抗菌性正畸粘接剂的研究进展

张　宁　张　珂　白玉兴

(首都医科大学口腔医学院正畸科，北京 100050)



抗菌性正畸粘接剂的研究进展

张宁张珂白玉兴*

(首都医科大学口腔医学院正畸科，北京 100050)

【摘要】固定矫正器以其高效性和精确性受到广大医师的青睐，近年来得到广泛的临床应用。牙釉质脱矿是固定正畸治疗的主要合并症，不仅违背了正畸治疗的美观原则，而且还有损牙体健康，因而牙釉质脱矿现象是正畸医师不容忽视的问题。托槽通过粘接剂固定于牙面上，如果正畸粘接剂具有抗菌性能，则可以有效地预防牙釉质脱矿的发生，本文就抗菌性正畸粘接剂的最新研究进展做以下概述。

【关键词】正畸粘接剂；牙釉质脱矿；抗菌性能

牙颌畸形是口腔常见的三大疾病(龋病、牙周病、牙颌畸形)之一，随着矫治器和矫治技术的不断改进, 各种复杂的牙颌畸形的治疗都可以得到良好的效果。固定矫正器以其高效性和精确性受到广大医师的青睐，近年来得到广泛的临床应用。然而，由于固定正畸矫治器的戴入，改变了口内环境、增加了刷牙的难度，导致菌斑易于堆积，造成了固定正畸治疗中牙釉质脱矿具有较高的发病率[1]。流行病学调查结果[2]显示，正畸患者牙釉质脱矿的发病率为50%～80%。牙釉质脱矿导致牙面呈白垩斑甚至龋洞形成，不仅违背了正畸治疗的美观原则，而且还有损牙体健康，因而牙釉质脱矿现象是正畸医师不容忽视的问题。牙菌斑聚集于牙齿表面，代谢产酸，形成局部的高酸环境使得牙釉质中的钙、磷等离子溶解是导致牙釉质脱矿发生的根本原因[1-2]。托槽通过粘接剂固定于牙面上，如果正畸粘接剂具有抗菌性能，则可以有效地预防牙釉质脱矿的发生。因此，有关抗菌性正畸粘接剂的研发，是近年来正畸领域研究的热点之一。

1含氟正畸粘接剂

目前预防固定正畸治疗中牙釉质脱矿的方法大都以氟化物为主，许多含氟的正畸产品已被证实具有预防牙釉质脱矿的作用[3]。氟不但可以干扰产酸菌的代谢和黏附，还能通过增加牙釉质表面氟的量形成氟磷灰石降低牙釉质的溶解性。临床上使用氟化物抑制牙釉质脱矿的方法主要包括局部使用氟制剂和使用含氟正畸粘接剂。局部使用氟制剂主要有含氟牙膏、含氟漱口液、氟凝胶、氟涂料等，这些方法被证实具有一定的预防牙釉质脱矿的能力，但同时存在依赖患者配合或增加椅旁操作时间的缺点[3]。含氟正畸粘接材料是近年来发展起来的新型粘接材料，不仅使用方便，而且不依赖患者配合，与其他使用氟化物预防釉质脱矿的方法相比，使用含氟正畸粘接材料更容易被广大正畸医生和患者所接受[4]。因此，有关含氟粘接材料的粘接强度、释氟性能和防脱矿效果等方面的研究，是近年来正畸领域研究的热点之一。

