生物相容性或组织相容性描述了材料按预期应用时产生适当宿主反应的能力。聚甲基丙烯酸甲酯 (PMMA) 基树脂是牙科领域使用最广泛的树脂，尤其是在制造假牙和正畸器具时。由于会浸出各种潜在有毒物质，它们被认为具有细胞毒性，最常见的是残留单体。对丙烯酸基树脂或其浸出成分进行的各种体外和体内实验以及基于细胞的研究表明它们具有细胞毒性作用。它们会引起粘膜刺激和组织致敏。这些研究不仅对于评估这些材料的长期临床效果很重要，而且有助于进一步开发替代树脂。本文回顾了牙科研究中发表的科学信息，这一些信息与 PMMA 树脂及其浸出成分的生物相容性有关。
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牙科中树脂基修复材料的使用呈指数级增长。基本上没有任何一项临床操作不涉及使用一种或多种此类产品，包括封闭剂、牙本质粘结剂、修复用复合树脂、纤维增强树脂材料、水门汀和衬基材料、义齿基托材料、义齿牙齿、义齿衬垫、颌面修复产品、核成型材料、正畸器械、夹板材料、临时修复材料和贴面等。
牙科中使用的大多数树脂系统基于甲基丙烯酸酯，尤其是甲基丙烯酸甲酯（MMA）。如今，牙科用聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）大多数都用在义齿和正畸器械。此外，PMMA还用于个别印模托盘和临时冠。
PMMA在日常生活中也用于非牙科目的：作为骨水泥和亚克力玻璃，作为各种颜料的基底，用于人造指甲和指甲油等。这一事实对牙科行业很重要，因为对PMMA的过敏反应可能由用于非牙科目的丙烯酸材料引起。
关于PMMA树脂生物相容性的文献主要由体外研究组成。然而，口腔内不同的因素，如唾液特性、咀嚼、温度以及饮食中的化学变化，可能会影响这些材料的生物学行为。
甲基丙烯酸甲酯是 PMMA 的基本成分，但用于假牙的丙烯酸树脂中还含有许多其他成分。热聚合假牙丙烯酸树脂通常以 PMMA 为基础，而光聚合和微波聚合产品则部分源自 PMMA 和聚氨酯二甲基丙烯酸酯 (UDMA)。根据引发反应的因素，它们可分为化学、热或光激活型。
化学或自聚合材料涉及化学活化剂，如 N,N-二甲基对甲苯胺。对于热聚合材料，热量可通过热水浴或微波能量产生，而光聚合树脂则使用可见光作为能源。这些材料大多由预聚合的聚甲基丙烯酸甲酯 (PMMA) 或聚甲基丙烯酸乙酯 (PEMA) 粉末颗粒以及过氧化物引发剂和颜料组成，并与甲基丙烯酸酯单体 (MMA、六亚甲基二醇二甲基丙烯酸酯、羟基乙基甲基丙烯酸酯、正丁基甲基丙烯酸酯和四氢糠基甲基丙烯酸酯) 和交联剂 (如乙二醇二甲基丙烯酸酯 (EGDMA)、三甲基丙烷三甲基丙烯酸酯或 1,6-己二醇二甲基丙烯酸酯) 混合。引发剂 (主要是过氧化二苯甲酰) 在加热下分解为自由基，引发热聚合产物的凝固，而自聚合材料则需要加速剂，例如叔胺、亚磺酸或取代的巴比妥酸。最重要的组合是胺-过氧化物氧化还原体系。对于光固化，单体-聚合物的转化决定性地取决于光照射的维持的时间，相当于光固化复合树脂。
关于 PMMA 树脂中洗脱物的浸出，有两个方面很重要：单体-聚合物转化率和残留单体含量。单体-聚合物转化率表示聚合过程中不饱和双键转化为饱和单键的数量。残留单体是指那些未牢固地结合到聚合物网络中并可能因此浸出的物质（单体、添加剂和反应产物）。随后，这些成分可能会引起局部或全身副作用。残留单体和可洗脱添加剂的浓度取决于下面提到的几个参数和相互关联的因素（表1）
