樹脂填充物已被有效地應用于牙科，以處理近牙面的非空洞齲損。在本研究中，我們研制了一種新型的離子液體微膠囊(MC-IL)樹脂填充物，并分析了其性能。在合成MC-IL后，分析了其粒徑、形貌和解聚效果，并評估了其極限拉伸強度、接觸角、表面自由能和細胞毒性。結果表明，此方法是改進牙科修復材料的一種很有前景的方法。

研究內容簡介

齲齒病是世界范圍內的一種高度流行的疾病，會導致疼痛、牙齒組織或牙齒的喪失，并對生活質量產生負面影響。使用樹脂填充物是治療淺表近端齲損的一種方法。填充物是一種光固化樹脂，可以封閉病變的多孔，以及病變體內部和其表面。與密封劑相比，樹脂填充物的流動性更高，而且不需要在近側牙齒區(qū)域進行額外的牙齒分離臨床步驟，從而減少手術時間并提高患者舒適度。

盡管樹脂填充物通過抑制齲齒病進展顯示出臨床上顯著的結果，但仍有一部分患者并未見好轉（9-33％）。常見的用于配制修復材料的甲基丙烯酸酯，不具有抗菌活性。抗菌特性可以通過減少生物膜的形成來改善對牙釉質齲的預防，抗菌劑已被添加到樹脂填充物中，以改善其生物學特性并增強其保護作用。

具有攜帶ILS的藥物輸送系統(tǒng)的牙科樹脂的設計有著可靠的物理化學和抗菌性能的優(yōu)勢。然而，目前還沒有關于ILS包埋在牙科材料中的報道。本研究的目的是合成離子液體(MC-IL)1-正丁基-3-甲基咪唑雙(三氟甲磺酰基)酰亞胺(BMI.NTf2)微膠囊，并評價MC-IL的加入對實驗樹脂滲透劑的物理、化學和細胞毒性性能，從而提出一種改進牙科修復材料的方法。

圖1 離子液體的合成

該方案展示了離子液體(IL)BMI.NTf2合成的三個步驟，并證明了IL的分子結構。

圖2 離子液體(MC-IL)負載微囊的合成

該方案展示了從混合溶液到干燥過程中合成MC-IL的步驟。解決方案的顏色用粉色、灰色和紅色表示，以便更好地進行視覺表征。然而，所有的溶液在試劑溶解后都是無色的。在工藝結束時得到白色粉末，然后以不同濃度加入到樹脂滲透劑中。圖中添加了部分粉末的掃描電子顯微鏡圖像，以說明微膠囊形成了具有所示形貌的粉末。該方案還在圖的底部描述了微囊的形成及其組成。

表1 干濕分析中MC-IL的第10、5、90個百分位數

表1顯示了合成的MC-IL在干分散體中以及與水接觸15分鐘(T1)和30分鐘(T1)后的粒徑分布(直徑)百分位數。分析是用激光衍射法進行的，結果以微米(μm)表示。

圖3 激光衍射法進行粒度分析

在圖像3(A)中，灰色實線表示干燥分散體中的顆粒大小分布。實心黑線表示MC-IL粉末與水接觸15分鐘(T1)和30分鐘(T7)后，使用水作為分散介質的解聚分析中的粒度分布。黑色虛線表示粉末與水接觸30分鐘后，使用水作為分散介質的解聚分析中的粒度分布。在圖像B中，插圖顯示了HPMC的聚合鏈的塑化效應可能是如何發(fā)生的，直到HPMC的損失和納米膠囊從微囊中釋放。

圖4.合成的MC-IL的SEM圖像

SEM分析證實了通過激光衍射分析顯示的顆粒的微米級尺寸。此外，因為在干燥過程，其表面有不規(guī)則的地方，導致在SEM中可以觀察到呈雙凹盤狀，具有凹陷和皺縮的外觀的顆粒。

表2極限抗拉強度，與水或α-溴萘的接觸角以及表面自由能的平均值和標準偏差值

除了機械性能外，還測試了實驗牙科樹脂的表面性能。有機樹脂的改性可以改變聚合物的接觸角和超臨界流體力學性能。本試驗基于復合固體-液體-空氣之間形成的接觸角，其中固體表面由聚合樹脂滲透劑組成，液體為蒸餾水或α-溴代萘。與對照組相比，加入10wt%的MC-IL使樹脂浸潤液的接觸角增大，SFE降低。較高的接觸角和較低的SFE使材料不太容易被濕。這一特點很有趣，因為聚合物具有較高的疏水性和較低的潤濕性，可能有利于口腔環(huán)境中的水解穩(wěn)定性。

圖5 圖(A)為檢測細胞毒性的方法

圖(B)為細胞毒性試驗后各樹脂填充物組細胞活力的平均值和標準差值

細胞毒性結果如圖5所示。所有細胞存活率的平均值均超過90%。2.5wt%MC-IL為109.68(±0.52)%，10wt%MC-IL為91.23(±1.72)%。所有組的平均值和中位數均在90%以上，表明對人體細胞沒有細胞毒性作用。HPMC是微囊周圍較外層的一層，對所裝載的成分形成擴散屏障，延長藥物釋放。

圖6 MC-IL干燥過程示意圖

在干燥過程中，將加入HPMC分散體的合成顆粒懸浮液進行噴霧干燥。迷你噴霧干燥機的設備霧化器產生噴霧液滴，液滴通過熱空氣干燥。生成的每個液滴都由MC-IL、HPMC、丙酮和水組成。HPMC增加了配方的粘度，與高溫接觸時，它會迅速干燥，在液滴周圍形成一層薄薄的干膜。由于較高的外部溫度和較高的內部壓力，部分干燥液滴內的殘余液體通過毛細作用被提取。

使用甲基丙烯酸酯衍生材料合成微膠囊，有助于與用于配制樹脂滲透劑的甲基丙烯酸樹脂相容。使用了兩種兩親性表面活性劑，因為聚山梨酸酯80是極性的，而山梨醇單硬脂酸酯是非極性的。這種親水/疏水性質的變化有助于賦予顆粒的形狀和穩(wěn)定性。MC-IL的合成路線重現性好，平均粒徑為1.6 4(±0.0 8)μm，激光衍射分析也顯示出單峰行為和較窄的粒徑分布范圍，如低多分散指數(SPAN=1.0 2±0.0 3)，表明顆粒在干粉中是均勻的。干燥環(huán)境中的粒度分布在微米尺度上呈現單峰。然而，當分散在水中時，輪廓是不同的，形成了兩個峰。對水介質中顆粒的研究(解聚分析)更好地揭示了顆粒的尺寸分布，表明粉末是由不同尺寸的納米顆粒組成的，而不僅僅是微米顆粒。

在樹脂基體中加入顆粒可能會改變聚合物的力學行為。在低粘度的樹脂材料中，填料濃度通常高達15wt%，以在脫礦釉質部位獲得優(yōu)異的粘度和滲透性。在初步研究之后，將MC-IL從2.5%添加到有機基質中的10wt%。作者觀察到，無論顆粒濃度如何，只要處理得當，滲透劑都會保持不變。MC-IL的加入沒有改變材料的力學行為。

總體而言，MC-IL的摻入改變了樹脂滲透劑的表面性質，而不影響聚合物的拉伸強度和細胞毒性。MC-IL是一種很有前途的策略來改進修復和微創(chuàng)牙科治療材料。