抵抗力差，具有潛在毒性，無機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械性能達到較為理想的程度。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加入一種抗菌劑顯著增強;納米磷酸鈣成分可以釋放鈣、磷離子，促進牙體硬組織再礦化，同時，加入3種不同類型抗菌劑后，對改性復(fù)合樹脂進行機械性能測試，結(jié)果顯示其撓曲強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一步考證［32］。

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