一般而言，热聚合 PMMA 所含的残留单体明显少于化学固化丙烯酸树脂。与薄层相比，较厚的区域残留单体的浓度较小。研究人员人观察到，延长聚合时间后残留单体量会减少，由此减少细胞毒性作用。为了确定不同丙烯酸树脂的理想聚合循环，科学家进行了一项研究，其中对 23 种热聚合义齿基托聚合物进行了不同的聚合循环。研究根据结果得出，在 70℃ 的水中孵育 7 小时，然后在 100°C 的水中孵育 1 小时是理想的，因为这可以使单体最大限度地转化为聚合物。相反，在 60°C 下进行 7 小时的循环以及将烧瓶浸入沸水中，然后在 90℃ 的水中浸泡 5 分钟的循环会产生高浓度的释放残留单体。
为了评估温度、时间和聚合类型（热聚合和自聚合）对残留 MMA 单体量的影响，研究人员对两种自聚合树脂（其中反应由巴比妥酸引发）和两种由过氧化苯甲酰激活的热聚合树脂进行了研究。根据结果得出，自聚合树脂的残留 MMA 含量高于热聚合树脂。研究根据结果得出，自聚合树脂洗脱的物质比热聚合和微波聚合树脂多得多。科学家研究了微波加热对用于修复假体的自聚合树脂残留单体水平的影响。根据结果得出，与采用其他聚合方法的树脂相比，在自聚合 20 分钟后接受微波辐射的样本的残留单体量有所减少。发现当样品接受微波辐射时，自聚合树脂的残留单体减少了 4 倍。因此，可以假设微波辐射减少残留单体含量可能在降低自聚合丙烯酸树脂的细胞毒性作用方面发挥及其重要的作用，因为会发生加热。还报告说，与传统的热聚合技术相比，微波处理后的残留单体量较低。虽然微波固化受石膏体积、石膏中含水量、树脂的粉末/液体比、热导率以及烧瓶材料的微波半透明度的影响，但聚合时间比较短和残留单体较少被认为是微波聚合的两个优点。
许多研究人员试图识别通常从聚合树脂中渗出的成分。大多数作者使用了高效液相色谱法、气相色谱法、气相色谱/质谱法，偶尔也使用红外光谱法。残留单体或添加剂通过水介质提取，包括蒸馏水、天然或人工唾液、林格氏液和有机稀释剂（甲醇、乙醇、四氢呋喃、丙酮等）。在大多数研究中，水或乙醇或乙醇/水混合物被用作渗出介质。
MMA 特别在水性体外提取物中被识别。它在几天内被释放。这些实验室发现得到了体内数据的证实。科学家研究了佩戴假牙的患者唾液中的 MMA 水平，发现自聚合树脂在植入后一周内会释放 MMA（最高可达 45 lg/mL 唾液）。在参与者的尿液或血液中未发现 MMA。得出结论，口腔内释放的 MMA 浓度远低于阈值剂量。
尽管实验方法不同，但大多数已发表的研究都认为，未结合成分（主要是 MMA 单体、邻苯二甲酸酯和过氧化苯甲酰等添加剂）的洗脱是材料生物降解的主要后果之一。水性洗脱液中另一种重要成分是甲醛。研究人员证明，这种物质在体外和体内（唾液）中以相比来说较高的量（第 1 天为 40-50 nmol/mL）从自聚合树脂中释放开来，但热聚合和微波聚合样品没有渗出甲醛。共聚物的分解通常会导致甲醛的形成。在乙醇提取物中不难发现联苯和苯甲酸苯酯。可以推测这些化合物是引发剂（过氧化二苯甲酰）在聚合过程中产生的反应或分解产物。研究人员记录了痕量的苯水杨酸酯。这种物质可能是 PMMA 的污染物，也可能是紫外线 从聚甲基丙烯酸甲酯树脂中浸出的物质名称
大多数研究都集中在浸出的 MMA 单体及其衍生物的细胞毒性上。以前的研究使用了永久性细胞（L929 成纤维细胞和成骨细胞）和原代细胞（牙龈成纤维细胞、上皮细胞、牙髓和牙周膜成纤维细胞）。检测系统在测量细胞毒性的方式上有很大差异，但都表明基本细胞结构发生了变化，例如细胞膜完整性和细胞功能，如酶活性或大分子的合成。
