Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Medicine

2-Methacryloyloxyethyl phosphorylcholin Polymer Behandling af Complete Tandproteser at hæmme Denture Plaque Deposition

doi: 10.3791/54965 Published: December 26, 2016

Introduction

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Mundhygiejne spiller en vigtig rolle i forebyggelsen af ​​opportunistiske infektioner og aspiration lungebetændelse i fysisk sårbare ældre. Oral sundhedspleje, som består af børstning efter hvert måltid, rengøring proteser, og modtage professionel mundhygiejne pleje, spiller en afgørende rolle i at reducere forekomsten af sådanne sygdomme 1-3. Især er dårlig mundhygiejne stærkt forbundet med aspirationspneumoni i fysisk sårbare ældre. Derfor bør der lægges mere vægt på den mundtlige sundhedspleje af ældre patienter, som har begrænset evne til at rense deres tandproteser selv 4.

Selv i de udviklede lande, brugen af akryl, harpiks-baserede aftagelige tandproteser fortsat den mest almindelige behandlingsmulighed for tandløse ældre patienter 5. I betragtning af deres høje vandbindingsevne, mikroporøs overflade, og hydrofob karakter, akryl protese baser konstrueret af polymethylmethacrylat (PMMA) let ophobes plak på deres overflader, som kaldes protese plak.

2-Methacryloyloxyethyl phosphorylcholin (MPC) polymerer er velkendte biomedicinske polymere materialer 6, der har bemærkelsesværdig antithrombogenicity og vævskompatibilitet grund af deres høje modstandsdygtighed over for proteinadsorption og celleadhæsion 7-11. MPC polymer belægninger er blevet anvendt i forskellige medicinske udstyr for at forhindre infektion 12 og har været foreslået at have potentiale til at forhindre protese plak ophobning på PMMA tandproteser overflader 13. Udfordringen i den kliniske anvendelse af MPC polymerer til PMMA tandproteser, er at pålideligt binde dem til PMMA overflader på en enkel og stabil måde. Tidligere blev rapporteret MPC polymerer, der skal stabilt bundet til PMMA overflader ved en podning teknik og at have potentiale til at hæmme plak akkumulation. Imidlertid podning teknik ikke enkel og kræver specialiseret udstyr, whilm gør sin kliniske anvendelse udfordrende. Her beskriver vi en ny MPC coating procedure, der udnytter fotoreaktive phospholipid polymerer-specifikt, en fotoreaktiv methacrylat derivat, 2-methacryloyloxyethyl-4-azidobenzoat (MPAz) -synthesized at udføre en række forskellige overflademodifikationer af forskellige typer af materialer. MPAz blev co-polymeriseret med MPC polymerer og n-butylmethacrylat (BMA), hvilket gav poly (MPC- co -BMA- co -MPAz) (PMBPAz). PMBPAz kan binde kovalent til overfladerne af PMMA tandproteser via aktivering af azidet grupper i MPAz under ultraviolet (UV) lysbestråling 14. Proceduren kræver ikke nogen specialiseret udstyr og kan afsluttes af klinikere inden for 2 min. Vi anvendte også denne procedure i en klinisk og demonstreret sin kliniske anvendelighed og effektivitet til at hæmme plak deposition på aftagelige tandproteser.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

1. Fremstilling af PMBPAz Solution (figur 1)

  1. Syntetisere MPC efter en tidligere rapporteret industriel procedure 15.
  2. Syntetisere fotoreaktive MPC polymeren PMBPAz anvendelse af konventionel radikal polymerisation af MPC, BMA, og MPAz i ethanol, som tidligere beskrevet 14.
    BEMÆRK: PMBPAz bør indeholde 60%, 30% og 10% (mol-%) af de førnævnte monomerenheder hhv. Afkøles PMBPAz opløst i ethanol for at fremstille en 0,5 vægt-% opløsning før brug.
  3. Før behandling af PMMA overflade, tillader PMBPAz ethanol opløsning stå i 30 minutter ved stuetemperatur.

figur 1
Figur 1. Kemisk strukturformel af fotoreaktive MPC-polymer PMBPAz. PMBPAz blev konstrueret under anvendelse af en MPC enhed, en BMA enhed, og en MPAz enhed./ftp_upload/54965/54965fig1large.jpg "target =" _ blank "> Klik her for at se en større version af dette tal.

