IJBM 国际期刊的生物材料 1687 - 8795 1687 - 8787 Hindawi出版公司 467641年 10.1155 / 2011/467641 467641年 研究文章 的制备、理化特性和Cytocompatibility聚合物磷酸钙水泥 Khashaba 拉尼娅M。 1、2、3 穆萨 Mervet 4、5 科赫 克里斯多夫 2 Jurgensen 阿瑟·R。 6 Missimer 大卫·M。 6 卢瑟福 罗尼L。 6 Chutkan 诺曼·B。 2 Borke 詹姆斯L。 1、2 酒井法子 Daisuke 1 部门口腔生物学 佐治亚医学院 奥古斯塔、乔治亚州30912 - 1129 美国 georgiahealth.edu 2 部整形手术 部分的生物材料 佐治亚医学院 奥古斯塔、乔治亚州30912 - 1129 美国 georgiahealth.edu 3 牙科材料的部门 Misr国际大学(个人) 11787年开罗 埃及 miuegypt.edu.eg 4 美国口腔病理学 开罗大学 11559年开罗 埃及 cu.edu.eg 5 美国口腔病理学 Misr国际大学(个人) 11787年开罗 埃及 miuegypt.edu.eg 6 萨凡纳河国家实验室 萨凡纳河核解决方案 艾肯,SC 29808 美国 energy.gov 2011年 20. 9 2011年 2011年 13 01 2011年 17 07年 2011年 2011年 版权©2011拉m . Khashaba et al。 这是一个开放的文章在知识共享归属许可下发布的,它允许无限制的使用,分布和繁殖在任何媒介,提供最初的工作是正确的引用。

目的。物理化学机械和 在体外生物的属性的新配方聚合物磷酸钙水泥(年度"特别关注国")进行调查。 方法。磷酸二氢钙、氧化钙和改性聚丙烯酸合成羟磷灰石结合,光激polyalkenoic酸,或聚乙烯基醚马来酸获得类型I, II, III年度"特别关注国"。设置时间、抗压和径向强度确定特别关注国与锌polycarboxylate水泥(控制)。标本用x射线衍射、扫描电镜和红外光谱。 在体外年度"特别关注国"的细胞毒性和控制评估。 结果。x射线衍射分析表明羟磷灰石、三斜磷钙石和透钙磷石。酸碱反应证实了拉伸的红外光谱峰的外观设置水泥。SEM显示棒状晶体和板状晶体。水泥的凝结时间5 - 12分钟。类型III显示相比显著提高强度值来控制。类型III产生高的生物相容性。 结论。类型III年度"特别关注国"牙科应用程序。

 1。介绍

材料科学的快速发展的领域是为牙医提供新的治疗方法和选择。磷酸钙材料已经越来越多地用于骨科和牙科应用程序。最近,已经受到了人们足够的重视,磷酸钙水泥(年度"特别关注国"),因为他们的优势与磷酸钙生物陶瓷相比,有关 原位处理和塑造能力( 1, 2]。年度"特别关注国"是通过酸碱反应在酸性磷酸钙水和一个基本的磷酸钙,给一个中间碱度磷酸钙沉淀( 3]。使用年度"特别关注国"的生物相容性,osteoconduction潜力和密封能力,可以提高牙科治疗的预后。在这方面,年度"特别关注国"一直在探索治疗开叉的曝光( 4),根敏感性,open-root极点,牙髓学的闭塞( 5, 6]。通过和生物相容性属性确定特别关注国表明他们将优于纯氢氧化钙。因此,这些材料可能对牙本质再生效用,盖髓,腔内衬( 7, 8]。此外,而不是纯粹的中国共产党,来自钙磷酸盐和聚合物复合材料制作的可能应用程序作为盖髓和cavity-basing材料( 9]。最后,离子的释放(哦−,阿宝4−3,Ca+ 2从水泥Ca / P比值为1.67已报道有抗菌性。尽管有这些潜在优势,水性共产党贴的有用性是有限的,因为在环境条件下,它们不是高内聚,容易洗掉,直到发生硬化( 10]。因此,修改氯化钙和海藻酸钠等添加剂增强材料( 11]。在年度"特别关注国"的研究,海藻酸钠或纤维素衍生物溶解在液体水泥提出改善中国共产党贴的凝聚力。确定特别关注国表现出相对较低的机械强度,机械性能相对较弱和珐琅相比,象牙质,树脂复合材料和一些牙科水泥( 12]。

此外,在目前的状态下,年度"特别关注国"不优于现有牙科水泥凝结时间。因此,改性粉成分和特性,加强材料引入液体,和/或改变混合方法的改进是必要的年度"特别关注国"为牙科应用程序符合要求,从而取代目前使用氢氧化钙贴在牙科轴承更耐用的材料凝结时间(2 - 8)分钟,较高的抗压强度(50 - 80 MPa),同时保留他们的生理优势。