树脂改良型玻璃离子粘接剂(resin-modified glass ionomer cement，RMGI)，是目前临床上应用比较广泛的含氟正畸粘接剂。RMGI是在传统的玻璃离子(glass ionomer cement，GIC)中加入4%～6%的树脂单体而形成的一种粘接材料[4]。由于增加了树脂的理化特性，RMGI的粘接强度较GIC大大提高[5]。传统的酸蚀粘接方法对牙釉质的不利影响，已经被证实并愈来愈受到关注，有研究[4]表明，常规的磷酸酸蚀去除了约3～10 μm的表面釉质，另25 μm表现出轻微组织学改变，以形成必须的机械嵌和，更深的局部区域的溶解大概产生深至100 μm的渗透，去除托槽后的釉质损失达到约150～160 μm，甚至能引起局部的釉质裂。而且，经过传统磷酸酸蚀处理后的牙釉质表面粗糙度增加，从而有利于菌斑的堆积。这些不利因素都将导致牙釉质脱矿的发生。由于RMGI能够通过聚烯酸中的羧基与牙体硬组织中的羟基磷灰石形成离子键结合，因此可以在不对牙釉质进行酸蚀处理的条件下粘接托槽[4-5]。研究[4-5]表明，在未经酸蚀处理的条件下，RMGI的粘接强度能够满足临床粘接正畸托槽的需要。这样不仅避免了传统酸蚀处理对牙釉质的影响，同时RMGI具有较强的释氟能力，在相当长的时间内(1～2年)释放出氟离子并维持在一定水平，而且可以吸收外界高浓度氟离子(如含氟牙膏刷牙)并将其再次释放，因而对于预防固定正畸治疗中的牙釉质脱矿具有重要意义。虽然很多研究[3-4]证明使用含氟粘接剂可以使牙釉质的脱矿减少，不过，与之相反的实验结论也屡见不鲜。有研究者[6]认为虽然含氟粘接剂可以增加局部牙釉质中氟的量，但是对于预防牙釉质的脱矿没有显著的意义。近年来局部应用氟化物产生的不良反应正逐渐引起学者们的注意[3]，包括耐氟菌株的出现、氟斑牙儿童用氟的安全性等。而且，氟的渗透性较差，当氟向病损内部渗透时，先与外层釉质反应，导致深层得到的氟量很少。因此有学者[7]建议，将一些具有抗菌和再矿化功能的化学制剂添加到RMGI中，增强其抗菌和再矿化能力，从而有效地预防固定正畸治疗中牙釉质脱矿的发生。

2季铵盐改性正畸粘接剂

目前赋予粘接剂抗菌性能的途径主要有两种[8-9]：一种是通过在材料中添加可溶性抗菌剂，使其在局部微环境中不断释放，抑制杀灭周边环境中的细菌；另一种是对材料或其表面改性，使其具有抗菌作用，通过接触性抗菌原理对黏附的细菌产生抑制或杀灭作用。可溶性抗菌剂的抗菌作用持续时间短，并会对材料本身的机械性能、色彩稳定性等造成不利影响。固定矫治器要在口腔内戴用2年左右的时间，所以这种短期的抗菌效果不能满足临床需要。此外，随着抗菌性离子的不断析出，粘接剂的粘接强度也将受到影响，会导致托槽的脱落，影响治疗效果[8-9]。可聚合季铵盐(quaternary ammonium salt，QAS)是一种有效的抗菌单体，分子结构中同时具有能与树脂单体发生反应的可聚合基团和抗菌功能基团。QAS单体通过聚合反应牢牢固定于树脂基质上，在固化后抗菌活性成分不释放，发挥持久、稳定的接触抗菌功能[10]。近期，季铵盐类的单体，如甲基丙烯酰氧十二烷基溴吡啶(methacryloyloxydodecylpyridinium bromide，MDPB)，甲基丙烯酰氧乙基-正十六烷基-二甲基氯化铵(methacryloxylethyl cetyl dimethyl ammonium chloride，DMAE-CB)和二甲基丙烯酸季铵(quaternary ammonium dimethacrylate，QADM)被添加到复合树脂、牙本质粘接剂和正畸粘接剂中，赋予粘接剂强而持久的抗菌活性[11-15]。通过和细胞膜结合，季铵盐可导致细菌破裂，进而引起细胞质泄露[10]。当带负电荷的细菌细胞接触带正电荷的季胺N+离子时，电荷平衡受到干扰，细菌可以在其自身的渗透压作用下破裂。长的阳离子聚合物可以像针刺破气球一样，穿透细菌细胞破坏细胞膜[16]。有研究者[17]比较了不同碳链长度对季铵盐单体抗菌性能的影响，结果表明碳链长度为16个碳的甲基丙烯酸十六烷基二甲铵(dimethylaminohexadecyl methacrylate，DMAHDM)具有最强的抗菌性能。近期有研究者[15]将DMAHDM添加到RMGI中，使得改性后的粘接剂同时具有氟和季铵盐两种有效抗菌成分，增强了RMGI的抗菌性能。

