多种消毒方法对硅橡胶表面质量的影响

高红燕，贾安琦，苏 军

多种消毒方法对硅橡胶表面质量的影响

高红燕，贾安琦，苏 军

目的 探讨硅橡胶经过各种方法消毒灭菌后，材料表面粗糙度和表面接触角、表面自由能的变化。方法 将硅橡胶试件分别经134 ℃高温高压处理30 min，2%碱性戊二醛消毒液浸泡处理10 h，1%过氧乙酸消毒液浸泡处理30 min，0.1%二氧化氯消毒液浸泡处理1 h，达到植入性生物材料的灭菌要求，另设不处理组作为对照。处理完成后，用便携式表面粗糙度仪测量试件表面粗糙度；用光学接触角测量仪测量蒸馏水、乙二醇、甘油在试件表面上的接触角，并计算试件表面自由能、极性分量和非极性分量。结果 经戊二醛和过氧乙酸浸泡消毒灭菌后，硅橡胶表面质量各项指标与对照组相比无统计学差异；经二氧化氯浸泡消毒灭菌后，非极性分量与对照组相比，差异有统计学意义，其余各项指标与对照组相比也无统计学差异；经高温高压灭菌处理后，除极性分量外，硅橡胶表面质量其余各项指标与对照组相比均有统计学差异。结论 在规定时间内，戊二醛、过氧乙酸和二氧化氯3种消毒液适合用于硅橡胶材料的消毒灭菌。

硅橡胶；表面；粗糙度；自由能；灭菌

颌骨囊性病变是口腔颌面外科常见疾病，目前颌骨囊肿多采用保守治疗，用囊肿减压器进行减压治疗，使囊腔周围骨质缓慢生长，达到缩小和治愈囊肿的目的[1-2]。目前临床上有不同材质制成的囊肿减压器，但硅橡胶制成的囊肿减压器，植入后舒适且不刺激。由硅橡胶制成的植入性生物材料，达到灭菌效果后，其表面质量会因消毒方式及消毒液的不同而发生变化。本实验旨在对硅橡胶材料经各种方法消毒灭菌后，比较其表面粗糙度、表面接触角和表面自由能的变化，探讨何种灭菌方法更符合硅橡胶的特性，为临床上硅橡胶制成的植入性生物材料的消毒灭菌提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料 将DMG公司出厂的Silagum Automix comfort soft relining硅橡胶材料用特制模具(有机玻璃板)制成10 mm×3 mm×10 mm标准试件80个，要求试件表面光滑无气泡，放入暗箱备用。灭菌剂为双组分过氧乙酸消毒剂(天津市天力化学试剂有限公司)，二氧化氯消毒粉(珠海绿之帝消毒液科技有限公司)，2%戊二醛(德州安捷高科消毒制品有限公司)。将双组分过氧乙酸消毒剂和二氧化氯消毒粉按要求，用去离子水配置成1%过氧乙酸溶液和0.1%二氧化氯溶液。2%戊二醛溶液中加入碳酸氢钠，将消毒液pH值调制为7.5，为碱性溶液。甘油、乙二醇(天津市永大化学试剂有限公司)均为分析纯。

1.2 设备 高温高压灭菌锅(MELAG Vacuklav 24B型，德国美兰格)，超声清洗仪(SY1200-T,上海声源超声波仪器设备有限公司)，接触角测量仪(SL200B，美国科诺工业有限公司)，便携式表面粗糙度仪(SJ-210，日本三本三丰)。

1.3 实验方法

1.3.1 处理和分组 将80个试件超声清洗4 min后，用无菌棉签拭干其表面水分，随机分成5组，每组16个，A组为空白对照组，B组用134 ℃高温高压处理30 min，C组用2%碱性戊二醛消毒液浸泡处理10 h，D组用1%过氧乙酸消毒液浸泡处理30 min，E组用0.1%二氧化氯消毒液浸泡处理1 h。将浸泡处理后的试件用蒸馏水冲洗30 s，气枪吹干其表面水分。

1.3.2 表面粗糙度测量 随机取40个试件，每组8个。每个试件表面随机取5个点进行表面粗糙度测量，取Ra平均值，每个试件的测量时间控制在30 s以内。

1.3.3 表面接触角测量 取剩余40个试件，每组8个。每个试件表面随机取5个标记点，依次用蒸馏水、乙二醇、甘油在标记点上进行接触角测量，取平均值。测量时，用微量进样器将检测液体距离试件表面约3 mm处垂直滴加在其表面，液滴体积为15 μl，要求左右接触角的最大误差不超过3%，测量值为左右接触角的均值。测量每滴液体的接触角所用时间不超过1 min。检测均在室温20 ℃，相对湿度为(50±5)%的条件下进行。用Owens and Wendt计算表面自由能(γs)、极性分量(γsp)和非极性分量(γsd)。3种液体的表面张力及分量值见表1。

