歯科材料のための超分子自己治癒防汚コーティング

Supramolecular Self-Healing Antifouling Coating for Dental Materials.

抄録

歯列矯正治療において、歯列矯正装置は細菌感染を起こしやすく、口腔の健康を損なう危険性がある。歯列矯正器具の表面改質は、その防汚性を向上させ、抗菌機能を付与し、初期の細菌付着やバイオフィルム形成を抑制するために検討されてきた。しかし、コーティングは複雑な口腔内環境において損傷を受けやすく、機能性の低下につながる。今回我々は、簡便なスピンコーティング法を用いて、超分子結合に基づく防汚自己修復性コーティングを作製した。親水性の双性イオンであるトリメチルアミンオキシド（TMAO）と疎水性の抗菌性部位であるトリクロサンアクリレート（TCSA）の存在により、ポリマーに両親媒性構造が付与され、細菌との相互作用が増強されるため、優れた抗菌活性と表面防汚性が得られる。ポリマーに含まれるウレイド-ピリミジノン・メタクリレート（UPyMA）の複数の水素結合とイオン性相互作用は、コーティングの基材への接着性を高めた（約3倍）だけでなく、経口温湿度で抗生物防汚特性を回復させる本質的な自己修復能力を付与した。最後に、このポリマーコーティングは生物学的に安全であり、細胞や組織に対する細胞毒性はない。この研究は、歯科矯正装置の性能を向上させ、口腔の健康の維持と治療に貢献するための有望な手段を提供するものである。

In orthodontic treatment, orthodontic appliances are prone to bacterial infections, which pose a risk to oral health. Surface modification of orthodontic appliances has been explored to improve their antifouling properties and impart antibacterial capabilities, inhibiting initial bacterial adhesion and biofilm formation. However, coatings are susceptible to damage in the complex oral environment, leading to a loss of functionality. Here, we have prepared an antifouling self-healing coating based on supramolecular bonding by employing a simple spin coating method. The presence of the hydrophilic zwitterionic trimethylamine -oxide (TMAO) and the hydrophobic antimicrobial moieties triclosan acrylate (TCSA) imparts to the polymers an amphiphilic structure and enhances the interaction with bacteria, resulting in excellent antimicrobial activity and surface antifouling properties. The multiple hydrogen bonds of ureido-pyrimidinone methacrylate (UPyMA) and ionic interactions contained in the polymers not only increased the adhesion of the coating to the material substrate (approximately 3 times) but also endowed the coating with the intrinsic self-healing ability to restore the antibiofouling properties at oral temperature and humidity. Finally, the polymer coating is biologically safe both and , showing no cytotoxic effects on cells and tissues. This research offers a promising avenue for improving the performance of orthodontic appliances and contributes to the maintenance and treatment of oral health.