Nano-ZnO改性复合树脂抗菌性能的缓释性研究*
纳米氧化锌(nano-ZnO)是一种多功能性的新型无机纳米材料,其广谱抗菌特性已被广泛熟知和认可。在正常光照条件下,nano-ZnO对各种微生物,包括革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌均具有广泛的抗菌作用,可在一定程度上抑制微生物的附着,增殖和生物膜的形成,近年来已成为无机抗菌剂的研究热点之一[1-3]。目前已有部分学者进行了关于nano-ZnO抗菌机制的研究,其中,材料本身释放出的游离Zn2+的抗菌作用是被广泛关注的抗菌机制之一[4,5]。因此,本实验在使用nano-ZnO对光固化复合树脂进行抗菌改性的过程中,对其锌离子释放规律进行了初步的探索,以期为开发新型的具有生物活性离子缓释功能的齿科材料提供理论基础和实验依据。
1.材料和方法
1.1 实验材料和仪器
首先,加强电力工程输电线路施工的技术管理。在整个电力工程输电线路施工过程中,应该严格按照电力工程输电线路建设的相关要求和规程进行施工.施工、管理和监督人员必须认真学习相关规定和技术规范,将技术工作内化于电力工程输电线路施工者的认识中。此外.加强电力工程输电线路施工的安全管理,电力工程输电线路施工队伍的每个人应该高度重视安全管理。在认识上正确理解安全与质量、安全与施工的关系.通过安全行为和安全思想的建立.确保电力工程输电线路施工在可控和安全的范围内高效地进行。
“刚才您往返点穴的功夫,万花丛中过,片叶不沾身,用的就是万花谷的‘花间游’与‘百花拂穴手’,吴耕说这个功夫能发出香气,他闻到的香味,就像新开的兰花跟煮熟的板栗混杂在一起。星雨看到您手上的镯子是出自南方骠国的翡翠,腰间金色的短笛也是南方的形制,非金非玉,可不是一般村野小店的老板娘戴得着的。您又说到六诏,星雨就猜出您是万花谷花圣宇晴。我们决定在黄梁驿里等您里来,请您将我们带到万花谷去。”他尽可能地慢慢说话,心里却是激动的,那边星雨星眸闪闪如星,吴耕却是抹起了眼泪。
1.1.1 制备实验性复合树脂所需的材料 双酚A双甲基丙烯酸缩水甘油酯及双甲基丙烯酸二缩三乙二醇酯混合物(Esstech,美国);纳米氧化锌(北京博宇高科新材料技术有限公司);硅烷化处理的无机填料(Esstech,美国);引发体系光引发剂樟脑醌(CQ,Esstech,美国);光促进剂胺活化剂(DMAEMA,Esstech,美国)。
1.1.2 其他实验材料及仪器 变形链球菌(UA 159,第四军医大学口腔医院检验科);脑心浸液培养基、脑心浸液琼脂(北京陆桥技术有限责任公司);锌测定试剂盒(南京建成生物工程研究所);可见光固化灯(Spectram,Densply,美国);酶标仪(BMG,德国);超纯水仪(M illipore,美国);电热恒温培养箱(上海跃进医疗器械厂);MGC厌氧培养罐及厌氧产气袋(三菱MGC,日本);漩涡混合器(Vortex QL-901,江苏海门市其林贝尔仪器制造有限公司)等。
龋病是一种口腔临床诊疗中的常见疾病[6],其患病率在不同年龄的人群中高达66%-98.4%[7]。19世纪90年代现代牙体充填修复治疗之父Black[6]提出了科学备洞的原则,并研究和改进了银汞合金充填材料的配方,但因其较差的美观性和生物毒性而逐渐被其他材料所取代。
将各组试件浸泡于装有4m L无菌三蒸水的试管中,37℃保存,使用锌(Zn)测定试剂盒(南京建成生物工程研究所)分别在24h,1周,2周,1月时对各组试件浸析液的锌离子含量进行测定。为去除无菌三蒸水中可能含有的离子物质所造成的误差,实验计算所得锌离子释放量需减去相同剂量无菌三蒸水样品所得结果的均值才能作为实际锌离子释放量。
将制备好的复合树脂按照实验分组填充在预先制作好的金属模具(内径10mm、厚度2mm)中,充分光固化后脱模(每组10个),37℃条件下浸泡于无菌三蒸水中,隔天换液。
