PETG/BaTiO_3NPs抗菌隐形矫治复合材料制备及性能研究

背景:近些年来,无托槽隐形矫治技术因为相比于传统的固定矫治技术具有美观、舒适、使用简便等优势而在临床中受到了广大患者的青睐。然而临床研究发现,在戴用无托槽隐形矫治器的患者中,可能会发生不同程度的牙釉质脱矿,口腔卫生控制不佳时甚至会引发龋齿、牙周病等并发症,给正畸矫治过程和最终的疗效带来负面影响。引起釉质脱矿的主要原D-Lin-MC3-DMA使用方法因是口腔致病菌在牙面的生长、繁殖和生物膜的形成,因此,研制具有抗菌效果的隐形矫治器材料具有重要的临床意义。目的:本研究旨在开发新型抗菌隐形矫治器材料,以期改善正畸治疗过程中牙齿表面细菌生物膜定植而引发的口腔健康问题,同时期望为抗菌隐形矫治材料的发展提出新的思路。方法:本研究将0 wt%、10 wt%、20 wt%、30 wt%的压电钛酸钡纳米颗粒(BaTiO_3NPs)均匀分散于聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯(poly(ethylene terephthalateco-1,4-cylclohexylenedimethylene terephthalate),PETG)中,合成了PETG/BaTiO_3NPs(0 wt%、10wt%、20 wt%、30 wt%)膜片。通过扫描电子显微镜(Scanning electron microscope,SEM)、X射线衍射(X-ray diffraction technique,XRD)和拉曼光谱仪(Raman Spectra)表征了材料的微观结构、形貌和组成成分;在人工唾液环境下测试了材料的7天唾液吸收率;用水接触角测试仪测试了材料的表面疏水性;通过综合热分析仪评估了材料的热稳定性能;通过平板菌落计数法和生物膜定量实验评估了材料表面对变异链球菌(Streptococcus mutans,S.mutans)生物膜的抑菌效果;通过CCK-8实验和Calcein-AM/PI细胞毒性实验评估了材料的生物相容性。结果:(1)SEM、XRD和Raman Spectra表征结果证实了PETG/BaTiO_3NPs复合物材料的成功合成;(2)PETG/BaTiO_3NPs(0 wt%、10 wt%、20 wt%、30 wt%)膜片的7天唾液吸收率分别为0.66%、0.37%、0.61%、0.52%,引入BaTiO_3NPs后,复合物膜片的7天唾液吸收率低于PETG基体膜片,表明复合物膜片具有相对的唾液环境稳定性;(3)PETG/BaTiO_3NPs(0 wt%、10 wt%、20 wt%、30 wt%)膜片表面的水接触角分别为66.2±4.7°、70.6±5.5°、72.3±3.9°、80.5±7.3°,引入BaTiO_3NPs后,复合物膜片的表面疏水性高于PETG基体膜片,并且随着BaTiO_3NPs含量的增加,其表面疏水性逐渐增强;(4)引入BaTiO_3NPs的复合物膜片和PETG基体膜片的初始分解温度(约380℃)和终分解温度(约460℃)无显著差异,表明PETG/BaTiO_3NPs复合物膜片的热稳定性能良好;(5)BaTiO_3NPs的Cholestasis intrahepatic引入使PETG/BaTiO_3NPs复合物膜片在低频机VX-765作用械刺激作用下具有抗菌性能,抗菌效果与材料的极化和BaTiO_3NPs的含量有关,随着BaTiO_3NPs含量的增加(10 wt%、20 wt%、30 wt%),复合物膜片的抗菌活性增强,抗菌率分别为19.35±4.35%、37.64±5.75%、42.90±3.72%;同时,含有BaTiO_3NPs的复合材料在表面极化处理后抗菌性显著增强,抗菌率分别为41.65±2.34%、63.15±4.98%、67.39±5.35%。极化复合物膜片抗菌率的增强与细菌细胞环境中活性氧(Reactiveoxygenspecies,ROS)的积累相关。(6)CCK-8实验结果显示,与材料浸提液共培养24 h、48 h、72 h后的L-929细胞存活率达到92.62%以上。CCK-8实验和Calcein-AM/PI细胞毒性实验结果一致表明引入BaTiO_3NPs后的复合物膜片以及极化处理后的PETG/BaTiO_3NPs复合物膜片均具有良好的生物相容性。结论:本研究成功制备了PETG/BaTiO_3NPs抗菌复合材料,与PETG基体材料相比,PETG/BaTiO_3NPs抗菌复合材料的唾液吸收率降低、表面疏水性增强,具有良好的生物相容性,BaTiO_3NPs可以作为抗菌隐形矫治器改性材料,具有潜在的临床应用前景。