專利名稱：：一類季銨鹽型抗菌單體在牙科抗菌修復(fù)材料的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一類抗菌單體的應(yīng)用，特別是一類季銨鹽型抗菌單體用于牙科抗菌修復(fù)材料的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
：理想的牙科抗菌修復(fù)材料應(yīng)在浸泡于水、油等介質(zhì)中均無任何溶出物，而材料的表面又能有效殺滅有害細(xì)菌，同時具有安全性、高效性和廣譜性，體系本身還需具有良好的生物相容性。三十多年來，盡管全世界學(xué)者對這一問題都給予了極大關(guān)注，但真正被廣泛接受的技術(shù)到目前為止依然較少。這些技術(shù)概括起來，可以分為以下幾個方面-有機(jī)抗菌劑的直接添加添加物包括天然有機(jī)物與化學(xué)合成有機(jī)物。天然有機(jī)抗菌劑主要是從動植物中提取的天然有機(jī)物，包括殼聚糖、香精油、血根堿、蜂膠等。殼聚糖是從甲殼質(zhì)中提取的一種天然的多聚糖，體外實驗已經(jīng)證實它對變形鏈球菌、伴放線放線桿菌和牙齦卟啉菌具有一定的抗菌活性。殼聚糖還被發(fā)現(xiàn)具有生物黏附性。化學(xué)合成的有機(jī)抗菌劑包括季銨鹽、酚類、醚類、雙胍類、咪唑類、醇類等等。其中，洗必泰、三氯新、氯化十六烷基吡啶都常用于牙科領(lǐng)域，尤其常見于牙膏和含漱液的配方中。洗必泰為一種雙胍類化合物，一直被視為化學(xué)性牙菌斑控制的金標(biāo)準(zhǔn)。洗必泰也對大多數(shù)口腔菌群發(fā)揮抑菌或殺菌作用。高濃度時，洗必泰表現(xiàn)出殺菌作用，可破壞菌體胞質(zhì)膜，造成胞漿小分子量物質(zhì)滲漏并可凝聚胞漿組分；它也可抑制主要的代謝酶，例如葡聚糖轉(zhuǎn)移酶和磷酸烯醇丙酮酸鹽磷酸轉(zhuǎn)移酶，與F或其他金屬離子如Zi^+聯(lián)合作用還可增強(qiáng)防齲功能。當(dāng)洗必泰從口腔粘膜表面洗脫維持低濃度時，它可發(fā)揮抑菌作用。由于洗必泰是一種陽離子化試劑，其分子可被吸附于釉質(zhì)表面或唾液薄膜上，所以同時還可抑制細(xì)菌黏附。但洗必泰的副作用也不容忽視，包括可造成某些病人牙齒和軟組織中、重度染色，齦上牙石過度沉積，年輕病人軟組織損傷，變態(tài)反應(yīng)和味覺異常該方法研究的抗菌材料具有起效快、抗菌效能高、易于分散混合等優(yōu)點，但普遍存在兩個主要缺點首先，其釋藥動力學(xué)表明，在最初的幾天內(nèi)，抗菌劑以"突釋效應(yīng)"的方式大量釋放，難以達(dá)到抗菌成份的長期釋放；其次，添加抗菌劑后材料的力學(xué)性能顯著下降。有學(xué)者報道加入1%的葡糖基洗必泰后導(dǎo)致了材料拉伸強(qiáng)度以及壓縮性能的降低。此外，該類抗菌劑尚存在耐熱性差、易在溶劑環(huán)境中濾出、分解產(chǎn)物有毒、抗菌譜窄等不足。因此，此種技術(shù)已逐漸被淘汰。包裹無機(jī)抗菌劑即將具抗菌活性的無機(jī)物與其載體組成的無機(jī)抗菌劑，如銀系抗菌劑、氧化鋅晶須抗菌劑、光催化型抗菌劑等加入樹脂基材料中。TanagawaM等將經(jīng)硅烷化處理后的三種載銀無機(jī)抗菌劑添加到Bis-GMA/TEGDMA(3G)復(fù)合樹脂中，獲得了機(jī)械性能良好并能有效抑制變形鏈球菌生長的非溶出性抗菌復(fù)合樹脂。此類抗菌材料具有抗菌譜廣、毒性低、不產(chǎn)生耐藥性、化學(xué)穩(wěn)定性好等優(yōu)點，但銀易硫化或氧化、光穩(wěn)定性差、易變色，不宜用于淺色材料，同時，無機(jī)抗菌材料的持久性也是尚未解決的難題之一?？