納米銀樹脂粘結(jié)劑在牙齒畸形矯治中的抗菌效果及粘接性能分析

周佳星 李楊 董世濤 王首力

摘 要：為探究納米銀樹脂粘結(jié)劑在正畸固定矯治器使用中抗菌效用及粘接性能。以2-乙基己酸銀為原料，適量添加至甲基丙烯酸叔丁基氨基乙酯（TBAEMA），制備質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%的銀源溶液，然后將TBAEMA加入Clearfil SE Bond（CSB）樹脂粘結(jié)劑，獲得3組的納米銀樹脂粘結(jié)劑，質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0%、0.1%、0.2%Ag，采用1 000 mW/cm2強(qiáng)度光進(jìn)行20 s照射，制作為6 mm×1 mm正畸固定矯正器試件。在無菌人工唾液中對試件進(jìn)行浸泡，分別于浸泡后1、8、12周進(jìn)行抗菌活性檢測，觀察表面細(xì)菌生物膜形成情況，計(jì)算聚合度，對比各組納米銀樹脂粘結(jié)劑與牙本質(zhì)的粘接強(qiáng)度。納米銀樹脂粘結(jié)劑在正畸固定矯治器粘接使用中能夠產(chǎn)生良好的長期抗菌效用，且對粘接性、聚合度影響不大，可在正畸固定矯治器粘接材料中應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：納米銀樹脂粘結(jié)劑；正畸固定矯治器；抗菌效用；粘接性能；聚合力

中圖分類號：TQ658.4

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1001-5922（2023）07-0033-05

Antibacterial effect and bonding property of nano silver resin adhesive in orthodontic fixed appliance bonding

ZHOU Jiaxing，LI Yang，DONG Shitao，WANG Shouli

（Chengde Central Hospital，Chengde 067000，Hebei China

）

Abstract：To investigate the antibacterial effect and bonding performance of nano silver resin adhesive in the bonding of orthodontic fixed appliances，the study used silver 2-ethylhexanoate as raw material，added appropriately to tert butylaminoethyl methacrylate （TBAEMA） to prepare 8wt% silver source solution，and then added TBAEMA to Clearfil SE Bond （CSB） resin adhesive to obtain three groups of nano silver resin adhesives，which are respectively 0wt% Ag，0.1wt% Ag，0.2wt% Ag，irradiated with 1 000 mW/cm2 intensity light for 20 s，and made into 6 mm×1 mm orthodontic fixed appliance test piece.The test pieces were soaked in sterile artificial saliva，and the antibacterial activity was tested at 1 week，8 weeks，and 12 weeks after the immersion.The formation of bacterial biofilm on the surface was observed，the degree of polymerization was calculated，and the bonding strength between nano silver resin adhesive and dentin in each group was compared.Nano silver resin adhesive can produce good long-term antibacterial effect in the bonding of orthodontic fixed appliances，and has little effect on the adhesion and polymerization degree.It can be used in the bonding materials of orthodontic fixed appliances.

Key words：nano silver resin adhesive;orthodontic fixed appliance;antibacterial effect;bonding performance;cohesion

正畸固定矯治器是口腔科常見矯治器，由托槽、弓絲、帶環(huán)、附件四個(gè)部分組成，在牙齒畸形矯治中有著較高的應(yīng)用價(jià)值［1］。但長時(shí)間配帶也會(huì)對牙體牙周、口腔黏膜造成不同程度損壞。托槽、帶環(huán)等會(huì)影響牙齒表面清潔度，隨著佩戴時(shí)間的增加，會(huì)形成牙石、軟垢，導(dǎo)致牙面出現(xiàn)酸化，引起釉質(zhì)脫礦。相關(guān)研究表明，釉質(zhì)脫礦與變形鏈球菌、乳桿菌等密切相關(guān)，因此正畸固定矯治器粘接應(yīng)在保障粘接性能的基礎(chǔ)上注重抗菌效能［2］。目前，納米銀樹脂粘結(jié)劑的抗菌效果得到了眾多醫(yī)學(xué)界專家的認(rèn)可，但關(guān)于其長期抗菌效用以及是否會(huì)對粘接性能產(chǎn)生影響報(bào)道較少［3］。原位合成法能夠?qū){米銀在樹脂材料中的分散問題予以有效的解決，經(jīng)單體聚合反應(yīng)，生成自由基，發(fā)生銀離子還原反應(yīng)，形成納米銀［4］?；诖?，研究應(yīng)用原位法合成納米銀樹脂粘結(jié)劑，對其抗菌效用及粘接性能進(jìn)行分析。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

