抗菌牙科材料在根面龋治疗中的研究进展

冯瑾 吴红崑

口腔疾病研究国家重点实验室 国家口腔疾病临床医学研究中心四川大学华西口腔医院老年口腔科 成都 610041

随着世界范围内老年人口的不断增加、人们口腔保健意识和生活水平的不断提高，老年人口腔中更多的牙齿得以保留，而牙龈萎缩、根面暴露的牙齿相应增多，根面龋的患病率逐年增加[1]。一项全球流行病学的分析[2]表明，70岁的老年人中有40%患有未经治疗的根面龋，这对世界大多数国家的公共卫生构成重大挑战，加重了社会经济负担[3]。根面龋发生部位隐蔽、不易清洁，进展速度快，是导致老年人牙髓根尖周疾病甚至牙折、牙齿丧失的重要原因，严重危害老年人的口腔健康和生活质量，已成为老年牙医学亟待解决的问题[4]。

1 根面龋的发病因素和临床治疗特点

根面龋就病因角度而言，是牙体硬组织的细菌感染性疾病，细菌是根面龋发生发展的先决条件。老年人因生理或病理性的牙龈萎缩、牙槽骨吸收、牙周附着丧失导致根面暴露，是根面龋发生发展的必要条件。根面龋的病理改变与冠龋类似，是脱矿、牙体组织崩解、龋洞形成的过程，但是牙根面牙骨质矿物质含量低，有机物含量高，更易被酸溶解，牙根面龋的矿物质流失速度是釉质龋的2倍[5]，病变发展迅速。

临床上常见根面龋沿水平方向扩展，呈“浅碟状”外观，有时形成围绕整个牙根的环形损害，因而固位形不佳，且龋损常位于邻面及龈下，操作困难，因此对根面龋的临床管理更具有挑战性。微创牙科治疗理念提倡最小的外科干预，最大限度地保留正常牙体组织，强调终止龋病的发展，促进牙体组织再矿化。根面龋治疗对于修复材料要求的关键是能够阻止龋活动性[6]，因此在治疗过程中有效的抗菌措施是提高治疗成功率的必要手段。近年来，抗菌性修复材料在根面龋的治疗中得到了广泛的研究。

2 抗菌牙科材料在根面龋治疗中的研究和应用现状

根面龋的治疗按照病变发展的程度分为针对早期根面龋的保守治疗和针对已形成较深龋洞的根面龋的充填治疗。

2.1 保守治疗

当根面龋损深度限于牙骨质或牙本质浅层，呈平坦而浅的龋洞，龋坏部位易于清洁或自洁，龋洞洞壁质地较硬，颜色较深，呈慢性或静止状态时，可采取保守治疗方法终止病变发展[7-8]。

对早期根面龋的治疗方法大致分为2种：一种是利用氟化物和抗菌剂控制根面菌斑，使活动性龋变为静止龋，并促使脱矿组织再矿化，恢复其硬度，终止或消除早期龋损。二是使用修复材料阻断脱矿进程，如微创渗透治疗。通过涂膜、粘接剂等低黏度的树脂渗透到早期龋损体部，以阻塞因脱矿而产生的微孔和晶间空隙，从而阻断龋病的发展。

2.1.1 氟化物和抗菌剂的应用 氟化物可以抑制牙体硬组织脱矿，促进再矿化，干扰牙菌斑生物膜的形成，抑制微生物的生长与代谢，具有一定的抗菌作用[9]。氟影响着龋病的发生和发展，氟化物对釉质的防龋作用已经得到公认，对根面龋而言，自主用氟或专业涂氟均有助于减少龋损的发生、抑制根面龋的进展[8,10]。

日常使用含氟牙膏是一种既经济又方便的自主用氟方法，每天2次使用高含氟量5 000 mg·L-1的牙膏，可以增加唾液中及生物膜里的氟浓度，促进牙齿上氟化钙形成，与使用标准含氟量（1 100～1 450） mg·L-1的牙膏相比可以降低51%根面龋的发生[11]。含氟涂料和氟化氨银（silver diammine fluoride，SDF）溶液是控制根面龋最常用的专业涂氟产品[8]。含氟涂料的代表性制剂为多乐氟（Duraphat）和氟保护漆（Fluor protector），主要成分分别为5%的氟化钠和0.1%的氟化硅烷，在牙面涂布后可形成一层黏附保护膜，具有在牙面滞留时间久、操作简便、高效安全的优点。SDF是一种载银的无机抗菌剂，银离子不仅对牙齿表面的多菌种生物膜具有强烈的抑制作用，还可以抗胶原老化，在氟离子的再矿化功能配合下起到抑制龋齿、促进再矿化的作用[12-13]。38%的SDF溶液被证实能够有效预防根面龋[14]。每日使用含氟牙膏（5 000 mg·L-1）结合每季度涂布5%氟化钠涂料，或者每年涂布1次38% SDF溶液联合每季度使用5%氟化钠涂料均可以有效预防根面龋的发生和发展[15-16]。

