АНТИБАКТЕРИАЛЬНЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ БАЗИСОВ СЪЕМНЫХ ЗУБНЫХ ПРОТЕЗОВ
ANTIBACTERIAL MATERIAL FOR BASES OF REMOVABLE TEETH PROSTHESES

Изобретение относится к области медицины, а именно к ортопедической стоматологии, и касается материала для изготовления полимерных (пластмассовых) базисов съемных зубных протезов, обладающих антибактериальными свойствами.
Более 12 миллионов человек в России пользуются зубными протезами, содержащими элементы, изготовленные из полимеров. При этом уже около 60 лет наиболее широко применяемыми полимерами (по критерию цена-качество) являются акриловые. Любое протезирование в той или иной степени (в зависимости от типа протезных материалов) изменяет баланс микрофлоры ротовой полости. Это вызвано ответной реакцией организма на внедрение чужеродных материалов в устоявшееся равновесие между полезной и условно патогенной флорой.
Под базисом протеза создается термостат с постоянной температурой, влажностью, нарушением самоочищения слизистой оболочки, пищевыми остатками, что способствует стремительному развитию микробной пленки. Так, в работе «Литьевым термопластам медицинской чистоты - дорогу в стоматологическую ортопедию», Э.Я. Варес, В.А. Нагурный и др., «Стоматология», 2004, №6, с.53-54, отмечается, что после фиксации протезов из акриловых пластмасс во рту количество кишечной палочки увеличивается от 10 до 63%, дрожжеподобных грибов - от 10 до 34%, патогенного стафилококка - от 10 до 22%. До 22% возрастает также содержание энтерококка, который в норме не наблюдается. Ситуация с бактериальным заражением акриловых пластмасс и полости рта усугубляется в процессе пользования зубными протезами. Причиной этого, помимо термостатических свойств, является постоянное увеличение в пластмассе открытой микропористости, являющейся своего рода депо для патогенной микрофлоры. Глубина зараженного слоя пластмассы может достигать 2,0-2,5 мм. Из-за травматизации мягких тканей, прилегающих к протезному ложу, бактериальное и грибковое заражение приводит к возникновению кандидоза и других заболеваний. Акриловые полимеры колонизируются и пародонтопатогенными видами бактерий, такими как A.naeslundii, Prev.melaninogenica, K.nucleatum и S.intermedius. Поэтому при разлитом пародонтите протезирование с использованием пластмасс не способствует нормализации микрофлоры полости рта. Вообще зубные протезы из отечественных акриловых полимеров (пластмасс) необходимо менять через три года, импортных - через каждые пять лет, в частности, из-за колонизации их микроорганизмами.
Ситуация с бактериальным и грибковым заражением акриловых пластмасс, с уровнем этого заражения, к сожалению, не является общеизвестной. Поэтому дезинфекция пластмассовых зубных протезов специальными средствами проводится лишь незначительным количеством горожан и практически не осуществляется в сельской местности. Учитывая малые размеры образующихся микропор и их большую глубину, а также имеющий хорошую адгезию налет, фактически нереально провести санитарную обработку пластмассовых зубных протезов без использования дополнительного медикаментозного или ультразвукового воздействия. А это делает профилактику и борьбу с заражением акриловых пластмасс и, соответственно, здоровья организма еще более актуальной для россиян.
Бактерицидные свойства серебра и его соединений известны уже много столетий. За это время не было выявлено ни одного случая привыкания к нему патогенной флоры. Было установлено, что серебро в нанометрических размерах активнее хлора, хлорной извести, гипохлорита натрия и других сильных окислителей, в 1750 раз сильнее карболовой кислоты и в 3,5 раза - сулемы (в одинаковой концентрации). Оно уничтожает более чем 650 видов бактерий, вирусов и грибов [Кульский Л.А. Серебряная вода. 9-е изд., К.: Наук. Думка, 1987, 134 с.].
Один из методов предотвращения протетических стоматитов описан в патенте РФ 2287980, A61K 6/08, опубл. 27.11.2006, где в состав для фиксации съемных зубных протезов введен прополис, обладающий антибактериальным и иммунотропным действием. Недостатком этого технического решения является ограниченный как по срокам, так и по спектру бактерицидного действия положительный эффект.
