CN107320341B - 一种自酸蚀正畸封闭剂及其用途 - Google Patents

一种自酸蚀正畸封闭剂及其用途 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种自酸蚀正畸封闭剂及其用途，该自酸蚀正畸封闭剂由市售的自酸蚀粘接剂AEO添加甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱MPC、甲基丙烯酸十六烷基二甲铵DMAHDM得到，具有抗蛋白、抗菌作用，用于口腔正畸粘接中，能够抑制牙菌斑的形成和堆积，预防正畸治疗中牙釉质脱矿的发生。

Description

一种自酸蚀正畸封闭剂及其用途
技术领域
本发明属于口腔正畸技术领域，具体涉及一种自酸蚀正畸封闭剂及其用途。
背景技术
正畸治疗周期往往长达两年之久，托槽本身结构复杂，容易造成食物残渣的积累，阻碍口腔清洁；而患者尤其幼儿患者往往不够重视口腔卫生，刷牙不干净不彻底，食物残渣长期积累附着在牙面，导致牙釉质脱矿的发生。而且传统粘结正畸托槽之前，需要对牙齿表面进行酸蚀处理，以增加托槽的粘结强度。但是传统的酸蚀粘接方法对牙釉质有不利影响。有研究表明，常规的37％磷酸酸蚀去除了约3～10μm的表面釉质，另25μm表现出轻微组织学改变，以形成必须的机械嵌和，更深的局部区域的溶解大概产生深至100μm的渗透，去除托槽后的釉质损失达到约150～160μm，甚至能引起局部的釉质裂，经过传统磷酸酸蚀处理后的牙釉质表面粗糙度增加，有利于菌斑的堆积，更容易导致牙釉质脱矿的发生。而牙釉质脱矿是固定矫治的危险因素之一，是龋病的早期表现，如病变进一步发展将会形成龋洞。因此，牙釉质脱矿是正畸技术中不容忽视的问题之一。
目前预防牙釉质脱矿的方法大都以氟化物为主，然而氟化物效果有限，且局部应用氟化物也易产生副作用。因此，目前针对正畸过程中牙釉质脱矿还没有很好的处理办法。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供了一种自酸蚀正畸封闭剂及其用途，具有抗蛋白、抗菌作用，用于口腔正畸粘接中，能够抑制牙菌斑的形成和堆积，促进牙釉质的再矿化，预防正畸治疗中牙釉质脱矿的发生。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案之一是：
一种自酸蚀正畸封闭剂，按质量份数计，包括95～105份自酸蚀粘接剂AEO、6～9份甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱MPC、4～6份甲基丙烯酸十六烷基二甲铵DMAHDM，且其中MPC添加质量不超过AEO质量的7.5％，DMAHDM添加质量不超过AEO质量的5％。
一实施例中：按质量份数计，包括100份自酸蚀粘接剂AEO、7.5份甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱MPC、5份甲基丙烯酸十六烷基二甲铵DMAHDM。
一实施例中：所述DMAHDM通过以下方法制备得到：将DMAEMA、BHD及乙醇按照9～11mmol：9～11mmol：2.5～3.5g的配方比例混合，65～75℃搅拌反应22～26h，除去乙醇，即得DMAHDM。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案之二是：
上述自酸蚀正畸封闭剂在口腔正畸中的用途。
一实施例中：所述自酸蚀正畸封闭剂用于粘接正畸托槽之前，先用该自酸蚀正畸封闭剂对牙齿表面进行封闭处理，然后再粘接正畸托槽。