表1 测量接触角的3种液体的恒定值(mJm-2)

1.3.4 统计学方法 用SPSS 11.5统计软件分析包，计量资料以均数±标准差表示，5组间的计量数据的比较采用单因素方差分析，组间两两比较采用LSD-t检验，P<0.05为差异具有统计学意义。

2 结果

经2%碱性戊二醛浸泡处理和1%过氧乙酸浸泡处理的试件表面粗糙度(图1)、表面接触角、γs、γsp和γsd与空白对照组相比，差异无统计学意义(P>0.05)；经0.1%二氧化氯浸泡处理后，γsd与对照组相比，差异有统计学意义(P<0.05)，其余指标与对照组相比，差异无统计学意义(P>0.05)；经高温高压处理的试件表面质量指标与空白对照组相比，除γsp外，差异均有统计学意义(P<0.05)。见表2、3。

图1 各组材料的表面粗糙度值的变化(μm)

组别 蒸馏水 乙二醇 甘油A84.86±3.2357.05±5.0670.63±4.12B91.28±4.12①72.12±4.95①82.46±4.41①C83.03±3.1456.12±4.6269.56±3.50D85.10±3.8158.12±7.2472.39±4.87E84.49±2.6759.13±4.5672.54±3.03

注：与A组相比，①P<0.01

表3 各组材料的γs、γsp和γsd(mJm-2，n=8)

注：与A组相比，①P<0.05

3 讨论

硅橡胶材料以优异的生物相容性、稳定的化学性能以及良好的物理机械性能，在现代医学中获得广泛的应用。决定硅橡胶宏观性能的5个主要因素是：硅氧主链呈螺旋状，使得硅氧单键的极性相互抵消；硅氧键和碳氢键都属高能键，不容易发生裂解、氧化等；非极性的甲基基团紧密排列在硅氧主链两侧且向表面取向，屏蔽掉硅碳键的强极性作用，呈现一定的疏水性[3]；引入乙烯基基团，提供部分交联点，使硅橡胶性能更加稳定；亲水基团和亲水性添加剂的加入，使硅橡胶具有一定的亲水性能。Si-C键键能较低，硅橡胶在高温高压或强氧化剂氧化下，部分Si-C键断裂，造成硅橡胶表面有Si析出趋势及部分填料外露，导致材料表面粗糙度增加。Si-C键断裂，引起氧化、交联等一系列化学反应，改变硅橡胶部分结构以及表面性能。因此，不当的消毒方式容易引起硅橡胶表面质量的改变[4]，使材料表面微生物黏附数量增加。

目前医用生物材料失效最大原因之一是后继感染[5]。致病菌黏附于植入性生物材料上，导致感染发生，引起新的并发症，严重影响临床治疗效果。影响细菌黏附的主要原因是细菌本身特性和材料表面性质。细菌和生物膜更容易黏附于高表面自由能和高极性表面，对低表面自由能和低极性表面黏附力较弱[6]。Yildirim等[7]和浦美泓等[8]的研究表明，粗糙的材料表面利于细菌和真菌黏附。白色念珠菌是口腔中常见的致病菌，易黏附于硅橡胶表面[9]。硅橡胶表面念珠菌的存在，能够破坏接触区的黏膜屏障，降低唾液的保护功能，导致口腔黏膜炎症[10-11]。材料表面霉菌不断滋生，易加速材料老化。

硅橡胶作为植入性材料，在植入人体前必须经过严密的消毒灭菌。目前对硅橡胶材料消毒灭菌的研究主要集中在浸泡消毒灭菌法和高温高压灭菌法。前者为化学方法,使消毒剂与硅橡胶材料接触,发挥消毒剂的灭菌能力；后者为物理方法，许桐楷等[12]对加成型硅橡胶材料高温高压消毒25 min，发现其细节再现性和表面稳定性无显著变化。

本研究用口腔科常用的4种消毒灭菌方法对硅橡胶进行灭菌实验。结果发现，硅橡胶经碱性戊二醛和过氧乙酸浸泡处理后，各项指标均无明显变化。说明硅橡胶的分子结构在碱性戊二醛环境中处于相对稳定状态。过氧乙酸是由乙酰基和过氧基组成，因此过氧乙酸既具有乙酸的性质，又具有过氧化物的性质。由于过氧乙酸相对浓度较低，灭菌时间较短，未对硅橡胶材料表面质量造成明显影响。经二氧化氯浸泡消毒后，γsd变小，其余指标无明显变化。二氧化氯属于强氧化剂，经1 h浸泡消毒后，硅橡胶内部少量非极性键断裂、氧化，造成γsd下降，但表面粗糙度、γs和γsp无明显改变，仍可用于临床上对硅橡胶的消毒处理。经高温高压处理后，硅橡胶表面粗糙度、接触角、γs和γsd均有明显改变，说明经高温高压处理后，硅橡胶材料中的非极性键断裂明显，导致γs和γsd减少，继而因填料外露致粗糙度增加。