Спектр антимикробного действия серебра значительно шире, чем у многих антибиотиков и сульфаниламидов, а бактерицидный эффект проявляется при минимальных (олигодинамических) дозах серебра. Важно отметить, что существует большое различие в токсичности серебра для патогенной флоры и для высших организмов. Оно достигает пяти-шести порядков. Поэтому концентрации серебра, вызывающие гибель бактерий, вирусов и грибов, абсолютно безвредны для человека и животных. Некоторые ученые считают, что серебро является микроэлементом, необходимым для нормальной жизнедеятельности многих внутренних органов, т.к. оно стимулирует деятельность иммунной системы.
-4
Рассматривая лечебные свойства серебра, принципиально важно учитывать его агрегатное состояние. По степени возрастания бактериостатической активности препараты серебра (как и других металлов) можно ранжировать в следующем порядке: массивное, ионное, нанокристаллическое. В нанокристаллических размерах (менее 100 нм) вещества скачкообразно изменяют свои физические и химические свойства. Поэтому наиболее реальными и известными примерами коммерциализации в области нанотехнологий считаются целевые назначения в области жизнедеятельности человека. В настоящее время разработаны бактерицидные краски, обеспечивающие долговременную защиту поверхности от бактериального заражения. При этом следует отметить крайне малую концентрацию нанодисперсного серебра в краске (1,6-6,5×10% в пересчете на элементарное серебро), обеспечивающую биоцидный эффект [Е.М.Егорова, А.А.Ревина и др. Бактерицидные и каталитические свойства стабильных металлических наночастиц в обратных мицеллах. Вестн. Моск. Ун-та, сер.2. Химия, 2001, т.42, №5, с.332-338].
Препараты на основе серебра довольно широко применяются в стоматологии. Например, в патенте РФ 2243775, A61K 33/38, опубл. 10.01.2005, азотнокислое серебро используется для лечения кариеса и стерилизации канала корня зуба. При химическом восстановлении азотнокислого серебра образуется мелкодисперсное серебро, обеспечивающее дезинфицирующее, лечебное действие. Недостатком, ограничивающим применение этого способа, является эстетический фактор - мелкодисперсное серебро имеет черный цвет.
Описан [пат. РФ 2354668, C08J 5/16, опубл. 10.05.2009] способ изготовления полимерных деталей трения скольжения для искусственных эндопротезов, состоящих из высокомолекулярного полиэтилена с равномерно введенными наночастицами золота или золота и серебра в количестве 0,15-0,5 мас.%. Недостатком этого способа также является то, что серебро в таких количествах придает неэстетичный вид протезам. Кроме того, полиэтилен имеет свои недостатки при его применении в протезировании зубов.
В составе твердеющей пасты для пломбирования каналов "SEALITE REGULAR, ULTRA" фирмы "Пьер Ролан" также используется серебров больших количествах - до 24%. Это решение нельзя использовать для пластмассовых зубных протезов из-за низких эстетических свойств материала и малой бактерицидной активности грубодисперсных порошков серебра [Кузьмина Л.Н., Звиденцова Н.С., Колесников Л.В. Получение наночастиц серебра методом химического восстановления. Материалы Международной конференции «Физико-химические процессы в неорганических материалах» (ФХП-10) Кемерово: Кузбассвузиздат. 2007. Т.2. С.321-324].
Известен материал [Курляндский В.Ю., Ященко П.М. и др. Актуальные вопросы ортопедической стоматологии. М., 1968, с.140] пластмассовых протезов, обладающий антибактериальным эффектом, полученный путем химического серебрения внутренней поверхности пластмассы. Эффект от такого нанесения также описан [Л.Д.Гожая, Я.Т.Назаров и др. Поступление серебра в слюну у лиц, пользующихся металлизированными пластмассовыми протезами. Стоматология, 1980, № 1, с.41-43]. Химическое серебрение поверхности пластмассового протеза осуществляют химическим восстановлением серебра из его соединений. Для проведения реакции обычно используют нитрат серебра или его аммиачную комплексную соль. После химического серебрения внутренней поверхности акрилового протеза исчезают неприятные ощущения во рту, происходит заживление пораженной слизистой оболочки полости рта. В результате применения такого решения достигается требуемый технический результат- антимикробное действие в полости рта.
