銀ナノ粒子で装飾されたナノ構造バナジン酸銀（βAgVO）で修飾された歯科矯正用レジンの機械的および微生物学的特性

Mechanical and microbiological properties of orthodontic resin modified with nanostructured silver vanadate decorated with silver nanoparticles (βAgVO).

抄録

目的:

歯列矯正用レジンに抗菌性ナノ材料β-AgVOを組み込むことによる影響を、変換度、表面特性、微小硬度、接着特性、抗菌活性に焦点を当てて調査する。

OBJECTIVE: To investigate the impact of incorporating the antimicrobial nanomaterial β-AgVO into orthodontic resin, focusing on degree of conversion, surface characteristics, microhardness, adhesion properties, and antimicrobial activity.

方法:

3M Transbond XTレジンに3つのグループ（コントロール、2.5%添加、5%添加）を作り、それぞれ20個の試験片を作製した。フーリエ変換赤外分光法でモノマー変換を評価した。レーザー共焦点顕微鏡で表面粗さを調べ、ヌーププロトコルを用いて微小硬度を評価した。剪断強度は、36本の小臼歯の人工エイジングの前後で測定した。S. mutansおよびS. sanguinisに対する微生物学的分析は、寒天拡散法を用いて行った。

METHODS: The 3M Transbond XT resin underwent modification, resulting in three groups (Control, 2.5% addition, 5% addition) with 20 specimens each. Fourier transform infrared spectroscopy assessed monomer conversion. Laser confocal microscopy examined surface roughness, and microhardness was evaluated using Knoop protocols. Shear strength was measured before and after artificial aging on 36 premolar teeth. Microbiological analysis against S. mutans and S. sanguinis was conducted using the agar diffusion method.

結果:

転化の程度は、時間（P=0.797）、濃度（P=0.438）、またはそれらの相互作用（P=0.187）の影響を受けなかった。表面粗さは5％群が最も低く、対照群と有意差があった（P=0.045）。微小硬度は濃度間に有意差は認められなかった（P=0.740）。せん断強度は対照群で最も高かった（P < 0.001）。サーモサイクルの有無による有意差は認められなかった（P=0.759）。微生物分析では濃度依存的な変動が認められ、5％群が最大の阻害ハローを示した（P < 0.001）。

RESULTS: Degree of conversion remained unaffected by time (P = 0.797), concentration (P = 0.438), or their interaction (P = 0.187). The 5% group exhibited the lowest surface roughness, differing significantly from the control group (P = 0.045). Microhardness showed no significant differences between concentrations (P = 0.740). Shear strength was highest in the control group (P < 0.001). No significant differences were observed in the samples with or without thermocycling (P = 0.759). Microbial analysis revealed concentration-dependent variations, with the 5% group exhibiting the largest inhibition halo (P < 0.001).

結論:

β-AgVOを2.5％および5％の濃度で配合することにより、表面粗さ、接着性および抗菌活性に有意な差が生じた。全体として、樹脂改質は、転化度、表面特性、微小硬度、および抗菌活性にプラスの影響を与えた。接着特性への悪影響を最小限に抑えながら抗菌効果を最大化する臨床的に最適な濃度を決定するために、さらなる研究が必要である。

CONCLUSIONS: Incorporating β-AgVO at 2.5% and 5% concentrations led to significant differences in surface roughness, adhesion, and antimicrobial activity. Overall, resin modification positively impacted degree of conversion, surface characteristics, microhardness, and antimicrobial activity. Further research is warranted to determine clinically optimal concentrations that maximize antimicrobial benefits while minimizing adverse effects on adhesion properties.

臨床的意義:

β-AgVOを歯列矯正用レジンに配合することにより、インターベンションの耐久性を延長し、う蝕原性微生物の影響を軽減することで、患者のQOLを改善できる可能性がある。この研究結果は、医療分野での応用が期待される抗菌特性を有する新素材の開発に道を開くものであり、産業界にとっても有望である。

CLINICAL SIGNIFICANCE: Incorporating β-AgVO into orthodontic resin could improve patient quality of life by prolonging intervention durability and reducing the impact of cariogenic microorganisms. The study's findings also hold promise for the industry, paving the way for the development of new materials with antimicrobial properties for potential applications in the health sector.