据报道，MMA 对大鼠的急性口服 LD50（半数致死量）为 8.4 g/kg 或 9 g/kg 。这种非常高的浓度表明 MMA 的急性全身毒性非常低。对通过胃管口服 MMA 的大鼠的研究与此评估一致。口服五分钟后，在血液中检测到甲基丙烯酸，这是由非特异性羧酸酯酶产生的 MMA 降解产物，10-15 分钟后达到峰值。未发现器官（肝脏、肾脏、心脏、脾脏、脑、肺和肠道）的变化。这一些数据表明口服 MMA 的急性毒性很低，它被血清中的酶迅速水解，随后通过柠檬酸循环代谢为毒性较小的物质，如丙酮酸。MMA 在人体血液中的半衰期在 20 到 40 分钟之间。患者通过口腔吸收 PMMA 树脂中的浸出物质，但牙科人员和实验室技术人员也会接触 MMA 蒸汽。在处理假牙后，对牙科实验室空气中甲醛和 MMA 浓度的测量没提供临界值的指示。德国 MMA 的最大允许浓度值为 50 ppm 或 210 mg/m³ 隔间空气。牙科实验室的法律和法规基于有关危险物质的指令和危险材料技术规则 TRGS 900。据报道，牙科诊所中的 MMA 蒸汽会引起眩晕。然而，没有证据说明吸入 PMMA 成分可能会引起严重问题，尽管 MMA 可能会刺激眼睛、皮肤和呼吸系统。
在永久细胞和原代培养物中也研究了固体样本、水性树脂提取物、甲醛和 MMA 的细胞相容性。一项研究表明，两种正畸丙烯酸树脂（一种自聚合，另一种光固化）的固体样本在成纤维细胞和角质形成细胞的永久培养物中引起了明显的毒性反应。自聚合树脂的细胞毒性作用更大。他们观察到，在测试的材料中，化学活化丙烯酸树脂产生的细胞毒性最大。如果不去除氧抑制表面层，光固化材料是有细胞毒性的。两种产品在凝固 30 天后均不再具有毒性。与老化样品相比，由聚甲基丙烯酸乙酯/四氢糠基甲基丙烯酸酯或 PMMA 制成的聚合物样品在聚合后立即具有更高的毒性。在含血清的培养基中预孵育样品可降低成骨细胞培养中的细胞毒性。有趣的是，聚合类型（热聚合或自聚合）的重要性不如产品性质。
除了 MMA 和甲醛外，从 PMMA 丙烯酸树脂中渗出的其他物质也可能会引起细胞毒性。相对亲水性的交联剂 EGDMA和引发剂过氧化二苯甲酰在源自牙龈和牙周膜的原代人成纤维细胞中具有同等的毒性，但加速物质 N,N-二甲基-对甲苯胺和光引发剂樟脑醌仅具有中等细胞毒性。UDMA 是光聚合树脂中一种重要的碱基单体，会引起严重的细胞毒性作用。此外，N,N 二甲基对甲苯胺可能会引起与复制周期延迟相关的可逆性细胞损伤。
除了细胞毒性外，微生物效应（例如促进或抑制微生物增殖）也可能决定化合物或材料的生物相容性。自 20 世纪 70 年代初以来，通过体外和体内观察，人们已经知道 PMMA 和特别是永久性软衬材料可能促进各种真菌和细菌的生长，例如白色念珠菌和其他念珠菌种、大肠杆菌和铜绿假单胞菌。永久性软衬材料和硬质义齿基托之间的“微裂隙”也可能刺激微生物生长。此外，MMA、邻苯二甲酸酯和交联物质可能会刺激微生物增殖。对佩戴永久性软衬假牙的患者的临床研究证实了这一点。研究之后发现，这些患者中高达 85% 患有可通过培养技术识别的口腔真菌。发炎的粘膜与这些微生物明显相关。唾液义齿膜或血清成分明显地增强了永久性软衬里的定植。在这种情况下，还观察到真菌（念珠菌属）的增殖与假牙卫生不良紧密关联。如果用清漆密封永久性软衬材料，能够大大减少真菌定植的趋势。还发现，相比来说较高的 MMA 浓度（0.5%）具有杀菌作用，而大量的增塑剂苯甲酸苄酯和水杨酸苄酯具有杀菌作用。此外，最近的实验表明，交联剂 EGDMA 可能会增加两种重要的龋齿病原体链球菌和嗜酸乳杆菌的增殖。