在这项研究中,我们测试了几个聚合酸的假设,结合传统年度"特别关注国"将生产配方和有前途的物理、机械和生物属性允许宽牙科应用程序。本研究通过测量测试这一假说:(1)的物理化学特性三个小说中共配方源自共产党粉的混合物与三个聚合物的水溶液酸(改性聚丙烯酸、激活修改polyalkenoic酸和35% w / w聚乙烯基醚马来酸作为临床上可用锌polycarboxylate水泥相比,(2)这些聚合物水泥的抗压和径向抗张强度,和(3)使用直接接触细胞培养的格式,我们比较这些共产党的细胞毒性特性公式和一个临床可用锌polycarboxylate水泥。(生物相容性检查对人类牙龈成纤维细胞和细胞生存能力量化使用MTT测定)。

 2。材料和方法

三种聚合物磷酸钙水泥和锌polycarboxylate水泥进行评估(表 1)。磷酸钙水泥的粉组件是由磷酸二氢钙的混合物一水(MCPM),氧化钙(曹)和合成羟磷灰石(SHAp6)。三种类型的聚合物的水溶液酸用于混合这些粉末获得小说polymeric-CPC配方。

材料用于本研究和制造商。

材料 作文 贸易名称 制造商
(1)锌polycarboxylate水泥 粉:氧化锌与Mg锡氧化物和氧化的痕迹。液体:聚丙烯酸水溶液和泰康利酸。 G.C.R. 英国高级研究IncDental部门
(2)玻璃离子交联聚合物液体光固化改性polyalkenoic酸 光敏感polyalkenoic酸的水溶液与甲基丙酸烯组修改。 Vitremer 美国3 m牙科产品圣路易斯
(3)磷酸二氢钙单碱的(MCPM) 磷酸氢钙 西格玛化工有限公司,奥尔德里奇GmbhGermany
(4)氧化钙(曹) Adwic实验室化学
(5)聚乙烯基醚马来使脱水共聚物PMVE-Ma(白色粉末) 美国圣路易斯Sigma-chemical实验室
(6)合成羟基磷灰石(世鹏科技电子6) 准备的乔治亚医学院的牙科材料,奥古斯塔、乔治亚州,美国
2.1。制备磷酸钙水泥粉

磷酸二氢钙的一水(MCPM)和氧化钙(曹)粉碎在玛瑙研钵,然后分别已筛获得平均粒径为80 μm 0.074 mm筛(筛孔尺寸没有。200)。MCPM和曹准备的Ca / P比值1:67(相同的比例存在于骨骼和牙本质) 13]。这种混合构成粉的总重量的60%。合成羟磷灰石(SHAp6)是化学沉淀使用适当数量的Ca(哦)2和浓缩磷酸维持Ca / P比值为1.67。合成羟磷灰石(SHAp6) (40 wt %)成立增加水泥的强度极限和作为成核的种子更多的羟磷灰石( 14, 15]。粉末机械混合在Turbula震动器(威利Bachofen、巴塞尔、瑞士)。

 2.2。制备聚合物水溶液的液体

三种类型的聚合物液体(表 1)涨跌互现分别与磷酸氢钙粉:(1)改性聚丙烯酸锌polycarboxylate水泥(I型水泥),(2)可见玻璃离子交联聚合物的光固化modified-polyalkenoic酸由制造商(II型水泥),和(3)的35% (w / w)水溶液聚乙烯基醚马来酸,由溶解35克的白色粉末聚乙烯基醚马来酸酐(PMVE-MA)共聚物(分子量50000)100毫升蒸馏水。PMVE-Ma的35% w / w水溶液与共产党粉混合形成polymeric-CPC水泥水泥(III型)。

 2.3。制备聚合物水泥

一些试点研究进行选择最好的粉液比(4:1)产生良好的处理特点和工作时间。锌polycarboxylate水泥混合根据制造商的指示和视为一个额外的对照组。这些新制定的磷酸钙水泥组成的一种粉和三种不同类型的液体进行评估和比较对照组(锌polycarboxylate)水泥关于以下。

 2.4。凝结时间测定

水泥的初凝时间的混合物在调查中确定根据描述的方法在ANSI / astm - c - 191 - 1977 ( 16, 17)使用吉尔摩仪(苏珥nadel-Ton行业,柏林,德国)(113.4通用。和直径2.13毫米)。初凝时间是决定混合的时间从一开始直到针不能离开在水泥表面压痕深度超过1毫米。设定的时间到最近的记录分钟测试重复了五次。平均值和标准偏差为实验和商业锌polycarboxylate水泥计算。

 2.5。机械性能的评估准备的水泥 (一)制备的抗压强度测试标本

共有120个圆柱形标本6毫米直径12毫米高度是根据ISO规范没有做好准备。4104年( 18]因为锌polycarboxylate水泥。像前面所述水泥贴涨跌互现,插入到金属模具。可见光固化版聚合物,特殊使用聚四氟乙烯模具,材料是建立在小增量。每增加了光固化各60年代的复合固化单元的输出至少500兆瓦厘米−2(Kulzer Translux CL, Wehrheim,德国)。

分割模具满是玻璃盘子,标本保存原状60分钟37°C下100%相对湿度在分离之前的模具( 19]。标本在蒸馏水浸泡1小时,24小时,1周、4周、8周后,抗压强度测定。每个标本放置在5毫升蒸馏水。蒸馏水是每周更新。

