Регистрация / Вход
Прислать материал

14.578.21.0080

Аннотация скачать
Постер скачать
Общие сведения
Номер
14.578.21.0080
Тематическое направление
Науки о жизни
Исполнитель проекта
федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС"
Название доклада
Разработка новых типов стоматологических материалов с антисептическими свойствами с использованием коллоидных наночастиц металлов и оксидов
Докладчик
Кузнецов Денис Валерьевич
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
Получение стабильных коллоидных нанодисперсных систем металлов и их оксидов с заданными характеристиками, придающих различным поверхностям бактерицидные свойства.
Исследование закономерностей в области процессов адсорбции и распределения наночастиц металлов и их оксидов на пористой поверхности твердой фазы для создания неблагоприятной среды для патогенных микроорганизмов полости рта.
Разработка методик создания новых материалов стоматологического назначения с антисептическими свойствами, превосходящих импортные аналоги.
Получение экспериментальных образцов новых стоматологических материалов с антисептическими свойствами, с использованием коллоидных наночастиц металлов и оксидов.
Актуальность и новизна исследования
Кариес – самое распространенное заболевание в мире, поскольку считается, что в той или иной степени им страдает каждый человек. Это сложный процесс, заключающийся в деминерализации твердых тканей зуба, обусловленный метаболической активностью бактерий: стрептококков группы S. mutans, лактобактерий и актиномицетов. Среди стрептококков ведущая роль принадлежит S. mutans и S. sorbrinus. Лактобактерии часто присоединяются на более поздних стадиях и ускоряют деминерализацию. Актиномицеты могут иметь значение в развитие кариеса корня, когда поражается менее минерализованная ткань зуба, цемент.
Существующие материалы стоматологического назначения отечественного и зарубежного производства, за исключением средств для ополаскивания полости рта, in vivo не обладают поверхностными бактерицидными свойствами на границы дентина и применяемого композита.
Антибактериальные материалы и препараты стоматологического назначения на основе наночастиц металлов и их оксидов лишены ряда вышеперечисленных недостатков. Они представляют собой сложные дисперсные системы мицеллярного типа в водной среде и органической среде. Выраженный антибактериальный эффект связан с высокой физико-химической и биологической активностью наночастиц на границе раздела фаз. Это позволяет использовать низкие концентрации наночастиц, что обеспечивает безопасность препаратов на их основе для человека. Широкий спектр действия коллоидных растворов наночастиц снижает вероятность «привыкания» патогенных бактерий, как это происходит с антибиотиками. Адсорбция наночастиц на поверхностях микрополостей обеспечивает длительный антибактериальный эффект и не изменяет требуемые адгезионные и когезионные свойства обработанного зуба.
Описание исследования

Предлагаемые нами антибактериальные коллоидные системы наночастиц металлов и их оксидов получаются не химическим способом, поэтому они не содержат ионов, ПАВ, ВМС и других стабилизирующих добавок. Стабилизация достигается высокой степенью наведенной поляризации диполей воды. Образование частиц происходит в результате электроэрозионного процесса, т.е. конденсации низкотемпературной плазмы при её резком охлаждении в среде растворителя. Поэтому получаемые нанодисперсные системы являются химически инактивными и более безопасны для человека, чем полученные другими методами.

Проведенные нами испытания показывают, что использование различных коллоидных систем на основе наночастиц серебра, меди, железа, никеля, кобальта, титана ВТ-1, титана ВТ-9, латуни, алюминия, цинка, ванадия и тантала на пористых поверхностях придают им бактерицидные свойства. Предлагаемые коллоидные системы металлов и их оксидов получаются не химическим способом, поэтому они не содержат ионов, ПАВ, ВМС и других стабилизирующих добавок. Стабилизация достигается высокой степенью наведенной поляризации диполей воды. Особый механизм взаимодействия наночастиц металлов и оксидов с микроорганизмами, заключающийся в активации и ускорении собственных процессов деструкции клеточных стенок и мембран, приводящий к лизису, обеспечивает отсутствие так называемого «эффекта привыкания» к антибактериальному агенту. Путем регулирования условий синтеза нам удастся получить частицы одного и того же химического состава, состоящих из аморфной и кристаллической фазы разного размера. Предварительные испытания показали, что использование коллоидных растворов с массовой концентрацией частиц металла приблизительно 1•10-3 мг/л достигают необходимого бактерицидного эффекта, поэтому адсорбированные на соприкасаемых поверхностях наночастицы металлов и их оксидов не изменят требуемые адгезионные и когезионные свойства обработанного зуба.
Для изготовления новых материалов будут использоваться существующие исходные материалы, используемые Индустриальным партнером, для производства конечной продукции стоматологического назначения. Для придания стоматологическим материалам антисептических свойств будут использоваться коллоидные системы: наночастицы металлов (оксидов металла) и жидкая дисперсионная среда. Данные нанодисперсные растворы металлов (оксидов металлов) будут получены с помощью модернизированной электроимпульсной конденсационно-диспергационной установки. Данная установка позволяет получать нанодисперсные системы металлов и их оксидов с разной дисперсностью, дзета-потенциалом частиц, с различным соотношением кристаллической и аморфной фаз и в различных жидких средах. Использование разных металлических электродов позволяет получать смешанные коллоидные системы с несколькими дисперсными фазами одновременно, что недостижимо с использованием других методов получения.