Недостатком такого материала является кратковременный терапевтический эффект при хронических заболеваниях полости рта и зева. Это вызвано тем, что нанесенное на внутреннюю поверхность пластмассового протеза серебро вымывается с нее в течение 2-3 недель. При этом наибольшее количество серебра поступает в организм человека в первые 3 суток. Вымывание серебра происходит в результате как его «механического» вымывания, так и растворения. Для пролонгирования лечебного действия серебряного покрытия требуется каждые трое суток проводить новую металлизацию небной поверхности акрилатных протезов [http://www.stomatology 24.ru. Ортопедическая стоматология. - Part 3. Лечение и прогноз. Ч.3]. Вторым недостатком такого материала является невозможность предотвращения бактериального заражения пластмассы на наружных поверхностях протезов (на которые из соображений эстетики серебро не наносят) и внутри массы материала. Кроме того, следует учитывать относительно низкую бактерицидную активность серебряных монолитных покрытий по сравнению с нанодисперсным серебром.
Задачей настоящего изобретения является разработка антибактериального материала для базисов съемных зубных протезов, обеспечивающего долговременное поверхностное и объемное антибактериальное действие.
Задача решается за счет введения в состав пластмасс для базисов зубных протезов нанодисперсного серебра в количествах, не снижающих эстетические свойства зубных протезов и одновременно обеспечивающих создание антибактериального эффекта в базисах зубных протезов. Нанодисперсное серебро вводят в исходные микропорошки акрилатных полимеров любыми физическими или химическими методами.
Сущность изобретения состоит в том, что предложен материал с антибактериальным эффектом для базисов зубных протезов, отличающийся тем, что он состоит из акриловых полимеров, содержащих 0,0005-0,03 мас.% наносеребра, распределенного по всему объему полимера.
Разработанный материал содержит наносеребро, равномерно распределенное по всему объему полимера. Это достигается путем нанесения наносеребра на микропорошки акрилатов любыми физическими способами (анодное растворение серебра, осаждение из паровой фазы, смешивание с готовой седиментационно-устойчивой суспензией наносеребра) или химическими способами (химическое, биохимическое, радиационно-химическое восстановление соединений серебра) с последующим их замешиванием в жидком мономере. Мономер растворяет акрилатные порошки и вследствие малого размера частиц наносеребро равномерно распределяется в порошках, а затем и по всему объему готового пластмассового теста. В процессе эксплуатации протезов, изготовленных по предлагаемому решению, происходит постоянное микрорастворение пластмассы в слюне (образование микропористости). При этом обнажаются все новые и новые активные наночастицы серебра в глубине микропор, препятствуя колонизации патогенной флорой. Этим обеспечиваются пролонгированное и надежное антибактериальное действие материала базиса зубных протезов без использования специальных мер гигиены, продление срока службы протезов и общий оздоровительный эффект на организм человека.
Использование серебра в нанометрических размерах (наносеребро) и его равномерное распределение в объеме полимера позволяет получить надежное пролонгированное антибактериальное действие при существенно более низких концентрациях серебра по сравнению с другими его формами и при этом сохранить эстетические качества протезов.
Для оценки возможности осуществления заявленного изобретения с реализацией поставленных задач для нанесения наносеребра на порошки акрилатов (как частный пример) использовали порошок промышленно выпускаемого препарата «Повиаргол», содержащего 8 мас.% наносеребра.
Из общей теории модифицирования поверхности любых микропорошков известно, что с уменьшением количества вводимой добавки до долей процента ее не удается равномерно распределить в основном порошке только за счет перемешивания или совместного помола, когда оба компонента находятся в порошкообразном виде. Одним из выходов является использование микродобавки в виде раствора малой концентрации модификатора [Черепанов A.M., Тресвятский С.Г. Высокоогнеупорные материалы и изделия из окислов. М., Металлургия, 1964. - 400 с]. Учитывая это, порошок «Повиаргола» растворяли в воде до 1% раствора в условиях ультразвукового воздействия с рабочей частотой 22 кГц. В водном растворе «Повиаргола» средний размер первичных кластерных частиц серебра составляет 5-10 нанометров.