 (b)制备的径向抗张强度标本

径向拉伸强度测试,120盘标本6毫米直径和3毫米高度准备每种类型的水泥( 20.]。的标本准备如前所述抗压强度测试。

 (c)测试过程

压应力和径向拉伸强度试验确定每种类型的水泥1小时后,24小时内,1周、4周、8周存储在蒸馏水使用万能试验机(美国佛罗里达州Com-Ten产业,Inc .)在十字头0.5毫米/分钟的速度。抗压强度测定除以最大负载的两端压缩圆柱试样的原始横截面积的试样 21]。而径向抗张强度(DTS)计算根据方程(DTS = 2 P / π D T ), P 应用负载, D 气缸的直径, T 试样的厚度。一张滤纸(绘画纸类型。1、国际绘画纸、斯普林菲尔德,肯特郡梅德斯通的英格兰)放在下面,另一个表是放在顶部的水泥试样在加载。

所有数据记录受到单向方差分析(方差分析)(在适当的地方)图基——紧随其后 B 测试以确定实验团体之间的显著性水准。

 2.6。红外光谱分析(IR)

片段的水泥用于抗压强度测试混合(24小时后)地面和重获得1克每组材料,混合了被测量的溴化钾玛瑙研钵。后按混合物成刚性小球,红外分析使用(美国珀金埃尔默红外光谱仪、1403型)在一个波长范围4000到600厘米−1( 19, 20.]。这三种类型的聚合物液体也分析了红外光谱获得基线阅读。

 2.7。成分分析

中共与液体和粉末混合组件之前和之后设置手动地细粉在玛瑙研钵的x射线衍射分析(XRD)分析。XRD模式收集在θθPANalytical X 'Pert Pro X射线衍射仪。仪器在5 - 70°扫描2 θ范围0.0167°步长和停留时间99.695 s / 2.122°(2 θ)的总测量时间~ 1小时。使用Ni-filter代替石墨单色器阻止 k ß 辐射。仪器运行45 kV和40 mA。

复合search-match识别执行与玉软件(版本9)从材料数据公司使用最新的无机PDF4粉末衍射数据基地从衍射数据的国际中心(ICDD)。

 2.8。扫描电子显微镜

形态的进化过程中形成的晶体结构水泥设置观察混合后(24小时)通过检查纵向和断裂表面的样品用扫描电子显微镜(SEM)(狮子座1450副,卡尔蔡司SMT,从,德国)。

 2.9。细胞培养实验

样品制备进行无菌防止生物污染的风险在细胞毒性测试( 22]。锌polycarboxylate水泥制备根据制造商的指示。

六盘eachcement(类型I, II, III年度"特别关注国"和锌polycarboxylate水泥)在无菌聚四氟乙烯制造模具直径5.5毫米,3毫米厚。包装材料放入模具中,允许设置在室温(25°C)在测试之前。聚四氟乙烯光盘作为消极的控制。

 2.10。体外生物测试

标本( n = 6 )进行了测试 在体外细胞毒性通过将它们直接接触格式(ISO10993) [ 23)使用人类牙龈成纤维细胞(hgf)从佐治亚医学院获得学校的牙科诊所获得批准后佐治亚医学院人类保证委员会。hgf的主要文化建立了从健康在常规手术切除(noninflamed)组织,使用先前建立的轻微的修改协议。程序细节这个方法已发表在其他地方( 24, 25]。24小时前的标本,这些细胞被镀在4×104/ 24-well格式在1毫升每口井的介质,然后立即标本(< 1分钟)添加到每个中心,获得的样本不能移动。的比表面积的光盘介质的体积是1.2毫米的范围内2由国际标准化组织/毫升推荐。细胞和标本在37°C 72小时孵化有限公司5%2,95%空气允许附件井的底部的成纤维细胞。这个区间后,标本从细胞培养,用18米欧姆无菌水冲洗两次,并存储在无菌磷酸盐缓冲盐水。整个组实验重复评估分析的重现性是应用于这些材料。老化时间选择延长间隔使用和获得的细胞毒性的趋势。

细胞活动是通过测量评估线粒体琥珀酸脱氢酶(SDH)活性通过MTT比色测定( 26)后1、2、3和4周。标本被从每个好,剩下的细胞被洗仔细1.0毫升的磷酸盐(pH值7.4)。1毫克/毫升MTT方法[3 - (4 5-dimethyl-thiazol-2-yl) 2, 5-diphenyl四唑bromide-succinate]添加为45分钟37°C,之后的反应是淬火的0.5毫升的4% Tris-formalin (pH值7.4)2 - 3分钟。MTT-formalin的解决方案是,细胞单层被允许干5 - 10分钟然后洗1.0毫升的水,和任何MTT-formazan由SDH活性在细胞可溶性dimethylsulfoxide-NaOH 6% (0.1 N氢氧化钠在DMSO)。一个整除的解决方案被转移到96 -平底的盘子,光密度测量在562海里,甲瓒的吸收峰。六个复制的每个提取或控制在每个测试进行。细胞毒性被表示为一个百分比的聚四氟乙烯-控制。