2. PMBPAz Behandling af en komplet PMMA Protese (figur 2)

  1. Mekanisk rense tandprotesen i 3 minutter under anvendelse af en protese børste.
  2. Kemisk rense tandprotesen i 5 minutter i et ultralydsbad sonikator med en protese renere herunder 2,0% natriumhypochlorit og på følgende lydbehandling betingelser: frekvens, 50/60 Hz; fase nummer, 1φ; og oscillerende frekvens, 28 kHz.
  3. Inden du udfører overfladebehandling med PMBPAz vaskes protesen overfladen ved nedsænkning i ethanol. Efter ethanol vask, lad protesen overfladen tørre af sig selv, som ethanol er en flygtig forbindelse.
  4. Påfør 1 ml PMBPAz ethanolopløsning direkte til hele overfladen af ​​protesen med en børste applikator. Efterfølgende holde tandprotesen ved stuetemperatur og atmosfærisk tryk i 10 minutter for at tillade opløsningsmidlet at fordampe in en ethanoldamp atmosfære. Lad det tørre. Gentag disse trin to gange.
  5. Bestråle protesen overflade med UV-lys i 2 minutter (ved 254 nm).
  6. Nedsænkes PMBPAz-behandlede protese i destilleret vand i 5 minutter før brug.

Figur 2
Figur 2. Fremstilling af en overflade modificeret ved hjælp af den fotoreaktive MPC-polymer PMBPAz. Den PMBPAz Polymeren kan covalent binde til PMMA ved at anvende UV-bestråling. Klik her for at se en større version af dette tal.

3. Evaluering af Denture Plaque Deposition

  1. Brug PMBPAz-behandlede protese hjemme i 2 uger. Som kontrol gentages samme procedure, bortset fra behandling med PMBPAz.
  2. Efter en patient har anvendt tandprotesen i 2 uger (anvendes About 12 til 14 timer om dagen), skyl den med vand fra hanen for at fjerne eventuelle løse madrester, og derefter pletten med en 0,25% methylenblåt afslørende løsning til 1 min.
  3. Rengøre pletter stede på protesen overflade i destilleret vand under anvendelse af et ultralydbad sonikator i 30 sek.
  4. Tage billeder på en 90 ° vinkel på en voks sæde med et digitalt kamera ved hjælp af en hvid-lys system. Tag billeder med samme brændvidde objekt afstand, eksponeringstid, og intensiteten af ​​belysning. Tag billeder fra 3 forskellige retninger for at få slimhinde, højre, og venstre blank overflade billeder.
  5. Beregn de farvede område og kvantificere det ved hjælp af et billede analyse software til hele protesen overflade 16.
    1. Vælg protesen område ved hjælp af "magnetiske lasso" værktøj fra erobrede protesen billedet. Efterfølgende ændre den rød-farvede kanal for at fremhæve plak område fra protese området billedet. Vælg alle plak områder ved hjælp af "tryllestav" værktøj (tolerance level 8) og "vælg lignende" værktøj fra protesen område.
    2. Tæl det samlede antal pixels for hvert billede. Derefter beregnes den procentvise plaque indeks af området dækket på protesen fra pixel optælling af disse billeder (samlede plaque pixels / total protese overflade pixels). Evaluere de statistiske forskelle mellem de farvede områder på PMBPAz-behandlede og ubehandlede tandproteser (ANOVA, p <0,05).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

