羟基磷灰石-壳聚糖纳米复合材料改性传统玻璃离子水泥的组成设计与配方研究：成分及填料对材料力学性能、界面性能及抗菌性能的影响

《BMC Oral Health》：Compositional design and formulation study of hydroxyapatite–chitosan nanocomposite-modified conventional glass ionomer cement: influence of composition and loading on mechanical, interfacial, and antibacterial properties

　　

摘要

目的

制备四种重量比（85/15、70/30、50/50、30/70）和两种浓度（3%和5%）的羟基磷灰石/壳聚糖（HA/CTS）纳米复合材料，将其掺入传统的玻璃离子水泥（GIC）中，并评估其对压缩强度、与牙本质的剪切粘接强度以及抗菌活性的影响。

材料与方法

通过共沉淀法制备了HA/CTS纳米复合材料，并利用TEM和FTIR对其进行了表征。共制备了九组样品（n=10）：一组未经改性的对照组（组I）和八组改性组（组II–IX）。压缩强度的测试遵循ISO 9917–1:2007标准；同时评估了与人类牙本质的剪切粘接强度以及抗菌活性（通过琼脂扩散法检测变形链球菌、金黄色葡萄球菌和大肠杆菌）。采用单因素和双因素方差分析（ANOVA）并应用Tukey’s HSD方法进行统计分析（P≤0.05）。

结果

TEM观察结果显示纳米颗粒的尺寸为7–50纳米，且随着壳聚糖含量的增加，颗粒分散性有所改善。FTIR证实了双相结构的形成以及Ca²⁺–NH₂的配位键合。各组之间的压缩强度（F(8,81) = 177.509；P<0.0001）和剪切粘接强度（F(8,81) = 202.262；P<0.0001）存在显著差异。这两种性能均表现出显著的比率×浓度交互作用（P<0.0001）。仅3%浓度的70/30纳米复合材料压缩强度超过了对照组（133.44 MPa vs 115.02 MPa；P<0.05）。所有八组改性材料的剪切粘接强度均显著高于对照组（6.04 MPa），其中5%浓度的85/15纳米复合材料表现出最高的剪切粘接强度（13.30 MPa）。在任何组中均未检测到抑制区。

结论

3%浓度的70/30 HA/CTS纳米复合材料在压缩强度方面表现最佳，而5%浓度的85/15纳米复合材料在牙本质粘接性能上更优。总体而言，3%浓度的70/30 HA/CTS纳米复合材料在两种机械性能指标上均表现出最理想的平衡性能。在当前琼脂扩散测试条件下未检测到抗菌活性，这可能与壳聚糖在纳米复合材料基质中的固定方式以及检测方法的扩散限制有关。研究结果表明，在受控的体外条件下，HA/CTS改性的GIC具有潜在的优化应用前景，但仍需进一步的长期和体内验证。

临床意义

HA/CTS纳米复合材料的改性提升了传统GIC在当前实验条件下的机械性能和粘接性能。改性配方在压缩强度和剪切粘接强度方面的提升可能有助于改善美观性GIC修复体的边缘完整性。根据修复部位的功能需求，确定了两种特定应用的最佳配方，其中3%浓度的70/30 HA/CTS纳米复合材料在压缩强度和临床可接受的牙本质粘接性能方面表现最佳；然而，在进行最终的临床应用之前，仍需进行进一步的长期和体内验证。

图形摘要

此图片的替代文本可能是由AI生成的。