 2.11。统计分析

对于线粒体活动,MTT-formazan光学密度的均值和标准差,聚四氟乙烯控制计算。统计不同钙磷酸盐和控制确定使用方差分析与图基(方差分析) 事后多重比较间隔( α = 0.05 )。

 3所示。结果 3.1。设置时间

初凝时间的结果(表中给出 2)。处理性能的聚合物磷酸钙水泥从站的工作时间是可以接受的。

初凝时间(分钟)的锌polycarboxylate水泥和三个聚合物磷酸钙水泥(年度"特别关注国")。

锌polycarboxylate(对照组) 聚合物磷酸钙 L.S.D.5%
I型 II型 II型
的意思是设置时间(分钟)±SD 5±1 5±1 - - - - - - 9±1 1.30 *

注:II型聚合物共产党(没有设置反应)VLC类型。

*重要,5%的水平。

 3.2。机械性能

抗压强度的平均值和径向抗张强度的锌polycarboxylate水泥(对照组)和三个聚合物磷酸钙水泥(类型I, II, III)(表中列出 3和 4)和(图中以图形的方式说明 1和 2)。

平均抗压强度和标准偏差的锌polycarboxylate水泥和三个聚合物在MPa磷酸钙水泥(年度"特别关注国")。

水泥类型 1小时 24小时 1周 4周 8周 F 价值
控制锌polycarboxylate 46.85±3.51 50.83±4.50 50.87±2.65 51.88±2.80 52.60±2.95 4.33 *
磷酸钙水泥(年度"特别关注国") I型 40.42±3.33 44.87±3.25 49.80±2.75 48.74±2.80 46.91±3.65 3.90 *
II型 66.86±1.38 67.13±1.30 67.15±1.38 67.20±1.30 67.12±1.22 1.74 *
类型III 71.68±3.15 75.12±3.55 75.56±2.75 73.62±2.95 73.59±3.10 4.09 *
LSD 5% 3.81 * 4.22 * 3.19 * 3.30 * 3.32 *

*重要,5%的水平。

平均直径的抗拉强度和标准偏差的锌polycarboxylate水泥和三个聚合物在MPa磷酸钙水泥(年度"特别关注国")。

水泥类型 1小时 24小时 1周 4周 8周 F 价值
控制锌polycarboxylate 5.65±1.91 5.92±2.35 4.49±1.91 5.50±1.99 4.80±1.51 2.55 *
磷酸钙水泥(年度"特别关注国") I型 4.70±1.84 5.85±2.41 6.41±2.04 5.55±2.36 4.58±1.84 2.77 *
II型 7.39±1.99 8.74±1.74 8.80±2.02 8.63±2.51 8.57±2.96 2.96 *
类型III 11.43±2.37 13.81±2.22 14.03±1.95 12.77±1.89 12.59±1.57 3.66 *

*重要,5%的水平。

直方图显示的平均抗压强度锌polycarboxylate水泥和三个聚合物在MPa年度"特别关注国"。

直方图显示平均直径锌polycarboxylate水泥强度和三个聚合物在MPa年度"特别关注国"。

 (一)抗压强度

存储时间,从1小时到8周,聚合物的抗压强度值磷酸钙水泥(III型)来源于35% w / w水溶液的PMVE-Ma高于锌polycarboxylate水泥(控制)和其他两个聚合物磷酸钙水泥( P < 0.05 )。可见光固化的平均抗压强度值(VLC)聚合物共产党水泥(II型)也高于锌polycarboxylate水泥( P < 0.05 )。I型聚合物中共显示最少的抗压强度值。当比较的影响储存时间个别水泥的抗压强度,抗压强度的锌polycarboxylate,显著增加从1小时(46.85 MPa) 1周(50.87 MPa),然后大大增加了8周(52.60 MPa)。抗压强度的平均值(I型)聚合物共产党从1小时(40.42 MPa)显著增加到4周(48.74 MPa)然后在第八周结束的时候略有下降(46.91 MPa)。

抗压强度的平均值(II型)来源于可见光固化(VLC) polyalkenoic酸略从1小时(66.86 MPa)增加到一个星期(67.15 MPa),保持几乎恒定的第八周(67.12 MPa)。

抗压强度的平均值(III型)聚合物,共产党来源于(PMVE-Ma),显著增加从1小时(71.68 MPa)到一个星期(75.56 MPa)然后在第八周结束的时候略有下降(73.59 MPa)。

 (b)直径的抗拉强度

在所有的存储时间从1小时到8周,聚合物的平均直径的强度值磷酸钙水泥(III型)和锌(II)高于类型polycarboxylate水泥和(I型)聚合物磷酸钙水泥( P < 0.05 )。当比较存储时间的影响径向抗张强度的平均值,锌polycarboxylate水泥显示径向强度值最高的第一周结束时(4.49 MPa)然后逐渐减少的第八周。