本技术方案与背景技术相比，它具有如下优点：
1、AdperTMEasy One(AEO)是一种光固化自酸蚀粘接剂，一般用于口腔临床中的修复充填，适用于所有类型窝洞的光固化树脂或复合体的粘接，光固化树脂核的粘接，光固化树脂或复合体充填物修补时的粘接，根面脱敏及树脂，烤瓷和全瓷修复体口内修补的粘接等。但目前尚没有报道将其应用于正畸领域中。本发明针对牙釉质脱矿发生的机制，将具有抗蛋白附着和细菌粘附功能的MPC，具有接触性抗菌性能的DMAHDM同时添加到自酸蚀粘接剂AEO中，通过AEO、MPC和DMAHDM的协同作用，形成一种自酸蚀正畸封闭剂，并将其首次用于口腔正畸粘接中，其粘接效果与传统粘接效果相同。该技术一方面可以取代传统磷酸酸蚀方法，减少对牙釉质的损害，实现酸蚀和粘结渗透一次同时完成，并且酸蚀的深度和粘结渗透的深度一致，简化临床操作，大大节省操作时间，另一方面，AEO本身不具有任何的抗菌抗蛋白性能，而本发明通过AEO与MPC和DMAHDM的相互配合，使得到的自酸蚀正畸封闭剂具有抗菌抗蛋白的功能的同时，能够在牙釉质表面形成一层具有抗蛋白、抗菌作用的保护层。因此，如果在粘接托槽之前在牙釉质表面涂布一层本发明的具有抗菌抗蛋白功能的自酸蚀封闭剂，不仅可以取代传统的磷酸酸蚀方法，减少牙釉质的损失，而且可以有效地降低酸蚀处理后牙釉质表面的粗糙度，并在牙釉质表面形成一层保护层，从而抑制牙菌斑的形成和堆积，预防正畸治疗中牙釉质脱矿的发生。
2、唾液蛋白吸附于牙齿或者充填体表面形成获得性膜，是形成菌斑的先决条件。以往的研究大多集中在如何赋予材料杀菌功能，而本发明将具有抗蛋白附着和细菌粘附功能的MPC添加到自酸蚀封闭剂中，使得材料具有抗蛋白粘附的功能，从而从源头减少了细菌的粘附，防止了菌斑的形成，并将具有抗菌性的化学制剂DMAHDM添加到自酸蚀粘结剂中，赋予自酸蚀封闭剂抗菌性能。且MPC的抗蛋白附着性能能够使得DMAHDM与细菌充分接触从而发挥抗菌功能，而且从结果可以看出，AEO+7.5％MPC+5％DMAHDM的配方比单独的AEO+7.5％MPC或AEO+5％DMAHDM具有更好的抗蛋白附着和抗菌性能，说明AEO与MPC与DMAHDM联合应用可以发挥协同抗菌、抗蛋白作用，进一步抑制牙菌斑的形成，从而预防固定正畸治疗中牙釉质脱矿的发生。
3、使用改良门舒特金法(Menschutkin)合成甲基丙烯酸十六烷基二甲铵(DMAHDM)，由叔胺基与有机卤化物发生反应，反应产物的生成物可以定量，并且几乎不需要提纯。
附图说明
图1为本发明的MSEA对托槽粘接强度的影响结果示意图。
图2为本发明的MSEA在口腔环境中对托槽粘接强度的长期稳定性影响结果示意图。
图3为本发明的自酸蚀正畸封闭剂MSEA的抗蛋白能力结果示意图。
图4为本发明的自酸蚀正畸封闭剂MSEA的抗菌能力的荧光照片。
图5为本发明的自酸蚀正畸封闭剂MSEA的抗菌能力的结果示意图。
图6为本发明的自酸蚀正畸封闭剂MSEA对生物膜代谢活性的影响结果示意图。
具体实施方式
下面通过实施例具体说明本发明的内容：
一种自酸蚀正畸封闭剂(MSEA)，在自酸蚀粘接剂(Adper Easy One，Self-EtchAdhesive，3M，美国，简称AEO)中添加甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱(MPC)、甲基丙烯酸十六烷基二甲铵(DMAHDM)，混合均匀，即得。其中，按质量份数计，AEO为95～105份，MPC为6～9份，DMAHDM为4～6份。
