Kvaterner ammónium-metakriloxi-szilikát tartalmú akrilgyanta

Világszerte egyre nagyobb az igény a fogszabályozási ellátásra. Az Egyesült Államokban a serdülők és tinédzserek körülbelül egyötöde, a fiatal felnőttek legfeljebb 1%-a részesül valamilyen fogszabályozási kezelésben. A fogszabályozás egyik legnagyobb kihívása a hosszú távú stabilitás; kivehető és rögzített rögzítőkre van szükség az igazított fogazat stabilizálásához és a kezelés utáni visszaesés megelőzéséhez. A legtöbb kivehető rögzítőelem polimetil-metakrilátokból (PMMA) készül, amelyeket fémkapcsok tartanak a hátsó fogak körül. Mivel az eltávolítható rögzítőket nedves intraorális környezetben, ingadozó pH mellett legalább egy évig viselik, baktériumok és gombák halmozódhatnak fel a tartókon vagy azokon belül, több fajból álló plakk biofilmek formájában, amelyek ezeknek a mikroorganizmusoknak a tárolójaként működnek. Ez a proximális fogszuvasodás vagy a száj candidiasis előfordulásának növekedését eredményezheti. Ezenkívül más opportunista kórokozókat, például meticillin-rezisztens Staphylococcus aureust azonosítottak a fogszabályzó rögzítőiből, amelyek potenciálisan lokális vagy szisztémás fertőzéshez vezethetnek, különösen bonyolult egészségügyi rendellenességekkel küzdő fogszabályozó betegeknél. Felnőtt betegek esetében az eltávolítható akril eszközökből származó szájüregi mikroorganizmusok szerepet játszanak a bakteriális endocarditisben, tüdőgyulladásban, krónikus obstruktív tüdőbetegségben és gyomor-bélrendszeri fertőzésekben. A kolonizált mikroorganizmusok által termelt illékony szagú vegyületek szintén hozzájárulnak a halitózishoz, amely befolyásolja az ember kommunikációját és pszichés jólétét.

A mikrobiális plakk biofilm felhalmozódását a kivehető fogszabályozó készülékeken és rögzítőkön általában mechanikai és kémiai eszközökkel szabályozzák. Hatékonyságuk ellenére ezek az eljárások a betegek szigorú betartását követelik meg, ami nem biztos, hogy könnyen elérhető a korlátozott kézügyességgel rendelkezőknél. Ezért nagyon kívánatos az antimikrobiális hatás beépítése a fogszabályozási akrilgyantába a plakk biofilm csökkentése érdekében. A hagyományos PMMA-alapú antimikrobiális megközelítések a kis molekulatömegű antimikrobiális szerek (pl. klórhexidin) intraorális környezetbe, antimikrobiális bevonat felvitele az anyag felületére vagy antibakteriális ezüst nanorészecskék beépítése a PMMA gyantába. Az antimikrobiális polimerek gyorsan a bioanyagok új osztályává válnak, amelyek funkcionalizálhatók és anyagokhoz köthetők, és elpusztíthatják a mikrobákat anélkül, hogy a biocidokat felszabadítanák. A metakrilátokhoz anionos és foszfátozott PMMA polimereket hoztak létre, amelyek képesek kopolimerizálódni a PMMA-val, így állandó, nem kioldódó antimikrobiális tulajdonságokkal rendelkező akrilgyantákat hoznak létre.

