用多价金属和环状磷酸盐改性的树脂改性玻璃离子体的开发：对其机械性能、氟化物释放能力、抗生物膜活性及细胞毒性的评估

《Dental Materials》：Development of resin-modified glass ionomer functionalized with polyvalent metals and cyclic phosphates: Evaluation of mechanical properties, fluoride release, antibiofilm activity and cytotoxicity

该研究通过体外实验评估SnCl?和TMP改性RMGIC对机械性能、氟释放、抗菌活性及细胞毒性的影响。结果显示，SnCl?和TMP的复合添加显著提升机械强度（DTS和CS最高提升p<0.05），增强氟释放（24h峰值达p<0.05），并抑制S.mutans生物膜形成（p<0.05），同时保持低细胞毒性。结论指出材料改性有效改善功能特性，但长期安全性需进一步验证。

　　在现代牙科领域，龋齿是一种常见且复杂的慢性疾病，其发生与口腔微生物群落、可发酵碳水化合物以及宿主的易感性密切相关。这种疾病不仅会导致牙齿硬组织的矿物质流失和结构破坏，还可能影响患者的咀嚼功能、营养摄入以及整体生活质量。因此，开发具有更好性能的修复材料，以提高其在临床中的应用效果，成为研究的重点之一。树脂改良玻璃离子水门汀（Resin-modified Glass Ionomer Cement, RMGIC）作为一种新型的修复材料，因其兼具传统玻璃离子水门汀（Glass Ionomer Cement, GIC）的化学粘接性、氟释放能力和生物相容性，以及树脂成分带来的增强机械性能，而受到广泛关注。然而，尽管RMGIC在某些方面有所改进，其机械性能仍不及树脂复合材料，且存在未反应单体可能带来的细胞毒性问题。因此，探索如何通过添加活性成分来优化RMGIC的性能，成为当前研究的一个重要方向。

本研究旨在评估将氯化锡（SnCl?）和三聚磷酸钠（Sodium Trimetaphosphate, TMP）添加到RMGIC中对其机械性能、氟释放、抗菌/抗生物膜活性以及细胞毒性的具体影响。研究设计了六种实验组，包括未添加任何活性成分的RMGIC基材，以及分别添加14% TMP、400 ppm SnCl?、800 ppm SnCl?，以及它们的组合形式。通过一系列机械测试，如转化率（%DC）、直径拉伸强度（DTS）、压缩强度（CS）和弯曲拉伸强度（FS），以及表面硬度（VHS）和表面粗糙度（Ra）的测定，评估材料的物理性能。此外，研究还通过测定15天内的氟释放量，分析材料的防龋潜力。在抗菌和抗生物膜方面，采用琼脂扩散试验和DAPI染色法对**变形链球菌（Streptococcus mutans）**的存活率和生物膜形成情况进行检测。最后，通过评估人类初级牙龈成纤维细胞和上皮细胞的细胞毒性，验证材料的生物相容性。

研究结果表明，SnCl?和TMP的添加显著提升了RMGIC的机械性能。具体而言，含有14% TMP与400 ppm SnCl?的组合组在24小时内展现出最高的DTS和CS值，这表明该组合在增强材料强度方面具有明显优势。同时，表面粗糙度（Ra）和表面硬度（VHS）在各组之间存在轻微差异，但均在可接受的范围内，说明添加这些成分并未显著影响材料的表面质量。氟释放量在实验开始的24小时内达到峰值，特别是在含有TMP与SnCl?的组合配方中，这一现象更为显著。随后，氟释放量逐渐下降，表明这些成分在初期对氟释放具有增强作用，但随着时间推移，其效果可能有所减弱。此外，SnCl?无论是单独使用还是与TMP组合，均显示出显著的抗菌活性，能够有效降低**变形链球菌**的存活率，这一效果通过细菌计数和荧光染色法得到验证。值得注意的是，所有含有SnCl?的组别在细胞毒性方面均表现出较低的毒性，说明SnCl?的添加并未对生物相容性造成负面影响。

SnCl?的抗菌机制主要依赖于其对**变形链球菌**的直接杀灭作用，以及其对牙釉质表面的亲和力。作为一种二价金属离子，Sn2?能够与唾液蛋白结合，形成酸性环境下的抗溶解性沉淀物，从而增强其抗龋性能。此外，Sn2?还具有改变获得性牙菌斑蛋白结构的能力，减少细菌在牙釉质表面的附着，从而降低初始生物膜的形成。相比之下，TMP的抗龋作用主要体现在其对牙釉质溶胶度的调节上，通过降低羟基磷灰石（Hydroxyapatite, HA）的溶解性，影响牙釉质与唾液蛋白之间的相互作用，从而减少龋齿的发生率。这两种成分的协同作用可能进一步增强RMGIC的防龋能力，使其在临床应用中更有效地抑制细菌生长，减少二次龋的发生。

在生物膜形成方面，研究发现SnCl?和TMP的添加显著提高了RMGIC的抗生物膜性能。这不仅体现在对**变形链球菌**的直接杀灭作用，还表现在对生物膜形成的抑制效果。在长期的临床应用中，生物膜的形成是导致修复材料降解和二次龋发生的重要因素。因此，通过提高材料的抗生物膜能力，可以有效延长修复材料的使用寿命，提高其在复杂口腔环境中的稳定性。此外，研究还指出，TMP和SnCl?的添加不仅有助于提升材料的机械性能，还可能改善其生物性能，如降低细胞毒性，增强生物相容性。这一发现对于开发更加安全、有效的修复材料具有重要意义。

研究还强调了长期评估的重要性。尽管当前的实验结果显示，SnCl?和TMP的添加对RMGIC的性能有积极影响，但这些效果是否能够长期维持，特别是在复杂的口腔环境中，仍需进一步研究。例如，氟释放量的变化可能受到多种因素的影响，包括pH值的波动、饮食中碳水化合物的摄入以及口腔微生物群落的多样性。此外，抗菌活性的持久性也需通过更长时间的临床观察来验证。因此，未来的研究应关注这些成分在实际使用条件下的长期表现，以确保其在临床应用中的安全性和有效性。

从临床应用的角度来看，RMGIC因其良好的生物相容性和氟释放能力，被广泛用于儿童和青少年的牙科修复。然而，其机械性能的不足限制了其在高应力区域的应用。通过添加SnCl?和TMP，可以有效改善这一缺陷，使其在更多临床场景中发挥作用。此外，材料的抗菌和抗生物膜活性也有助于减少龋齿复发的风险，提高患者的口腔健康水平。这些改进不仅能够延长修复材料的使用寿命，还能够降低患者的治疗频率，从而提高治疗的效率和患者的满意度。

在研究过程中，样本量的计算是确保实验结果可靠性的关键步骤。通过使用SigmaPlot软件进行统计分析，研究者确定了所需的样本数量。对于机械测试，统计功效设为80%，最小可检测差异为18.0，标准差则根据预实验数据进行估算。这一方法确保了实验结果的统计显著性，为后续分析提供了坚实的基础。

综上所述，将SnCl?和TMP添加到RMGIC中，不仅能够显著提升其机械性能，还能够增强其抗菌和抗生物膜活性，同时保持良好的生物相容性。这些改进为RMGIC在临床中的应用提供了新的可能性，特别是在需要提高材料耐用性和防龋能力的场景中。然而，为了全面评估其长期效果，还需要更多的研究，特别是在不同口腔环境下的表现以及对患者长期口腔健康的影响。未来的研究应进一步探索这些成分的最佳添加比例，以及它们在不同临床条件下的适用性，以期为牙科修复材料的优化提供更加科学的依据。