研究所用2-乙基己酸銀購自青島綠奧源環(huán)?？萍挤?wù)有限責(zé)任公司；TBAEMA購自武漢康瓊生物醫(yī)藥科技有限公司；Clearfil SE Bond（CSB）購自濟(jì)南萬得豐環(huán)?？萍加邢薰?；ATCC25175變形鏈球菌由北京保藏生物科技有限公司提供；艾維締科技懷來有限公司；人工唾液（CMC）由青島捷世康生物科技有限公司提供。

1.2 試驗(yàn)儀器

山星衡器MT分析電子天平購自深圳市山星盛電子科技有限公司；潔力美超聲波清洗器 KS3200E購自北京能克工程有限公司；UVLED光固化燈購自深圳市光華士科技有限公司；研究所用LVEM5臺式透射電子顯微鏡購自北京昊諾斯科技有限公司；超凈工作臺SW-CJ-1DSW-CJ-1D購自杭州聚同電子有限公司；日本Olympus 激光掃描共聚焦顯微鏡FV3000來源于北京創(chuàng)誠致佳科技有限公司；英檢達(dá)SPX-150生化培養(yǎng)箱購自英檢達(dá)儀器（重慶）有限公司；北京錦坤科技有限公司生產(chǎn)的FTIR-6000系列傅里葉變換紅外光譜儀；T150 UTM拉伸測量儀由上海納嘉儀器有限公司提供；多功能酶標(biāo)儀 YK-SY96A 購自山東云科智能科技有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 納米銀樹脂粘接劑試件制備及分組

以2-乙基己酸銀為原料，適量添加至甲基丙烯酸叔丁基氨基乙酯（TBAEMA），制備質(zhì)量分?jǐn)?shù)8%銀源溶液，然后將TBAEMA加入Clearfil SE Bond（CSB）樹脂粘結(jié)劑，獲得3組納米銀樹脂粘結(jié)劑，質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0%、0.1%、0.2%Ag。利用慢速切割機(jī)切割有機(jī)玻璃模具，內(nèi)徑以6 mm為宜，厚度為1 mm。在透明聚酯薄膜上放置有機(jī)玻璃模，將3組樹脂粘結(jié)劑滴入，覆蓋、充滿整個(gè)模具，然后采用透明聚酯薄膜覆蓋，按壓蓋玻片，擠出氣泡，確保壓實(shí)。采用光固化燈進(jìn)行照射處理，功率設(shè)置為1 000 mW/cm2，正反面均接受照射，照射時(shí)間為20 s。正畸固定矯治器試件固化后，取出。在打孔器作用下，制作透明聚脂薄膜，內(nèi)徑6 mm，厚1 mm，將其作為空白對照組。將各組試件在無菌水中進(jìn)行浸泡，1周后取出，進(jìn)行超聲清潔處理，共處理15 min，然后在干燥箱中予以烘干處理，溫度調(diào)整為37 ℃，采用環(huán)氧乙烷實(shí)施消毒處理，留作備用。

1.3.2 粘結(jié)劑聚合度測量

3組正畸固定矯治器試件中各取5個(gè)，予以超聲清洗處理，干燥后，在傅里葉變換紅外光譜儀放入試件，掃描范圍設(shè)置中紅外區(qū)域，即4 000～500 cm-1，分辨率為4 cm-1，掃描次數(shù)為64次，完成檢測后對光譜做好相應(yīng)的記錄。為實(shí)現(xiàn)對1 638 cm-1位置乙烯基Ac=c變化的監(jiān)測，將1 608 cm-1 芳香族 Ac=c作為參照峰，對監(jiān)測結(jié)果做好相應(yīng)的記錄。聚合度（DC）表示，其計(jì)算方法DC=［-Ac=c=ccured/Ac=ccured

