Влияние наночастиц полиэтиленимина четвертичного аммония на бактериальную адгезию, цитотоксичность и физико-механические свойства экспериментальных стоматологических композитов

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 17497 (2023) Цитировать эту статью

1 Альтметрика

Подробности о метриках

Существенной проблемой, связанной с функционированием композитов на основе смол для пломбирования зубов, является вторичный или рецидивирующий кариес, что является причиной необходимости повторного лечения. Показано, что наночастицы сшитого полиэтиленимина четвертичного аммония (QA-PEI-NP) являются перспективным антибактериальным средством против различных бактерий, в том числе кариесогенных. Однако мало что известно о свойствах стоматологических композитов на основе диметакрилата, обогащенных QA-PEI-NP. Исследования проведены на экспериментальных композитах на основе матрицы бис-ГМА/УДМА/ТЭГДМА, обогащенной 0,5, 1, 1,5, 2 и 3 (мас.%) QA-PEI-NP и армированной двумя стеклянными наполнителями. Отвержденные композиты были протестированы на адгезию бактерий Streptococcus Mutans, жизнеспособность клеток (МТТ-анализ) с 48-часовыми и 10-дневными экстрактами, степень конверсии (DC), водосорбцию (WSO) и растворимость (WSL), угол смачивания водой. (CA), модуль упругости при изгибе (E), прочность на изгиб (FS), прочность на сжатие (CS) и микротвердость по Виккерсу (HV). Исследованные материалы показали полное снижение адгезии бактерий и удовлетворительную биосовместимость. Добавка QA-PEI-NPs не влияет на значения DC, VH и E. QA-PEI-NP увеличили CA (благоприятное изменение), WSO и WSL (неблагоприятные изменения), а также снизили прочность на изгиб и прочность на сжатие (неблагоприятные изменения). Указанные изменения были незначительными и приемлемыми для большинства композитов, за исключением самого высокого содержания антибактериального наполнителя. Вероятно, причиной ухудшения некоторых свойств стала низкая совместимость частиц наполнителя с матрицей; поэтому стоит расширить исследования путем модификации поверхности QA-PEI-NP для достижения оптимальных эксплуатационных характеристик.

По последним данным, около 39% населения мира страдают от нелеченного кариеса временных или постоянных зубов, и этот процент значительно увеличился за последние 10 лет1,2. Кроме того, почти 60% подростков и более 90% взрослого населения страдают кариесом зубов3 — на первом этапе лечения большинству из них устанавливают пломбы из фотополимеризующихся композитов на основе смол. Их матрицы основаны на смеси диметакрилатных мономеров, таких как диметакрилат глицерата бисфенола А (Bis-GMA), этоксилированный диметакрилат бисфенола A (Bis-EMA), диметакрилат триэтиленгликоля (TEGDMA) и/или диметакрилат уретана (UDMA)4, которые делают возможно разработать материалы, характеризующиеся выгодными функциональными характеристиками, в том числе удовлетворительными эстетическими, физико-химическими и механическими свойствами5,6,7.

Наиболее частой проблемой, вызывающей замену от 57% до 88% композитных пломб на основе смол, является вторичный кариес8,9. Обычно это связано с наличием краевого зазора, вызванного, прежде всего, полимеризационной усадкой, а также наличием пор или других недостатков адаптации материала к тканям зуба10,11 с одновременным присутствием патогенных бактерий и продуктов их метаболизма между реставрациями. и зубы12. Также считается, что бактериальная адгезия и накопление биопленки на поверхности композитных реставраций связаны с возникновением вторичного кариеса13,14. Более того, кислые продукты метаболизма бактерий не только растворяют минералы зубов, но также могут привести к разрушению композитных реставраций14. Еще одной серьезной проблемой является сохраняющийся кариес, вызванный несовершенным удалением тканей инфицированных зубов во время лечения15. По этим причинам особое внимание было сосредоточено на разработке новых композитов на основе смол с антибактериальными свойствами, чтобы избежать колонизации поверхности реставраций и/или границ раздела реставраций зуба кариесогенными бактериями16,17. Рассмотрены различные экспериментальные стратегии, направленные на решение этой проблемы. Высвобождение антимикробных агентов обычно позволяет получить высокие местные дозы антимикробных агентов в определенных местах и ​​снизить риск системной токсичности, однако продолжительность эффекта непродолжительна, а функциональные свойства часто могут снижаться. С другой стороны, контактно-зависимая стратегия часто оказывает меньшее или вообще не оказывает неблагоприятного воздействия на механические свойства, антибактериальная активность пролонгируется, но она относительно слаба с риском дальнейшего снижения при поверхностном биообрастании17. В последнее десятилетие большое внимание уделялось стоматологическим композитам, обогащенным антимикробными наночастицами и частицами субмикронного размера, такими как серебро18, оксид цинка19, наногибриды целлюлозы/оксида цинка20, наночастицы мезопористого кремнезема, легированного цинком21, серебро, натрий, гидрофосфат циркония22, титан. системы высвобождения диоксида23 или хлоргексидина24,25. В некоторых работах предлагается использование эфирных масел26. Другие полимеризующиеся соединения, такие как имидазол, хитозан, наполненный безводным двухосновным фосфатом кальция, и частицы хитозана, демонстрируют многообещающие противомикробные и биофункциональные свойства27,28. Эти решения характеризуются разным уровнем успеха в лабораторных испытаниях, и наиболее часто сообщаемые проблемы включают снижение эстетических свойств29, цитотоксичность30 и снижение механических свойств31,32.