抗菌材料应用于义齿基托的最新研究进展

1抗菌材料应用于义齿基托的最新研究进展TheAdvancedResearchProgressofAntibacterialMaterialAppliedtoDentureBase虞鹏飞（吉林大学口腔医学院）【摘要】聚甲基丙烯酸甲酯是一种常用的义齿基托材料，由于自洁作用差，基托聚合物的溶出和固化时产生的微孔易在其表面形成菌斑、牙石的沉积。近年来随着材料研究的不断进步，以银系抗菌剂为主的材料被广泛应用于基托抗菌，取得了显著的成果，极大地提升了义齿的生理安全性。本文就义齿基托抗菌材料的最新研究进行综述。【关键词】义齿基托抗菌纳米载银【Summary】Poly(methylmethacrylate)isacommonlyuseddenturebasematerials,duetotheself-cleaningeffectispoor,denturebasepolymersdissolutionandcuringofmicroporouseasilyonthesurfaceofformationofplaque,calculusdeposition.Inrecentyears,withthecontinuousprogressofmaterialsresearch,onsilverbasedantibacterialagentbasedmaterialsarewidelyusedinthebaseantibacterial,hasmaderemarkableachievements,greatlyenhancethephysicalsafetyofdenture.Thispapersummarizesthelatestresearchofdenturebaseantibacterialmaterials.【KeyWords】denturebaseantibacterialNanoSilver各种原因造成的牙齿缺失是口腔修复领域中的常见病，可摘局部义齿和全口义齿则是修复牙齿缺失的主要方法。二者均需要聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）作为义齿基托材料。义齿戴入口腔后，由于多种因素的作用易被污染，既影响美观，又影响义齿的使用，有些甚至导致口腔疾病的发生。许多研究表明：义齿性口炎是佩戴活动义齿后常见并发症状，并且患者长期佩戴的发病率较高[1-3]。各种基托材料自洁作用差，基托聚合物的溶出和基托表面在固化时产生的微孔都容易造成菌斑、牙石的沉积。以纳米载银抗菌剂为主体的材料近年来被广泛深入研究并改进，应用于义齿基托，使其生理功能和机械性能极大提升。本文就抗菌材料在义齿基托中的应用相关的研究进展作综述。1抗菌原理载银抗菌剂的抗菌机制主要包括两方面:首先是接触反应，抗菌剂中的银离子解析出来，微量银离子接触到带负电的细菌细胞膜时，依靠库仑引力牢固吸附在细胞膜上，接着穿透细胞壁进入细胞内，与细菌体中酶蛋白的巯基结合，降低细菌合成酶的活性，使细胞丧失分裂增殖能力而死亡[4-6];也有研究表明，纳米载银可与细胞膜结合，引起细胞膜的凹陷和透化，破坏细胞膜的渗透性，使细胞膜内物质外漏，致细菌死亡[7-8];银离子也能破坏微生物电子传输系统、呼吸系统、物质传送系统；也有人认为银离子同时也可以与细菌中的–NH、-COOH等反应，从而达到杀灭细菌或霉菌的作用[6]。另一方面是光催化反应，在光的作用下，银离子能起到催化活性中心的作用，激活水和空气中的氧，产生羟基自由基和活性氧离子，而活性氧离子具有很强的氧化能力，在短时间内能破坏细菌的增殖能力，致使细胞死亡，从而达到抗菌目的[5-6]。佘文珺等[9]比较6种纳米载银抗菌剂对口腔常见致病菌的抗菌活性，证明这些纳米载银2抗菌剂对变形链球菌、黏性放线菌、乳酸杆菌、白色念珠菌、金黄色葡萄球菌和大肠埃希菌等都有明显的杀菌效果。