После этого раствор «Повиаргола», в расчетных количествах, вливали в порошок акрилатной пластмассы «Фторакс». Равномерно увлажненный модифицирующим раствором порошок высушивали до воздушно-сухого состояния при постоянном перемешивании. При этом на поверхности микропорошков «Фторакс» равномерно фиксировалось (осаждалось) наносеребро. Формовочную массу готовили, смешивая модифицированный акрилатный порошок с мономером. После растворения этих порошков в мономере проводили формование дисков диаметром 20 мм для проведения микробиологических исследований и оценки цвета. При перемешивании этих модифицированных акрилатных порошков с жидкостью акрилатного мономера (растворитель и отвердитель акрилатов) наносеребро равномерно распределяется по всему объему формовочной массы. При эксплуатации протезов, изготовленных из материала по данному изобретению, происходят обычная деструкция пластмассы ротовой жидкостью и постоянными знакопеременными нагрузками (образование микропористости, растрескивание) и постоянное обнажение наночастиц серебра в порах пластмассы. Этим обеспечиваются пролонгированное и надежное антибактериальное действие даже без использования специальных мер гигиены, продление срока службы протезов и общее оздоровительное воздействие на организм человека.
Заявляемые количества наносеребра определяются по двум параметрам: эстетическому параметру и антибактериальному эффекту. Оказалось, что при содержании наносеребра более 0,03 мас.% цвет пластмассы приобретает коричневый оттенок, что не удовлетворяет эстетическим требованиям, предъявляемым к съемным зубным протезам. В частности, материал, имеющий такой цвет, не может использоваться в переднем отделе зубного ряда. Таким образом, верхний предел содержания наносеребра для изготовления базисов зубных протезов ограничивается 0,03 мас.%. При содержании серебра менее 0,0005 мас.% действие серебра оказывается недостаточным для оказания заметного антибактериального воздействия.
3
В качестве контроля готовили диски из формовочной массы без добавления наносеребра. Оценку антибактериальной активности дисков проводили чашечно-суспензионным методом in vitro в соответствии с методикой, изложенной в MP №2003/17 от 19.03.2004 «Чашечный метод оценки эффективности дезинфектантов и антисептиков». В качестве тест-культуры использовали тест-штамм S. aureus 6538 с микробной нагрузкой 10 КОЕ/мл. Экспозиция составила 24 часа.
ПРИМЕРЫ ВЫПОЛНЕНИЯ
Пример 1
Готовят материал с содержанием наносеребра 0,0005 мас.%.
Для этого готовят 1% раствор «Повиаргола» в дистиллированной воде в условиях ультразвукового воздействия с рабочей частотой 22 кГц, разбавляют его дистиллированной водой в 10 раз. 1,9 мл полученного раствора «Повиаргола» растворяют в 2 мл дистиллированной воды (для обеспечения полного смачивания акрилатного порошка) и вливают в навеску 20 г акрилатного порошка «Фторакс». Количество введенного наносеребра в порошок акрилата при этом равняется 0,15 мг. Массу высушивают при постоянном перемешивании в фарфоровой ступке до воздушно-сухого состояния. Формовочную массу готовят, смешивая модифицированный серебром порошок с жидким мономером. Соотношение порошок:мономер составляет 2 мас.ч. порошка на 1 мас.ч. мономера. После растворения порошков «Фторакс» в мономере проводят формование дисков диаметром 20 мм для проведения микробиологических исследований.
Цвет пластмассы имеет розовый оттенок, что удовлетворяет эстетическим требованиям.
Пример 2
Готовят материал с содержанием наносеребра 0,01 мас.% (рабочий состав).
Для этого готовят 1% раствор «Повиаргола» в дистиллированной воде в условиях ультразвукового воздействия с рабочей частотой 22 кГц, и 3,8 мл полученного раствора «Повиаргола» вливают в навеску 20 г акрилатного порошка «Фторакс». Количество введенного наносеребра в порошок акрилата при этом равняется 3 мг.