径向抗张强度的平均值(I型)聚合物共产党显著增加从1小时(4.70 MPa)到一个星期(6.41 MPa)然后在第八周结束显著下降(4.58 MPa)。的平均直径的强度值(II型)聚合物磷酸钙水泥显著增加从1小时(7.39 MPa)到一个星期(8.80 MPa),稍微降低第八周结束时(8.57 MPa)。的平均直径抗拉强度值(III型)聚合物共产党水泥显著增加从1小时(11.43 MPa)到一个星期(14.03 MPa)然后年底下降8周(12.59 MPa)。

 3.3。红外光谱分析

改性聚丙烯酸的红外光谱,可见光照修改polyalkenoic酸,35% (w / w)水溶液polymethylvinylether-maleic酸(PMVE-Ma)和巩固来自他们与共产党混合粉(图中给出 3(一), 3(B), 3(C) 3(D))。

(一)锌polycarboxylate水泥;(B)型;(C) II型;类型III (D)。所有水泥测试,高分子酸的红外光谱(修改polyalkenoic酸改性聚丙烯酸,35% w / w的水溶液PMVE-Ma (a)显示的吸收带羧基(C = O) 1635至1640厘米−1厘米(箭头)。设置水泥(b)的红外光谱显示吸收乐队1558至1401厘米−1表明羧基形成的盐(箭头)。

改性PA酸的红外光谱和一组锌polycarboxylate水泥(对照组)(图 3(一))显示拉伸乐队在1638厘米−1代表(- c = O)反对称伸缩带羧基的聚丙烯酸(图 3(A))。一组产品的锌polycarboxylate水泥(对照组)显示两个IR-absorption乐队在1558和1418厘米−1(图 3(B))被分配给一个羧酸盐(首席运营官) 27, 28]。

改性PA酸的红外光谱和凝固的水泥(I型)(图 3(B))显示一个拉伸乐队在1638厘米−1代表羧基(- c = O)聚丙烯酸(图 3(A))。一组产品的改性聚丙烯酸和共产党粉(I型)伸展带的消失在1638厘米−1和另外两个拉伸乐队出现在1558和1418厘米−1,表明羧化物盐形成(图 3(B)) 27, 28]。的红外光谱感光修改polyalkenoic酸和一组水泥(II型)(图 3(C))显示一个伸展在1640厘米吸收带−1,代表了羧基(- c = O) polyalkenoic酸(图的修改 3(A))。一组产品的VLC修改polyalkenoic酸和中共粉显示伸展带的消失在1640厘米−1,和其他两个乐队出现在1558和1418厘米−1,表明羧化物盐形成(首席运营官)(图 3(B)) 27, 28]。

红外光谱的35% w / w PMVE-Ma酸水溶液和凝固的水泥(III型)(图所示 3(D))。(- c = O)拉伸吸收带的羧酸组PMVE-Ma观察到1635厘米−1(图 3(A))。乐队在1635厘米−1消失的红外光谱集水泥和两个新的拉伸乐队由于羧酸盐(首席运营官)形成观察到1558厘米−1和1401厘米−1表明酸碱反应涉及PMVE-Ma酸和共产党粉(图 3(B)) 19]。

 3.4。x射线衍射分析

两个阶段(zincite-ZnO和cassiterite-SnO2),表现出的特征峰2 θ= 36.253°和2 θ= 26.611°,分别在XRD检测到的未反应的模式和锌反应polycarboxylate水泥(图 4)。XRD模式类型I, II, III水泥(图 5与四个阶段)基本上是相同的。四个阶段和特征峰如下:羟磷灰石(HA) (Ca5(PO4)3(OH) 2 θ= 31.773°),三斜磷钙石[品柱3(OH) 2 θ= 30.189°),钙磷石[品柱3(OH) 2 h2啊,2 θ= 11.681°和20.934°),和方解石(CaCO3,2 θ= 29.400°)。

(一)未反应的锌polycarboxylate粉末x射线衍射模式。(b)的x射线衍射模式设置锌polycarboxylate水泥。

x射线衍射模式的三种类型的聚合物水泥(I型、II型和III型年度"特别关注国")。(一)未反应的粉组件。(B)组I型水泥的产物。(C)组II型水泥的产物。第三组(D)产品类型的水泥。不同的箭头指示不同晶相的特征峰的x射线衍射模式;交叉线箭头表示磷酸氢钙水合物的结晶阶段,黑色箭头氢氧钙石,灰色箭头羟磷灰石、方解石梯度箭头。

 3.5。扫描电子显微镜

(数据的扫描电镜显微照片 6(一)和 6 (b))表面形貌显示多孔表面的线性微裂隙对锌polycarboxylate(控制)和I型CPC水泥。

纵向上表面的扫描电镜图片的四个类型的水泥。(一)锌polycarboxylate水泥;(b)型;(c) II型;类型III (d)后设置。

细针的混合物或杆状微晶核羟磷灰石的特点确定了II型水泥的顶部表面。这些羟磷灰石晶体沉淀在水泥表面与板状晶体(图中所示 6 (c))。类型III的顶面(图所示 6 (d))表现出片和桑迪grain-shaped晶体。纵向断裂表面的扫描电镜检查锌polycarboxylate和I型水泥显示相同的小型和大型多孔模式形成的作用和不同大小的浅腔(数字 7(一)和 7 (b))。II型和III型水泥的颗粒大多是本地集群聚集,展出板状晶体断裂表面(数据 7 (c)和 7 (d))。