余日月等[10-11]指出：当树脂基托中纳米载银抗菌剂质量浓度达5g/L时，对变形链球菌和白色念珠菌的抗菌率均可达到90%以上，抗菌效果良好，对该浓度基托进行恒温热水浴、紫外线照射等老化处理后检测其抗菌率，验证了其具有抗菌持久性。李罡等[12]研究表明：含银无机抗菌剂在8%的质量分数内可以完全抑制口腔常见细菌的生长，在质量分数为1.25%和2.50%的情况下能够有效地抑制牙龈卟啉单胞菌和白色念珠菌的生长，但尚不能抑制细菌黏附。2主要最新基托抗菌材料2.1载银二氧化硅无机抗菌剂中TiO2光催化类抗菌剂在接受长波紫外线照射后，能在TiO2粒子表面产生大量活性氧簇，如HO-、O2-、H2O2等，特别是强氧化性的HO-容易与致病菌细胞膜的脂质、细胞内的酶、核酸等生物大分子发生链式反应，灭活致病菌，并且还能将杀菌后有毒物质进一步代谢分解[13]。当Ag+嵌入到TiO2晶体时，降低了TiO2光生电子的跃迁禁带宽度，使TiO2抗菌剂不必依赖长波紫外线，在自然光条件下，即可发挥抗菌作用，实现二者协同抗菌[14]。当然，任何抗菌剂在杀灭微生物同时对人体细胞也会产生一定毒副作用，关于Ag+的体内蓄积、对机体的毒性作用等也是学者们一直关注的。张富强等[15]通过体外细胞毒性试验，比较6种纳米载银无机抗菌剂的生物安全性，指出抗菌剂质量分数小于等于25g·L-1时，对人体安全无毒。陈良建等[16]研究也证实添加有2%Ag-TiO2的硅橡胶不仅对细胞无毒，而且有利于细胞黏附。2.2纳米二氧化钛[17]纳米二氧化钛粒子在吸收光能后会生成电子-空穴对，其会迅速迁移到纳米粒子表面，与表面附近的水和氧气等分子发生反应，生成化学活性很强的氢氧自由基和超氧化物阴离子自由基。这两种自由基会攻击细菌细胞中的有机物，使其降解，依次杀灭细菌。绝大多数纳米二氧化钛必须在紫外光照射条件下才能激发电子产生空穴对，起到抗菌，分解有机污染的作用。本试验采用的纳米二氧化钛有两个特点，一是其内在结构为锐钛矿型晶型为主混合晶型，因此比金红石型和锐钛型纳米二氧化钛有更强的光催化作用，更有利于发挥其抗菌，降解有机污染物的功能。二是其表面经过了独特的有机修饰，这种表面处理可改善纳米二氧化钛粒子的分散，从而降低了纳米二氧化钛电子跃迁的禁带宽度，增强它的光催化作用。实验对光照类型进行测试，在紫外灯照下抗菌率可达100%，暗环境下可达93%，说明在无光照的口腔环境内也可达到抗菌效果。纳米二氧化钛具有抗菌广谱，长效，无毒，无味，无刺激，热稳定性与耐热性强，不燃烧的特点。同时还具有：①.时效性好：银系抗菌剂的效果约需24h发生，而二氧化钛的抗菌效果仅需1h即可发生；②.二氧化钛是半永久维持抗菌效果的抗菌剂，不像其他抗菌剂会随着溶出而效果逐渐下降；③.安全性高。近年来超微细二氧化钛广泛用作各行业的抗菌剂。纳米二氧化钛复合材料具有较好的抗菌杀菌作用，当纳米二氧化钛含量为3%时，复合材料抗菌性能就达到满意的效果。这也间接说明各种配比下大部分二氧化钛在PMMA中已达到纳米级分散，但随着用量的增加，其聚集还是在加强。另外，基质二氧化钛本身性质极为稳定，王潇婕等对其抗菌时效进行时间长达三个月的观察，仍具有良好的抗菌效果，说明纳米二氧化钛具有良好的抗菌持久性。2.3纯钛（经苯扎氯铵浸泡）3苯扎氯铵，季铵盐类，属阳离子表面活性剂。蔡开勇等[18]关于制备长效抗菌钛材的专利中用到QAS(季铵盐的一种)做表面修饰。在石田和宽[19]的研究中我们可以得知，QAS会与钛形成一种络合物，此物质具有长效的抗菌性能。从李佳等的实验[20]结果得知，0．1%、0．5%和1%浓度的苯扎氯铵溶液浸泡纯钛后，均可以在一定程度上抑制白色念珠菌生长，而用0．1%的苯扎氯铵溶液处理钛片与对照组无统计学差异，0．5%和1%的苯扎氯铵溶液浸泡后与对照组有统计学差异，因此认为一定浓度的苯扎氯铵溶液处理纯钛有效。因有报道称，曾有人误用3%的苯扎氯铵溶液作灌肠剂，几分钟内由于呼吸麻痹致人死亡。因此为了安全起见，实验选择的处理剂，最高浓度定为1%。在现有的3个浓度中，1%的苯扎氯铵溶液处理后与对照组差异最明显，但更高浓度的浸泡效果还有待进一步研究。