相当多戴义齿的人会出现牙龈发红肿胀、口臭等症状,大多是因为义齿表面附着的真菌(念珠菌)引起的义齿性口炎。延世大学牙科学院研究团队将两种阻止真菌附着的成分直接混入3D打印义齿树脂,还通过相当于使用近一年的老化试验,确认了效果能维持多久。结果显示,同时加入两种成分时真菌附着量最少,承受咀嚼力的强度也符合国际标准。
3D打印义齿的真菌附着问题
义齿主体(义齿基托)大多用PMMA这种塑料制成。它价格便宜,还能做出接近牙龈的颜色,但阻挡细菌和真菌的能力较弱。近来,义齿基托的制作方式也逐渐从手工调拌后加热硬化,转向将液态树脂逐层叠加固化的3D打印方式,这类案例正在增多。不过,以往比较各种制作方式的研究显示,3D打印义齿比切削加工的义齿更容易附着细菌,而且已证实原因不只是表面粗糙。层与层之间的微小缝隙,或未完全固化残留的成分,都只是推测中的原因。
迄今为止,这个问题大多在戴上义齿之后才解决:每天用清洁剂清洗,或对已经出现的炎症涂抹抗真菌药物。问题在于,抗真菌药物用得越频繁,产生耐药真菌的风险就越大。研究团队转变思路,选择从一开始就在树脂本身中混入阻止真菌的成分。
防止真菌的两种成分及其配比
研究团队选定的成分共两种,阻止真菌的方式各不相同。
以水膜阻止附着的MPC
一种是MPC。它具有强烈吸引水分子的特性,会在树脂表面形成一层薄薄的水膜。真菌要扎根,必须先附着在表面上,而这层水膜会让表面变得湿滑,从一开始就妨碍真菌附着。这不是杀死真菌,而是从源头上阻止其附着的方式。
接触即杀灭真菌的DDAM
另一种是名为DDAM的季铵盐化合物。这种带正电荷的物质会直接附着在真菌细胞膜上,将其撕裂。它不是阻止附着,而是在接触的瞬间就地杀死已经附着的真菌。
单独组与联合组的设计
研究团队分别制作了单独加入2%的MPC、单独加入2%的DDAM,以及各加入1%后混合在一起的组别,进行比较。
模拟一年老化后的真菌抑制与强度
义齿每天都要反复经历从热食到冷饮的温度变化。研究团队通过在5摄氏度和55摄氏度的水中反复浸泡一万次的方式,再现了这种变化,制造出大约相当于使用一年的老化状态。
老化前后的真菌附着量
以菌落(细菌、真菌聚集体)数量测算真菌附着量后发现,无论老化前还是老化后,同时加入两种成分的联合组真菌附着量都最少。经过老化后,四组的真菌抑制力都有所下降,但联合组的下降幅度也最小。
弯曲强度与国际标准达标情况
反观承受咀嚼力的程度(弯曲强度),下降幅度最大的却是只加入DDAM的组别。老化后唯一低于国际标准(ISO 20795-1)要求的最低标准65兆帕的,正是DDAM单独组。只加入MPC的组和联合组都达标,其中联合组(67.68兆帕)在老化前后的强度差异甚至没有达到统计学意义,足见其稳定性。阻止真菌的能力在同时加入两种成分时最强,而强度下降这一副作用,在减少DDAM、增加MPC的联合组中最小。可以说,两种成分互相弥补了单独使用时各自的弱点。
实验室单一菌株结果的局限与意义
这一结果并非在人的口腔中获得,而是在实验室的圆盘样本上,只培养了一种真菌菌株(白色念珠菌)后确认的。实际口腔中混杂着唾液和多种细菌,同样的平衡能否原样重现,还需要在下一阶段加以确认。尽管如此,这项研究的意义在于:它没有采用清洁或用药这类戴上义齿之后再处理的方式,而是在3D打印树脂本身中同时植入阻止真菌附着与杀灭真菌的成分,并找到了一种能经受接近一年老化的组合。