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

Podsumowanie

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

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

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 chorób^1-3. 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 protez^{zębowych 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 komórek^7-11. 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.

Protokół

1. Przygotowanie roztworu PMBPAz (Rysunek 1)

1. Zsyntetyzuj MPC zgodnie z wcześniej opisaną procedurą przemysłową¹⁵.
2. Zsyntetyzuj fotoreaktywny polimer MPC, PMBPAz, stosując konwencjonalną polimeryzację rodnikową MPC, BMA i MPAz w etanolu, zgodnie z wcześniejszym opisem¹⁴.
   UWAGA: PMBPAz powinien zawierać odpowiednio 60%, 30% i 10% (mol %) wspomnianych jednostek monomerowych. Przed użyciem schłodź PMBPAz rozpuszczony w etanolu, aby przygotować roztwór o stężeniu 0,5 wt%.
3. Przed obróbką powierzchni PMMA pozostaw etanolowy roztwór PMBPAz na 30 min w temperaturze pokojowej.

Rysunek 1. Wzór strukturalny fotoreaktywnego polimeru MPC o nazwie PMBPAz. PMBPAz został zbudowany z jednostki MPC, jednostki BMA oraz jednostki MPAz. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.

2. Obróbka kompletnej protezy PMMA za pomocą PMBPAz (Rysunek 2)

1. Oczyścić mechanicznie protezę przez 3 min za pomocą szczoteczki do protez.
2. Oczyścić chemicznie protezę przez 5 min w myjce ultradźwiękowej z użyciem środka do czyszczenia protez zawierającego 2,0% podchlorynu sodu, stosując następujące parametry sonikacji: częstotliwość 50/60 Hz, liczba faz 1φ oraz częstotliwość oscylacji 28 kHz.
3. Przed przeprowadzeniem modyfikacji powierzchni za pomocą PMBPAz, opłukać powierzchnię protezy poprzez zanurzenie w etanolu. Po płukaniu w etanolu pozostawić powierzchnię protezy do samoistnego wyschnięcia, ponieważ etanol jest związkiem lotnym.
4. Nanieść 1 ml roztworu PMBPAz w etanolu bezpośrednio na całą powierzchnię protezy za pomocą aplikatora z pędzelkiem. Następnie pozostawić protezę w temperaturze pokojowej i pod ciśnieniem atmosferycznym przez 10 min, aby rozpuszczalnik odparował w atmosferze oparów etanolu. Pozostawić do wyschnięcia. Powtórzyć te kroki dwukrotnie.
5. Naświetlać powierzchnię protezy światłem UV przez 2 min (przy 254 nm).
6. Przed użyciem zanurzyć protezę traktowaną PMBPAz w wodzie destylowanej na 5 min.

Rycina 2. Wytwarzanie powierzchni zmodyfikowanej za pomocą fotoreaktywnego polimeru MPC, PMBPAz. Polimer PMBPAz może wiązać się kowalencyjnie z PMMA pod wpływem naświetlania UV. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.

3. Ocena osadzania się płytki na protezach

1. Stosować protezę traktowaną PMBPAz w domu przez 2 tygodnie. W ramach kontroli powtórzyć tę samą procedurę, z pominięciem traktowania PMBPAz.
2. Po 2 tygodniach użytkowania protezy przez pacjenta (około 12 do 14 h dziennie), wypłukać ją wodą z kranu, aby usunąć luźne cząsteczki pokarmu, a następnie zabarwić roztworem ujawniającym błękit metylenowy 0,25% przez 1 min.
3. Usunąć wszelkie zabarwienia obecne na powierzchni protezy w wodzie destylowanej, używając myjki ultradźwiękowej przez 30 s.
4. Wykonać zdjęcia pod kątem 90° na podkładzie woskowym za pomocą aparatu cyfrowego z systemem białego światła. Zdjęcia należy wykonać przy tej samej odległości ogniskowej obiektu, czasie naświetlania i natężeniu oświetlenia. Wykonać zdjęcia z 3 różnych kierunków, aby uzyskać obrazy powierzchni śluzówkowej oraz prawego i lewego polerowanego obszaru powierzchni.
5. Obliczyć powierzchnię zabarwioną i określić jej ilość dla całej powierzchni protezy za pomocą oprogramowania do analizy obrazu¹⁶.
   1. Wybrać obszar protezy za pomocą narzędzia „magnetyczne lasso” z wykonanego zdjęcia protezy. Następnie zmienić kanał koloru czerwonego, aby wyróżnić obszar płytki z obrazu obszaru protezy. Wybrać wszystkie obszary płytki za pomocą narzędzia „czarodziejska różdżka” (poziom tolerancji 8) oraz narzędzia „wybierz podobne” z obszaru protezy.
   2. Zliczyć całkowitą liczbę pikseli dla każdego obrazu. Następnie obliczyć procentowy indeks płytki w odniesieniu do obszaru pokrytego na protezie na podstawie liczby pikseli z tych obrazów (całkowita liczba pikseli płytki/całkowita liczba pikseli powierzchni protezy). Oceń różnice statystyczne między obszarami zabarwionymi na protezach traktowanych PMBPAz i nietraktowanych (ANOVA, p <0,05).

Wyniki

Obróbka PMBPAz umożliwia powlekanie powierzchni PMMA polimerem MPC za pomocą prostej i krótkiej metody, zachowując przy tym efekt hamowania osadzania się płytki bakteryjnej charakterystyczny dla polimeru MPC. Procedura ta nie wymaga specjalistycznego sprzętu i może być wykonana przez klinicystów przy fotelu stomatologicznym w ciągu 2 min. Zgodnie z krokiem 2 protokołu, obróbka PMBPAz ruchomych protez całkowitych u 11 pacjentów bezzębnych została pomyślnie przeprowadzona w warunkach klinic...

Dyskusja

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...

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule

Nazwa	Firma	Numer katalogowy	Komentarze
Myjka ultradźwiękowa	Aiwa Medical Engineering	AU-12C	Wyczyść w wodzie destylowanej przed zabarwieniem protezy
UVP UV Crosslinker DL-1000	Funakoshi	95-0174-03	Naświetlanie światłem UV przez 2 min przed użyciem
Lightbox S	Suntec	6542	przechwytywanie w tym pudełku po zabarwieniu protezy
Adobe Photoshop CS6 Extended	Adobe		Calucurate i Określenia