PMBPAz behandling muliggør MPC coating af PMMA overflader gennem en enkel og kort fremgangsmåde og fastholder plakken hæmning virkning af MPC polymer. Denne procedure kræver ikke nogen specialiseret udstyr og kan udføres stol-side af klinikere inden for 2 min. Efter protokol trin 2 blev PMBPAz behandling af aftagelige komplette tandproteser fra 11 tandløse patienter med succes gennemført i et klinisk miljø uden væsentlige problemer. De gennemsnitlige procentvise plaque indekser på de mukøse og polerede overflader af kontrol proteser var 40,7% ± 19,9% og 28,0% ± 16,8%, hvorimod de af PMBPAz-behandlede tandproteser var 17,4% ± 12,0% og 15,0% ± 9,9%, henholdsvis. Den PMBPAz behandling af PMMA protese overflader inhiberede signifikant aflejring af protese plak i mindst 2 uger (n = 11, p <0,05, figur 3A, 3B og 3C). Figur 3A
Figur 3. Vurdering af plak deposition på maxillary komplette tandproteser efter brug hos patienter i 2 uger. (A) Det samlede protese areal på slimhindeoverfladen efter farvning og digitalisering (venstre: ubehandlet, højre: PMBPAz-behandlet) og plaqueområdet af slimhindeoverfladen efter selektion. Visuel inspektion af protese billeder viste, at den farvede plaque blev koncentreret i områder svarende til de mucosale overflader af alveolarkammen og at de farvede plaque områder var konsekvent og markant nedsat ved PMBPAz behandling. (B) Samlet protese areal af de polerede overflader efter farvning og digitalisering (venstre: ubehandlet, højre: PMBPAz-behandlet) og plaque areal af de polerede overflader efter valget. Visuel inspektion af protese billeder afslørede, at den farvede Plakue blev koncentreret i de områder, der svarer til de interdentale papilla regioner af de polerede overflader, og at de farvede plak områder var konsekvent og markant nedsat af PMBPAz behandling. (C) De gennemsnitlige procentvise plaque pixels på den mucosale og polerede overflader af ubehandlede og PMBPAz-behandlede tandproteser. Den PMBPAz behandling af den mucosale og polerede overflader inhiberede signifikant aflejring af protese plak. Dataene viser middelværdien ± standardafvigelse. (N = 11, p <0,05). Klik her for at se en større version af dette tal.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Mekanisme af PMBPAz Coating

Det er udfordrende at binde MPC polymerer til en PMMA overflade på en enkel og stabil måde. Her anvendte vi en ny fotoreaktiv monomer der bærer en phenylazide gruppe, MPAz, som polymeriserer med andre monomerer via konventionelle polymerisation procedure frit radikal, hvilket resulterer i en polymer med phenylazide sidekæder. De phenylazide grupper nedbrydes af UV-bestråling til dannelse nitrene grupper, som er meget reaktive radikale grupper, som kovalent kan binde til alkylgrupper. Således kan MPC-baserede polymerer indeholdende MPAz enheder bindes til overfladerne af forskellige materialer ved UV-bestråling. Fordelene ved PMBPAz belægning omfatte en kort reaktionstid og effektiv reaktion konvertering. Hertil kommer, at fotobestråling ikke har nogen væsentlige negative virkninger på bulk egenskaber ved overfladen af materialer, når de anvendes i passende bølgelængder 17,18.

PMBPAz Coating Proprocedure

Tidligere rapporterede vi, at overfladen modifikation dannet på en PMMA overflade af MPC-polymer podning teknik var resistent over for mekanisk belastning 19. Imidlertid kan den kliniske anvendelse af denne teknik ikke være mulig på grund af deres tekniske kompleksitet fordi proceduren omfatter flere trin, og polymerisationen effektivitet er lav. Desuden kræver højt specialiseret eksperimentelt udstyr, som er på lager i kliniske omgivelser 19.

På denne baggrund som et effektivt alternativ, den PMBPAz belægning procedure kun nødvendig protesen skal males og udsat, og kan således være afsluttet inden for 2 min i et klinisk miljø. Den eneste nødvendige yderligere materiale er en UV-bestråling enhed, som er let at betjene og er også billig. Disse kendetegn ved den procedure PMBPAz behandling beskrevet i dette dokument giver mulighed for lettere anvendelse af MPC coating i kliniske omgivelser.

