2-甲基丙烯酰氧基乙基磷酸胆碱聚合物处理全口义齿以抑制义齿菌斑沉积

摘要

可摘除的聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）义齿容易发生细菌黏附和菌斑形成。与义齿菌斑相关的感染是老年人群中严重口腔及全身性并发症的来源。本文介绍一种新型处理方法，使用2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱共聚物 poly(MPC-co-BMA-co-MPAz) 对 PMMA 义齿进行处理，以抑制 PMMA 义齿表面的菌斑沉积。

摘要

由聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）制成的可摘义齿容易发生细菌黏附和牙菌斑形成，这种现象被称为义齿性菌斑。与义齿性菌斑相关的感染是老年人群中严重口腔及全身医学并发症的重要来源。2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱（MPC）是一种广为人知的生物医学材料，因其对蛋白质吸附和细胞黏附具有高度抗性，表现出显著的抗血栓性和组织相容性。因此，建议采用MPC聚合物涂层以抑制PMMA义齿表面的菌斑沉积。然而，在PMMA义齿表面涂覆MPC聚合物是一个复杂的工艺过程，需要专用设备，这被认为是其临床应用的主要障碍。

本文介绍了一种新的MPC聚合物处理方法，该方法使用聚（MPC-co-BMA-co-MPAz）（PMBPAz）来防止活动义齿上的牙菌斑沉积。该方法通过紫外光照射，使PMBPAz中的MPC层共价结合到PMMA义齿表面，从而以简单且稳定的方式实现对PMMA义齿表面的MPC涂层，并使涂层能够耐受各种化学和机械应力。此外，该方法无需任何专用设备，临床医生可在2分钟内完成操作。我们在临床环境中应用了该技术，并证实其在抑制活动义齿上菌斑沉积方面的临床实用性和有效性。

引言

口腔保健在预防身体虚弱老年人发生机会性感染和吸入性肺炎方面起着重要作用。餐后刷牙、清洁义齿以及接受专业口腔保健等口腔护理措施，在降低此类疾病发病率方面具有关键作用^1-3。特别是，口腔卫生不良与身体虚弱老年人的吸入性肺炎密切相关。因此，应更加重视那些因自身能力受限而难以自行清洁义齿的老年患者的口腔保健⁴。

即使在发达国家，丙烯酸树脂类可摘义齿仍是无牙颌老年患者最常见的治疗选择⁵。由于聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）制成的丙烯酸义齿基托具有较高的吸水性、多孔表面以及疏水特性，其表面极易积聚牙菌斑，这种菌斑被称为义齿菌斑。

2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱（MPC）聚合物是一类著名的生物医学高分子材料⁶，由于其对蛋白质吸附和细胞黏附具有高度抗性，因而表现出优异的抗血栓性和组织相容性^7-11。MPC聚合物涂层已被应用于多种医疗器械以预防感染¹²，并被认为具有抑制PMMA义齿表面牙菌斑积聚的潜力¹³。将MPC聚合物应用于PMMA义齿的临床挑战在于如何以简单且稳定的方式将其可靠地结合到PMMA表面。此前有研究报道，通过接枝技术可将MPC聚合物稳定地结合到PMMA表面，并具有抑制菌斑积聚的潜力。然而，该接枝技术并不简便，且需要专用设备，限制了其在临床中的应用。本文介绍了一种新的MPC涂层方法，该方法利用光反应性磷脂聚合物——具体而言是一种光反应性甲基丙烯酸酯衍生物2-甲基丙烯酰氧乙基-4-叠氮苯甲酸酯（MPAz）——合成后可用于多种不同类型材料的表面修饰。MPAz与MPC聚合物和正丁基甲基丙烯酸酯（BMA）共聚，生成聚（MPC-co-BMA-co-MPAz）（PMBPAz）。在紫外光（UV）照射下，PMBPAz可通过MPAz中的叠氮基团活化，从而共价结合到PMMA义齿表面¹⁴。该方法无需任何专用设备，临床医生可在2分钟内完成操作。我们还在临床环境中应用了该技术，并证实其在抑制可摘义齿表面菌斑沉积方面的临床实用性和有效性。

方案

1. PMBPAz 溶液的制备（图 1）

1. 按照先前报道的工业方法合成MPC¹⁵。
2. 采用常规自由基聚合方法，在乙醇中聚合MPC、BMA和MPAz，合成光反应性MPC聚合物PMBPAz，具体步骤如先前所述¹⁴。
   注意：PMBPAz中上述单体单元的摩尔分数应分别为60%、30%和10%。使用前将PMBPAz溶于乙醇，配制成0.5 wt%的溶液并冷藏保存。
3. 处理PMMA表面之前，将PMBPAz乙醇溶液在室温下静置30分钟。

图 1. 光反应性 MPC 聚合物 PMBPAz 的化学结构式。PMBPAz 由 MPC 单元、BMA 单元和 MPAz 单元构成。请点击此处查看该图的放大版本。