1个月时抗菌率实验的结果显示复合树脂的抗菌率随nano-ZnO添加量的增加而提高(如图2),不同nano-ZnO添加量改性复合树脂抗菌率间的差异有统计学意义。5%ZnO组和10%ZnO组所得抗菌率的均值(59.67%和74.06%)均处于较高的水平。
1.2.1 实验分组与样本制备 实验室条件下配制实验用复合树脂,树脂体系(光引发体系CQ和DMAEMA也包含其中,其添加量均为1w t%)与无机填料添加总量的质量比恒定为3∶7,避光条件下搅拌均匀后避光保存。依照各组复合树脂填料中nano-ZnO所占比例不同设置3个实验组(nano-ZnO添加量依次为1w t%,5w t%,10w t.%),空白对照组填料中不含nano-ZnO。
1.2.3 抗菌性能测定 为对其新离子释放所对应的抗菌性能进行评估,对浸泡1月时的试件进行抗菌性能测定。实验前使用无菌水反复冲洗并用70%乙醇溶液消毒擦拭试件表面,无菌水再次冲洗、干燥后置于24孔细胞培养板中,每孔分别加入事先制备待用的脑心浸液培养基(1.8m L)和变形链球菌菌液(0.2m L),37℃条件下厌氧培养(N2:85%,CO2:5%,H 2:10%)。24h后将试件取出,放置于加有10m L脑心浸液培养基的试管中剧烈震荡,充分洗脱试件表面黏附的细菌。将洗脱液倍比稀释后接种在脑心浸液琼脂平板上,厌氧培养24-48h,以平板上菌落数为30-300的平板为准进行菌落计数后计算抗菌率,计算公式为:r(%)=[(b-c)/b]×100%(r-抗细菌率;b-空白对照试件组的平均菌落数;c-nano-ZnO改性光固化复合树脂试件组的平均菌落数)。
进入20世纪中期,随着高分子复合材料研究的不断进步,研究者们在丙烯酸酯的基础上研究发展了一种新型直接修复方法-树脂粘接修复技术。因其操作便捷,色泽美观,机械性能良好,能与牙体组织产生牢固结合等优点而备受临床医师及患者的喜爱。
2.结果
各组nano-ZnO添加量改性复合树脂的锌离子释放量如图1所示。不同时间点检测的各组nano-ZnO改性复合树脂浸析液中锌离子释放量的差异有统计学意义。1%ZnO组改性复合树脂在1周,2周,1个月时所得的锌离子释放量与空白组间差异无统计学意义(P值依次为0.438,0.815,0.055),其余组间差异均有统计学意义(P<0.05)。
在去除无菌三蒸水的影响之前,通过两独立样本的t检验已经验证空白组实验计算所得锌离子浓度与无菌三蒸水间差异无统计学意义(P<0.05),即可认为空白组无锌离子释放,图1所示负值结果为数据的随机性波动产生的。
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图1 不同测试时间各组nano-ZnO改性复合树脂的锌离子释放量
注:相同小写字母表示,同一测试时间点不同组间的差异无统计学意义(P>0.05)
1.2.2 锌离子释放量的测定 实验原理为,样品中的锌离子与试验试剂中的5-Br-PAPS形成有色复合物,颜色的深度在400μg/dL的范围内与锌离子浓度成正比。
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图2 各组nano-ZnO改性复合树脂浸泡1个月的抗菌率
注:相同小写字母表示,不同组间的差异无统计学意义(P>0.05)
3.讨论
1.2 实验方法
但是在长期的临床使用中,树脂修复材料的缺点也逐渐暴露出来,树脂材料本身不具备抗菌性能,窝洞清理过程中可残留细菌以及材料聚合收缩破坏边缘封闭性后黏附并自由进出的口腔细菌常常会导致继发龋的产生,进一步破坏牙体组织并最终导致修复体的脱落及失败[8,9]。如何延长修复体在口内的留存时间,提高树脂粘接修复体的耐久性已成为口腔充填修复领域中的热点话题。
1.3 统计学分析 使用SPSS 19.0软件进行统计学分析,通过单因素方差分析比及LSD-t检验多重比较分析各组之间的差异,P<0.05时差异有统计学意义。