优选地，按质量份数计，AEO为100份，MPC为7.5份，DMAHDM为5份，即优选的MSEA配方为：AEO+7.5％MPC+5％DMAHDM。
其中，AEO及在AEO内添加的MPC、DMAHDM的配比是有严格要求的，若MAC添加量超过7.5％，或DMAHDM添加量超过5％，均会影响托槽的粘接强度。
其中，所述自酸蚀粘接剂AEO和甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱MPC为市面上购买得到，所述DMAHDM通过以下方法制备得到：
将2-二甲氨基甲基丙烯酸乙酯(2-(dimethylamino)ethyl methacrylate，DMAEMA)作为叔胺，1-溴十六烷(1-bromohexadecane，BHD)作为有机卤化物。将10mmol的DMAEMA(TokyoChemical Industry，日本)、10mmol的BHD(Monomer-Polymer and DajacLabs，美国)以及3g乙醇加入20mL的试剂瓶中，试剂瓶封口，70℃搅拌反应24h；反应完全后蒸发乙醇溶剂，最终得到清澈、无色的粘性液态DMAHDM。利用这种改良门舒特金法(Menschutkin)合成DMAHDM，由叔胺基与有机卤化物发生反应，反应产物的生成物可以定量，并且几乎不需要提纯。
本发明的自酸蚀正畸封闭剂MSEA用在粘接正畸托槽之前，先用MSEA对牙齿表面进行封闭处理，在牙釉质表面形成一层具有抗蛋白、抗菌作用的保护层，然后在此保护层上粘接托槽。
实验例1：本发明的自酸蚀正畸封闭剂MSEA对托槽剪切粘接强度的影响
本实验例通过对离体前磨牙进行实验研究，以判断本发明的自酸蚀正畸封闭剂MSEA是否会对托槽的粘接强度造成影响。
试件：选择因正畸拔除的完整前磨牙100颗，随机分为5组，每组20颗。
选择金属前磨牙托槽(OPK-A，Tomy，日本)，托槽底板面积为9.94mm2。
分组：
1.传统磷酸对照组：37％磷酸(phosphoric acid)；
2.自酸蚀对照组：AEO control；
3.抗蛋白粘附组：AEO+7.5％MPC，简称：7.5％MPC；
4.抗菌组：AEO+5％DMAHDM，简称：5％DMAHDM；
5.混合组(即MSEA组)：AEO+7.5％MPC+5％DMAHDM。
方法：
传统磷酸对照组：常规冲洗牙面，吹干。用37％磷酸酸蚀30s，水气冲洗15s，压缩空气吹干20s。在托槽底面上涂布树脂加强型玻璃离子粘结剂(GC Ortho LC，Fuji，日本)后将托槽粘接于牙冠颊面中心。为保证粘接托槽所用的压力和粘接剂厚度均匀一致，托槽定位后，使用测力计以300g的力量垂直轻压托槽5s，然后刮去托槽周围多余的粘接剂。分别从近中、远中、龈向及牙合向用可见光固化灯近距离各照射10s。
2～5组：常规冲洗牙面，吹干。将毛刷沾满AEO，加压均匀的涂抹在牙面上，反复涂抹20秒后用气枪轻轻吹干牙面5s，然后用可见光固化灯光固化10s。在托槽底面上涂布树脂加强型玻璃离子粘结剂(GC Ortho LC，Fuji，日本)后将托槽粘接于牙冠颊面中心。为保证粘接托槽所用的压力和粘接剂厚度均匀一致，托槽定位后，使用测力计以300g的力量垂直轻压托槽5s，然后刮去托槽周围多余的粘接剂。分别从近中、远中、龈向及牙合向用可见光固化灯近距离各照射10s。
将每组20颗粘接托槽后的离体牙随机分为2组，每组10颗，一组在托槽粘结15min后进行托槽粘结剪切实验；另一组置于37℃人工唾液浸泡30天，然后取出，冷热循环(ZLR，森日达，中国)1000次。应用万能材料试验机(MTS，美国)测试托槽的剪切粘接强度，从而明确本发明的MSEA对托槽粘接强度的影响。