Ac=cuncured/Ac=cuncured］×100%。選擇未經(jīng)固化處理的CSB樹脂粘結(jié)劑A作為對照。

1.3.3 微拉伸粘接強(qiáng)度檢測

首先，應(yīng)制備微拉伸試件，采用慢速切割機(jī)，使得健康牙齒咬合面牙本質(zhì)充分暴露，對牙本質(zhì)表面進(jìn)行研磨處理，采用不同規(guī)格磨砂紙研磨，使其達(dá)到光滑，分別為240、400、600、800目。嚴(yán)格按照CSB說明書進(jìn)行操作，牙本質(zhì)表面處理應(yīng)用樹脂粘結(jié)劑，采用分層光照固化處理模式，最終形成復(fù)合樹脂，厚度為5 mm。將試件在無菌蒸餾水中浸泡，溫度設(shè)置為37 ℃，24 h后進(jìn)行切割處理。應(yīng)用慢速切割機(jī)，嚴(yán)格遵照微拉伸試件制備流程及準(zhǔn)備方法進(jìn)行切割，獲得1 mm×1 mm的長條試件。每組選擇牙本質(zhì)長度大于4 mm的試件，確保粘接界面完整，保存于37 ℃人工唾液中，分別保存1、4、8周，備用。在α-氰基丙烯酸乙酯粘合劑作用下，確保試件妥善粘固于微拉伸測量儀模具，應(yīng)保持長軸與加載方向在同一水平線，將加載速度控制為0.5 mm/min，直到試件發(fā)生斷裂。

1.3.4 粘結(jié)劑抗菌性能檢測

（1）細(xì)菌培養(yǎng)。變形鏈球菌均經(jīng)過凍存處理，因此在細(xì)菌培養(yǎng)前，應(yīng)先予以解凍，采用接種環(huán)適量蘸取甘油菌種，將其在腦心浸出液瓊脂培養(yǎng)中進(jìn)行涂布，設(shè)置培養(yǎng)溫度為37 ℃，在體積分?jǐn)?shù)0.5% CO2環(huán)境下進(jìn)行恒溫培養(yǎng)，培養(yǎng)時(shí)間以24 h為宜，經(jīng)過離心換液，得到菌液，采用腦心浸出液予以稀釋處理。測定稀釋后菌液在600 nm位置的A值，當(dāng)A=0.05后，繼續(xù)進(jìn)行稀釋處理，稀釋倍數(shù)為100倍，保存于4 ℃冰箱中留作備用；

（2）抗菌試驗(yàn)。每組選擇9個(gè)試件進(jìn)行抗菌性能檢測，3個(gè)試件在唾液中進(jìn)行1周浸泡，3個(gè)浸泡4周，3個(gè)浸泡8周。唾液需要每天進(jìn)行1次更換。完成浸泡后，在24孔培養(yǎng)板上放置試件，并在試件上接種細(xì)菌懸浮液，以10 μL為宜，恒溫孵育24 h。從中選取3個(gè)試件進(jìn)行直接接觸實(shí)驗(yàn)。在新鮮BHI中（9.99 mL）放置試件，進(jìn)行2 min震蕩處理，確保將試件表面細(xì)菌完全洗脫。經(jīng)過梯度稀釋，對平板菌落計(jì)數(shù)情況進(jìn)行檢測，需要注意的是各濃度下進(jìn)行3次計(jì)數(shù)，取平均值，做好相應(yīng)的記錄。經(jīng)過酒精梯度脫水，對變形鏈球菌生物膜吸附情況予以掃描觀察。

1.4 菌斑生物膜細(xì)菌染色

每組選擇3個(gè)試件放置24孔板，經(jīng)過PBS沖洗后，轉(zhuǎn)移至新的24孔板，在暗室環(huán)境下用活/死菌試劑盒進(jìn)行著色處理，時(shí)間以15 min為宜，然后在顯微鏡下對活菌染色情況予以觀察。可見綠色熒光提示為細(xì)胞膜完整的活菌；紅色表明細(xì)胞膜受損，且為死菌；橙色或黃色熒光表示的是活/死菌重疊部分。

1.5 觀察指標(biāo)