Массу высушивают при постоянном перемешивании в фарфоровой ступке до воздушно-сухого состояния. Формовочную массу готовят, смешивая порошок с жидким мономером. Соотношение порошок:мономер составляет 2 мас.ч. порошка на 1 мас.ч. мономера. После растворения порошка «Фторакс» в мономере проводят формование дисков диаметром 20 мм для проведения микробиологических исследований.
Цвет пластмассы имеет розовый оттенок, что удовлетворяет эстетическим требованиям.
Пример 3
Материал с содержанием наносеребра 0,0001 мас.% (ниже минимального) готовят по методике, описанной в Примере 1, но количество раствора «Повиаргола» составляет 0,38 мл. Количество введенного наносеребра при этом равняется 0,03 мг.
Микробиологические испытания показали отсутствие антибактериального (бактериостатического) эффекта.
Цвет пластмассы имеет розовый оттенок, что удовлетворяет эстетическим требованиям.
Пример 4
Готовят материал с содержанием наносеребра 0,04 мас.% (выше максимальной концентрации).
Для этого готовят 3% раствор «Повиаргола» в дистиллированной воде в условиях ультразвукового воздействия с рабочей частотой 22 кГц и 3,8 мл полученного раствора «Повиаргола» вливают в навеску 20 г акрилатного порошка «Фторакс». Количество введенного наносеребра в порошок акрилата при этом равняется 12 мг.
Массу высушивают при постоянном перемешивании в фарфоровой ступке до воздушно-сухого состояния. Формовочную массу готовят, смешивая порошок с жидким мономером. Соотношение порошок:мономер составляет 2 мас.ч. порошка на 1 мас.ч. мономера. После растворения порошка «Фторакс» в мономере проводят формование дисков диаметром 20 мм для проведения микробиологических исследований.
Микробиологические испытания показали сильный бактерицидный эффект.
Цвет пластмассы имеет коричневый оттенок и не удовлетворяет эстетическим требованиям, предъявляемым к материалу для базисов съемных зубных протезов.
Микробиологические испытания показали, что 0,0001 мас.% наносеребра не оказывают антибактериального действия в отношении стафилококка золотистого; 0,0005 мас.% наносеребра снижают уровень микробной популяции в 100 раз; 0,01 мас.% наносеребра - в 150 раз; 0,03 мас.% наносеребра - в 1000 раз; 0,04 мас.% наносеребра снижают уровень микробной популяции более чем в 1000 раз.
При этом в исследованиях показано, что диски с наносеребром обладают выраженным пролонгированным антибактериальным эффектом. Вытяжки из одного и того же диска получали каждые 2 недели, их термостатировали по методу «ускоренного старения» (И-42-2-82. «Временная инструкция по проведению работ с целью определения сроков годности лекарственных средств на основе метода «ускоренного старения» при повышенной температуре») с последующим высеванием по вышеуказанной методике на чашки, засеянные газоном тест-культуры стафилококка.
Как показано в таблице, вытяжки из дисков с содержанием наносеребра от 0,0005 до 0,03 мас.% проявляют антибактериальное действие, которое сохраняется в течение 250 суток.
Содержание наносеребра, мас.%
Цвет
Антибактериальный эффект
0,0001
Розовый оттенок
Отсутствие антибактериального эффекта
0,0005
Розовый оттенок
Эффект 250 суток
0,01
Розовый оттенок
Эффект 250 суток
0,03
Розовый оттенок
Эффект 250 суток
0,04%
Коричневый оттенок
Эффект 250 суток
Таким образом, материал по изобретению обладает ярко выраженным пролонгированным антибактериальным эффектом как по всей поверхности изделия, так и в его объеме. Это продлевает срок службы зубных протезов и обеспечивает длительный антибактериальный эффект.
Предлагаемое изобретение отличается от известных тем, что разработан материал для базисов зубных протезов на основе акриловых полимеров, содержащий распределенное во всей его массе нанодисперсное серебро, имеющий эстетичный вид, обладающее выраженным пролонгированным антибактериальным эффектом.