树脂修复体下方或附近的口腔黏膜受到刺激无疑是最严重的局部临床不良反应。在一项实验性临床研究中，研究人员记录了假牙下方黏膜受到刺激与残留单体释放之间的明显关联。除了释放的物质（主要是 MMA 和甲醛）外，微生物（例如白色念珠菌）也可能对假牙性口炎的发展和严重程度产生重大影响。这在带有永久性软衬里的假牙上尤其明显。一项针对 22 名患有灼口综合征的患者的临床研究表明，其中 5 例对 MMA 过敏，并且假牙中残留单体浓度较高。这 5 名患者中有 3 名在接受残留单体含量低的新假牙后症状消失。
皮肤接触 MMA 和 PMMA 可能会引起过敏反应。MMA 已被列为重要的接触性过敏原。牙科人员和牙科技术人员最常见的过敏反应是手或手指出现轻度至中度皮炎。瑞典最近的一份出版物报道，一个农村地区 3% 的牙科人员患有由丙烯酸酯引起的接触性皮炎。科学家记录到，在 1982 年至 1997 年期间，311 名据称过敏的患者中只有 13% 出现过敏，这是他们抱怨的原因。MMA，特别是自聚合材料，在 8 例中引发了过敏。还观察到了由于对假牙释放的 MMA 过敏而导致的无口腔内症状的大面积荨麻疹。
除 MMA 外，PMMA 的几乎所有其他成分都会引起过敏。引发剂过氧化二苯甲酰相对频繁地引起过敏反应，尤其是在牙科助理和牙科技术人员中。实验室技术人员的其他重要过敏原是 EGDMA 和对苯二酚。总而言之，过去几十年来，患者、牙科人员和实验室技术人员对 PMMA 树脂成分（尤其是 MMA 和过氧化二苯甲酰）的过敏频率有所增加。文献数据表明，由于牙科使用慢慢的变多的树脂基材料，职业接触牙科人员的数量不成比例地增加。然而，患者对牙科树脂及其成分过敏的情况仍然非常罕见。重复和全面的斑贴测试以验证过敏应避开使用丙烯酸酯，因为事实上，测试有几率会使活性过敏。
较早的研究报告称，PMMA 皮下植入后会产生纤维肉瘤和癌症。这一些数据未得到后续出版物的证实。对长期接触 MMA 的工业工人进行的长期研究表明没有致癌作用。一般来说，可以推断MMA 的快速降解和排泄应能防止累积毒性作用或严重的全身不良反应。
到目前为止，口腔环境中丙烯酸基树脂的生物降解研究还没完成。要进一步进行良好控制的临床研究，以提高对材料在口腔内条件下的生物相容性的认识，包括它们跟着时间的推移可能会导致慢性局部不良反应或/和全身副作用。在已发表的研究中，体外研究存在空白，这些研究可以很好地了解生物降解机制及其后果。应改进实验设计，以便更好地模拟口腔内情况。最近，人们探索了加入抗氧化剂分子等产品以提高材料的生物相容性，并取得了有希望的结果。有必要进行更多的体内研究，以增加我们对这些树脂生物相容性的了解，从而使其不仅在牙科领域，而且在其他领域也得到多样化应用。
PMMA 树脂在牙科领域应用广泛，尤其是作为义齿基托材料和衬垫。由于聚合物网络中释放出潜在的有毒化合物，以及口腔条件下材料的物理和机械性能发生明显的变化，人们越来越担心这些材料的临床安全应用。关于残留单体（主要是 MMA）洗脱的体外释放研究有大量实验，但体内研究的报道很少。使用人类唾液的研究相对较少，有必要进行详尽、协调和快速的研究。要进一步研究这些树脂的生物降解和生物相容性。从这些研究中获得的信息还可以为研究人员提供替代的聚合物化学成分，可用于新一代材料，以在活组织中诱导有利反应。
