機能化酸化グラフェンナノシートの添加がアクリル樹脂の物理的、機械的および抗バイオフィルム特性に及ぼす影響：In vitro-実験的研究

Effects of adding functionalized graphene oxide nanosheets on physical, mechanical, and anti-biofilm properties of acrylic resin: In vitro- experimental study.

抄録

背景:

ポリメチルメタクリレート樹脂は、歯列矯正治療に広く使用されている。酸化グラフェン（GO）はその表面に反応性官能基を有し、ポリマー、生体分子、DNA、タンパク質など様々な物質との結合を促進する。本研究では、官能基化GOナノシートの添加がアクリル樹脂の物理的、機械的、細胞毒性、および抗バイオフィルム特性に及ぼす影響を調査することを目的とした。

BACKGROUND: Polymethyl methacrylate resin is widely used in orthodontic treatments. Graphene oxide (GO) has reactive functional groups on its surface that facilitate binding to various materials such as polymers, biomolecules, DNA, and proteins. This study aimed to investigate the impact of adding functionalized GO nanosheets on the physical, mechanical, cytotoxicity, and anti-biofilm properties of acrylic resin.

材料と方法:

本実験研究では、50のサンプル（各試験用）を10個のグループに分け、アクリル樹脂ディスクの形で、機能化GOナノシートの濃度を0、0.25、0.5、1、2重量%（wt%）とし、対照グループも作成した。サンプルは、物理的特性（表面硬度、表面粗さ、圧縮強度、破壊靭性、曲げ強度）、抗バイオフィルム特性（ , , , , , を含む4つの微生物群）、細胞毒性の観点から評価された。データはSPSSソフトウェアバージョン22、記述統計、一元配置分散分析、Tukey検定を用いて分析した。有意水準は0.05未満とした。

MATERIALS AND METHODS: In this experimental study, fifty samples (for each test) were divided into groups of 10, in the form of acrylic resin discs with concentrations of 0, 0.25, 0.5, 1, and 2 weight percentage (wt%) of functionalized GO nanosheets and also the control group. Samples were evaluated in terms of physical properties (surface hardness, surface roughness, compressive strength, fracture toughness, and flexural strength), anti-biofilm properties (On four groups of micro-organisms, including , , , and ), and cytotoxicity. Data were analyzed using SPSS software version 22, descriptive statistics, one-way analysis of variance test, and Tukey test. The significance level was considered < 0.05.

結果:

0.25、0.5、1、2%のナノGO（nGO）重量パーセンテージの異なるグループと対照グループ（nGOなし）の間に、表面粗さと靭性に関して有意差は観察されなかった。しかし、圧縮強さ、3点曲げ強さ、および表面硬さは、各群間で有意差を示した。さらに、細胞毒性の程度は、nano-GOの重量割合が増加するにつれて増加した。

RESULTS: No significant difference was observed between the different groups with weight percentages of 0.25, 0.5, 1, and 2% nano GO (nGO) and the control group (without nGO) in terms of surface roughness and toughness. However, compressive strength, three-point flexural strength, and surface hardness showed significant differences between the groups. Furthermore, the degree of cytotoxicity increased by increasing the weight percentage of nano-GO.

結論:

ポリメチルメタクリレートに適切な濃度の官能基化nGOを添加すると、物理的・機械的特性を変化・増加させることなく、抗菌・抗真菌バイオフィルム特性を向上させることができる。

CONCLUSION: The addition of functionalized nGO in appropriate concentrations to polymethyl methacrylate can improve the anti-bacterial and anti-fungal biofilm properties without changing or increasing their physical and mechanical properties.