溶菌酶涂层复合弓丝抗腐蚀性能及抗菌性能的研究

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目的复合矫治弓丝(CAWs)是通过激光焊接加铜中间层的方法将镍钛形状记忆合金和不锈钢连接成一根包含两种材质的正畸弓丝。镍钛段可以对错位牙施加合适的矫治力,同时不锈钢丝段为支抗牙提供支抗。前期研究表明,CAWs具有优异的理化性能,但在复杂的口腔环境中,异种合金焊接的CAWs会受腐蚀的影响,导致表面粗糙度增大,影响矫治效果。此外,口腔富含菌群,细菌粘附在弓丝表面形成生物膜,一方面致龋菌繁殖可导致矫治器周围牙釉质脱矿和龋损,另一方面细菌黏附增大弓丝的摩擦力导致牙齿移动不佳。因此,本课题拟采用表面改性的方法,保留CAWs优良性能的基础上制备不同浓度的溶菌酶涂层,探讨改性后CAWs的抗腐蚀性能和抗菌性能。方法(1)经激光焊接加铜中间层合成CAWs,采用液相沉积技术(LPD)制备不同浓度的溶菌酶涂层CAWs,采用扫描电镜(SEM)和原子力显微镜表征微观形貌;(2)采用人工唾液模拟口腔环境进行腐蚀实验,SEM观察腐蚀形貌;动电位极化曲线检测、离子析出检测和失重实验评估涂层CAWs的抗腐蚀性能;(3)采用细菌平板计数和活/死菌染色实验评估涂层CAWs的抗菌性能,CCK-8检测评估涂层CAWs生物相容性。结果(1)CAWs合成及表征:微观形貌显示焊接区域光滑无明显的裂隙,且不同浓度溶菌酶涂层三维形貌不同。(2)抗腐蚀性能检测:未涂层CAWs表面粗糙,有大量的点蚀;20 g/L涂层组的表面涂层分布不均,在裸露区域可见小的腐蚀坑;40 g/L涂层组表面相对光滑,未见明显的点蚀;60 g/L涂层组表面虽因部分剥脱而粗糙,但仍未见明显腐蚀坑。离子析出及失重实验结果:涂层CAWs的Cu2+释放和失重情况较未涂层CAWs减少,并且Cu2+释放随着溶菌酶涂层浓度的增加而减少。动电位极化曲线检测结果:涂层CAWs的Ecorr和Epit值高于未涂层CAWs,且随着溶菌酶涂层浓度的增加,Epit、Icorr值显著增加,Ecorr未见显著变化。(3)生物学性能评估:未涂层CAWs作为对照,溶菌酶涂层CAWs的菌落计数结果分别为41.33±10.53%(20 g/L涂层组)、33±9.63%(40g/L涂层组)和19±6.80%(60 g/L涂层组);活/死菌荧光染色显示随着溶菌酶涂层浓度的升高,绿/红荧光比值降低;生物安全性能检测显示各浓度溶菌酶涂层组细胞增殖活力无明显下降。结论采用LPD成功制备了溶菌酶涂层CAWs。涂层CAWs抗腐蚀性能提高,有毒Cu2+析出减少,并赋予了 CAWs表面一定程度的抗变形链球菌性能。此外,不同浓度的溶菌酶涂层对弓丝抗腐蚀性、抗菌性能和生物安全性影响不同,其中40 g/L溶菌酶浓度是较为合适的改性浓度。本研究将为提升口腔金属材料的抗腐蚀性和抗菌性能提供新的思路。
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