Artykuł metodologiczny

Leczenie polimerem 2-metakryloyloksyetylofosforylcholiny protez całkowitych w celu zahamowania odkładania się płytki nazębnej

DOI:

10.3791/54965

⸱

26 grudnia 2016

 ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Prosthodontics, School of Dentistry, Showa University, 2Department of Materials Engineering, School of Engineering, The University of Tokyo

W tym artykule

Podsumowanie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Zdejmowane protezy z poli(metakrylanu metylu) (PMMA) są podatne na przyleganie bakterii i tworzenie się płytki nazębnej. Zakażenie płytką zębową jest źródłem poważnych powikłań stomatologicznych i medycznych u osób starszych. W artykule przedstawiono nowy protokół leczenia protez PMMA polimerem 2-metakryloyloksyetylofosforylcholiny, poli(MPC-co-BMA-co-MPAz), w celu zahamowania odkładania się płytki nazębnej na protezach PMMA.

Streszczenie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Ruchome protezy wykonane z poli(metakrylanu metylu) (PMMA) są podatne na przyleganie bakterii i tworzenie się płytki nazębnej, co nazywa się płytką nazębną. Zakażenie płytką zębową jest źródłem poważnych powikłań stomatologicznych i medycznych u osób starszych. 2-metakryloyloksyetylofosforylcholina (MPC) jest dobrze znanym materiałem biomedycznym, który wykazuje wyraźną antytrombogenność i kompatybilność tkankową ze względu na wysoką odporność na adsorpcję białek i adhezję komórek. Dlatego sugeruje się, że powłoki polimerowe MPC mogą hamować odkładanie się płytki nazębnej na powierzchni protez z PMMA. Jednak powlekanie polimeru MPC na powierzchni protezy z PMMA jest zabiegiem złożonym, wymagającym specjalistycznego sprzętu, co jest uważane za główną barierę w jej zastosowaniu klinicznym.

Tutaj wprowadzamy nową procedurę leczenia polimerami MPC, która wykorzystuje poli (MPC-co-BMA-co-MPAz) (PMBPAz) w celu zapobiegania odkładaniu się płytki nazębnej na protezach ruchomych. Procedura ta umożliwia powlekanie MPC powierzchni protez z PMMA w prosty i stabilny sposób, który jest odporny na różne obciążenia chemiczne i mechaniczne dzięki warstwie MPC PMBPAz, która jest kowalencyjnie związana z powierzchnią PMMA przez naświetlanie światłem ultrafioletowym. Ponadto zabieg nie wymaga specjalistycznego sprzętu i może być wykonany przez lekarzy w ciągu 2 minut. Zastosowaliśmy tę procedurę w warunkach klinicznych i wykazaliśmy jej przydatność kliniczną i skuteczność w hamowaniu odkładania się płytki nazębnej na protezach ruchomych.

Wprowadzenie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Opieka zdrowotna jamy ustnej odgrywa ważną rolę w zapobieganiu infekcjom oportunistycznym i zachłystowemu zapaleniu płuc u osób starszych wrażliwych fizycznie. Opieka zdrowotna jamy ustnej, polegająca na szczotkowaniu po każdym posiłku, czyszczeniu protez zębowych i profesjonalnej opiece zdrowotnej jamy ustnej, odgrywa istotną rolę w zmniejszaniu częstości występowania takich chorób1-3. W szczególności niewłaściwa higiena jamy ustnej jest silnie związana z zachłystowym zapaleniem płuc u osób starszych wrażliwych fizycznie. Dlatego należy zwrócić większą uwagę na higienę jamy ustnej pacjentów w podeszłym wieku, którzy mają ograniczoną zdolność do samodzielnego czyszczenia protezzębowych 4.

Nawet w krajach rozwiniętych, stosowanie akrylowych, ruchomych protez na bazie żywicy pozostaje najczęstszą opcją leczenia dla bezzębnych pacjentów w podeszłym wieku5. Ze względu na wysoką zdolność wchłaniania wody, mikroporowatą powierzchnię i hydrofobowy charakter, akrylowe podstawy protez wykonane z polimetakrylanu metylu (PMMA) łatwo gromadzą na swojej powierzchni płytkę nazębną, która nazywana jest płytką nazębną.