经一定浓度的苯扎氯铵处理后，纯钛的抗菌性至少可以保持3个月。3总结目前抗菌材料以纳米载银无机抗菌剂为主。其所具有的纳米结构使其抗菌能力、安全性等远高于一般无机抗菌剂，但仍存在一些问题。由于其纳米结构及表面亲水疏油性，直接应用于树脂基托中易发生团聚，有效分散较为困难，影响作用效果，对基托性能也有影响。纳米载银无机抗菌剂抗菌谱广[21]，即使在较低含量下也能杀死650多种人体致病微生[22]，抗菌能力强，但是否具有抗病毒作用，以及在复杂的口腔环境中长期使用是否会导致口腔菌群失调，是否能应用于人体还需其他生物学实验进一步证实。目前对纳米级载银无机抗菌剂生物安全性研究在方法上主要还是采用形态学和酶活性等较单一细胞毒性检测方法，尽管有研究表明在细胞水平其生物相容性良好。但对于纳米尺度的生物效应，尤其是毒理学与安全性问题，目前尚无明确的结论。由于纳米级载银无机抗菌剂的加入会对树脂基托的机械性能造成影响，那么如何合理控制，既保证抗菌剂的抗菌效果又减小对树脂基托机械性能的影响，仍需进一步研究。纳米载银无机抗菌剂中银离子，化学性质比较活泼，对热和光比较敏感，易被转化成单质银或者氧化银，导致抗菌剂变色，影响树脂基托的美观等问题仍未得到有效解决[23]。综上所述，载银无机抗菌剂具有抗菌谱广，作用持久，耐热性、生物安全性良好等优点，但同时也存在不少问题，而这些问题的存在也为今后的研究提供了新思路和新方向。参考文献[1]SesmaN,RochaAL,LaganaC,etal.Effectivenessofdenturecleanserassociatedwithmicrowavedisinfectionandbrushingofcompletedentures:Invivostudy[J].BrazDentJ,2013,24(4):357-361.[2]GendreauL,LoewyZG.Epidemiologyandetiologyofdenturestom-atitis[J].JProsthodont,2011,20(4):251-260.[3]ZomorodianK,HaghighiNN,RajaeeN,etal.AssessmentofCandidaspeciescolonizationanddenture-relatedstomatitisincompletedenturewearers[J].MedMycol,2011,49(2):208-211.[4］李蓓，赵铱民，杨聚才，等．比较纳米载银抗菌剂与纳米二氧化钛抗菌剂抗白色念珠菌性能的实验研究［J］．临床口腔医学杂志，2008，24(2):70－72．4[5］冯丹丹，汲平．两种纳米无机抗菌剂在基托树脂中的抗菌应用研究［J］．口腔颌面修复学杂志，2009，10(5):315－317．[6］吕俏，杨里娜，郭巍，等．纳米银生物安全性及其在树脂基托中的应用［J］．中国组织工程研究与临床康复，2011，15(34):6399－6402．[7］LokCN，HoCM，ChenＲ，etal．Silvernanoparticles:Partialoxidationandantibacterialactivities［J］．JBiolInorgChem，2007，12(4):527－534．[8］KishenA，ShiZ，ShresthaA，etal．Aninvestigationontheantibacterialandantibiofilmefficacyofcationicnanoparticu-latesforrootcanaldisinfection[J］.JEndod，2008，34(12):1515－1520．[9]佘文珺,张富强.六种纳米级载银无机抗菌剂对口腔病原菌的抗菌活性比较[J].上海口腔医学,2003,12(5):56-58.[10]余日月,周永胜,冯海兰.纳米载银树脂基托的体外抗菌效果[J].实口腔医学杂志,2005,21(5):670-671.