フッ素と第四級アンモニウムの併用による歯科用レジン接着剤の抗菌性能の向上

Improving antibacterial performance of dental resin adhesive via co-incorporating fluoride and quaternary ammonium.

抄録

目的:

歯科用レジン接着剤にフッ化ナトリウム（NaF）ナノ粒子と光重合性N,N-ドデシルビニルイミダゾール（DCV）を異なる割合で共添加し，抗菌性を向上させることを目的とした。

OBJECTIVE: Aiming to achieve improved antibacterial performance for dental application, sodium fluoride (NaF) nanoparticles and photopolymerizable N,N-dodecylvinylimidazole (DCV) were co-introduced into the dental resin adhesive at different ratios.

方法:

接着剤の硬化速度，Staphylococcus aureus（S. aureus），Escherichia coli（E. coli）およびBacterial Flora of Human saliva（HSBF）に対する抗菌活性に対するNaFとDCVのそれぞれの影響を総合的に評価した．次に，NaFナノ粒子とDCVの接着性能に対する相乗効果を，フッ化物イオン（F）放出，抗菌活性，親水性，表面電位，細胞毒性および接着強さの観点から検討した．

METHODS: The respective effect of NaF and DCV on adhesive curing kinetic, antibacterial activities against Staphylococcus aureus (S. aureus), Escherichia coli (E. coli), and Bacterial Flora of Human saliva (HSBF) were comprehensively evaluated. Then, the synergistic effects of NaF nanoparticles and DCV on adhesive performance were studied in terms of fluoride ion (F) release, antibacterial activity, hydrophilicity, surface potential, cytotoxicity, and bonding strength.

結果:

DCVモノマーは他の接着剤モノマーとC=C二重変換率に影響を与えることなく重合できたが，DCVの添加量は硬化後の接着剤の親水性，接着強度に影響を与えた。カチオン性第4級アンモニウム基は，NaF/DCV比（1:1，2%）で接着剤のマイナスFのバーストリリースを抑制し，細胞毒性を引き起こすことなく，非接触および接触抗菌活性を長期に渡って達成することが可能であることがわかった。

RESULTS: DCV monomer could polymerize with other adhesive monomers without influencing C = C double conversion rate, while the addition amount of DCV would affect the hydrophilicity and bonding strength of the cured adhesives. The cationic quaternary ammonium group could reduce the burst release of negative F for the adhesive at a NaF/DCV ratio (1:1, 2%), hence achieving both non-contact and contact antibacterial activity in an extended term without causing cytotoxicity.

結論:

NaFナノ粒子とDCVを歯科用レジン接着剤に混合することで，Fの初期バースト放出を遅らせ，放出型抗菌効果を持続させることができる．Fと4級アンモニウム基のイオン的相互作用，およびDCVの接着剤親水性への影響は，同時にFの放出挙動に影響を与える．4級アンモニウムとフッ化物の共添加により，歯科用途における接着剤の抗菌性能は向上する．

CONCLUSION: Mixing NaF nanoparticles and DCV into the dental resin adhesive can slow down the initial burst release of F and prolong the release-type antibacterial effect. The ionic interaction between F and quaternary ammonium groups, as well as, the effect of DCV on adhesive hydrophilicity, simultaneously influence the release behavior of F. Co-incorporation of quanternary ammonium and fluoride improves adhesive's antibacterial performance for dental application.

臨床的意義:

NaFナノ粒子とDCVの両方を歯科用レジン接着剤に組み込むことで、二次う蝕の予防だけでなく、歯科修復のための効率的な戦略を提供できる可能性がある。

CLINICAL SIGNIFICANCE: Incorporating both NaF nanoparticles and DCV into dental resin adhesive could provide an efficient strategy for dental restoration as well as the prevention of secondary caries.