2-metakryloyloksyetylofosforylcholiny (MPC) są dobrze znanymi biomedycznymi materiałami polimerowymi6, które mają niezwykłą antytrombogenność i kompatybilność tkankową ze względu na ich wysoką odporność na adsorpcję białek i adhezję komórek7-11. Powłoki polimerowe MPC są stosowane w różnych wyrobach medycznych w celu zapobiegania infekcjom12 i sugeruje się, że mogą zapobiegać gromadzeniu się płytki nazębnej na powierzchniach protez z PMMA13. Wyzwaniem w klinicznym zastosowaniu polimerów MPC do protez z PMMA jest niezawodne związanie ich z powierzchniami PMMA w prosty i stabilny sposób. Wcześniej donoszono, że polimery MPC są stabilnie związane z powierzchniami PMMA za pomocą techniki szczepienia i mają potencjał do hamowania gromadzenia się płytki nazębnej. Jednak technika szczepienia nie jest prosta i wymaga specjalistycznego sprzętu, co sprawia, że jej zastosowanie kliniczne jest trudne. W tym miejscu opisujemy nową procedurę powlekania MPC, która wykorzystuje fotoreaktywne polimery fosfolipidowe - w szczególności fotoreaktywną pochodną metakrylanu, 2-metakryloyloksyetylo-4-azydobenzoesan (MPAz) - syntetyzowaną w celu uzyskania różnych modyfikacji powierzchni różnych rodzajów materiałów. MPAz poddano kopolimeryzacji z polimerami MPC i metakrylanem n-butylu (BMA) w celu uzyskania poli (MPC-co-BMA-co-MPAz) (PMBPAz). PMBPAz może kowalencyjnie wiązać się z powierzchniami protez z PMMA poprzez aktywację grup azydkowych w MPAz pod wpływem promieniowania ultrafioletowego (UV)14. Zabieg nie wymaga specjalistycznego sprzętu i może być wykonany przez lekarzy w ciągu 2 minut. Zastosowaliśmy tę procedurę również w warunkach klinicznych i wykazaliśmy jej przydatność kliniczną i skuteczność w hamowaniu odkładania się płytki nazębnej na protezach ruchomych.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Protokół

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. Przygotowanie roztworu PMBPAz (Rysunek 1)

  1. Synteza MPC zgodnie z wcześniej opisaną procedurą przemysłową15.
  2. Zsyntetyzuj fotoreaktywny polimer MPC PMBPAz przy użyciu konwencjonalnej polimeryzacji rodnikowej MPC, BMA i MPAz w etanolu, jak opisano wcześniej14.
    UWAGA: PMBPAz powinien zawierać odpowiednio 60%, 30% i 10% (mol%) wyżej wymienionych jednostek monomeru. Przed użyciem należy schłodzić PMBPAz rozpuszczony w etanolu, aby przygotować 0,5% wag.
  3. Przed obróbką powierzchni PMMA należy odstawić roztwór etanolu PMBPAz na 30 minut w temperaturze pokojowej.

figure-protocol-1
Rysunek 1. Chemiczny wzór strukturalny fotoreaktywnego polimeru MPC PMBPAz. PMBPAz został zbudowany przy użyciu jednostki MPC, jednostki BMA i jednostki MPAz. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

2. Leczenie protezy całkowitej z PMMA metodą PMBAz (Rysunek 2)

  1. Protezę należy czyścić mechanicznie przez 3 minuty za pomocą szczoteczki do protez zębowych.
  2. Chemicznie czyścić protezę przez 5 minut w ultradźwiękowym sonikatorze do kąpieli z dodatkiem środka do czyszczenia protez zębowego zawierającego 2,0% podchlorynu sodu i w następujących warunkach sonikacji: częstotliwość, 50/60 Hz; liczba faz, 1φ; i częstotliwość oscylacji, 28 kHz.
  3. Przed wykonaniem modyfikacji powierzchni za pomocą PMBPAz należy umyć powierzchnię protezy przez zanurzenie w etanolu. Po umyciu za pomocą etanolu należy pozostawić powierzchnię protezy do wyschnięcia, ponieważ etanol jest związkiem lotnym.
  4. Nanieść 1 ml roztworu etanolu PMBPAz bezpośrednio na całą powierzchnię protezy za pomocą aplikatora w kształcie pędzelka. Następnie należy utrzymywać protezę w temperaturze pokojowej i ciśnieniu atmosferycznym przez 10 minut, aby rozpuszczalnik mógł odparować w atmosferze pary etanolu. Pozostaw do wyschnięcia. Powtórz te kroki dwukrotnie.
  5. Naświetlać powierzchnię protezy światłem UV przez 2 minuty (przy 254 nm).
  6. Przed użyciem zanurz protezę nasączoną PMBPAz w wodzie destylowanej na 5 minut.

figure-protocol-2
Rysunek 2. Wykonanie powierzchni modyfikowanej przy użyciu fotoreaktywnego polimeru MPC PMBPAz. Polimer PMBPAz może kowalencyjnie wiązać się z PMMA poprzez zastosowanie promieniowania UV. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