2. 完整PMMA义齿的PMBPAz处理（图2）

1. 使用义齿刷对义齿进行3分钟的机械清洁。
2. 将义齿置于含有2.0%次氯酸钠的义齿清洁剂中超声清洗5分钟，超声条件如下：频率50/60 Hz；相数1φ；振荡频率28 kHz。
3. 在进行PMBPAz表面改性处理前，将义齿浸入乙醇中清洗表面；乙醇清洗后，由于乙醇具有挥发性，让义齿表面自然干燥。
4. 使用刷涂工具将1 ml PMBPAz乙醇溶液均匀涂布于义齿整个表面；随后在室温常压下静置10分钟，使溶剂在乙醇蒸气环境中挥发，待其干燥；重复此步骤两次。
5. 用紫外光（254 nm）照射义齿表面2分钟。
6. 使用前将经PMBPAz处理的义齿浸入蒸馏水中5分钟。

图2. 利用光反应性MPC聚合物PMBPAz制备表面改性层。 通过施加紫外光照射，PMBPAz聚合物可与PMMA发生共价结合。请点击此处查看本图的放大版本。

3. 义齿菌斑沉积的评估

1. 在家使用经 PMBPAz 处理的义齿持续 2 周。作为对照，重复相同操作步骤，但不进行 PMBPAz 处理。
2. 患者每日佩戴义齿约 12 至 14 小时，连续使用 2 周后，用自来水冲洗义齿以去除松散的食物残渣，随后用 0.25% 亚甲蓝显色液染色 1 分钟。
3. 将义齿置于蒸馏水中，使用超声波清洗仪清洗 30 秒，以清除义齿表面存在的染色物质。
4. 将义齿置于蜡基座上，使用白光系统配合数码相机，以 90° 角拍摄图像。拍摄时保持相同的物距、曝光时间和光照强度。从三个不同方向拍摄，以获得黏膜面、右侧及左侧抛光面的图像。
5. 使用图像分析软件对整个义齿表面的染色区域进行计算和定量分析¹⁶。
   1. 从拍摄所得的义齿图像中，使用“磁性套索”工具选取义齿区域。随后调整红色通道，以突出显示义齿图像中的菌斑区域。在义齿区域内，使用“魔棒”工具（容差值为 8）和“相似区域选择”工具选中所有菌斑区域。
   2. 统计每幅图像的总像素数，然后根据这些图像的像素数计算义齿表面被覆盖区域的菌斑百分比指数（菌斑总像素数 / 义齿表面总像素数）。采用方差分析（ANOVA，p <0.05）评估经 PMBPAz 处理与未处理义齿之间染色面积的统计学差异。

结果

PMBPAz 处理可通过一种简单且快速的方法实现 PMMA 表面的 MPC 涂层，并保持 MPC 聚合物的菌斑抑制效果。该操作无需任何专用设备，临床医生可在 2 分钟内于椅旁完成。在遵循方案第 2 步后，对 11 名无牙颌患者的可摘全口义齿进行 PMBPAz 处理，在临床环境中成功实施且未出现明显问题。对照组义齿黏膜面和抛光面的平均菌斑指数分别为 40.7% ± 19.9% 和 28.0% ± 16.8%，而经 PMBPAz 处理的义齿相应数值分别为 17.4% ± 12.0% 和 15.0% ± 9.9%。PMBPAz 对 PMMA 义齿表面的处理可显著抑制义齿菌斑沉积，效果至少持续 2 周（n = 11，p <0.05；图 3A、3B 和 3C）。

讨论

PMBPAz 涂层的作用机制

以简单且稳定的方式将MPC聚合物结合到PMMA表面具有挑战性。本文中，我们使用了一种新型光反应性单体MPAz，其带有苯基叠氮基团，可通过传统的自由基聚合方式与其他单体共聚，形成具有苯基叠氮侧链的聚合物。苯基叠氮基团在紫外光照射下分解生成氮宾基团，后者为高反应活性的自由基，可与烷基发生共价结合。因此，含有MPAz单元的MPC基聚合物可通过紫外光照射固定于多种材料表面。PMBPAz涂层的优点包括反应时间短和反应转化效率高。此外，在适当波长下进行光照射不会对材料表面的本体性质产生显著不良影响^17,18。

PMBPAz 涂层操作步骤

此前，我们报道过通过MPC聚合物接枝技术在PMMA表面形成的表面修饰层具有抗机械应力的能力¹⁹。然而，由于该技术操作复杂，可能难以在临床上应用，因为该过程包含多个步骤且聚合效率较低。此外，该技术需要高度专业化的实验设备，而目前临床环境中尚不具备此类设备¹⁹。

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材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
超声波清洗机	Aiwa Medical Engineering	AU-12C	在对义齿染色前，用蒸馏水清洗
UVP 紫外交联仪 DL-1000	Funakoshi	95-0174-03	使用前进行 2 分钟紫外光照射
Lightbox S 观察箱	Suntec	6542	对染色后的义齿在此箱内进行图像采集
Adobe Photoshop CS6 Extended	Adobe		用于计算和定量分析