Акриловая смола, содержащая метакрилоксисиликат четвертичного аммония

Во всем мире растет спрос на ортодонтическую помощь. В Соединенных Штатах примерно пятая часть подростков и подростков и до 1% молодых людей проходят ортодонтическое лечение в той или иной форме. Одной из основных проблем ортодонтического лечения является долговременная стабильность; съемные и несъемные ретейнеры необходимы для стабилизации выровненного зубного ряда и предотвращения рецидивов после лечения. Большинство съемных ретейнеров изготавливаются из полиметилметакрилатов (ПММА), которые удерживаются металлическими зажимами вокруг жевательных зубов. Поскольку съемные ретейнеры носят во влажной внутриротовой среде с колеблющимся рН в течение как минимум одного года, бактерии и грибки могут накапливаться на ретейнерах или внутри них в виде многовидовых биопленок зубного налета, которые действуют как резервуары этих микроорганизмов. Это может привести к увеличению заболеваемости кариесом проксимальных зубов или кандидозом полости рта. Более того, другие условно-патогенные микроорганизмы, такие как метициллин-резистентный Staphylococcus aureus, были обнаружены в ортодонтических ретейнерах, что потенциально может привести к местной или системной инфекции, особенно у ортодонтических пациентов с осложненными заболеваниями. У взрослых пациентов микроорганизмы полости рта, происходящие из съемных акриловых приспособлений, вызывают бактериальный эндокардит, пневмонию, хроническую обструктивную болезнь легких и желудочно-кишечные инфекции. Выработка летучих пахучих соединений колонизированными микроорганизмами также способствует возникновению неприятного запаха изо рта, что сказывается на общении человека и его психологическом благополучии.

Накопление биопленки микробного налета на съемных ортодонтических аппаратах и ​​ретейнерах обычно контролируется механическими и химическими средствами. Несмотря на свою эффективность, эти процедуры требуют строгого соблюдения пациентом требований, что может быть трудно достижимо для лиц с ограниченной подвижностью. Следовательно, очень желательно включение антимикробной активности в ортодонтическую акриловую смолу для уменьшения биопленки зубного налета. Обычные противомикробные подходы на основе ПММА основаны на выщелачивании противомикробных агентов с малой молекулярной массой (например, хлоргексидин) во внутриротовую среду, нанесение антимикробного покрытия на поверхность материала или включение антибактериальных наночастиц серебра в смолу ПММА. Антимикробные полимеры быстро становятся новым классом биоматериалов, которые можно функционализировать и привязывать к материалам, а также убивать микробы без высвобождения биоцидов. Для метакрилатов были созданы анионные и фосфатированные полимеры ПММА, которые могут сополимеризоваться с ПММА с образованием акриловых смол с постоянными антимикробными свойствами, не вызывающими выщелачивания.

Катионные полимеры, содержащие четвертичные аммониевые и фосфониевые группы, обладают антимикробной активностью, убивающей контакт. Противомикробная и противогрибковая катионная молекула метакрилоксисиликата четвертичного аммония (QAMS) была синтезирована с помощью золь-гель реакции между тетраалкоксисиланом и двумя триалкоксисиланами. Молекула QAMS, содержащая метакрилоксифункциональную группу и длинную углеродную цепь C-18, растворима в мономере ММА и включена в ортодонтическую акриловую смолу ПММА. Акриловая смола, сополимеризованная с QAMS, продемонстрировала улучшенную вязкость разрушения без отрицательного влияния на модуль изгиба и прочность ортодонтического акрила. В предыдущих исследованиях in vitro было обнаружено, что ортодонтические акриловые смолы, содержащие 4-6% QAMS, обладают in vitro свойствами немедленной диффузии, а также антимикробными свойствами, убивающими контакт, при тестировании на Streptococcus mutans, Actinomyces naeslundii и Candida albicans. Чтобы исследовать антимикробную стойкость акриловой смолы, содержащей QAMS, образцы выдерживали в воде в течение 3 месяцев перед оценкой их антимикробной активности. Даже после 3 месяцев старения в воде, когда любые остаточные эффекты диффузионного уничтожения были бы полностью устранены, ортодонтическая акриловая смола, содержащая QAMS, по-прежнему обладала антимикробной активностью в отношении одновидовых биопленок, образованных тремя микробами. Антимикробные полимеры, предназначенные для биомедицинских применений, также должны быть минимально цитотоксичными для тканей хозяина. В предыдущем исследовании жизнеспособность одонтобластоподобной клеточной линии, полученной из зубного сосочка мыши, изучали путем воздействия на эти клетки ортодонтической акриловой смолы, содержащей QAMS. Результаты анализа жизнеспособности клеток показали, что ортодонтическая акриловая смола, содержащая QAMS, относительно нецитотоксична. Ортодонтический акрил, содержащий QAMS, получил разрешение 510(K) на продажу от Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA). Тем не менее, отсутствуют клинические испытания, демонстрирующие антимикробный потенциал QAMS-содержащего ортодонтического акрила in vivo на многовидовых биопленках.

Хотя были разработаны различные многовидовые модели пероральной биопленки, которые способствовали пониманию внутриротовой микробной адгезии и образования биопленки, у этих моделей есть недостатки, заключающиеся в том, что они вряд ли воспроизводят изменчивость и динамику биопленки зубного налета in vivo. Помимо различий в структурных характеристиках биопленок in vitro и in vivo, в многовидовых моделях биопленок in vitro редко принимается во внимание наличие средств защиты хозяина, таких как антимикробные пептиды, полученные из слюны. В микрофлоре ротовой полости человека идентифицировано более 600 видов микробов, из которых около 280 видов выделены в культуре. Таким образом, профили биопленки зубного налета уникальны среди людей, поскольку они модулируются различными факторами окружающей среды, а также переменными сигналами восприятия кворума, полученными от соседних микроорганизмов. Эти смешанные факторы могут снизить эффективность противомикробных полимеров in vivo. Соответственно, цель настоящего рандомизированного клинического исследования состояла в том, чтобы определить антимикробную эффективность in vivo одобренного FDA QAMS-содержащего ортодонтического акрила с использованием изготовленных по индивидуальному заказу съемных ретейнеров Хоули, которые надевались интраорально набранными субъектами для создания 48-часового многоцелевого использования. видовые биопленки зубного налета. Из-за ожидаемой высокой изменчивости микробного состава отдельных биопленок зубного налета была использована конструкция с разделенным входом, чтобы уменьшить межсубъектную изменчивость, с процедурами, предпринятыми для сведения к минимуму нежелательных эффектов переноса. Проверяемая нулевая гипотеза заключалась в том, что нет никакой разницы в антимикробной активности между ортодонтической акриловой смолой, не содержащей QAMS, и содержащей QAMS оральной биопленки, выращенной in vivo у людей.