综上所述，在规定时间内，用高温高压对硅橡胶进行消毒灭菌，硅橡胶表面质量的改变程度明显大于采用2%碱性戊二醛浸泡处理、1%过氧乙酸浸泡处理和0.1%二氧化氯浸泡处理后的硅橡胶。但是，用2%碱性戊二醛浸泡处理、1%过氧乙酸浸泡处理和0.1%二氧化氯浸泡处理多长时间会引起硅橡胶表面质量变化，需进一步研究。

[1] Young-Soo Jung,Sang-Hwy Lee,Hyung-Sik Park,et al.Decompression of large odontogenic keratocysts of the mandible[J].Ora Maxillofac Surg,2005,63:267-271.

[2] Mereditb August,William C Faquin,Maria J Troulis,et al.De-dif-ferentiation of odontogenic keratocyst epithelium after cyst decompression[J].American Association of Oral and Maxillofacial Surgeons,2003,61:678-683.

[3] 刘云鹏,王秋莎,律方成,等.紫外辐射对高温硫化硅橡胶性能影响初探[J].高电压技术,2010,36(11):2634-2638.

[4] Pavant S,Filbo JN,Santos PH,et al.Effect of disinfection on the hardness of soft denture liner materials[J].Journal of Prosthodontics,2007,16(2):101-106.

[5] Bridgett MJ,Darnes ML,Denyen SP.Control of staphylococal adhesion to polystyrene surface by polymer surface modification with surfactants[J].Biomaterial,1992,13:411

[6] 宋永香,王志政.海洋生物及其黏附机理——微生物、小型海藻、巨型海藻、贻贝[J].中国胶粘剂,2002,11(4):48-51.

[7] Yildirim,Hasanreisoglu,Hasirci,et al.Adherence ofCandidaalbi-cansto glow-discharge modified acrylic denture base polymers[J].Journal of Oral Rehabilitation,2005,32:518-525.

[8] 浦美泓,牛力.义齿基托修复材料表面粗糙度对变形链球菌黏附的影响[J].临床口腔医学杂志,2011,24(5):281-282.

[9] Mutluay MM,Oguz S,Fløystrand F,et al.A prospective study on the clinical performance of polysiloxane soft liners:one-year results[J].Dent Mater,2008,27(3):440-447.

[10] Baillie GS,Douglas LJ.Matrix polymers of Candida biofilms and their possible role in biofilm resistance to antifungal agents[J].Antimicrob Chemother,2000,46:397-403.

[11] 许力强,金晨,二川浩树,等.白色念珠菌在义齿软衬材料表面上发育的研究[J].现代口腔医学杂志,2000,14(6):394.

[12] 许桐楷,孙志辉,江泳.高温高压灭菌对加成型硅橡胶印模尺寸稳定性及细节再现性的影响[J].中华医学杂志,2012,47(3):182-185.

Effect of different disinfection methods on surface quality of silicone elastomer

Gao Hongyan1,Jia Anqi2,Su Jun2

1.Teaching Hospital in Kunming General Hospital Affiliated to Kunming Medical University，Kunming,Yunnan,650032,China;2.Department of Stomatology,Kunming General Hospital of Chengdu Military Command,Kunming,Yunnan,650032,China

Objective To discuss the changes in surface roughness,surface contact angle and surface free energy of silicon elastomer disinfected by different methods.Methods Silicone elastomer samples were treated by the high temperature of 134 ℃ under great pressure for 30 minutes,soaked in 2% alkaline glutaraldehyde for 10 hours,in 1% peracetic acid disinfection solution for 30 minutes or in 0.1% chlorine dioxide disinfection solution for 1 hour respectively.Some other samples without any treatment were taken as the control.Then the surface roughness of these samples were tested by a pocket roughness meter and the surface contact angles in distilled water,glycol and glycerol were measured by optical contact angle apparatus,and the surface free energy,polar component and non-polar component were calculated.Results There existed no difference of statistical significance between the data of the surface quality of silicone elastomer after disinfection of soaking in glutaraldehyde and peracetic acid disinfection solution and those of the control;the non-polar component of the samples disinfected by soaking in peracetic acid disinfection solution was of statistical difference from that of the control while other data were of no statistical difference from those of the control;After disinfection in high temperature under great pressure,the data of the surface quality,except the polar component,were of statistical difference from those of the control.Conclusions Within the limited time,glutaraldehyde,peracetic acid disinfection solution and chlorine dioxide disinfection solution are fit for disinfection for silicone elastomer.

silicon elastomer;surface;roughness;free energy;disinfection

650032 昆明，昆明医科大学昆明总医院临床学院(高红燕)；成都军区昆明总医院口腔科(贾安琦，苏 军)

R 187

A

1004-0188(2014)04-0372-04

10.3969/j.issn.1004-0188.2014.04.009

2013-12-02)