断裂表面的扫描电镜图片的四个类型的水泥。(一)锌polycarboxylate水泥;(b)型;(c) II型;类型III (d)后设置。

 3.6。细胞线粒体的活动

确定特别关注国和锌polycarboxylate引发的细胞线粒体抑制水泥(对照组)见(图 8)。衰老影响了所有材料除了II型的线粒体抑制,抑制线粒体活动在整个测试间隔。每个星期,所有水泥类型之间的比较是非常重要的( P < 0.01 )。类型III水泥显示增加SDH活动( >90%),在统计学上相当于-聚四氟乙烯控制后1周。类型III水泥是明显高于聚四氟乙烯控制在星期2和星期4。I型水泥严重细胞毒性相对于聚四氟乙烯抑制(> 90%)控制,但明显( P < 0.05 )改善统计相当于4周后的聚四氟乙烯控制。II型水泥在细胞毒性显著并没有改变在整个四星期评估。II型水泥显著( P > 0.05 )低于聚四氟乙烯控制整个四星期评估阶段。锌polycarboxylate水泥也显著抑制线粒体活动在整个测试但显示一些改善的第四个星期。

引起的线粒体抑制锌polycarboxylate、I型类型II和III型磷酸钙水泥随着老化时间的函数。细胞毒性测定琥珀酸脱氢酶活性和表达了聚四氟乙烯的比例控制(定义为100%)。有六个复制/条件。不同字母表示显著统计学差异材料(方差分析,图基间隔 α = 0.05 )。

 4所示。讨论

最困难的挑战在设计和操作牙科材料是能够模仿自然的复杂的物理和功能特性的组织。组织发展的替代材料,模仿自然属性和性能和/或一个最终再吸收,并由等效新组织所代替的最终目标是恢复牙医。

因此,羟磷灰石(HA)材料结合有机化合物是有前途的牙质替换材料。各种磷酸钙衍生品,例如羟磷灰石(HA)、磷酸三钙(TCP)、磷酸octacalcium ((OCP),磷酸氢钙(DCP)和磷酸二氢钙(MCPM)研究了在过去的十年中,因为他们的生物相容性,osteoconductivity和自硬属性可取的广泛的牙科和生物医学应用( 17, 29日- - - - - - 31日]。中国共产党巩固来自这些化合物有很高的pH值和免费的钙离子,和这两个因素刺激二级牙质的降水 32, 33]。

在目前的研究中,实验已经进行了以开发一些非传统牙胶凝材料。主要化合物(合成羟磷灰石(SHAp6)和氧化钙(曹)]已经使用,证明有(牙科而言)鼓励属性这肯定会打开一个大道的材料科学家来克服遇到的一些缺点与知名的牙科水泥。在目前的研究中,所有材料选择聚合物的制备磷酸钙水泥:氧化钙(曹)磷酸二氢钙一水(MCPM)和合成羟磷灰石(SHAp6)粉末以及改性高分子液体(聚丙烯酸“啪”),可见光固化polyalkenoic酸(VLC)和聚乙烯基醚马来酸(PMVE-Ma),都是医疗等级,商用,有完善的兼容性。

氧化钙(曹)是已知的与水反应迅速和扮演重要的角色在凝固的水泥的水化反应(之间的线性关系被发现存在强度和牙科水泥的水化程度)( 34]。

至于磷酸二氢钙一水(MCPM)通常是用作液压磷酸钙配方中磷酸氢钙,但商业MCPM不纯,含有少量磷酸和水分,因此很难磨,聚合物粉末粘和礼物。

因为粒度影响硬化水泥的力学性能,,因此,有必要在研磨之前与曹预混料MCPM虽然迅速减少的数量(MCPM)是由固相固相机械研磨过程中观察到的反应与曹 35]。必不可少的参数是通过筛选之前还考虑混合这两个基本组件中的每一个分别达到80微米。粒径的减少被发现产生大量减少设置时间和加速硬化的水泥没有显著影响最后的力量达到[ 13]。

Ginebra et al。(2004)指出,水泥不能意义明确的相关程度的反应而不考虑微观结构特征( 36]。已筛磷酸二氢钙(MCPM)和氧化钙(曹)形成60%按重量然后混合比例的Ca / P 1.67类似在牙质和骨头。合成羟磷灰石纳入开始粉(40%按重量)是最稳定的化合物沉淀在使用Ca / P比值为1.67。羟磷灰石烧结高温导致大粒径,增加水泥的强度极限,也被发现与二水磷酸氢钙的沉淀量成正比。这些配方粉与水混合时,合成水泥有很好的处理特征但机械性能差( 37]。

因此,在目前的工作中,为了克服的缺点与水混合,水解决方案的修改(聚丙烯酸,polyalkenoic (VLC)和polymethylvinyl醚马来酸)。他们设置反应被发现两相的,第一步在混合时间,曹(MCPM)反应立即给二水磷酸氢钙(观察),在第二步中,反应更慢,其余曹给羟磷灰石。