咕{分子材料的接枝與共聚即將具有抗菌活性的功能基團(tuán)組裝鍵接至樹脂基質(zhì)的高分子鏈上(如圖1所示)。此類抗菌劑具有殺菌速度快、抗菌效能持久、分散均勻、色澤良好等優(yōu)點，同時因其是將抗菌功能基團(tuán)通過化學(xué)鍵的形式牢固鍵接在樹脂基質(zhì)中，因此克服了普通有機(jī)抗菌劑熱穩(wěn)定性差、容易分解溶出、分解產(chǎn)物有毒等缺點。國際上到目前為止唯一成功報道的是ImazatoS等人合成的抗菌單體(如圖2所示)甲基丙烯酰氧十二烷基溴吡啶(MDPB)，并將其加入到自酸蝕處理劑中，合成了具有抗菌功能的自酸蝕處理劑。其原理是通過季銨和丙烯?；鶊F(tuán)先結(jié)合，得到可聚合抗菌單體MDPB，再與其它牙科單體共聚交聯(lián)固化，樹脂固化后抗菌單體MDPB與其他單體形成高分子交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，抗菌劑通過共價鍵鏈接到高分子材料中。而在國內(nèi)，尚無牙科抗菌高分子材料的研究報道。在上述三種研究思路中，獲得理想牙科抗菌材料的最可能途徑是抗菌高分子材料的接枝與共聚。嘗試?yán)酶叻肿踊瘜W(xué)手段合成抗菌單體，并繼而將其接枝或鍵合于牙科材料基質(zhì)，是研發(fā)牙科抗菌修復(fù)材料的另一思路。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于，提供一類季銨鹽型抗菌單體用于牙科抗菌修復(fù)材料的應(yīng)用。本發(fā)明的技術(shù)思路是將一類季銨鹽型抗菌單體鍵接至牙科樹脂基材料中，賦予牙科樹脂基材料以抗菌性能。牙科樹脂基材料為窩溝封閉劑、樹脂基粘結(jié)劑、復(fù)合樹脂等。本發(fā)明將所述的季銨鹽型抗菌單體鍵接至牙科樹脂基材料中，賦予牙科樹脂基材料以抗菌性能，其結(jié)構(gòu)通式如下-式中:<formula>complexformulaseeoriginaldocumentpage5</formula>該結(jié)構(gòu)中一端為牙科常用基質(zhì)單體雙酚A-甲基丙烯酸縮水甘油酯、氨基甲酸酯雙甲基丙烯酸酯或稀釋單體雙甲基丙烯酸二縮三乙二醇酯分子結(jié)構(gòu)中共同的聚合基團(tuán)一甲基丙烯酸酯基團(tuán)，另一端為具有抗菌作用的功能基團(tuán)，包括荷正電的N+和位于側(cè)鏈的苯環(huán)、間氯苯環(huán)或長鏈烷基。圖1是抗菌高分子材料結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是MDPB分子結(jié)構(gòu)式；圖3、圖4、圖5分別是本發(fā)明所使用的三種季銨鹽抗菌單體的分子結(jié)構(gòu)；圖6是抗菌粘結(jié)劑固化后對變形鏈球菌的抗菌動力學(xué)曲線；圖7是檢測C=C雙鍵波數(shù)(wavenumbers)的確定；圖8是抗菌單體對粘結(jié)劑的粘結(jié)性能的影響圖；圖9是抗菌單體對樹脂機(jī)械性能的影響圖。以下結(jié)合附圖和發(fā)明人給出的具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。具體實施例方式本發(fā)明將一類季銨鹽型抗菌單體鍵接在至牙科樹脂基材料中，賦予牙科樹脂基材料以抗菌性能，形成牙科抗菌修復(fù)材料，單體結(jié)構(gòu)通式如下式中<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>上述結(jié)構(gòu)中一端為牙科常用單體雙酚A-甲基丙烯酸縮水甘油酯(Bis-GMA)、氨基甲酸酯雙甲基丙烯酸酯(UDMA)或常用稀釋單體雙甲基丙烯酸二縮三乙二醇酯TEGDMA(3G)分子結(jié)構(gòu)中共同的聚合基團(tuán)一甲基丙烯酸酯基團(tuán)，另一端為可具有抗菌作用的功能基團(tuán)，包括荷正電的N+和位于側(cè)鏈的苯環(huán)、間氯苯環(huán)或長鏈烷基。