反应性抗菌纳米凝胶的合成及其改性口腔复合树脂的基础研究

Dental resin composites have become the primary choice of most practitioners forthe direct restoration of teeth owing to their esthetics and properties. However, secondary caries is the main reason cause the failure of composite resin restoration. Reduce the polymerization shrinkage and antibacterial properties are the two effective ways to solve resin secondary caries. Previously, we successfully synthesized a quaternary ammonium salt antibacterial monomer and confirmed its effect in inhibit the formation of bacterial biofilm. However, as.other current quaternary ammonium salt monomer, it has low polymerization degree, and the residual free monomer has cell cytotoxicity. Nano gel is a kind of branched macromolecule with high designability and reactivity. It can connect the quaternary ammonium salt groups through covalent bond into nano gel, which can increase the biological safety of resin. In addition, the molecular structure of.the nano gel can reduce the polymerization shrinkage of resin. So, we are planing to synthesize novel reactive antibacterial nano gel and use it in combination to modify traditional dental resin to obtain low shrinkage and antibacterial dental resin with good biocompatibility. On this basis, we will explore the modification mechanism of nano gel by examining the link between performance and microstructure, and filtrate the best concentration of the nano gel.

继发龋是导致复合树脂修复失败最主要的原因，而减小树脂的聚合收缩和赋予树脂持久的抗菌性能是解决树脂继发龋的两个有效途径。本研究前期开发出一种新型季铵盐抗菌单体，可以有效抑制细菌生物膜的形成。但与现有其他抗菌单体类似，其改性的修复材料存在聚合度低、游离单体较多、细胞毒性较大等不足。对此，本研究进一步将季铵盐基团通过共价键连接到纳米凝胶内部，去除游离的季铵盐基团，在赋予树脂良好的接触抗菌性能的同时，提高树脂的生物安全性；并通过纳米凝胶的分子结构降低树脂的聚合收缩。本研究拟以该反应性抗菌纳米凝胶为基础，代替传统季铵盐单体改性口腔复合树脂，以期获得具有良好生物安全性的抗菌低收缩树脂，并在此基础上通过检测树脂各项性能与微观结构变化之间的关联，探讨抗菌纳米凝胶性能改性机制，筛选抗菌纳米凝胶的最佳浓度，为功能化改性树脂材料提供新思路。

随着美学修复的发展，树脂材料以其优异的美学性能得到了越来越广泛的应用，但该类材料与牙体组织之间易发生细菌感染产生继发龋而导致修复失败。本研究通过分子设计的方法，设计并成功合成了具有季铵盐抗菌官能团和四个可聚合甲基丙烯酸酯官能团的抗菌纳米凝胶，在此基础上制备了抗菌纳米凝胶改性齿科树脂，对其理化性能、抗菌性能及生物安全性能进行测试，并对抗菌纳米凝胶改性树脂与常规季铵盐单体改性树脂的性能进行了对比研究。研究发现：抗菌纳米凝胶具有很强的抗菌性能；一定比例的抗菌纳米凝胶对树脂的双键转化率及亲水性能影响较小，但可以显著降低树脂的吸水率、溶解度及扩散系数，并显著增加树脂的交联密度；抗菌纳米凝胶改性树脂具有非常强的抗菌性能，除少量未与树脂接触的细菌外，绝大数的细菌发生了变形，收缩，融合，裂解并产生细胞碎片，其抗菌性能随着抗菌纳米凝胶含量的增加而增加；抗菌纳米凝胶具有良好的生物安全性能，所有实验抗菌纳米凝胶改性树脂的生物安全性能均好于现有商品对照组，且向树脂中添加少量抗菌纳米凝胶可以提高净树脂的生物安全性；抗菌纳米凝胶改性树脂与季铵盐单体改性树脂均对生物膜中的细菌具有很强的杀菌作用，但对溶液中的细菌均没有杀菌作用，表明了两种改性树脂均为接触性抗菌而不会释放抗菌物质；抗菌纳米凝胶改性树脂的生物安全性显著高于季铵盐单体改性树脂；抗菌纳米凝胶改性树脂的储能模量和交联密度显著高于季铵盐单体改性树脂。本研究成功了制备新型抗菌纳米凝胶，抗菌纳米凝胶中的季铵盐基团赋予了树脂材料良好的抗菌性能，四个可聚合甲基丙烯酸酯基团赋予树脂高的反应活性及交联度，并有效提高了树脂生物安全性，具有较好的应用前景。