实验结果：
如图1所示，采用本发明的MSEA后，与传统磷酸对照组相比，MSEA组粘接15min和浸泡30天后的剪切粘接强度都有一定的降低，但处于正畸治疗可接受范围，不影响使用。
实验例2：本发明的自酸蚀正畸封闭剂MSEA在口腔环境中使用后对托槽剪切粘接强度的长期稳定性影响
固定矫正器一般要在患者口内戴用2年左右的时间，而口腔环境十分复杂，包括温度，湿度的变化都会影响粘接剂的粘接强度，从而导致托槽脱落，影响治疗效果。因此理想的正畸粘接剂应当在口腔环境的影响下仍然具备持久的粘接强度，从而满足临床要求。本实验例通过人工唾液浸泡和冷热循环实验模拟口腔环境对托槽粘接强度的影响，从而判断先用本发明的MSEA对托槽粘接强度长期稳定性的影响，为临床应用提供实验依据。
试件：选择因正畸拔除的完整前磨牙100颗，随机分为5组，每组10颗。
选择金属前磨牙托槽(Victory Series，3M，美国)，托槽底板面积为9.79mm2。
人工唾液含有氯化钾，1.3g/L；氯化钠，0.1g/L；氯化镁，0.05g/L；氟化钠，0.000025g/L；氯化钙，0.1g/L；磷酸二氢钾，0.027g/L；磷酸氢二钾，0.035g/L；细菌蛋白胨，0.5g/L，材料均购自美国Sigma-Aldrich公司，pH值调整为7。
分组：
1.传统磷酸对照组：37％磷酸(phosphoric acid)；
2.自酸蚀对照组：AEO control；
3.抗蛋白粘附组：AEO+7.5％MPC，简称：7.5％MPC；
4.抗菌组：AEO+5％DMAHDM，简称：5％DMAHDM；
5.混合组(即MSEA组)：AEO+7.5％MPC+5％DMAHDM。
方法：参照实验例1的方法粘接托槽，然后参照文献及ISO/TS11405:2003标准进行人工唾液浸泡及冷热循环实验，将每组10颗粘接托槽后的离体牙随机分为5组，每组10颗，置于37℃恒温水浴箱中，分别在人工唾液中浸泡30、180天，在每一时间点取出，应用自动冷热浴循环仪(ZLR，森日达，中国)进行冷热温差(5℃30s、55℃30s)循环1000次。
经过人工唾液浸泡和冷热循环实验后，应用万能材料试验机(MTS，美国)测试托槽的剪切粘接强度，从而明确本发明的MSEA在口腔环境中对托槽粘接强度的影响。
实验结果：
如图2所示，采用本发明的MSEA后，与传统磷酸对照组相比，MSEA组托槽剪切粘接强度的长期稳定性有一定的降低，但处于正畸治疗可接受范围，不影响使用。尤其本发明的MSEA组在180天时还能有很好的剪切粘接强度，说明本发明的MSEA尤其适合长期的正畸治疗使用。
实验例3：本发明的自酸蚀正畸封闭剂MSEA的抗蛋白附着性能
本实施例检测了本发明的自酸蚀正畸封闭剂MSEA的抗蛋白能力。
分组：
1.自酸蚀对照组：AEO control；
2.抗蛋白粘附组：AEO+7.5％MPC，简称：7.5％MPC；
3.抗菌组：AEO+5％DMAHDM，简称：5％DMAHDM；
4.混合组(即MSEA组)：AEO+7.5％MPC+5％DMAHDM。
试件及分组：应用96孔板的封盖，1-4组分别涂抹于封盖凹槽的底部，用赛璐珞条按压形成光滑表面，然后用可见光固化灯光固化20秒，最终形成直径8mm、厚度0.5mm的圆形试件。将试件浸入蒸馏水，搅拌1h，以除去任何未固化的单体。所有试件干燥并用环氧乙烷消毒。
