歯列矯正用接着剤に組み込んだ可視光活性クルクミン添加酸化亜鉛ナノ粒子の微小引張接着強さ、変換度、黄色ブドウ球菌に対する抗菌効果。走査型電子顕微鏡およびエネルギー分散型X線分光法を用いた検討

Visible light-activated curcumin-doped zinc oxide nanoparticles integrated into orthodontic adhesive on Micro-tensile bond strength, degree of conversion, and antibacterial effectiveness against Staphylococcus Aureus. An investigation using scanning electron microscopy and energy-dispersive X-ray spectroscopy.

抄録

目的:

Curを0％、2.5％、5％の濃度で添加したZnONPの物性、抗菌効果、変換度、および矯正用ブラケットとエナメル質表面との間のμせん断接着強さについての理解を深める。

AIM: To acquire a thorough comprehension of the photoactivated Cur-doped ZnONPs at different concentrations 0%, 2.5%, and 5% on the physical qualities, antibacterial efficacy, degree of conversion, and μshear bond strength between orthodontic brackets and the enamel surface.

材料と方法:

走査型電子顕微鏡(SEM)とエネルギー分散型X線分光法(EDX)、フーリエ変換赤外分光法(FTIR)、微小引張接着強さ(μTBS)試験、抗菌効果の評価など、さまざまな分析手法を用いて広範な調査を行った。Curを2.5%および5%の濃度で添加したZnONPを、光硬化型歯列矯正用接着剤であるトランスボンドXTに配合した。CurドープZnONPsを添加しない対照群も作製した。歯牙サンプルは、NPsの重量％に基づいて3つのグループに分類された：すなわち，CurドープZnONPsを0％添加したグループ1（コントロール），CurドープZnONPsを2.5wt％添加したグループ2，CurドープZnONPsを5wt％添加したグループ3である．SEMを用いて、CurドープZnONPとZnONPの形態学的特性を分析した。改質されたCurドープZnONPの組成と元素分布は、エネルギー分散型X線分光法を用いて評価した。様々な濃度のNPのS.Mutansに対する有効性は、注ぎ板法によって測定された。硬化領域では1608cmから1636cmの領域におけるCurドープZnONPsのDCを、未硬化領域では1608cmから1636cmの領域におけるDCを評価した。歯列矯正用ブラケットの接着不良を調べるために接着剤残存指数（ARI）を用い、μTBSを調べるために万能試験機（UTM）を用いた。S.mutansの生存率のばらつきを調べるためにKruskal-Wallis検定が用いられた。μTBS値を決定するために、分散分析（ANOVA）およびポストホックTukey多重比較検定が用いられた。

MATERIAL AND METHODS: An extensive investigation was carried out utilizing a range of analytical methods, scanning electron microscopy (SEM) combined with energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDX), Fourier-transform infrared (FTIR) spectroscopy, micro tensile bond strength (μTBS) testing, and evaluation of antibacterial effectiveness. Cur-doped ZnONPs at concentrations of 2.5% and 5% were blended with Transbond XT, a light-curable orthodontic adhesive. A control group without the addition of Cur-doped ZnONPs was also prepared. The tooth samples were categorized into three groups based on the weight percentage of NPs: Group 1 (control) with 0% Cur-doped ZnONPs, Group 2 with 2.5 wt% Cur-doped ZnONPs, and Group 3 with 5 wt% Cur-doped ZnONPs. The SEM technique was employed to analyze the morphological characteristics of Cur-doped ZnONPs and ZnONPs. The composition and elemental distribution of the modified Cur-doped ZnONPs were assessed using energy-dispersive X-ray spectroscopy. The effectiveness of NPs at various concentrations against S.Mutans was gauged through the pour plate method. DC of Cur-doped ZnONPs at a region of 1608 cm to 1636 cm for the cured area, whereas the uncured area spanned the same range of 1608 cm to 1636 cm was assessed. The Adhesive Remnant Index (ARI) approach was utilized to investigate the bond failure of orthodontic brackets, while a Universal Testing Machine (UTM) was utilized to test μTBS. The Kruskal-Wallis test was employed to investigate variations in S.mutans survival rates. To determine the μTBS values, analysis of variance (ANOVA) and the post hoc Tukey multiple comparisons test were used.

結果:

μTBSが最大であったのは、グループ3：5wt%CurドープZnONPs（21.21±1.53MPa）であった。μTBSが最も低かったのはグループ2：2.5wt%Cur添加ZnONPs（19.58±1.27MPa）であった。S.mutansに対する有効性が最も高かったのは、5wt%のCurをドープしたZnONPs（0.39±0.15）のグループ3であった。最も効果が低かったのは、CurをドープしていないZnONPを使用したグループ1であった（6.47±1.23）。ARI分析によると、すべての実験群で0点から1点の間の失敗が優勢であった。修正を加えなかった対照群1が最も高いDCを示した（73.11±4.19）。

RESULTS: The maximum μTBS was given and documented in group 3: 5 wt% Cur-doped ZnONPs (21.21 ± 1.53 MPa). The lowest μTBS was given in group 2: 2.5 wt% Cur-doped ZnONPs (19.58 ± 1.27 MPa). The highest efficacy against S.mutans was documented in group 3 in which 5 wt% Cur-doped ZnONPs (0.39 ± 0.15). The lowest efficacy was seen in group 1 in which no Cur-doped ZnONPs were used (6.47 ± 1.23). The ARI analysis indicated that the predominant failure was between scores 0 and 1 among all experimental groups. Control group 1 which was not modified showed the highest DC (73.11 ± 4.19).

結論:

可視光で光活性化したCurドープZnONPsを5％含有する歯列矯正用接着剤は、μTBSに良好な影響を示し、S.mutansに対する抗菌効果が増強された。しかしながら、異なる濃度（2.5％、5％）でCurドープZnONPを添加すると、モノマー対ポリマー比が低下し、DCが損なわれることが観察された。

CONCLUSION: Orthodontic adhesive, containing 5% Cur-doped ZnONPs photoactivated with visible light exhibited a favorable impact on μTBS and indicated enhanced antibacterial efficacy against S.mutans. Nevertheless, it was observed that the addition of Cur-doped ZnONPs at different concentrations (2.5%,5%) resulted in a decrease in the monomer-to-polymer ratio compromising DC.