必不可少的标准也被认为与分子量和溶液浓度的解决方案用于混合粉、高分子量往往导致水泥设置较短时间和更高的压缩,直径,双轴弯曲强度比低分子量计数器部分( 37]。

聚乙烯基醚马来酸酐(PVME-Ma)是一个商业共聚物提供可以溶解在几个分子量和水解马来酸酐在水中形成的相应的马来酸共聚物(聚乙烯基醚马来酸)。这种共聚物已经在头发喷雾剂nondental应用和手术粘合剂,这意味着潜在的良好的生物相容性牙科和其它生物医学用途 20.]。因为很难形成可行的水泥从PMVE-Ma更高度集中的解决方案由于其高粘度、浓度30%以上无法调查。然而,更高浓度的水溶液使用低分子量PMVE-Ma是可行的。在目前的工作,PMVE-Ma(50.000分子量)在水溶液中使用35%的w / w ( 19]。

为了优化混合粉的粉液比,广泛的初步测试各种粉末混合物的比例执行导致的最佳比率4:1。

4.1。设置时间

锌polycarboxylate水泥的凝结时间(对照组)用于本研究同意这些值之前报道的文献(表 2)。

制定三个聚合物水泥的凝结时间结果(表 2)表明,I型混合改性聚丙烯酸显示临床可接受的设定时间(5分钟),主要是归功于一个初始水化反应开始之间的水泥粉末和液体的水含量,其次是完成阶段,达到酸碱反应和随后形成的羧酸盐盐作为确诊的红外光谱数据集水泥(图 3(B))。

至于II型聚合物共产党水泥与polyalkenoic混合酸(VLC),设定时间(表 2)不能被记录为水泥表面保持柔软很长一段时间由于抑制聚合的甲基丙烯酸酯组液体,因为没有光固化应用在hydroxyethylmethacrylate主要激活剂(-)组和剩余非功能性羧基的存在是观察到的红外光谱集水泥(图 3(C))。

III型CPC与(PMVE-Ma酸)混合,观察9分钟的设置时间。这可能归因于PMVE-Ma酸的多功能性质似乎反应形成不溶性产品外套水泥粒子。这个封装稍微阻碍他们的解散这可能归因于残余顺丁烯二酸酐单位作为红外光谱数据(图中观察到 3(D))和随后的转换不溶性羟磷灰石( 19, 20.]。

 4.2。机械性能

压缩的结果和径向拉伸强度值新制定的聚合物磷酸钙水泥(年度"特别关注国")所示(表 3和 4)表示显著改善值相比,锌polycarboxylate水泥(对照组)。这些高强度值可能归因于合成羟磷灰石粉开始成立的。羟磷灰石被增加的强度水泥粉和作为种子的成核羟磷灰石( 38]。杨等人报道,种子浓度磷灰石(HA)提高结晶度的阶段,因此增加了抗压强度( 39]。

在这项研究中,中国共产党之间的反应粉和35% (w / w) (PMVE-Ma)水溶液(III型)导致聚合物共产党抗压强度为71.68 MPa和径向强度为11.43 MPa混合后一小时。这些结果符合Matsuya et al。 19] 。 这些早期的强度值是非常有益的,可能允许他们使用在某些临床应用(临时馅料、涂胶泥水泥和牙髓学的密封材料)。第一周结束时,最大强度值。这可能是分子量的影响,解释了PMVE-Ma液体中组件可能会影响抗压强度的强化,可以提供的长链聚合物矩阵。PMVE-Ma的高分子量(50000),除了高度支化结构,允许其桥梁众多微晶和分子间纠缠,提供增强的机制。

从中共粉和水泥制备可见光治愈polyalkenoic酸(VLC) II型的抗压强度值66.86 MPa和径向抗张强度为7.39 MPa,混合后1小时,24小时结束时达到最大值。这些结果与宫崎骏et al。 28]。结果证实了反应产物的红外光谱分析,显示明显的反应已经完成拉伸带的消失(C = O)羧基组和羧酸盐的形成。的抗压和抗拉强度类型II和III型聚合物共产党明显高于锌polycarboxylate(对照组)。

存储在蒸馏水37°C略影响机械性能,因此建议一个稳定的公式,可以抵御在口腔环境中解体。

 4.3。设置反应

多功能酸如polymethylvinyl醚马来酸(PMVE-Ma)和聚丙烯酸(PA)的特点是存在的羧基组( 21]。钙离子释放共产党粉(MCPM和曹)主要与多元酸的羧基反应,成为多元酸交联链的离子交换或酸碱反应 20., 28]。这个设置机制以前描述的其他类型的聚合物磷酸钙水泥( 27]。非晶的反应产品(polysalts)源自PMVE-Ma酸的反应与中共和PA酸粉形成水泥矩阵类似于锌形成polycarboxylate和玻璃离子交联聚合物水泥 20., 40- - - - - - 42]。

使用的总反射红外光谱可以监控设置反应和羧基集团首席运营官的变换组。

的红外光谱集高分子共产党类型(I, II, III)后24小时内混合显示没有拉伸的峰值羧基(羧基)和两个新的羧酸盐伸展峰值的出现表明聚丙烯酸盐(数据的形成 3(一), 3(B), 3(C) 3(D))。