本發(fā)明所使用的一類季銨鹽抗菌單體有三種，其分子結(jié)構(gòu)如圖3、圖4、圖5所示，化學(xué)名分別為甲基丙烯酰氧乙基-芐基-二甲基氯化銨(DMAE-BC)，甲基丙烯酰氧乙基-正十六烷基-二甲基氯化銨(DMAE-CB)，甲基丙烯酰氧乙基-間氯芐基-二甲基氯化銨(DMAE-m-CBC)。為了驗證季銨鹽單體鍵接在至牙科樹脂基材料中所形成牙科抗菌修復(fù)材料，以下以液體稀釋法測定給出上述三種季銨鹽單體對四種常見口腔致病菌的抗菌活性實驗及其結(jié)果。1.三種季銨鹽單體對四種常見口腔致病菌的抗菌活性實驗以BHI液體培養(yǎng)基為溶劑，DMAE-BC，DMAE-mCBC和DMAE-CB原液的初始濃度分別確定為100mg/mL、100mg/mL、5mg/mL，連續(xù)倍比稀釋備用。實驗菌株隔夜培養(yǎng)后調(diào)整菌液濃度至lXl(fCFU/mL。每個試管中加入抗菌單體溶液1mL、菌液100pL。變形鏈球菌、粘性放線菌培養(yǎng)管置于37'C、5%C02、5y。N2培養(yǎng)箱中培養(yǎng)2448h。白色念珠菌和金黃色葡萄球菌培養(yǎng)管置于37"C空氣培養(yǎng)箱中培養(yǎng)1824h。試管內(nèi)液體清亮的抗菌單體最低濃度為該抗菌單體的最低抑菌濃度(MIC)。接種環(huán)挑取清亮試管中的培養(yǎng)物，劃線接種于BHI瓊脂平板上，孵育48h，無細(xì)菌生長的最低抗菌單體濃度為該抗菌單體的最低殺菌濃度(MBC)。以上步驟重復(fù)3次。各抗菌單體對四種口腔致病菌的MIC/MBC值見表1。在三種抗菌單體中，DMAE-CB表現(xiàn)出最強(qiáng)的抗菌活性，對四種口腔致病菌的MIC值介于1.2-4.8嗎/mL，而DMAE-BC與DMAE-m-CBC兩者的MIC值之間沒有顯著性差異(P>0.05)，兩者的MIC值顯著大于DMAE-CB的MIC值(P<0.05)。表1.三種季鉸鹽抗菌單體對口腔病原菌的MIC/MBC值<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>*含相同小寫字母的組間無顯著性差異(PX).05)，括號內(nèi)為MBC值2.含不同濃度抗菌單體粘結(jié)劑固化前后粘結(jié)樣本制備固化前樣本制備在暗室中將稱取好的抗菌單體DMAE-CB按0%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%、5.0%、10.0%、15.0%(w/w)加入一定量粘結(jié)劑AdaperSinglebond2中，輕搖以使單體充分溶解，分別以P-0。/o組、P-0.5。/o組、P-1.0%……P-15.0。/。組表示。錫箔紙包裹，封口膠密封備用。固化后樣本制備用微量加樣器吸取上述各濃度含抗菌單體的粘結(jié)劑50)iL于24孔板(Nunclon，Nunc,Denmark)的孔底，每組5孑L，輕輕吹勻，光固化(Spectrum800curingunit,Dentsply，USA)60s后立刻浸入無菌蒸餾水中，室溫放置1h以洗脫未聚合的成分，自然干燥備用。3.抗菌粘結(jié)劑固化后對變形鏈球菌的抗菌動力學(xué)實驗在培養(yǎng)板的上述各孔中加入Bffl液體培養(yǎng)基1.8mL，實驗菌液0.2mL，培養(yǎng)孔中菌液的初始濃度約為l2X106CFU/mL。充分混合后于37。C厭氧條件下培養(yǎng)，于1，10，30，60，120，360，720，1440min后取樣并稀釋，平板計數(shù)法計其活菌數(shù)，繪出各組的菌數(shù)一時間曲線如圖6所示。