3. Ocena osadzania się płytki nazębnej

  1. Protezę leczoną metodą PMBPAz należy stosować w domu przez 2 tygodnie. Jako kontrolę powtórzyć tę samą procedurę, wyłączając leczenie PMBPAz.
  2. Po użytkowaniu protezy przez 2 tygodnie (około 12 do 14 godzin dziennie) należy ją spłukać wodą z kranu, aby usunąć wszelkie luźne resztki jedzenia, a następnie zabarwić ją 0,25% roztworem wyważającym błękit metylenowy przez 1 minutę.
  3. Wszelkie plamy znajdujące się na powierzchni protezy należy oczyścić z wody destylowanej za pomocą ultradźwiękowego sonografu do kąpieli przez 30 sekund.
  4. Rejestruj obrazy pod kątem 90° na gnieździe woskowym za pomocą aparatu cyfrowego, korzystając z systemu światła białego. Rób zdjęcia z tą samą odległością ogniskowej obiektu, czasem naświetlania i intensywnością oświetlenia. Przechwytuj obrazy z 3 różnych kierunków, aby uzyskać obrazy powierzchni polerowanych śluzówkowych, prawych i lewych.
  5. Oblicz przebarwiony obszar i określ go ilościowo za pomocą oprogramowania do analizy obrazu dla całej powierzchni protezy16.
    1. Wybierz obszar protezy za pomocą narzędzia "lasso magnetyczne" z przechwyconego obrazu protezy. Następnie zmień kanał w kolorze czerwonym, aby podświetlić obszar płytki nazębnej na obrazie obszaru protezy. Zaznacz wszystkie obszary płytki nazębnej za pomocą narzędzia "magiczna różdżka" (poziom tolerancji 8) i narzędzia "wybierz podobne" z obszaru protezy.
    2. Policz łączną liczbę pikseli dla każdego obrazu. Następnie oblicz procentowy wskaźnik płytki nazębnej obszaru pokrytego protezą na podstawie liczby pikseli na tych obrazach (całkowita liczba pikseli płytki nazębnej/całkowita powierzchnia protezy w pikselach). Oceń różnice statystyczne między przebarwionymi obszarami na protezach protez leczonych i nieleczonych metodą PMBPAz (ANOVA, p <0,05).

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Wyniki

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Zabieg PMBPAz umożliwia powlekanie powierzchni PMMA MPC za pomocą prostej i krótkiej metody oraz utrzymuje efekt hamowania płytki nazębnej polimeru MPC. Zabieg ten nie wymaga specjalistycznego sprzętu i może być wykonywany przez lekarzy w gabinecie w ciągu 2 minut. Zgodnie z Krokiem 2 Protokołu, leczenie metodą PMBPAz ruchomych protez całkowitych u 11 pacjentów z bezzębiem zostało z powodzeniem przeprowadzone w warunkach klinicznych bez żadnych istotnych problemów. Średnie procentowe wska...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Dyskusja

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Mechanizm powłoki PMBPAz

Wiązanie polimerów MPC z powierzchnią PMMA w prosty i stabilny sposób jest wyzwaniem. W tym przypadku użyliśmy nowego fotoreaktywnego monomeru zawierającego grupę fenylazydową, MPAz, która polimeryzuje z innymi monomerami w konwencjonalnej procedurze polimeryzacji wolnorodnikowej, w wyniku czego powstaje polimer z łańcuchami bocznymi fenylazydu. Grupy fenylazydowe są rozkładane przez promieniowanie UV w celu utworzenia grup nitrenowych, które są wysoce reaktywnymi grupami...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Oświadczenia

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Nie mamy żadnych ujawnień ani wsparcia finansowego.

Podziękowania

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Autorzy pragną podziękować wszystkim uczestnikom, dentystom i asystentom za ich udział w tym badaniu. Serdecznie dziękujemy profesorowi Hirotaka Kuwata i adiunktowi Hirobumi Morisaki z Wydziału Mikrobiologii i Immunologii Jamy Ustnej Showa University School of Dentistry za ich wsparcie.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
Myjka ultradźwiękowaAiwa Medical EngineeringAU-12CWyczyść w wodzie destylowanej przed zabarwieniem protezy
UVP UV Crosslinker DL-1000Funakoshi95-0174-03Naświetlanie światłem UV przez 2 min przed użyciem
Lightbox SSuntec6542przechwytywanie w tym pudełku po zabarwieniu protezy
Adobe Photoshop CS6 ExtendedAdobeCalucurate i Określenia

