第四級アンモニウムメタクリロキシシリケート含有アクリル樹脂

世界的に矯正治療の需要が高まっています。 米国では、青年およびティーンエイジャーの約 5 分の 1、および若年成人の最大 1% が何らかの形の矯正治療を受けています。 矯正治療における主要な課題の 1 つは、長期的な安定性です。整列した歯列を安定させ、治療後の再発を防ぐために、取り外し可能な固定式リテーナーが必要です。 ほとんどのリムーバブル リテーナーはポリメチル メタクリレート (PMMA) で構成されており、奥歯の周りに金属製のクラスプで固定されています。 取り外し可能なリテーナーは、pH が変動する湿った口腔内環境で少なくとも 1 年間装着されるため、細菌や真菌は、これらの微生物の貯蔵庫として機能する多種多様なプラークバイオフィルムの形でリテーナーの上または内部に蓄積する可能性があります。 これにより、近位の齲蝕または口腔カンジダ症の発生率が増加する可能性があります。 さらに、メチシリン耐性黄色ブドウ球菌などの他の日和見病原体が歯列矯正リテーナーから特定されており、特に複雑な医学的障害を有する歯列矯正患者において、局所または全身感染を引き起こす可能性があります。 成人患者の場合、取り外し可能なアクリル製器具に由来する口腔微生物は、細菌性心内膜炎、肺炎、慢性閉塞性肺疾患、および胃腸感染症に関与しています。 定着した微生物による揮発性の芳香化合物の産生も口臭の一因となり、人のコミュニケーションや心理的健康に影響を与えます。

取り外し可能な歯列矯正器具およびリテーナー上の微生物プラークバイオフィルムの蓄積は、通常、機械的および化学的手段によって制御されます。 それらの有効性にもかかわらず、これらの手順は厳格な患者コンプライアンスを要求し、器用さが制限された患者では容易に達成できない可能性があります. したがって、プラークバイオフィルムの減少を達成するために歯列矯正用アクリル樹脂に抗菌活性を組み込むことが非常に望ましい。 従来の PMMA ベースの抗菌アプローチは、低分子量の抗菌剤の浸出に基づいています (例: クロルヘキシジン) を口腔内環境に浸透させたり、材料の表面に抗菌コーティングを施したり、抗菌銀ナノ粒子を PMMA 樹脂に組み込んだりします。 抗菌ポリマーは急速に新しいクラスの生体材料になりつつあり、機能化して材料につなぎ、殺生物剤を放出せずに微生物を殺すことができます。 メタクリレートの場合、PMMA と共重合して永続的で非浸出性の抗菌特性を持つアクリル樹脂を作成できるアニオン性およびリン酸化 PMMA ポリマーが作成されています。

第四級アンモニウム基とホスホニウム基を含むカチオン性ポリマーは、接触殺菌抗菌活性を持っています。 テトラアルコキシシランと 2 つのトリアルコキシシラン間のゾル-ゲル反応によって、抗菌性および抗真菌性カチオン性メタクリルオキシ シリケート第 4 級アンモニウム分子 (QAMS) を合成しました。 メタクリロキシ官能基と長い C-18 炭素鎖を含む QAMS 分子は、MMA モノマーに可溶であり、PMMA 歯列矯正用アクリル樹脂に組み込まれています。 QAMS共重合アクリル樹脂は、歯列矯正用アクリルの曲げ弾性率と強度に悪影響を与えることなく、破壊靭性の改善を示しました。 以前の in vitro 研究では、4 ～ 6% の QAMS を含む歯列矯正用アクリル樹脂は、Streptococcus mutans、Actinomyces naeslundii、および Candida albicans でテストした場合、in vitro で即時拡散および接触殺菌抗菌特性を有することがわかりました。 QAMS 含有アクリル樹脂の抗菌耐久性を調査するために、抗菌活性を評価する前に、試験片を水中で 3 か月熟成させました。 拡散殺傷の残留効果が完全に排除された3か月の水老化後でも、QAMSを含む歯列矯正用アクリル樹脂は、3つの微生物から生成された単一種のバイオフィルムに対する抗菌活性を保持していました. 生物医学用途向けに設計された抗菌ポリマーは、宿主組織に対する細胞毒性も最小限に抑える必要があります。 以前の研究では、マウスの歯乳頭に由来する象牙芽細胞様細胞株の生存率を、これらの細胞を QAMS 含有歯科矯正用アクリル樹脂に曝露することによって調べました。 細胞生存率アッセイの結果は、QAMS を含む歯列矯正アクリル樹脂が比較的非細胞毒性であることを示しました。 QAMS を含む歯列矯正用アクリルは、米国食品医薬品局 (FDA) による販売許可 510(K) を受けています。 それにもかかわらず、QAMS を含む歯列矯正用アクリルの生体内での抗菌の可能性を、複数種のバイオフィルム上で実証する臨床試験は不足しています。

さまざまな種の口腔バイオ フィルム モデルが開発され、口腔内微生物の付着とバイオ フィルム形成の理解に貢献してきましたが、これらのモデルには、プラーク バイオ フィルムの変動性とインビボ ダイナミクスを再現する可能性が低いという欠点があります。 in vitro と in vivo バイオ フィルム間の構造特性の違いは別として、唾液由来の抗菌ペプチドなどの宿主防御の存在は、in vitro 多種バイオ フィルム モデルではほとんど考慮されません。 ヒトの口腔微生物叢では 600 を超える微生物種が確認されており、そのうち約 280 種が培養で分離されています。 したがって、プラーク バイオ フィルム プロファイルは、個人間で一意であり、さまざまな環境要因や、隣接する微生物に由来する可変クオラム センシング シグナルによって変調されます。 これらの交絡因子は、in vivo での抗菌ポリマーの有効性を和らげる可能性があります。 したがって、本無作為化臨床試験の目的は、リクルートされた被験者が口腔内に装着して 48 時間のマルチ種のプラークバイオフィルム。 個々のプラーク バイオ フィルムの微生物組成には高い変動性が予想されるため、スプリット マウス デザインを利用して被験者間の変動性を低減し、不要な持ち越し効果を最小限に抑える手順を採用しました。 テストされた帰無仮説は、QAMS を含まない歯列矯正用アクリル樹脂と QAMS を含む歯列矯正用アクリル樹脂の間で、ヒト被験者の in vivo で成長した口腔バイオフィルムに対する抗菌活性に差がないというものでした。