Effektivitet

Dental plak, som klæber til tandproteser overflader, blev visualiseret ved farvning med methylenblåt. Den ujævne overfladearealet af en protese, der ikke er poleret, er tilbøjelig til protese plakakkumulering; sådanne overflader er svært for patienterne at rense grundigt, hvilket fremgår af farvningen af tandprotesen overflade (figur 3). Imidlertid PMBPAz behandling af PMMA protese overflader kontrollerede dannelsen af ​​biofilm efter klinisk brug i 2 uger. Dette antyder, at MPC coating metode indføres i denne undersøgelse er holdbart og modstandsdygtigt over den kliniske brug af tandproteser i mindst 2 uger.

Konklusion og Dvælende Spørgsmål

Den i dette papir til PMBPAz behandling af PMMA protese overflader protokol er gennemførlig i klinisk sammenhæng og effektivt inhiberer protese plaque deposition. Derfor har den Potential at forbedre protese hygiejnen hos ældre. Denne metode har en klar fordel i forhold til konventionelle protese rengøringsprocedurer, fordi det har til formål at forhindre protese plak akkumulation. Generelt er et flertal af strategier til forbedring protese hygiejne i forbindelse med teknisk kompleksitet, fordi de fat fjernelse af plak allerede levet op til tandproteser overflader ved brug af mekanisk børstning sammen med protese rengøringsmidler. Den nuværende metode kunne være særligt nyttige i langsigtede sundhedsfaciliteter og for personer, der ikke er i stand til at tage sig af deres proteser, såsom dem, der lider af post-takts hemiparese.

Vi anvendes to gange PMBPAz-ethanol opløsning direkte til tandproteser overflader ved hjælp af en børste applikator og derefter bestrålet overfladerne med UV-lys i 2 minutter. I fremtiden har brug for denne protokol, der skal revurderes til at identificere de optimale betingelser, der maksimerer virkningen af ​​PMBPAz behandling. Efterfølgende den optimale wbør også bestemmes avelength af UV-bestråling, behandlingsperioden, og fremgangsmåden til coating af proteser med MPC opløsning. I denne undersøgelse fandt vi, at virkningerne af PMBPAz behandling varede i mindst 2 uger, men blev ikke foretaget langsigtede observationer, som bør indgå i fremtidige studier.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Vi har ingen oplysninger eller økonomisk støtte.

Acknowledgments

Forfatterne vil gerne takke alle de deltagere, tandlæger og assistenter for deres deltagelse i denne undersøgelse. Vi oprigtigt takke professor Hirotaka Kuwata og adjunkt Hirobumi Morisaki, Afdeling for Oral Mikrobiologi og Immunologi, Showa University School of Dentistry, for deres støtte.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Ultrasonic Cleaner Aiwa Medical Engineering AU-12C Clean in distilled water before stain the denture
UVP UV Crosslinker DL-1000 Funakoshi 95-0174-03 UV light irradiation for 2 min before use
Lightbox S Suntec 6542 capturing in this box after stain the denture
Adobe Photoshop CS6 Extended Adobe Calucurate and quantify

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  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).
2-Methacryloyloxyethyl phosphorylcholin Polymer Behandling af Complete Tandproteser at hæmme Denture Plaque Deposition
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Ikeya, K., Fukunishi, M., Iwasa, F., Inoue, Y., Ishihara, K., Baba, K. 2-Methacryloyloxyethyl Phosphorylcholine Polymer Treatment of Complete Dentures to Inhibit Denture Plaque Deposition. J. Vis. Exp. (118), e54965, doi:10.3791/54965 (2016).More

Ikeya, K., Fukunishi, M., Iwasa, F., Inoue, Y., Ishihara, K., Baba, K. 2-Methacryloyloxyethyl Phosphorylcholine Polymer Treatment of Complete Dentures to Inhibit Denture Plaque Deposition. J. Vis. Exp. (118), e54965, doi:10.3791/54965 (2016).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter