納米銀樹脂粘結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），制備質量分數為8%的銀源溶液，然后將TBAEMA加入Clearfil SE Bond（CSB）樹脂粘結劑，獲得3組的納米銀樹脂粘結劑，質量分數分別為0%、0.1%、0.2%Ag，采用1 000 mW/cm2強度光進行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行浸泡，分別于浸泡后1、8、12周進行抗菌活性檢測，觀察表面細菌生物膜形成情況，計算聚合度，對比各組納米銀樹脂粘結劑與牙本質的粘接強度。納米銀樹脂粘結劑在正畸固定矯治器粘接使用中能夠產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用。

關鍵詞：納米銀樹脂粘結劑；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

文獻標志碼：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、附件四個部分組成，在牙齒畸形矯治中有著較高的應用價值［1］。但長時間配帶也會對牙體牙周、口腔黏膜造成不同程度損壞。托槽、帶環等會影響牙齒表面清潔度，隨著佩戴時間的增加，會形成牙石、軟垢，導致牙面出現酸化，引起釉質脫礦。相關研究表明，釉質脫礦與變形鏈球菌、乳桿菌等密切相關，因此正畸固定矯治器粘接應在保障粘接性能的基礎上注重抗菌效能［2］。目前，納米銀樹脂粘結劑的抗菌效果得到了眾多醫學界專家的認可，但關于其長期抗菌效用以及是否會對粘接性能產生影響報道較少［3］。原位合成法能夠對納米銀在樹脂材料中的分散問題予以有效的解決，經單體聚合反應，生成自由基，發生銀離子還原反應，形成納米銀［4］?；诖?，研究應用原位法合成納米銀樹脂粘結劑，對其抗菌效用及粘接性能進行分析。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

研究所用2-乙基己酸銀購自青島綠奧源環?？萍挤沼邢挢熑喂荆籘BAEMA購自武漢康瓊生物醫藥科技有限公司；Clearfil SE Bond（CSB）購自濟南萬得豐環保科技有限公司；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來源于北京創誠致佳科技有限公司；英檢達SPX-150生化培養箱購自英檢達儀器（重慶）有限公司；北京錦坤科技有限公司生產的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；多功能酶標儀 YK-SY96A 購自山東云科智能科技有限公司。

1.3 試驗方法

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），制備質量分數8%銀源溶液，然后將TBAEMA加入Clearfil SE Bond（CSB）樹脂粘結劑，獲得3組納米銀樹脂粘結劑，質量分數分別為0%、0.1%、0.2%Ag。利用慢速切割機切割有機玻璃模具，內徑以6 mm為宜，厚度為1 mm。在透明聚酯薄膜上放置有機玻璃模，將3組樹脂粘結劑滴入，覆蓋、充滿整個模具，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。采用光固化燈進行照射處理，功率設置為1 000 mW/cm2，正反面均接受照射，照射時間為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行浸泡，1周后取出，進行超聲清潔處理，共處理15 min，然后在干燥箱中予以烘干處理，溫度調整為37 ℃，采用環氧乙烷實施消毒處理，留作備用。

1.3.2 粘結劑聚合度測量

3組正畸固定矯治器試件中各取5個，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，掃描范圍設置中紅外區域，即4 000～500 cm-1，分辨率為4 cm-1，掃描次數為64次，完成檢測后對光譜做好相應的記錄。為實現對1 638 cm-1位置乙烯基Ac=c變化的監測，將1 608 cm-1 芳香族 Ac=c作為參照峰，對監測結果做好相應的記錄。聚合度（DC）表示，其計算方法DC=［-Ac=c=ccured/Ac=ccured

Ac=cuncured/Ac=cuncured］×100%。選擇未經固化處理的CSB樹脂粘結劑A作為對照。

1.3.3 微拉伸粘接強度檢測

首先，應制備微拉伸試件，采用慢速切割機，使得健康牙齒咬合面牙本質充分暴露，對牙本質表面進行研磨處理，采用不同規格磨砂紙研磨，使其達到光滑，分別為240、400、600、800目。嚴格按照CSB說明書進行操作，牙本質表面處理應用樹脂粘結劑，采用分層光照固化處理模式，最終形成復合樹脂，厚度為5 mm。將試件在無菌蒸餾水中浸泡，溫度設置為37 ℃，24 h后進行切割處理。應用慢速切割機，嚴格遵照微拉伸試件制備流程及準備方法進行切割，獲得1 mm×1 mm的長條試件。每組選擇牙本質長度大于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，直到試件發生斷裂。

1.3.4 粘結劑抗菌性能檢測

（1）細菌培養。變形鏈球菌均經過凍存處理，因此在細菌培養前，應先予以解凍，采用接種環適量蘸取甘油菌種，將其在腦心浸出液瓊脂培養中進行涂布，設置培養溫度為37 ℃，在體積分數0.5% CO2環境下進行恒溫培養，培養時間以24 h為宜，經過離心換液，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A=0.05后，繼續進行稀釋處理，稀釋倍數為100倍，保存于4 ℃冰箱中留作備用；

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

1.4 菌斑生物膜細菌染色

每組選擇3個試件放置24孔板，經過PBS沖洗后，轉移至新的24孔板，在暗室環境下用活/死菌試劑盒進行著色處理，時間以15 min為宜，然后在顯微鏡下對活菌染色情況予以觀察?？梢娋G色熒光提示為細胞膜完整的活菌；紅色表明細胞膜受損，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

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果，觀察表面細菌生物膜形成情況，計算聚合度，對比各組納米銀樹脂粘結劑與牙本質的粘接強度。

1.6 統計學方法

計數資料、計量資料表示方法分別為（%）、（x±S），前者用卡方x2檢驗，后者用t檢驗，數據的組間比較均在SPSS22.0軟件上處理，多組間比較用f檢驗，根據P值范圍判斷有無統計學差異，P<0.05即差異顯著。

2 結果與分析

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計學意義（P>0.05），結果見表1所示

2.2 3組微拉伸粘接強度比較

觀察浸泡1、8、12周微拉伸粘接強度，顯示3組差異不大，統計學檢驗結果顯示均無統計學意義（P>0.05），結果如表2所示。

2.3 3組菌落計數比較經過為期1、8、12周的浸泡，空白對照組菌落計數無明顯變化，0%Ag組菌落計數減少，0.1%Ag組、0.2%Ag組浸泡8、12周菌落計數均較浸泡1周增加，但0.2%Ag組低于0.1%Ag組，組間差異有統計學意義（P<0.05），結果如表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，結果如表4所示。

2.5 生物膜染色結果分析

經生物膜染色可以發現，0%Ag組試件表面呈現大范圍綠色熒光，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行托槽的粘接，可以在所有牙齒上進行良好的牙齒控制及轉矩表達，對于疑難病例可以達到良好的效果［5］。正畸固定矯治器的所有托槽貼在唇面，對于發音的影響和口腔內的異物感比較小，患者佩戴后可以清楚的發音，不會影響發音效果，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，均面臨一個問題，即口腔衛生問題。長期佩戴正畸固定矯治器，在牙齒唇側局部容易出現菌斑堆積，且菌斑難以清除，容易引起牙周組織炎癥等并發癥，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師共同關注的話題［8-9］。

3.2 納米銀樹脂粘接劑的特點

作為一種抗菌劑，納米銀粒徑為25 nm左右，既往研究證實其對大腸桿菌、沙眼衣原體、淋球菌等有著極強的抑制作用，且無耐藥性［10］。目前關于納米銀抗菌效果作用原理尚未完全明確，有學者研究發現，納米銀進能夠釋放銀離子具有抗菌效果，另外其自身溶出也能夠發揮抗菌作用［11］。納米銀廣譜抗菌作用好，且具備較好的生物相容性。納米銀樹脂粘結劑的制備關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，獲得納米銀，能夠實現均勻分散，該技術已經得到了學者的一致認可。有學者在研究中將2-乙基己酸銀（0.08 g）與仲胺（0.92 g）相溶，獲得質量分數8%銀鹽溶液，將其按照相應比例添加于復合樹脂，經原位合成為納米銀，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性能

本研究采用原位合成法，生成的納米銀分布呈現均勻分布，且經過1周浸泡0.1%、0.2%Ag組均呈現出顯著的抗菌效果。為了解納米銀對粘結劑聚合度及粘接強度的影響，研究進一步進行了聚合度試驗，發現各組聚合度差異無統計學意義。甲基丙烯酸酯基樹脂材料機械性能很大程度上取決于聚合度，聚合度越高，機械性能越好，其一方面能夠防止聚合物發生水解老化；另一方面能夠使得樹脂粘接面保持良好的穩定性［14-15］。在聚合度檢測方面，運用傅里葉紅外光譜，對固化過程雙鍵轉換度予以計算，得到聚合度值，結果表明各組差異不大，均在可接受范圍。

樹脂粘結劑聚合度除對自身物理機械性能產生影響外，還會對粘結劑與牙本質間之間的粘接效果產生影響。粘接強度與耐久性是含納米銀樹脂粘結劑的重要特性，只有保持兩項特性，才能夠發揮其臨床價值［16］。本研究針對不同組展開微拉伸強度試驗，結果發現各組微拉伸強度差異均無統計學意義，表明納米銀保持低濃度并不會破壞樹脂粘結劑的材料結構。

為了解納米銀樹脂粘結劑的抗菌作用，研究將各組試件浸泡于人工唾液，在1、8、12周時進行細菌檢測，結果顯示，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，考慮經過固化處理，釋放出酸性單體、樹脂單體，而較低pH值可產生更好的抗菌作用［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，但經過組間比較，0.1%、0.2%組抗菌效果仍較0%Ag組好，說明納米銀樹脂粘結劑可持續發揮抗菌作用。研究發現，口腔內細菌最易在粘結劑表面定植，通過對試件表面細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果予以觀察，發現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 結語

綜上所述，納米銀樹脂粘結劑在正畸固定矯治器粘接使用中能夠發揮抗菌效用，且對粘接性、機械性能無明顯影響，抗菌效果持久。在后續研究中應延長觀察時間，對納米銀樹脂粘結劑長期抗菌效果及結構穩定性予以評估，為正畸固定矯治器粘接提供參考。

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