3纳米银改性正畸粘接剂

由于季铵盐类单体的接触性杀菌机制，使其抗菌性能有一定的局限性，只能对附着于其表面的细菌产生作用，而对于其周围的细菌并没有明显的抑制作用[8]。因此将具有远程杀菌性能的纳米银(nanoparticles of silver，NAg)与季铵盐类单体同时添加到正畸粘接剂中，将起到协同抗菌的作用[18]。不仅可以赋予粘接剂较强的接触性抗菌性能，而且还可以使粘接剂具有较强的远程杀菌功能。NAg是一种新型抗菌剂，具有广谱抗菌杀菌活性，可杀死细菌、真菌、支原体、衣原体等致病微生物，杀菌效果强，持续杀菌时间长[19]。而且，NAg为非抗生素类抗菌剂，目前没有任何细菌对银产生耐药性，随着抗生素的细菌耐药性日益严重，纳米银在消毒杀菌领域的研究和应用越来越受关注[19]。NAg为超细状态的银，由于其表面积极大，遇水或在水溶液中发生反应生成Ag离子，所以其杀菌作用主要与Ag离子有关[18]。Ag离子能够使细菌的重要代谢酶失活，导致细菌DNA失去复制能力，从而引起细菌细胞死亡[18-19]。NAg现己广泛用于抗菌材料的制备，如抗菌陶瓷材料、抗菌涂料、抗菌敷料以及抗菌织物等各种功能性产品。有研究者[18-20]将NAg添加到复合树脂，牙本质粘接剂和正畸粘接剂中，赋予材料较强的抗菌功能。最新研究显示[15]将DMAHDM和NAg同时添加到RMGI中。使RMGI不仅可以减少附着在其表面的细菌，而且可以抑制托槽周围细菌的黏附，从而有效地预防托槽周围牙釉质脱矿的发生。

4具有抗蛋白附着功能的正畸粘接剂

牙菌斑聚集于牙齿表面，代谢产酸，形成局部的高酸环境使得牙釉质中的钙、磷等离子溶解是导致牙釉质脱矿发生的根本原因[1-3]。因此减少粘接剂和牙齿表面菌斑的形成是预防牙釉质脱矿发生的有效途径。由于RMGI是将粉和液混合调拌后用于粘接托槽，因此在混合的过程中容易产生气泡，使得RMGI的表面粗糙度增加，从而有利于细菌的黏附和积聚。有报道[21]称，RMGI较其他粘接材料更容易黏附细菌[21]。另外，有研究[22]显示在粘接剂和牙釉质的连接处有大约10 μm的间隙，这些间隙有利于细菌的存留和菌斑的形成。以往对于抗菌性牙科材料的研究[8-9]大多集中在如何赋予材料杀菌性能，很少关注如何有效地减少材料表面的细菌黏附。唾液蛋白吸附于牙齿或者充填体表面形成获得性膜，是形成菌斑的先决条件[23]。因此，如果RMGI具有抗蛋白附着功能，则可以有效地减少粘接剂表面细菌的黏附，从而从源头抑制菌斑的形成。甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱(2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine，MPC)是一类常见的具有抗蛋白附着和细菌黏附功能的生物复合物，已经被广泛应用于临床[24-25]。MPC具有很强的亲水性，在含水的MPC聚合物中有大量的游离水，而没有结合水。结合水会导致蛋白质的附着，而游离水可以有效地抵抗蛋白质的附着，从而抑制细菌的黏附和菌斑的形成[24-25]。另外，季铵盐的抗菌机制为接触性抗菌，有研究[23]报道含有季铵盐单体的抗菌复合树脂表面覆盖唾液蛋白后，使得季铵盐单体无法接触细菌，从而降低材料的抗菌性能。NAg的抗菌机制和Ag离子的释放有关，有研究[23]显示含有NAg的抗菌复合树脂表面覆盖唾液蛋白后，阻碍了Ag离子的释放，从而降低材料的抗菌性能。MPC具有很强的抗蛋白附着性能，因此将MPC、DMAHDM和NAg联合应用，将有效地增强DMAHDM和NAg的抗菌性能。有研究者将MPC和DMAHDM添加到复合树脂和牙本质粘接剂中使其具有很强的抗蛋白附着和抗菌功能[26-27]。有研究者[15]将MPC和NAg添加到RMGI中，有效地增强了RMGI的抗菌性能，从而预防托槽周围牙釉质脱矿的发生。