并設(shè)立陽性與陰性對照。4.抗菌單體與牙科常用單體的共聚研究4.1抗菌單體的添加對材料固化特性的影響將5pL不含或含有各濃度組抗菌單體的粘結(jié)劑AdaperSinglebond2涂于自行壓制的KBr晶片之間(直徑lcm、厚度恒定)。應(yīng)用PerkinElmerSpectrumOne傅立葉變化紅外光譜儀(Beaconsfield，英國)測試固化前的紅外光譜圖。然后將樣本光固化20s，同前進(jìn)行紅外測試。再次進(jìn)行兩次20s固化，分別檢測累計光照固化40s和60s后材料的紅外光譜圖。通過計算固化前后樣本中C=C(峰值位于1638.6cm")和C...C(峰值位于1609.4cm")(見圖7)吸收強(qiáng)度的比例可以計算得到未反應(yīng)的C=C雙鍵的百分比，再從100%中減去即為雙鍵轉(zhuǎn)化率，見公式(4)和公式(5)。固化后(c=c)吸光度/固化后(c...c)吸光度(0/oC=C)=-X100.…(4)固化前(c=c)吸光度/固化前(c...c)吸光度雙鍵轉(zhuǎn)化率(％)=1-%C=C)................................(5)每組測試4個樣本，所得數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析，并應(yīng)用TurkeyHSD法進(jìn)行組間兩兩比較。結(jié)果FTIR的實驗結(jié)果如表2所示。統(tǒng)計分析證實各實驗組間雙鍵轉(zhuǎn)化率無顯著差異(尸>0.05)。說明單體的添加量在0.5-15%之間時對粘結(jié)系統(tǒng)的固化性能無顯著影響。表2.不同固化時間的雙鍵轉(zhuǎn)化率(％,X±s)<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>4.2抗菌單體的添加對材料理化性能的影響在暗室中將稱取好的抗菌單體DMAE-CB按0.5%、1%、1.5%、2%、2.5%、5%、10%、15%比例，分別加入一定量粘結(jié)劑AdaperTMSinglebond2中，輕搖以使單體充分溶解。錫箔紙包裹，封口膠密封備用。將人第三磨牙切去咬合面牙釉質(zhì)，暴露牙本質(zhì)并經(jīng)水砂紙充分磨光，35%磷酸凝膠酸蝕30s，流水沖洗后壓縮空氣輕吹，使牙本質(zhì)面保持適當(dāng)濕潤。將經(jīng)過處理的45個牙本質(zhì)試件分為9組(每組5個)，1組涂抹未添加DMAE-CB單體的Singlebond2粘結(jié)劑(作為對照)，其余8組分別涂抹添加不同比例DMAE-CB單體的粘結(jié)劑，20s后壓縮空氣吹勻，光照20s固化。將Z100A2光固化復(fù)合樹脂加壓堆塑在牙面上，形成2mm后的樹脂層，光照40s固化。采用低速切割機(jī)將粘結(jié)完成的試件切割成橫截面積為lmn^的棒狀標(biāo)準(zhǔn)試件(一端為樹脂，另一端為牙體組織)。再將棒狀試件固定在Triax拉力實驗機(jī)上，以0.5mm/min速度加載進(jìn)行拉伸，直至試件破壞，計算微拉伸強(qiáng)度。結(jié)果如圖8所示DMAE-CB單體的添加比例在0.5-10%的各組粘結(jié)強(qiáng)度與對照組無顯著差異(P>0.05);添加15%DMAE-CB單體組粘結(jié)強(qiáng)度明顯低于對照組(P<0.05)。4.3添加抗菌單體對樹脂機(jī)械性能的影響在暗室中將稱取好的抗菌單體DMAE-CB按0、0.5%、1%、1.5%、2%、2.5°/。