実験用歯科用複合材料の細菌付着、細胞毒性、および物理的および機械的特性に対する第四級アンモニウムポリエチレンイミンナノ粒子の影響

Scientific Reports volume 13、記事番号: 17497 (2023) この記事を引用

1 オルトメトリック

メトリクスの詳細

歯科充填用のレジンベースの複合材料の機能に関する重大な問題は二次または再発性のう蝕であり、これが繰り返しの治療を必要とする理由です。 架橋第四級アンモニウム ポリエチレンイミン ナノ粒子 (QA-PEI-NP) は、う蝕原性細菌を含むさまざまな細菌に対する有望な抗菌剤であることが示されています。 しかし、QA-PEI-NP が豊富に含まれる歯科用ジメタクリレートポリマーベースの複合材料の特性についてはほとんど知られていません。 この研究は、0.5、1、1.5、2、および 3 (wt%) の QA-PEI-NP を強化し、2 つのガラスフィラーで強化したビス-GMA/UDMA/TEGDMA マトリックスをベースにした実験複合材料で実施されました。 硬化した複合材料は、ミュータンス連鎖球菌細菌の付着性、48 時間および 10 日間の抽出物による細胞生存率 (MTT アッセイ)、変換度 (DC)、吸水率 (WSO)、および溶解度 (WSL)、水接触角についてテストされました。 (CA)、曲げ弾性率(E)、曲げ強さ(FS)、圧縮強さ(CS)、およびビッカース微小硬度(HV)。 調査された材料は細菌の付着が完全に減少し、満足のいく生体適合性を示しました。 QA-PEI-NPs 添加剤は、DC、VH、および E 値に影響を与えません。 QA-PEI-NP は CA (好ましい変化)、WSO および WSL (好ましくない変化) を増加させ、曲げ強度と圧縮強度 (好ましくない変化) を減少させました。 言及された変化はわずかであり、最高の抗菌性フィラー含有量を除くほとんどの複合材料で許容可能でした。 おそらく、いくつかの特性の劣化の理由は、フィラー粒子とマトリックス間の相溶性の低さでした。 したがって、最適な性能特性を達成するために、QA-PEI-NP の表面改質による研究を拡張する価値があります。

最新のデータによると、世界人口の 39% 近くが乳歯または永久歯の未治療のう蝕に苦しんでおり、この割合は過去 10 年間で大幅に増加しています 1,2。 さらに、青少年の 60% 近く、成人人口の 90% 以上が虫歯を経験しています 3。治療の最初の段階では、そのほとんどが光重合性樹脂ベースの複合材料でできた歯科詰め物を使用します。 それらのマトリックスは、ビスフェノール A グリセロレート ジメタクリレート (Bis-GMA)、エトキシル化ビスフェノール A ジメタクリレート (Bis-EMA)、トリエチレン グリコール ジメタクリレート (TEGDMA) および/またはウレタン ジメタクリレート (UDMA)4 などのジメタクリレート モノマーの混合物をベースとしています。満足のいく審美的、物理化学的、機械的特性を含む有利な機能的特徴を特徴とする材料を開発することが可能である5、6、7。

レジンベースの複合充填材の 57% ～ 88% の交換を引き起こす最も頻繁な問題は、二次う蝕です 8,9。 これは通常、主に重合収縮によって引き起こされるマージンギャップの存在、ならびに材料を歯の組織に適応させる際の気孔やその他の不完全さの存在と関連しており、修復の間に病原性細菌およびその代謝産物が同時に存在します10,11。そして歯12。 また、複合修復物の表面に発生するバイオフィルム蓄積による細菌の付着は、二次う蝕の開始に関連しているとも考えられています 13,14。 さらに、細菌の代謝による酸生成物は歯のミネラルを溶解するだけでなく、複合修復物の劣化を引き起こす可能性もあります14。 もう一つの深刻な問題は、治療中に感染した歯の組織が不完全に除去されたことによって引き起こされる齲蝕の残存である15。 これらの理由から、修復物の表面および/または歯と修復物の界面へのう蝕原性細菌の定着を避けるために、抗菌特性を備えた新しい樹脂複合材料の開発に特別な注意が払われてきました16,17。 この問題を解決することを目的としたさまざまな実験戦略が検討されてきました。 抗菌剤の放出により、通常、特定の部位で局所的に高用量の抗菌剤が得られ、全身毒性のリスクが軽減されますが、効果の持続性は短く、機能特性が低下することがよくあります。 一方、接触依存戦略は機械的特性に対する悪影響が少ない、またはまったくないことが多く、抗菌活性は持続しますが、抗菌活性は比較的弱く、表面の生物付着によりさらに減少するリスクがあります17。 過去 10 年間、銀 18、酸化亜鉛 19、セルロースナノクリスタル/酸化亜鉛ナノハイブリッド 20、亜鉛ドープメソポーラスシリカナノ粒子 21、銀ナトリウムリン酸水素ジルコニウム 22、チタンなどの抗菌ナノ粒子およびサブミクロンサイズの粒子が豊富に含まれた歯科用複合材料に多くの注目が払われてきました。二酸化物23 またはクロルヘキシジン放出システム24、25。 一部の作品ではエッセンシャルオイルの使用を示唆しています26。 イミダゾール、無水二塩基性リン酸カルシウムを充填したキトサン、キトサン粒子などの他の重合性化合物は、有望な抗菌特性と生体機能特性を示します 27,28。 これらの解決策は、臨床検査における異なるレベルの成功によって特徴付けられ、最も頻繁に報告される問題には、美的特性の低下 29、細胞毒性 30、および機械的特性の低下 31、32 が含まれます。