精氨酸负载介孔二氧化硅纳米颗粒增强3D打印义齿基托树脂的机械与抗菌性能研究

本研究针对3D打印义齿基托树脂存在的机械性能不足和缺乏抗菌功能等关键问题，创新性地将精氨酸负载介孔二氧化硅纳米颗粒(Arg@MSNs)引入3D打印树脂体系。研究证实1.0 wt% Arg@MSNs的添加可协同提升材料的抗弯强度(93.25±0.68 MPa)和模量(2.63±0.038 GPa)，同时显著抑制变形链球菌(S. mutans)和白色念珠菌(C. albicans)生物膜形成，为功能性口腔修复体开发提供了新策略。

　　

传统义齿基托材料长期面临机械性能不足和微生物易定植的双重挑战，特别是3D打印树脂虽简化了制作流程，但仍存在抗弯强度低(约91.58 MPa)、无抗菌功能等缺陷，导致高达80%的佩戴者出现义齿性口炎。首都医科大学附属北京友谊医院口腔科的研究团队创新性地将纳米技术与3D打印相结合，开发了Arg@MSNs改性树脂系统。这项发表在《BMC Oral Health》的研究，通过精氨酸的持续释放和纳米增强效应，同步解决了机械性能与抗菌需求这一行业难题。

研究采用St?ber法制备Arg@MSNs，通过数字光处理(DLP)技术打印标准试样，系统评估了不同填料浓度(0.5-2.5 wt%)对材料性能的影响。关键实验包括：动态光散射(DLS)表征纳米颗粒粒径(168.5 nm)，原子力显微镜(AFM)分析表面粗糙度(Ra)，三点弯曲测试机械性能，以及活死染色法评价对S. mutans和C. albicans的抑制效果。

【表面粗糙度与颜色稳定性】AFM显示2.5 wt%组Ra值达139.3±4.51 nm，显著高于对照组(p<0.05)，但所有组别均低于临床接受的200 nm阈值。色差分析表明仅2.5 wt%组△E值(2.65±0.06)超出视觉感知阈值1.8。

【机械性能】0.5-1.0 wt%添加使抗弯强度提升至93.25 MPa，模量达2.63 GPa，归因于MSNs的微机械互锁效应。但2.5 wt%时因纳米颗粒团聚导致性能下降，证实存在最佳浓度窗口。

【抗菌性能】2.5 wt%组对S. mutans和C. albicans分别实现1.8倍和1倍生物量减少，活死染色显示红色荧光(死菌)比例显著增加，证实精氨酸通过提高pH和抑制胞外多糖产生发挥协同抗菌作用。

这项研究首次将Arg@MSNs成功整合到3D打印义齿树脂中，建立了"浓度-性能"关系模型：1.0 wt%为最优平衡点，可在保持临床可接受表面特性(Ra=123.1 nm)的前提下，使机械性能和抗菌功能同步提升。精氨酸的持续释放特性(7天释放55%)为长期抗菌提供了保障，而介孔结构带来的应力传递机制则突破了传统填料增强效率低下的瓶颈。该工作为开发新一代功能性口腔修复材料提供了范式，特别是通过氨基酸代谢调控口腔微环境的新策略，对预防义齿相关感染具有重要临床意义。未来研究需进一步优化纳米分散工艺，并评估长期使用下的生物安全性。