 4.4。x射线衍射

锌的x射线衍射分析polycarboxylate未反应的粉氧化锌和SnO确定了两个结晶阶段2。二氧化锡的存在取决于商业水泥最初使用:它存在于少量在一些水泥,而不是别人的。没有锌polycarboxylate反射,因为这种化合物是无定形的。因此,水泥必须是未反应的氧化物的复合氧化锌(主要)和SnO2和产生的无定形锌polycarboxylate矩阵设置这些氧化物与聚丙烯酸的反应和水。这些结果按照核心链接结构等提出了水泥( 43]。未反应的共产党粉末x射线衍射分析确定了四个阶段:羟磷灰石(Ca5(PO4)3(哦),磷酸二氢钙单碱的水合物(Ca (H2阿宝4)2 · H2O), (CaCO方解石3),和氢氧钙石(Ca(哦)2]。

在水泥的水化名义上60 wt %磷酸二氢钙组成的单碱的氧化钙和40 wt %羟磷灰石,两个磷酸氢化合物,(三斜磷钙石及其二水合物,透钙磷石)中标识样本。磷酸二氢钙单碱的(MCPM)与多余的水发生反应形成三斜磷钙石和/或透钙磷石 Ca ( H 2 阿宝 ) 2 ⋅ H 2 O + H 2 O ⟶ CaHPO 4 ( 三斜磷钙石 ) + H 3 阿宝 4 + 2 H 2 O ⟶ Ca HPO 4 ⋅ 2 H 2 O ( 透钙磷石 ) 。 氧化钙非常吸湿,容易转化成氢氧化反应与水蒸气在空气中。氢氧钙石反过来吸收有限公司2从空气形成方解石。

 4.5。细胞线粒体的活动

虽然机械和物理性能都十分关注的牙质再生纸浆限制,衬里,或基础材料,生物相容性是另一个关键问题。目前的研究证实,4周老化开发配方的磷酸钙水泥可能大大改变改变细胞功能的能力。然而,所有配方效果不统一。I型磷酸钙水泥(中国共产党与聚丙烯酸混合)显示随时间减少线粒体抑制。可以作为细胞毒性元素的淋滤材料,他们要么在中或与其他分子破裂成更小的组件,在每种情况下使其更少的细胞毒性。

II型磷酸钙水泥混合树脂改性玻璃离子交联聚合物(Vitremer),抑制细胞活动正在进行,这表明浸出的组件与生物衰老的负债还与4周。Vitremer液体是一种光敏感,修改polyalkenoic酸的水溶液,包含2羟基甲基丙烯酸乙酯(-)。-在大多数牙科树脂改性玻璃离子交联聚合物水泥,通常是作为一个单体含量呈现树脂改性多元酸与水(兼容 44, 45]。然而,丙烯酸-被认为对周围组织造成潜在的细胞毒性,如果没有完全聚合。这可能导致更大的培养基的pH值的变化,从而导致细胞损伤和抑制线粒体所代表的活动。类型III共产党混合聚乙烯基醚马来酸的水溶液,然而,展出兼容性相当于聚四氟乙烯在整个时期除了周3和4的时间点,几个折叠高于聚四氟乙烯。刺激细胞的代谢活动的文化类型III中共4周后不容易解释,需要进一步调查。聚乙烯基醚恶意酐(PMVE-Ma)是一个商业共聚物提供可以溶解在几个分子量和水解的水形成相应的顺丁烯二酸酐集团共聚物(聚甲基乙烯基醚马来酸)。这种共聚物已经许多nondental应用包括头发喷雾,良好的生物相容性和手术粘合剂,这说明潜力牙科和其他生物医学用途( 19]。

我们准备好的混合氧化钙的年度"特别关注国",磷酸钙一水(MCPM)和合成羟磷灰石。氧化钙(曹)与水反应迅速和扮演重要的角色在力量和牙科水泥的水化程度。至于磷酸二氢钙一水(MCPM),通常是用作液压磷酸氢钙的钙制剂。磷酸钙生物材料被认为一般生理耐受良好,因为骨骼的主要无机成分,羟磷灰石是由钙和磷酸盐( 46, 47]。

有趣的是,三种不同配方的细胞毒性取决于聚合物的成分酸用于混合。在我们的实验设计,细胞毒性是由线粒体琥珀酸脱氢酶(SDH)活动估计活动MTT测定和聚四氟乙烯的表示为一个百分比(100%)负控制价值相当于聚四氟乙烯无明显的细胞毒性。

另一方面,锌的生物相容性polycarboxylate水泥(对照组)也被调查。我们的数据表明,锌polycarboxylate水泥是最测试材料的细胞毒性依照之前的数据 48, 49]。

 5。结论

类型III共产党提出了合理设置时间,显著提高抗压,径向拉伸强度相比,锌polycarboxylate水泥(对照组)。

由于这些特性再加上其生物相容性,III型CPC水泥牙科应用程序显示了承诺。

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