、5%、10%、15%質(zhì)量比，分別加入EAM樹脂基質(zhì)中，再與EDMA、二氧化硅填料、BPO及CQ等成分充分混合，制成雙固化樹脂材料(基質(zhì)與填料、引發(fā)劑添加配方由第四軍醫(yī)大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院材料教研室提供)，避光保存。4.3.1撓曲強(qiáng)度分別以9種樹脂材料，在不銹鋼模具中制備規(guī)格為25mmx2mmx2mm的9組試件(11=7)，分別為可見光固化40s，37'C水浴24h，精確測量每個試件的橫截面邊長B和高度H(mm)在萬能實驗機(jī)上進(jìn)行撓曲強(qiáng)度實驗，跨距L=20mm、加荷速度0.5mm/min，記錄斷裂載荷F(N)，按照FS-3FL/2Bfl2公式計算撓曲強(qiáng)度(MPa)。4.3.2壓縮強(qiáng)度分別以9種樹脂材料，在聚四氟乙烯模具制作尺寸為高8mm、直徑4mm的9組試件(11=7)，可見光照射40s，37'C水浴24h，精確測量每個試件直徑d(mm)萬能試驗機(jī)上進(jìn)行壓縮強(qiáng)度實驗，速度0.5mm/min，記錄破壞載荷F(N)，按照CS:F/7t—公式計算壓縮強(qiáng)度(MPa)。4.3.3徑向拉伸強(qiáng)度分別以9種樹脂材料，在聚四氟乙烯模具中制作尺寸為直徑6mm、高3mm的五組試件(n=7)，可見光照射40s，37。C水浴24h，精確測量每個試件直徑d和高l(mm)，計算斷裂載荷F(N)，按照DTS=2F/;udl公式計算徑向拉伸強(qiáng)度(MPa)。結(jié)果如圖9所示DMAE-CB單體的添加比例在0.5-15%的各組撓曲強(qiáng)度、壓縮強(qiáng)度及徑向拉伸強(qiáng)度均與對照組無顯著差異(P>0.05)。權(quán)利要求1.一類季銨鹽型抗菌單體在牙科抗菌修復(fù)材料的應(yīng)用。2.如權(quán)利要求1所述的應(yīng)用，其特征在于，將所述的一類季銨鹽型抗菌單體鍵接至牙科樹脂基材料中，賦予牙科樹脂基材料以抗菌性能，其結(jié)構(gòu)通式如下該結(jié)構(gòu)中一端為單體雙酚A-甲基丙烯酸縮水甘油酯、氨基甲酸酯雙甲基丙烯酸酯或稀釋單體雙甲基丙烯酸二縮三乙二醇酯分子結(jié)構(gòu)中共同的聚合基團(tuán)一甲基丙烯酸酯基團(tuán)，另一端為具有抗菌作用的功能基團(tuán)，包括荷正電的N"和位于側(cè)鏈的苯環(huán)、間氯苯環(huán)或長鏈烷基。3.如權(quán)利要求2所述的應(yīng)用，其特征在于，所述的牙科樹脂基材料是窩溝封閉劑、樹脂基粘結(jié)劑或復(fù)合樹脂。4.如權(quán)利要求1或2所述的應(yīng)用，其特征在于，所述的季銨鹽抗菌單體為甲基丙烯酰氧乙基-芐基-二甲基氯化銨、甲基丙烯酰氧乙基-正十六烷基-二甲基氯化銨、或甲基丙烯酰氧乙基-間氯芐基-二甲基氯化銨。全文摘要本發(fā)明公開了一類季銨鹽型抗菌單體在牙科抗菌修復(fù)材料的應(yīng)用，是將一類季銨鹽型抗菌單體鍵接至牙科樹脂基材料中，賦予牙科樹脂基材料以抗菌性能，其結(jié)構(gòu)通式如右式，式中R₁＝CH₂CH₂，R₂＝CH₃，R₄＝CH₃該結(jié)構(gòu)中一端為單體雙酚A-甲基丙烯酸縮水甘油酯、氨基甲酸酯雙甲基丙烯酸酯或稀釋單體雙甲基丙烯酸二縮三乙二醇酯分子結(jié)構(gòu)中共同的聚合基團(tuán)—甲基丙烯酸酯基團(tuán)，另一端為具有抗菌作用的功能基團(tuán)，包括荷正電的N⁺和位于側(cè)鏈的苯環(huán)、間氯苯環(huán)或長鏈烷基。文檔編號A61K6/02GK101199449SQ20071001912公開日2008年6月18日申請日期2007年11月20日優(yōu)先權(quán)日2007年11月20日發(fā)明者明方,王迎捷,肖玉鴻,陳吉華申請人:中國人民解放軍第四軍醫(yī)大學(xué)