含季銨鹽型單體釉質粘結劑的抗菌性與粘結性的研究

呂 芳 葉之慧

佳木斯大學附屬口腔醫院，黑龍江省佳木斯市 154007

齲白斑是一種常見于固定正畸治療的并發癥，大約有一半的患者會發生齲白斑，變形鏈球菌是口腔中的常居菌群，也被認為是一種重要的致齲菌[1]，因此，理想的正畸粘結劑必須抑制或減少細菌的生長。與其他抗菌劑相比，季銨鹽是一類具有優良抗菌性的化合物，它還有滲透性強、性能穩定，對皮膚有輕微刺激、低毒、低腐蝕和長效生物學等優點，在工業和制藥業等領域已被廣泛應用[2-3]。在本實驗中，將季銨鹽單體加入到正畸釉質粘結劑中以觀察其是否能抑制變形鏈球菌，對正畸粘結劑本身的粘結強度是否有影響，以此證明其是否具有臨床應用意義，為日后改善抗菌齒科粘結材料奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 實驗菌株與主要試劑 季銨鹽(深圳市金騰龍實業有限公司)，變形鏈球菌(Streptococcus mutans，S．m),ATCC25175(購買自上海瑞楚生物科技有限公司)，培養基為腦心浸液肉湯(BHI)培養基，京津釉質粘結劑，75%乙醇溶液，無菌生理鹽水。

1.2 實驗方法

1.2.1 變形鏈球菌的培養：變形鏈球菌常規復蘇，鑒定為純培養后，取單個菌落置于BHI 肉湯中并在37℃的厭氧環境下培養直至使用。

1.2.2 正畸粘結劑樣本的制備：用球磨法將季銨鹽型抗菌單體和正畸托槽粘結劑作如下處理，分別以1∶99，2∶98，3∶97，4∶96和5∶95(g)的重量比混合，分別命名為SYZ1、SYZ2、SYZ3、SYZ4和SYZ5，然后在干燥相對封閉的操作箱內將兩者的混合體在瑪瑙研缽內研磨以實現兩種材料的均勻混合。因此，含抗菌單體的正畸粘結劑含抗菌劑的濃度為：1%、2%、3%、4%、5%(w/w%)。

1.2.3 最低抑菌濃度和最低殺菌濃度的測定：向含有8ml BHI培養液的15只試管中分別加入用BHI培養液配制的季銨鹽型單體溶液(100g/ml、200g/ml、300g/ml、400g/ml、500g/ml)各1.0ml，然后向各試管中加入1.0ml的變形鏈球菌菌懸液，濃度為1×106CFU/ml(血球計數器計數)，使季銨鹽型抗菌單體的終濃度分別為10g/ml、20g/ml、30g/ml、40g/ml、50g/ml。將所有試管置于搖床中振蕩培養2h。取每瓶培養液1.0ml，10倍系列稀釋至10-3后涂布于BHI瓊脂平板上0.1ml，置于恒溫培養箱中，37℃培養24h，計數菌落數，存活菌數與添加的菌數相近的最低濃度即為季銨鹽型抗菌單體的最低抑菌濃度(MIC)。按季銨鹽型抗菌單體的終濃度分別為30g/ml、35g/ml、40g/ml、45g/ml、50g/ml設5個試驗組，具體方法同MIC操作步驟，計數菌落數后，平皿中不長菌或平均菌落數<3個的最低濃度即為季銨鹽型單體最低殺菌濃度(MBC)。同時，將未加季銨鹽型單體的溶液作為對照組，每組設3個重復樣品，并重復測定MBC和MIC 3次。

1.2.4 抗菌性能檢測：使用相同的標準模具將SYZ1、SYZ2、SYZ3、SYZ4、SYZ5和空白對照組制成厚度為2mm的30mm×30mm試驗樣品。所有樣品在測試前用75%乙醇溶液擦拭，用無菌鹽水反復洗滌，在超凈工作臺上自然干燥以備后用。取0.2ml的變形鏈球菌液(連續轉接2次，用無菌鹽水稀釋至約1×107CFU/ml的菌液)分別滴加到空白對照試驗片和試驗片上。用無菌鑷子將薄膜覆蓋于樣品上，將菌液與樣品均勻接觸，然后置于無菌培養皿中，并在厭氧環境下培養24h。加入20ml 生理鹽水，反復洗滌，充分搖勻，將變形鏈球菌洗脫液10倍系列稀釋至10-3，在平板培養基上接種0.1ml，37℃下培養24h后菌落計數。實驗結果判定：抗菌率R% = (A-B)/A×100%，A：空白對照樣品平均回收菌數 (CFU/片)，B：抗菌樣品平均回收菌數(CFU/片)。