方法：应用双辛丁酸法(Bicinchoninic Acid，BCA)测试试件表面蛋白的附着量。每个试件在磷酸盐缓冲盐水(phosphate buffered saline，PBS)中浸泡2小时，然后再将试件浸泡在浓度为4.5g/L的牛血清蛋白溶液中(bovine serum albumin，BSA)(Sigma-Aldrich，美国)，在37℃条件下浸泡2小时。将试件在PBS中漂洗5分钟，然后将试件放入含有1％十二烷基硫酸钠(sodium dodecyl sulfate，SDS)的PBS溶液中，超声振荡20分钟。应用蛋白质分析试剂盒(micro BCA protein assay kit，Fisher Scientific，美国)测试PBS溶液中的蛋白质浓度，从而计算附着在试件表面的蛋白质的量。
实验结果：
如图3所示，采用本发明的MSEA后，与传统磷酸对照组相比，MSEA组的蛋白附着量有显著降低，且与单独添加MPC的抗蛋白粘附组相比也有一定程度的降低。说明本发明的MSEA通过各组分的协同作用，发挥了更好的抗蛋白附着功能，通过减少牙釉质表面蛋白质的附着，从而减少细菌的粘附，从源头抑制菌斑的形成。
实验例4：本发明的自酸蚀正畸封闭剂MSEA的抗菌性能
本实施例检测了本发明的自酸蚀正畸封闭剂MSEA的抗菌能力。
试件及分组：
1.自酸蚀对照组：AEO control；
2.抗蛋白粘附组：AEO+7.5％MPC，简称：7.5％MPC；
3.抗菌组：AEO+5％DMAHDM，简称：5％DMAHDM；
4.混合组(即MSEA组)：AEO+7.5％MPC+5％DMAHDM。
1)人唾液的收集
人唾液被证明是体外培养菌斑生物膜的理想来源，它能保持体内牙菌斑的复杂性和异质性。选择10名拥有天然牙列，无活动性龋病或牙周病的健康成年人作为唾液的捐赠者。捐赠人在过去的3个月内没有使用过抗生素，捐赠唾液前24小时不刷牙，并在捐赠唾液前至少2小时禁饮食。捐赠者在咀嚼封口膜的过程中收集分泌的刺激性唾液，并置于冰上。从每位捐赠者的唾液样本中取出等量的唾液混合，混合的唾液在无菌甘油中稀释至终浓度为70％，并储存在-80℃下用于体外培养人全菌菌斑生物膜。
2)牙菌斑全菌生物膜模型的建立
将上述混合唾液以1:50的比例稀释于McBain培养基中作为人全菌生物膜的接种液。McBain培养基中含有粘蛋白，2.5g/L；细菌蛋白胨，2.0g/L；胰蛋白胨，2.0g/L；酵母提取物，1.0g/L；氯化钠，0.35g/L；氯化钾，0.2g/L；氯化钙，0.2g/L；盐酸半胱氨酸，0.1g/L；血红素，0.001g/L；维生素K1，0.0002g/L，材料均购自美国Sigma-Aldrich公司，pH值调整为7。将接种液在37℃下，含5％CO2的培养箱中培养24小时。24孔培养板每个孔放入一个试件，各孔中加入1.5ml接种液，在37℃含5％CO2的培养箱中培养8小时。然后将试件转移至新的24孔板中，用新鲜McBain培养基继续培养。16小时后，将试件转移至新的24孔板中用新鲜McBain培养基继续培养24小时，经过2天的培养，最终在试件表面形成人全菌生物膜。
3)生物膜活/死细菌染色
将上述表面覆盖培养2天的全菌生物膜的试件在PBS中轻柔漂洗三次，用活/死细菌生存力试剂盒(Molecular Probes，美国)进行染色。Syto 9将活细菌染色，产生绿色荧光；细胞膜受损的细菌会被碘化丙啶染色，产生红色荧光；接近或重叠的死/活细菌会显示出橙黄色。使用荧光显微镜(TE2000-S，Nikon，日本)观察染色的生物膜。
实验结果：
如图4和图5所示，传统磷酸对照组基本显示绿色荧光，说明传统磷酸几乎没有杀菌作用。MPC组基本显示绿色荧光，但数量及强度均低于传统磷酸对照组。DMAHDM抗菌组基本显示橙黄色荧光，显示一定的抗菌作用。本发明的MSEA组中，仅显示少量的红色荧光，其细菌的总数量本身即远远低于其他组，而且存在的细菌也基本为死细菌。说明采用本发明的MSEA后，与传统磷酸对照组相比，MSEA组托槽活细菌数显著下降，且与MPC组和DMAHDM组相比也均有相当程度的降低。说明本发明的MSEA通过AEO、MPC和DMAHDM各组分的协同作用，发挥了更好的抗菌功能。
4)生物膜代谢活性的检测
3-(4,5-二甲基噻唑-2)-2,5-二苯基四氮唑溴盐(3-[4,5-Dimethylthiazol-2-yl]-2,5-diphenyltetrazolium bromide,MTT)法是一种比色分析法，测量黄色的四唑MTT被酶催化还原为紫色的甲臜。将上述表面覆盖培养2天的全菌生物膜的试件转移到新的24孔板里，然后将1mL的MTT染料(MTT溶于PBS溶液中，0.5mg/mL)加入到每个孔中，并在37℃下，5％CO2的培养箱中培养1小时。在此过程中，具有代谢活性的细菌将黄色的MTT还原为紫色的甲臜。然后将试件转移到新的24孔板中，加入1mL二甲亚砜(dimethylsulfoxide,DMSO)中，以溶解甲臜晶体，并在室温下避光温和搅拌，培养20分钟。混合均匀后，从每个孔中吸取200μL的DMSO溶液转移到96孔板中，用酶标仪(SpectraMax M5,美国)在540nm处测量吸光度。吸光度越高，表明甲臜浓度越高，意味着试件表面的生物膜代谢活性越高。
实验结果：
如图6所示，采用本发明的MSEA后，与传统磷酸对照组相比，MSEA组生物膜代谢活性显著下降，且与单独添加MPC的抗蛋白附着组和单独添加DMAHDM的抗菌组相比都有一定程度的降低。说明本发明的MSEA通过各组分的协同作用，发挥了更好的抗菌功能。
唾液蛋白吸附于牙齿或者充填体表面形成获得性膜，是形成菌斑的先决条件。上述结果表明，本发明的MSEA具有抗蛋白附着功能，通过减少牙釉质表面蛋白质的附着，从而减少细菌的粘附，从源头抑制菌斑的形成。同时通过接触性杀菌性能，进一步降低牙釉质表面的细菌含量，最终抑制牙菌斑的形成。
以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。

Claims (5)

1.一种自酸蚀正畸封闭剂，其特征在于：按质量份数计，包括95～105份自酸蚀粘接剂AEO、6～9份甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱MPC、4～6份甲基丙烯酸十六烷基二甲铵DMAHDM，且其中MPC不超过AEO的7.5％，DMAHDM不超过AEO的5％。
2.根据权利要求1所述的自酸蚀正畸封闭剂，其特征在于：按质量份数计，包括100份自酸蚀粘接剂AEO、7.5份甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱MPC、5份甲基丙烯酸十六烷基二甲铵DMAHDM。
3.根据权利要求1所述的自酸蚀正畸封闭剂，其特征在于：所述DMAHDM通过以下方法制备得到：将DMAEMA、BHD及乙醇按照9～11mmol：9～11mmol：2.5～3.5g的配方比例混合，65～75℃搅拌反应22～26h，除去乙醇，即得DMAHDM。
4.一种权利要求1至3中任一项所述的自酸蚀正畸封闭剂在口腔正畸中的用途。
5.根据权利要求4所述的用途，其特征在于：所述自酸蚀正畸封闭剂用于粘接正畸托槽之前，先用该自酸蚀正畸封闭剂对牙齿表面进行封闭处理，然后再粘接正畸托槽。
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