PEI静電結合による抗菌性低欠陥ハイブリッド層の構築により、象牙質結合を促進する

Construction of an antibacterial low-defect hybrid layer by facile PEI electrostatic assembly promotes dentin bonding.

抄録

象牙質接着は、組織と生体材料の接着の中で最も一般的なヒトの組織修復形態であり、世界中の何十億人もの人々の口腔の健康に関係している。しかし、脱灰象牙質マトリックス（DDM）への接着剤の浸透が不十分なため、常にハイブリッド層と呼ばれる接着界面に多数の欠陥が生じ、細菌による二次歯科疾患が多発し、接着が5年以上持続するのは50％以下と言われています。したがって、耐久性に関する問題を解決するために、抗菌性のある低欠陥のハイブリッド層を構築することが緊急かつ重要である。まず、高アニオン性非コラーゲン性タンパク質（NCP）の水和によって形成されたハイドロゲル状の表面を持つDDMをテンプレートとして、ポリエチレンイミン（PEI）を静電的に集合させます。PEI/NCPの安定した抗菌性高分子電解質複合体の形成により、NCPの水和能が急速に消失し、各種接着剤の浸透性が大幅に改善される。同時に、組み立て時のPEIとPEIで組み立てられたDDMは、DDM上のバイオフィルムを直接破壊することができます。その結果、長期間の抗菌性と低欠陥性のハイブリッド層の形成に成功し、接着効果を大幅に向上させることができました。これにより、細菌性歯科疾患の臨床的治療や歯牙修復修復効果の向上、二次的歯科疾患の予防に貢献し、歯科臨床における意義や他の組織-生体材料接着のための知見を提供します。

Dentin bonding is the most common form of human tissue repair among tissue-biomaterial adhesions, concerning billions of people's oral health worldwide. However, insufficient adhesive infiltration in the demineralized dentin matrix (DDM) always produces numerous defects in the bonding interface termed the hybrid layer, which causes high levels of bacteria-related secondary dental diseases, and less than 50% of the bonding lasts more than 5 years. Therefore, it is urgent and vital to construct an antibacterial low-defect hybrid layer to solve the durability-related problems. A DDM with a hydrogel-like surface formed by the hydration of highly-anionic non-collagenous proteins (NCPs) is firstly used as a template to electrostatically assemble polyethyleneimine (PEI). The formation of a stable antibacterial polyelectrolyte complex of PEI/NCPs rapidly eliminates NCP hydration capacity and significantly improves the infiltration of various adhesives. Simultaneously, both the PEI during the assembly and the PEI-assembled DDM can directly destroy a biofilm of on the DDM. Consequently, a long-term antibacterial and low-defect hybrid layer is successfully created, which greatly improves the bonding effectiveness. This helps to improve the clinical treatment of bacteria-based dental diseases and the tooth-restoration repair effect and prevent secondary dental diseases, having significance in clinical dentistry and providing insights for other tissue-biomaterial adhesions.