對比0%、0.1%、0.2%組制備試件在無菌人工唾液中浸泡后1、8、12周的抗菌活性檢測結(jié)果，觀察表面細(xì)菌生物膜形成情況，計(jì)算聚合度，對比各組納米銀樹脂粘結(jié)劑與牙本質(zhì)的粘接強(qiáng)度。

1.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

計(jì)數(shù)資料、計(jì)量資料表示方法分別為（%）、（x±S），前者用卡方x2檢驗(yàn)，后者用t檢驗(yàn)，數(shù)據(jù)的組間比較均在SPSS22.0軟件上處理，多組間比較用f檢驗(yàn)，根據(jù)P值范圍判斷有無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，P<0.05即差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 3組聚合度比較

0.1%、0.2%Ag組納米銀和樹脂平均粒徑分別為（10.13±1.25）、（9.88±1.59）nm；3組聚合度比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05），結(jié)果見表1所示

2.2 3組微拉伸粘接強(qiáng)度比較

觀察浸泡1、8、12周微拉伸粘接強(qiáng)度，顯示3組差異不大，統(tǒng)計(jì)學(xué)檢驗(yàn)結(jié)果顯示均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05），結(jié)果如表2所示。

2.3 3組菌落計(jì)數(shù)比較經(jīng)過為期1、8、12周的浸泡，空白對照組菌落計(jì)數(shù)無明顯變化，0%Ag組菌落計(jì)數(shù)減少，0.1%Ag組、0.2%Ag組浸泡8、12周菌落計(jì)數(shù)均較浸泡1周增加，但0.2%Ag組低于0.1%Ag組，組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05），結(jié)果如表3所示。

2.4 3組抗菌率比較

3組抗菌率在浸泡8、12周后均較浸泡1周降低，但0.2 %Ag組降低幅度小，與浸泡1、8周比較差異不明顯，結(jié)果如表4所示。

2.5 生物膜染色結(jié)果分析

經(jīng)生物膜染色可以發(fā)現(xiàn)，0%Ag組試件表面呈現(xiàn)大范圍綠色熒光，提示大量活菌附著于試件表面；0.1%、0.2%Ag組表面有明顯的紅色、橙色或黃色，表明有大量死菌覆蓋，且與0.1%Ag組相比，0.2%Ag組覆蓋死菌面積更大，結(jié)果如圖1所示。

3 討論

3.1 正畸固定矯治器粘接問題

正畸固定矯治器是口腔正畸治療常用手段，其在全口牙齒的牙面上進(jìn)行托槽的粘接，可以在所有牙齒上進(jìn)行良好的牙齒控制及轉(zhuǎn)矩表達(dá)，對于疑難病例可以達(dá)到良好的效果［5］。正畸固定矯治器的所有托槽貼在唇面，對于發(fā)音的影響和口腔內(nèi)的異物感比較小，患者佩戴后可以清楚的發(fā)音，不會(huì)影響發(fā)音效果，配戴較舒適。目前正畸固定矯治器粘接主要采用的是直接粘接或間接粘接的方式，前者由正畸醫(yī)生采用托槽鑷鉗夾托槽，將矯正器安放于牙面；后者則是利用轉(zhuǎn)依托盤，將所有矯治器存放，在患者口腔一次性安放就位［6-7］。但無論采取何種方式粘接，均面臨一個(gè)問題，即口腔衛(wèi)生問題。長期佩戴正畸固定矯治器，在牙齒唇側(cè)局部容易出現(xiàn)菌斑堆積，且菌斑難以清除，容易引起牙周組織炎癥等并發(fā)癥，因此佩戴正畸固定矯治器患者，如何控制菌斑、消除炎癥是口腔科醫(yī)師共同關(guān)注的話題［8-9］。

3.2 納米銀樹脂粘接劑的特點(diǎn)

作為一種抗菌劑，納米銀粒徑為25 nm左右，既往研究證實(shí)其對大腸桿菌、沙眼衣原體、淋球菌等有著極強(qiáng)的抑制作用，且無耐藥性［10］。目前關(guān)于納米銀抗菌效果作用原理尚未完全明確，有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，納米銀進(jìn)能夠釋放銀離子具有抗菌效果，另外其自身溶出也能夠發(fā)揮抗菌作用［11］。納米銀廣譜抗菌作用好，且具備較好的生物相容性。納米銀樹脂粘結(jié)劑的制備關(guān)鍵在于納米銀在聚合物中的均勻分散［12］。采用原位合成法可通過樹脂聚合反應(yīng)，獲得納米銀，能夠?qū)崿F(xiàn)均勻分散，該技術(shù)已經(jīng)得到了學(xué)者的一致認(rèn)可。有學(xué)者在研究中將2-乙基己酸銀（0.08 g）與仲胺（0.92 g）相溶，獲得質(zhì)量分?jǐn)?shù)8%銀鹽溶液，將其按照相應(yīng)比例添加于復(fù)合樹脂，經(jīng)原位合成為納米銀，粒徑為（2.8±0.4）nm，所獲得的材料具備良好的抗菌性［13］。

3.3 納米銀樹脂粘接劑抗菌效用及粘結(jié)性能

本研究采用原位合成法，生成的納米銀分布呈現(xiàn)均勻分布，且經(jīng)過1周浸泡0.1%、0.2%Ag組均呈現(xiàn)出顯著的抗菌效果。為了解納米銀對粘結(jié)劑聚合度及粘接強(qiáng)度的影響，研究進(jìn)一步進(jìn)行了聚合度試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)各組聚合度差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。甲基丙烯酸酯基樹脂材料機(jī)械性能很大程度上取決于聚合度，聚合度越高，機(jī)械性能越好，其一方面能夠防止聚合物發(fā)生水解老化；另一方面能夠使得樹脂粘接面保持良好的穩(wěn)定性［14-15］。在聚合度檢測方面，運(yùn)用傅里葉紅外光譜，對固化過程雙鍵轉(zhuǎn)換度予以計(jì)算，得到聚合度值，結(jié)果表明各組差異不大，均在可接受范圍。

樹脂粘結(jié)劑聚合度除對自身物理機(jī)械性能產(chǎn)生影響外，還會(huì)對粘結(jié)劑與牙本質(zhì)間之間的粘接效果產(chǎn)生影響。粘接強(qiáng)度與耐久性是含納米銀樹脂粘結(jié)劑的重要特性，只有保持兩項(xiàng)特性，才能夠發(fā)揮其臨床價(jià)值［16］。本研究針對不同組展開微拉伸強(qiáng)度試驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)各組微拉伸強(qiáng)度差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，表明納米銀保持低濃度并不會(huì)破壞樹脂粘結(jié)劑的材料結(jié)構(gòu)。

為了解納米銀樹脂粘結(jié)劑的抗菌作用，研究將各組試件浸泡于人工唾液，在1、8、12周時(shí)進(jìn)行細(xì)菌檢測，結(jié)果顯示，與空白對照組相比，0.1%、0.2%組抗菌效果更好，浸泡1周抗菌率均在95%以上，0%組抗菌率為86.32%，也顯示出一定的抗菌效果，考慮經(jīng)過固化處理，釋放出酸性單體、樹脂單體，而較低pH值可產(chǎn)生更好的抗菌作用［17-18］。浸泡8、12周后抗菌率有所下降，提示殘留單體與抗菌效果密切相關(guān)，但經(jīng)過組間比較，0.1%、0.2%組抗菌效果仍較0%Ag組好，說明納米銀樹脂粘結(jié)劑可持續(xù)發(fā)揮抗菌作用。研究發(fā)現(xiàn)，口腔內(nèi)細(xì)菌最易在粘結(jié)劑表面定植，通過對試件表面細(xì)菌在不同階段的生長情況，可掌握材料的抗菌效果［19-20］。此次研究采用掃描電鏡對各組生物膜染色結(jié)果予以觀察，發(fā)現(xiàn)0.2%Ag組表面附著大量死菌，其次為0.1%Ag組，表明0.2%Ag組在抑制變形鏈球菌方面效果更好。

4 結(jié)語

綜上所述，納米銀樹脂粘結(jié)劑在正畸固定矯治器粘接使用中能夠發(fā)揮抗菌效用，且對粘接性、機(jī)械性能無明顯影響，抗菌效果持久。在后續(xù)研究中應(yīng)延長觀察時(shí)間，對納米銀樹脂粘結(jié)劑長期抗菌效果及結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性予以評估，為正畸固定矯治器粘接提供參考。

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