树脂填充物已被有效地应用于牙科，以处理近牙面的非空洞龋损。在本研究中，我们研制了一种新型的离子液体微胶囊(MC-IL)树脂填充物，并分析了其性能。在合成MC-IL后，分析了其粒径、形貌和解聚效果，并评估了其极限拉伸强度、接触角、表面自由能和细胞毒性。结果表明，此方法是改进牙科修复材料的一种很有前景的方法。

研究内容简介

龋齿病是世界范围内的一种高度流行的疾病，会导致疼痛、牙齿组织或牙齿的丧失，并对生活质量产生负面影响。使用树脂填充物是治疗浅表近端龋损的一种方法。填充物是一种光固化树脂，可以封闭病变的多孔，以及病变体内部和其表面。与密封剂相比，树脂填充物的流动性更高，而且不需要在近侧牙齿区域进行额外的牙齿分离临床步骤，从而减少手术时间并提高患者舒适度。

尽管树脂填充物通过抑制龋齿病进展显示出临床上显着的结果，但仍有一部分患者并未见好转（9-33％）。常见的用于配制修复材料的甲基丙烯酸酯，不具有抗菌活性。抗菌特性可以通过减少生物膜的形成来改善对牙釉质龋的预防，抗菌剂已被添加到树脂填充物中，以改善其生物学特性并增强其保护作用。

具有携带ILS的药物输送系统的牙科树脂的设计有着可靠的物理化学和抗菌性能的优势。然而，目前还没有关于ILS包埋在牙科材料中的报道。本研究的目的是合成离子液体(MC-IL)1-正丁基-3-甲基咪唑双(三氟甲磺酰基)酰亚胺(BMI.NTf2)微胶囊，并评价MC-IL的加入对实验树脂渗透剂的物理、化学和细胞毒性性能，从而提出一种改进牙科修复材料的方法。

图1 离子液体的合成

该方案展示了离子液体(IL)BMI.NTf2合成的三个步骤，并证明了IL的分子结构。

图2 离子液体(MC-IL)负载微囊的合成

该方案展示了从混合溶液到干燥过程中合成MC-IL的步骤。解决方案的颜色用粉色、灰色和红色表示，以便更好地进行视觉表征。然而，所有的溶液在试剂溶解后都是无色的。在工艺结束时得到白色粉末，然后以不同浓度加入到树脂渗透剂中。图中添加了部分粉末的扫描电子显微镜图像，以说明微胶囊形成了具有所示形貌的粉末。该方案还在图的底部描述了微囊的形成及其组成。

表1 干湿分析中MC-IL的第10、5、90个百分位数

表1显示了合成的MC-IL在干分散体中以及与水接触15分钟(T1)和30分钟(T1)后的粒径分布(直径)百分位数。分析是用激光衍射法进行的，结果以微米(μm)表示。

图3 激光衍射法进行粒度分析

在图像3(A)中，灰色实线表示干燥分散体中的颗粒大小分布。实心黑线表示MC-IL粉末与水接触15分钟(T1)和30分钟(T7)后，使用水作为分散介质的解聚分析中的粒度分布。黑色虚线表示粉末与水接触30分钟后，使用水作为分散介质的解聚分析中的粒度分布。在图像B中，插图显示了HPMC的聚合链的塑化效应可能是如何发生的，直到HPMC的损失和纳米胶囊从微囊中释放。

图4.合成的MC-IL的SEM图像

SEM分析证实了通过激光衍射分析显示的颗粒的微米级尺寸。此外，因为在干燥过程，其表面有不规则的地方，导致在SEM中可以观察到呈双凹盘状，具有凹陷和皱缩的外观的颗粒。

表2极限抗拉强度，与水或α-溴萘的接触角以及表面自由能的平均值和标准偏差值

除了机械性能外，还测试了实验牙科树脂的表面性能。有机树脂的改性可以改变聚合物的接触角和超临界流体力学性能。本试验基于复合固体-液体-空气之间形成的接触角，其中固体表面由聚合树脂渗透剂组成，液体为蒸馏水或α-溴代萘。与对照组相比，加入10wt%的MC-IL使树脂浸润液的接触角增大，SFE降低。较高的接触角和较低的SFE使材料不太容易被湿。这一特点很有趣，因为聚合物具有较高的疏水性和较低的润湿性，可能有利于口腔环境中的水解稳定性。

图5 图(A)为检测细胞毒性的方法

图(B)为细胞毒性试验后各树脂填充物组细胞活力的平均值和标准差值

细胞毒性结果如图5所示。所有细胞存活率的平均值均超过90%。2.5wt%MC-IL为109.68(±0.52)%，10wt%MC-IL为91.23(±1.72)%。所有组的平均值和中位数均在90%以上，表明对人体细胞没有细胞毒性作用。HPMC是微囊周围较外层的一层，对所装载的成分形成扩散屏障，延长药物释放。

图6 MC-IL干燥过程示意图

在干燥过程中，将加入HPMC分散体的合成颗粒悬浮液进行喷雾干燥。迷你喷雾干燥机的设备雾化器产生喷雾液滴，液滴通过热空气干燥。生成的每个液滴都由MC-IL、HPMC、丙酮和水组成。HPMC增加了配方的粘度，与高温接触时，它会迅速干燥，在液滴周围形成一层薄薄的干膜。由于较高的外部温度和较高的内部压力，部分干燥液滴内的残余液体通过毛细作用被提取。

使用甲基丙烯酸酯衍生材料合成微胶囊，有助于与用于配制树脂渗透剂的甲基丙烯酸树脂相容。使用了两种两亲性表面活性剂，因为聚山梨酸酯80是极性的，而山梨醇单硬脂酸酯是非极性的。这种亲水/疏水性质的变化有助于赋予颗粒的形状和稳定性。MC-IL的合成路线重现性好，平均粒径为1.6 4(±0.0 8)μm，激光衍射分析也显示出单峰行为和较窄的粒径分布范围，如低多分散指数(SPAN=1.0 2±0.0 3)，表明颗粒在干粉中是均匀的。干燥环境中的粒度分布在微米尺度上呈现单峰。然而，当分散在水中时，轮廓是不同的，形成了两个峰。对水介质中颗粒的研究(解聚分析)更好地揭示了颗粒的尺寸分布，表明粉末是由不同尺寸的纳米颗粒组成的，而不仅仅是微米颗粒。

在树脂基体中加入颗粒可能会改变聚合物的力学行为。在低粘度的树脂材料中，填料浓度通常高达15wt%，以在脱矿釉质部位获得优异的粘度和渗透性。在初步研究之后，将MC-IL从2.5%添加到有机基质中的10wt%。作者观察到，无论颗粒浓度如何，只要处理得当，渗透剂都会保持不变。MC-IL的加入没有改变材料的力学行为。

总体而言，MC-IL的掺入改变了树脂渗透剂的表面性质，而不影响聚合物的拉伸强度和细胞毒性。MC-IL是一种很有前途的策略来改进修复和微创牙科治疗材料。