5具有再矿化功能的正畸粘接剂

有研究[6]显示，托槽周围牙菌斑的pH为4，在这样的酸性环境下，氟化物基本上没有抑制脱矿和促进再矿化的功能。因此，有必要将具有再矿化功能的化学制剂添加到RMGI中，从而增强RMGI的再矿化功能。以往的研究[28]中，将无定型的磷酸钙(amorphous calcium phosphate，ACP) 添加到复合树脂中，使其具有较强的再矿化功能。传统的ACP复合树脂可以释放大量的钙、磷离子，但是由于传统的ACP填料粒径约在1～55 μm，因此在一定程度上影响了材料的机械性能[28]。近期，有研究者[28-29]通过雾化干燥(spray-drying)技术合成了粒径约为100 nm的无定形磷酸钙纳米颗粒(nanoparticles of amorphous calcium phosphate，NACP)，并成功添加到复合树脂和牙本质粘接剂中，使其具有较强的再矿化功能。NACP释放的钙、磷离子与传统的ACP复合体相似，但其机械强度是传统ACP复合树脂的近2倍[28]。NACP复合树脂和粘接剂具有一定的“智能性”，它在酸性环境里会大量释放钙、磷离子，也就是在最需要钙、磷离子以对抗细菌产酸和防止龋坏发展的最佳时机[28-29]。研究[28]表明，含20%NACP的复合树脂能够中和酸，并将环境pH值从致龋的4提高到安全的6.5，从而促进再矿化。因此，将NACP添加到正畸粘接剂中，赋予粘接剂再矿化功能，是对抗固定正畸治疗中牙釉质脱矿的另一有效途径。

6展望

固定矫正器以其高效性和精确性受到广大医师的青睐，近年来得到广泛的临床应用。然而，在固定正畸治疗过程中也伴发着一些不良问题，牙釉质脱矿是其主要合并症，被视作固定矫治的危险因素之一[30-31]。预防固定正畸治疗中牙釉质的脱矿，也一直是正畸领域的研究热点。许多学者[1-7]开展了大量的实验室和临床研究工作，希望阐明牙釉质脱矿发生的机制，并能够通过有效的措施进行预防，尽可能地减少牙釉质脱矿的发生。根据牙釉质脱矿形成的机制，可通过以下途径进行预防：其一，防止牙釉质表面菌斑的积聚；其二，增强牙釉质再矿化能力。托槽通过正畸粘接剂固定于牙齿表面，因此如果正畸粘接剂兼具抗蛋白附着性能、接触性抗菌、远程抗菌和再矿化功能，将在托槽周围形成立体式的保护层，有利于减少菌斑的形成，从而有效地预防牙釉质脱矿的发生。

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编辑孙超渊

Progress in study on antibacterial orthodontic adhesive

Zhang Ning, Zhang Ke, Bai Yuxing*

(DepartmentofOrthodontics,SchoolofStomatology,CapitalMedicalUniversity,Beijing100050,China)

【Abstract】Fixed orthodontic treatments had been widely clinically applied in recent years due to their high efficiency and accuracy. White spot lesions around brackets is a major complication in patients of fixed orthodontic treatments, especially those with poor oral hygiene. Enamel demineralization not only unesthetic, but also damage the oral health, and therefore the white spot lesions is the issue of orthodontic doctors should not be ignored. Orthodontic brackets are bonded to teeth via orthodontic adhesives, if orthodontic adhesive has antibacterial properties, it can effectively prevent the enamel demineralization. The objective of this review was to elaborate on the method and progress of the study on antibacterial orthodontic adhesive.

【Key words】orthodontic adhesive; enamel demineralization; antibacterial property

基金项目：国家自然科学基金(81500879)，北京市科技计划(Z151100003915137)。This study was supported by National Natural Science Foundation of China (81500879)， Beijing Municipal Science and Technology Commission (Z151100003915137).

*Corresponding author， E-mail：byuxing@263.com

[doi：10.3969/j.issn.1006-7795.2016.03.008]

【中图分类号】R 78

(收稿日期：2016-03-29)

网络出版时间：2016-06-0719∶07网络出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/11.3662.r.20160607.1907.042.html

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