1.2.5 抗剪切性能檢測：選擇因正畸拔除的無齲壞前磨牙60顆，要求拔除半年內，非四環素牙，非氟斑牙，肉眼觀察牙釉質無裂縫及缺損，隨機分為6組，每組10顆，分別標記為A、B、C、D、E、F組 (A組：未添加季銨鹽型單體的正畸托槽粘結劑組；B組：添加1%季銨鹽型單體的正畸托槽粘結劑組；C組：添加2%季銨鹽型單體的正畸托槽粘結劑組；D組：添加3%季銨鹽型單體的正畸托槽粘結劑組；E組：添加4%季銨鹽型單體的正畸托槽粘結劑組；F組：添加5%季銨鹽型單體的正畸托槽粘結劑組)。自凝樹脂包埋離體牙，僅暴露頰面，并用浮石和橡皮杯清潔和拋光，標準均質化粘接。在37℃的人工唾液浴中浸泡1周, 并進行約200次冷熱循環模擬，以此充分模擬口腔環境。通過萬能測試機檢測抗剪切強度，加載速度為1mm/min，勻速加載至托槽脫落并記錄最大剪切力值(N)。托槽底面=積托槽長×托槽寬，約11.7mm2。剪切粘結強度計算公式：剪切粘結強度=最大載荷/托槽底面積。

1.2.6 粘結劑殘留指數 (ARI) 檢測：在10倍放大鏡下觀察殘留在托槽底板牙釉質上的粘結劑量，并記錄粘結劑殘留指數。ARI評分標準[4]：0分：牙面無粘結劑殘留；1分：牙面粘結劑殘留面積小于托槽底板面積的50%；2分；牙面粘結劑殘留面積大于托槽底板面積的50%；3分：粘結劑全部保留于牙面。

2 結果

2.1 最低抑菌濃度(MIC)和最低殺菌濃度(MBC) 季銨鹽型抗菌單體對變形鏈球菌具有較強的抑制作用，最低抑菌濃度為20g/ml。低于20g/ml的濃度與陰性對照組的結果一致,對細菌生長沒有抑制作用。季銨鹽型抗菌單體對變形鏈球菌的最低殺菌濃度為45g/ml，MBC值為MIC的2.25倍。

2.2 抗菌性檢測結果 表1中的結果表明，具有季銨鹽型單體的正畸釉質粘結劑對變形鏈球菌有明顯的抗菌作用。根據統計學分析，與空白對照組相比，各組含不同比例的季銨鹽抗菌劑的正畸粘結劑差異有顯著統計學意義(P<0.01)。實驗結果表明，與其余組比較，在抗菌劑添加比例為4%時，抗菌率最高。

表1添加不同比例季銨鹽單體抗菌劑的正畸釉質粘結劑對變形鏈球菌殺菌率的比較

2.3 剪切粘結強度結果 6組離體牙的托槽抗剪粘結強度值見表2。統計學分析后，添加不同比例季銨鹽型單體的正畸托槽粘結劑組的剪切粘結強度無明顯差異，表明隨著抗菌劑添加比例的增加，不會影響粘結劑的抗剪切性能。

表2添加不同比例季銨鹽單體抗菌劑正畸釉質粘結劑的托槽抗剪切粘結強度值

2.4 粘結劑殘留指數(ARI)分值 ARI記分可作為輔助指標來衡量粘結劑與牙釉質表面的粘結效果。根據表3中的實驗結果，A組空白對照和5個實驗組的ARI得分非常接近，差異無統計學意義，這也與剪切粘結強度實驗結果一致。

3 討論

正畸患者越來越多，尋求具有抗菌性能的新功能性齒科材料尤為重要。近年來，一些學者提出了“可聚合抗菌劑”的概念[6-7]，它是一種由抗菌基團與可聚合基團組成的一類既具有穩定的抗菌活性，又能發生聚合反應的分子，廣泛應用于工業及制藥業等行業。目前，大多數“可聚合抗菌劑”都是基于季銨基團并發揮抗菌作用的，因此它們統稱為季銨型抗菌單體。季銨鹽抗菌單體可與粘結劑中的常規單體交聯，因此對粘結劑本身的粘結性能沒有不利影響[8-9]。

表36組離體牙脫槽脫落后的ARI分值

本研究主要觀察添加不同比例季銨鹽單體抗菌劑正畸釉質粘結劑抗菌性及抗剪切性能。首先，將變形鏈球菌作為評價菌株，結果顯示季銨鹽型抗菌單體對其具有較強的抑制作用，MIC為20g/ml，而MBC為45g/ml，MBC值為MIC的2.25倍，季銨鹽單體抗菌劑的適宜添加量為4%時，抗菌性能最強。

粘接系統作為牙體組織與修復體之間的橋梁，使用抗菌粘接劑是預防繼發齲的不二之選。季銨鹽型抗菌單體粘結劑在固化前可起到消毒作用[10]，快速殺滅去齲后殘余細菌，固化后，可以通過接觸抑制作用阻止細菌通過粘結界面侵襲深部牙本質，以此預防繼發齲的發生，延長修復體使用壽命[11]。一種抗菌正畸粘結劑若要滿足臨床的要求，必須在具備長久的抗菌活性的前提下同時具有足夠的粘結強度，正畸治療中矯治器托槽能達到5.6～7.8MPa的抗剪切強度即可滿足臨床需要[12]。研究表明,當體外實驗的抗剪切強度>14MPa時,移除托槽時會引起牙釉質損害[13]。在本實驗中，使用萬能測試機測試各組樣本托槽的抗剪切粘結強度，實驗結果表明，不同比例的季銨鹽抗菌單體的托槽抗剪粘結強度均符合臨床應用范圍，是具有臨床可應用性的。

綜上所述，季銨鹽型抗菌單體的使用可賦予托槽穩定的抗菌性能而不影響粘結劑的粘結性能，具有臨床應用意義。