A kvaterner ammónium- és foszfóniumcsoportokat tartalmazó kationos polimerek kontaktölő antimikrobiális hatással rendelkeznek. Antimikrobiális és gombaellenes kationos kvaterner ammónium-metakriloxi-szilikát molekulát (QAMS) szintetizáltak szol-gél reakcióval egy tetraalkoxi-szilán és két trialkoxi-szilán között. A metakriloxi funkciós csoportot és egy hosszú C-18 szénláncot tartalmazó QAMS molekula MMA monomerben oldódik, és PMMA fogszabályozási akrilgyantába van beépítve. A QAMS-kopolimerizált akrilgyanta javított törési szilárdságot mutatott anélkül, hogy hátrányosan befolyásolta volna a fogszabályozó akril hajlítási modulusát és szilárdságát. A korábbi in vitro vizsgálatok során a 4-6% QAMS-t tartalmazó fogszabályzó akrilgyantákról azt találták, hogy in vitro azonnali diffúziós, valamint kontaktusölő antimikrobiális tulajdonságokkal rendelkeznek, amikor Streptococcus mutans-szal, Actinomyces naeslundii-val és Candida albicans-szal tesztelték. A QAMS-tartalmú akrilgyanta antimikrobiális tartósságának vizsgálata érdekében a mintákat 3 hónapig vízben érlelték, mielőtt értékelték volna antimikrobiális hatásukat. A QAMS-tartalmú fogszabályozó akrilgyanta még 3 hónapos vízöregedés után is, amikor a diffúziós pusztulás maradék hatásai teljesen megszűntek volna, még mindig antimikrobiális hatással bírtak a három mikrobából előállított egyfajú biofilmek ellen. Az orvosbiológiai alkalmazásokra tervezett antimikrobiális polimereknek minimálisan citotoxikusnak kell lenniük a gazdaszövetekre nézve. Egy korábbi tanulmányban egy egér fogpapillából származó odontoblaszt-szerű sejtvonal életképességét vizsgálták úgy, hogy ezeket a sejteket QAMS-tartalmú fogszabályozó akrilgyantával kezelték. A sejtéletképességi vizsgálatok eredményei azt mutatták, hogy a QAMS-tartalmú fogszabályozó akrilgyanta viszonylag nem citotoxikus. A QAMS-tartalmú fogszabályozó akril 510(K) engedélyt kapott az Egyesült Államok Élelmiszer- és Gyógyszerügyi Hatósága (FDA) forgalomba hozatalára. Mindazonáltal hiányoznak olyan klinikai vizsgálatok, amelyek bemutatják a QAMS-tartalmú fogszabályozó akril in vivo antimikrobiális potenciálját több fajt tartalmazó biofilmeken.

Bár különféle több fajra kiterjedő orális biofilm modelleket fejlesztettek ki, amelyek hozzájárultak az intraorális mikrobiális adhézió és a biofilm képződés megértéséhez, ezeknek a modelleknek megvannak a hátrányai, mivel nem valószínű, hogy megismétlik a plakkos biofilmek variabilitását és in vivo dinamikáját. Eltekintve az in vitro és in vivo biofilmek szerkezeti jellemzőiben mutatkozó különbségektől, a gazdaszervezet védekező mechanizmusainak, például a nyálból származó antimikrobiális peptideknek a jelenlétét ritkán veszik figyelembe az in vitro többfajú biofilm modellekben. Az emberi száj mikroflórájában több mint 600 mikrobafajt azonosítottak, amelyek közül körülbelül 280 fajt izoláltak tenyészetben. Így a plakk biofilm profiljai egyedülállóak az egyének között, mivel különböző környezeti tényezők, valamint a szomszédos mikroorganizmusokból származó változó kvórumérzékelő jelek modulálják őket. Ezek a zavaró tényezők in vivo mérsékelhetik az antimikrobiális polimerek hatékonyságát. Ennek megfelelően a jelen randomizált klinikai vizsgálat célja az volt, hogy meghatározza az FDA által jóváhagyott QAMS-tartalmú fogszabályozó akril in vivo antimikrobiális hatékonyságát, egyedi készítésű, kivehető Hawley rögzítők segítségével, amelyeket a toborzott alanyok intraorálisan viseltek 48 órás, több faj plakk biofilmek. Az egyes plakk-biofilmek mikrobiális összetételének várható nagy változatossága miatt az alanyok közötti variabilitás csökkentése érdekében a szájhasadásos elrendezést alkalmazták, és eljárásokat alkalmaztak a nem kívánt áthordási hatások minimalizálására. A tesztelt nullhipotézis az volt, hogy nincs különbség a QAMS-mentes és a QAMS-tartalmú fogszabályozó akrilgyanta antimikrobiális aktivitásában humán alanyokon in vivo növesztett orális biofilmeken.