另外,为了减少建筑施工过程中混凝土的用量,可以采用大开间的剪力墙结构,并且可以在一定程度上减少墙肢数量,从而降低成本,增加建筑内部空间,更好地满足人们对建筑空间的需求。
1.2.4.3 重复性试验。分别称取同一咖啡生豆供试品6份、焙炒咖啡豆供试品6份,按“1.2.2”方法制成供试品溶液,按“1.2.3”色谱条件进样,计算6份供试品中绿原酸、葫芦巴碱、D-(-)-奎宁酸、咖啡酸的含量及RSD值。
推动环境损害修复机制建设。强化检察机关与法院、生态环境职能部门的协作,进一步明确各自职责,推动受损环境得到有效修复。针对环境损害赔偿金的管理问题,探索推动建立由政府牵头、相关行政部门与司法机关共同参与的生态环境公益损害赔偿基金管理制度。□
作为一种新型多功能无机纳米材料,nano-ZnO具有优良抗菌性能的同时兼具纳米晶粒的优点,因而成为无机抗菌剂研究的热点之一。目前关于nano-ZnO抗菌机制尚未有定论,其研究主要集中在以下三种观点:游离Zn2+的抗菌作用,活性氧自由基的毒性作用以及光催化的抗菌作用[4,10-13]。此外还有学者nano-ZnO的比表面积增大及其粗糙表面也是赋予纳米氧化锌抗菌活性的机制之一[5]。
经济实力的提升为国家强化养老服务职责提供了必要的基础和支持,这个阶段,养老问题作为重要的社会问题被加以重视,“养老服务”成为一个独立的、专有的概念开始被使用。
游离Zn2+的抗菌作用是较便于验证的抗菌机制,它依赖于接触式的抗菌机制也就是金属离子溶出。细菌表面带负电荷,对于革兰氏阴性菌而言,其外膜的脂多糖带负电荷,革兰氏阳性菌虽不具有脂多糖,但其表面由于肽聚糖的存在也带负电荷。当含有nano-ZnO的制剂处于含水介质中时,nano-ZnO可缓慢地释放出Zn2+,Zn2+可依靠异种电荷间的相互吸引结合到细菌表面,与细胞膜蛋白质上的某些基团或阴离子结合发生反应,使细胞膜丧失其原有的生物功能与结构。已有学者研究发现[1,4,14],在细菌表面,nano-ZnO可对肽聚糖的合成进行干扰,通过阻碍细胞壁的形成抑制细菌的生长和繁殖;也可与壳聚糖末端的-NH结合从而增大细胞膜的通透性等。同时,过剩的Zn2+也可穿过细胞膜进入细胞内部,一方面通过结合细菌体内的蛋白质并与含氮、硫的基团发生反应,使蛋白变性。微生物生化反应中作为催化剂的酶失去活性,细菌代谢发生异常从而使得细菌的生长繁殖受到抑制。另一方面Zn2+还能通过与DNA发生反应,破坏细菌内部诸如呼吸、物质传输、电子传输等系统的正常功能活动,妨碍细菌的正常代谢从而达到抗菌的目的 [4,5]。当前细菌被杀灭之后,Zn2+又会从细菌中游离出来,与其他细菌发生接触,再次通过以上机制发挥抗菌作用[15]。
实验结果表明,在水溶液体系中,含有nano-ZnO作为填料组分的复合树脂均可检测到锌离子的释放,由于不同的测试环境、温度、湿度等条件可对显色反应造成偏差,故未进行同一改性复合树脂组别各时间点的纵向比较,但从其均值也可观察其大致规律。1%ZnO组nano-ZnO含量较低,仅在第一天检测到了较低的锌离子释放量;5%ZnO组第一天的锌离子释放量较高,但从1周开始,就维持在一个较低的水平;10%ZnO组的锌离子释放量在1个月时虽有所降低,但在测试时间内仍维持在一个较高的水平。
因此,本实验结果说明较高含量的nano-ZnO改性复合树脂不会在短期内突释,可在一定时间内保持较高的锌离子释放水平,达到更加长效性的抗菌作用,从而在临床应用过程中预防继发龋的产生。但与抗菌实验结果共同分析比较发现,1个月时10%ZnO组改性复合树脂的锌离子释放量及抗菌性能依然维持在较高水平,5%ZnO组改性复合树脂在此时间点所检测到的锌离子释放量明显低于10%ZnO组,但其抗菌率仅略逊于该组。这说明,nano-ZnO中活性锌离子的释放不是其唯一的抗菌机制,研究所得各类型抗菌机制间可存在协同作用,但所占的比重需要更深层次的实验进一步探究。
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