Bibliografia

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Watando, A., et al. Daily oral care and cough reflex sensitivity in elderly nursing home patients. Chest. 126, 1066-1070 (2004).
  2. Bassim, C. W., Gibson, G., Ward, T., Paphides, B. M., DeNucci, D. J. Modification of the risk of mortality from pneumonia with oral hygiene care. J. Am. Geriatr. Soc. 56, 1601-1607 (2008).
  3. Ishikawa, A., Yoneyama, T., Hirota, K., Miyake, Y., Miyatake, K. Professional oral health care reduces the number of oropharyngeal bacteria. J. Dent. Res. 87, 594-598 (2008).
  4. Hosokawa, R. Prosthodontic interventions for special-needs patients. J Prosthodont Res. 58, 69-70 (2014).
  5. Parvizi, A., Lindquist, T., Schneider, R., Williamson, D., Boyer, D., Dawson, D. V. Comparison of the dimensional accuracy of injection-molded denture base materials to that of conventional pressure-pack acrylic resin. J. Prosthodont. 13, 83-89 (2004).
  6. Ishihara, K., Ueda, T., Nakabayashi, N. Preparation of phospholipid polylmers and their properties as polymer hydrogel membranes. Polym. J. 22, 355-360 (1990).
  7. Ishihara, K., Aragaki, R., Ueda, T., Watenabe, A., Nakabayashi, N. Reduced thrombogenicity of polymers having phospholipid polar groups. J. Biomed. Mater. Res. 24 (8), 1069-1077 (1990).
  8. Ishihara, K., Ziats, N. P., Tierney, B. P., Nakabayashi, N., Anderson, J. M. Protein adsorption from human plasma is reduced on phospholipid polymers. J. Biomed. Mater. Res. 25 (11), 1397-1407 (1991).
  9. Ishihara, K., Nomura, H., Mihara, T., Kurita, K., Iwasaki, Y., Nakabayashi, N. Why do phospholipid polymers reduce protein adsorption?. J. Biomed. Mater. Res. 39 (2), 323-330 (1998).
  10. Ishihara, K. Bioinspired phospholipid polymer biomaterials for making high performance artificial organs. Sci. Technol. Adv. Mater. 1 (3), 131-138 (2000).
  11. Iwasaki, Y., Ishihara, K. Cell membrane-inspired phospholipid polymers for developing medical devices with excellent biointerfaces. Sci. Technol. Adv. Mater. 13 (6), 064101 (10pp)(2012).
  12. Zhang, N., Chen, C., Melo, M. A., et al. A novel protein-repellent dental composite containing 2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine. Int J Oral Sci. 7, 103-109 (2015).
  13. Hirota, K., Yumoto, H., Miyamoto, K., et al. MPC-polymer reduces adherence and biofilm formation by oral bacteria. J Dent Res. 90, 900-905 (2011).
  14. Fukazawa, K., Ishihara, K. Synthesis of photoreactive phospholipid polymers for use in versatile surface modification of various materials to obtain extreme wettability. ACS Appl. Mater. Interfaces. 5 (15), 6832-6836 (2013).
  15. Ishihara, K., Ueda, T., Nakabayashi, N. Preparation of phospholipid polymers and their properties as polymer hydrogel membranes. Polym. J. 22 (5), 355-360 (1990).
  16. Coulthwaite, L., Verran, J. Evaluation of in vivo denture plaque assessment methods. Br Dent J. 207 (E12), 282-283 (2009).
  17. He, D., Susanto, H., Ulbricht, M. Photo-irradiation for preparation, modification and stimulation of polymeric membranes. Prog Polym Sci. 34, 62-98 (2009).
  18. Nakayama, Y. Surface macromolecular architectural designs using photo-graft copolymerization based on photochemistry of benzyl N,N-diethyldithiocarbamate. Macromolecules. 29, 8622-8630 (1996).
  19. Takahashi, N., Iwasa, F., Inoue, Y., Morisaki, H., Ishihara, K., Baba, K. Evaluation of the durability and antiadhesive action of 2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine grafting on an acrylic resin denture base. J. Prosthet. Dent. 112 (2), 194-203 (2014).

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Przedruki i uprawnienia

Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE

Poproś o pozwolenie

Tagi

Pow oka polimerowa MPCpowierzchnia protezy z PMMAna wietlanie wiat em UVatmosfera opar w etanolubarwienie b kitem metylenowymoprogramowanie do analizy obrazumyjka ultrad wi kowaobrazowanie cyfrow kamerkwantyfikacja powierzchni p ytki naz bnej

Powiązane artykuły