Получение лабораторных образцов стоматологических материалов на первом этапе будет проводится в условиях и по методикам максимально приближенным к реальным производственным условиям. Будет введена новая одна или несколько технологических операций, позволяющая, в конечном итоге, создать лабораторный образец материала стоматологического назначения с антисептическими свойствами. Созданный лабораторный образец должен минимально отличаться по своим определяющим свойствам от
производственных образцов. В случае, если антисептические свойства не будут достигнуты, будут изменены концентрационные условия, дисперсность, химический состав и дзета-потенциал используемых частиц и химический состав дисперсионной среды. Кроме того, будут варьироваться характер и показатели технологических операций. Планируется модифицировать композитные материалы светового отверждения, материалы для временного пломбирования, адгезивы, ортопедические и профилактические материалы. На всех этапах будут проводится микробиологические исследования антисептических свойств коллоидных наносистем.
Проведение микробиологических исследований лабораторных образцов стоматологических материалов. Микробиологические исследования лабораторных образцов будут проводиться, главным образом, диско-диффузионным методом, на первом этапе - по общепринятым штаммам бактерий, в последующем, на бактериях полости рта - стрептококках группы мутанс.

Результаты исследования

На текущем этапе исследований нами получены следующие наиболее важные научно-технические результаты:

- проведены испытания экспериментальных образцов ополаскивателя полости рта на основе разработанных коллоидных растворов наночастиц. Установлено, что в качестве дисперсной фазы, обеспечивающей антимикробные свойства по микрофлоре зубного налета, можно использовать в ополаскивателях как металлическую, так и оксидную фазу металлов; модификация дисперсионной среды путем растворения в ней стабилизирующих добавок приводит к повышению дзета – потенциала наночастиц дисперсной фазы и их дисперсности в растворе; при использовании стабилизирующих добавок происходит повышении устойчивости дисперсной системы ополаскивателя как в исходном, так и в разведенном состоянии; дзета – потенциал частиц и кластеров атомов не снижается при разведении ополаскивателя, что гарантирует высокие и длительные антимикробные свойства при адсорбции наночастиц дисперсной фазы на поверхность эмали зубов. Оптимальными характеристиками обладают образцы ополаскивателя полости рта на основе наночастиц магнетита.

- проведен анализ состава и физико-химических свойств экспериментальных образцов ополаскивателя полости рта на основе разработанных коллоидных растворов наночастиц. Установлено, что оптимальными характеристиками обладают образцы с высоким значением дзета – потенциала, в частности, коллоиды на основе водных растворов альгината натрия и цетилпиридиния хлорида.

- проведено исследование антибактериальных свойств экспериментальных образцов коллоидных растворов наночастиц. Показано, что наночастицы серебра, наночастицы меди, оксида цинка и наночастицы магнетита являются наиболее подходящей дисперсной фазой для ополаскивателей полости рта на основе коллоидных растворов металлов и оксидов металлов.

- осуществлено исследование антибактериальных свойств экспериментальных образцов ополаскивателя полости рта на основе разработанных коллоидных растворов наночастиц. При этом установлено, что в качестве стабилизирующей добавки наиболее целесообразно использовать катионные поверхностно активные вещества, такие как цетилпиридиний хлорид.

По совокупности результатов исследований установлено, что в качестве компонента ополаскивателей полости рта наиболее целесообразно использование коллоидного водного раствора наночастиц магнетита, стабилизированных цетилпиридиния хлоридом.

Практическая значимость исследования
Высокий уровень научно-технической разработки обеспечивается применением современных научных методов и подходов. Соблюдение требований технического задания и плана-графика позволит обеспечить получение научно-технических результатов с высоким уровнем научной и прикладной востребованности.
Результаты ПНИ будут использованы для решения важной экономической и социальной задачи – созданию производства эффективных отечественных материалов для лечения и профилактики стоматологических заболеваний, превышающих по характеристикам западные аналоги. Ежегодно наблюдается повышение интереса к инновационным стоматологическим материалам, лишенным таких типичных для традиционных материалов недостатков, как:
- потеря механической прочности;
- невозможность равномерного распределения антибиотиков и длительного устойчивого их
высвобождения;
- короткий «период жизни» антибиотиков в составе матрицы;
- низкая стабильность при хранении и недолговечность зубных пломб и т.д.
Решение данных проблем возможно с помощью инновационных стоматологических материалов на основе наночастиц металлов и их оксидов, обладающих уникальным комплексом физико-химических характеристик и биологической активности. Введение наночастиц в состав протравочных гелей, композитных пломбировочных и адгезивных материалов, способно привести к появлению таких
конкурентных преимуществ, как:
- улучшение термической стойкости;
- увеличение продолжительности и эффективности лечебного воздействия благодаря антибактериальной
активности наночастиц;
- увеличение упругости, прочности и адгезии;
- уменьшение усадочных деформаций;
- повышение химической стабильности;
- снижение раздражающего эффекта;
- нетоксичность и биосовместимость композитных материалов.
Практический эффект от применения разработанных антисептических стоматологических материалов
сложно переоценить. Аналогов им нет и в России, и за рубежом.
Конкурентным преимуществом новых стоматологических медицинских изделий является, наряду с ранее известными свойствами и показателями, наличие бактерицидных свойств, проявляющихся в отношении комплекса микроорганизмов, разрушающих зубную поверхность. Разрабатываемые стоматологические материалы имеют значительный потенциал с точки зрения импортозамещения.
Постер

Кузнецов.ppt