氯己定（chlorhexidine，CHX）是一种有机抗菌剂，可以抑制牙根面生物膜中变异链球菌、乳酸杆菌、黏性放线菌的生长[17]；并且可与唾液糖蛋白结合，使牙面吸附蛋白减少，干扰菌斑形成；还可以与细菌胞外多糖结合，使细菌不易吸附到获得性膜上，达到预防和减少龋病的作用。在根面龋的防治中，CHX常被制成涂膜、凝胶或漱口水。实验室研究[17]显示，0.12%的CHX可完全抑制牙根面生物膜中致龋菌的生长。CHX漱口水并不作为首选的防龋制剂，因为它可能会破坏口腔内的微生态平衡。而且最近的一项临床研究表明，市售的含0.2% CHX的漱口水在保护牙齿脱矿上与生理盐水并无显著区别[18]。然而，CHX用作涂膜或者局部联合应用氟化物时效果良好，能有效控制高危人群根面细菌及龋活动性[19]。研究[20]证实，含1% CHX和麝香草酚的涂膜Cervitec（Vivadent公司，瑞士）有助于阻止已形成的根面龋的进一步发展，并降低新龋损的发生率，是一种简单、快速、无创的防治根面龋的方法。

2.1.2 渗透治疗 早在1975年，Davila等[21]就提出可以使用粘接剂渗透的方法治疗牙齿上因为脱矿而形成的白色斑块。随后学者们对早期龋的渗透治疗进行了大量的研究，发现市售的成品粘接剂虽然渗透深度可达到58 μm，但只能减缓龋病的进展，仍不足以阻断龋病的发展[22]。故而，学者们通过在渗透剂中添加纳米银、季铵盐单体等抗菌剂以及促进矿化的物质，研发低黏度高渗透性的树脂材料等方法来阻断早期根面龋的发展。

银具有良好的抗菌特性，其离子和金属形式都具有广谱抗微生物的作用。纳米银作为载银的无机抗菌剂，由于尺寸效应和较高的比表面积，抗菌性能远远大于传统的银系抗菌剂[23]。添加了纳米银的粘接剂或处理剂与商品粘接剂相比，可以明显减少变异链球菌生长[24-25]，抑制菌斑生物膜代谢活性，并且不影响牙本质粘接强度和树脂突形态[26]。另外，体外生物安全性实验表明这种抗菌粘接剂的抗菌物质释放量极少，不会对周围组织产生不良影响，少量纳米银（质量分数0.1%）也不会改变粘接剂的颜色，可以安全应用[27]。

季铵盐抗菌机制一般认为是通过阳离子吸附来发挥抗菌作用的，即带正电的季铵盐N+基团，通过吸附到带负电荷的细菌表面，疏水链烷基穿透细菌细胞壁，长链烷基与细菌细胞膜中的磷脂、蛋白质结合，从而破坏细胞膜，引起细胞内物质的释放，导致微生物死亡[28-29]。季铵盐单体改性修复材料的抗菌机制还有待进一步研究。甲基丙烯酰十二烷基溴吡啶（methacryloyloxydodecy pyridinium bromide，MDPB）是口腔材料领域被研究较早的一种季铵盐抗菌剂，对口腔致龋菌的黏附和生长具有明显的抑制作用[30]。含MDPB的抗菌粘接剂在牙本质表面的渗透深度达到150 μm，可有效杀灭牙本质中的变异链球菌[31]。Imazato等[32]通过动物实验发现添加MDPB的粘接剂对存在细菌感染的窝洞具有消毒作用，并能抑制细菌引起的牙髓感染。MDPB对成骨细胞的增殖、分化虽有抑制作用，但与口腔树脂基材料中常用单体双酚A双甲基丙烯酸缩水甘油酯（bisphenol-A diglycidyl methacrylate，Bis-GMA）的细胞毒性相当，提示MDPB可以安全有效的在树脂基材料中发挥抗菌作用[33]。含MDPB的抗菌粘接剂Clearfil Protect Bond（简称PB，Kuraray公司，日本）已成为第一个成功上市的季铵盐抗菌改性牙科材料。对人工根面龋模型的研究表明，含MDPB的粘接剂能够完全杀灭脱矿牙本质中的细菌并且可以广泛渗透到脱矿的根面牙本质，通过封闭牙本质小管来阻止根面龋的进一步发展[34]；随机对照临床试验进一步证实PB具有优良的抗菌性能，特别是对链球菌，提示它可以作为封闭剂应用于早期根面龋的微创治疗中[35]。甲基丙烯酸十六烷基二甲铵（dimethylaminohexadecyl methacrylate，DMAHDM）是烷基链长为16的季铵盐抗菌单体，抗菌活性强、抗菌效率高，对8种口腔常见致病菌的最低杀菌浓度（minimum bactericidal concentration，MBC）为2.4～9.8 mg·L-1，在4倍MBC下接触1 min后，可杀灭99%以上的变异链球菌。将5% DMAHDM添加到牙本质粘接剂中，可有效控制根面细菌生物膜形成，完全封闭牙本质小管，且对牙本质剪切粘接强度无不良影响，是一种有效预防根面龋的方法[36]。

研究表明，亲水性物质表面抵抗蛋白质吸附的能力比疏水性表面更强[37]。2-甲基丙烯酰氧基磷酸胆碱（2-methacryloytoxyethyl phosphorylcholine，MPC）是一种在侧链上具有磷脂极性基团的甲基丙烯酸酯，MPC聚合物涂层可以使表面极具亲水性，防止蛋白质的吸附。最近有研究将MPC加入牙本质粘接剂中，获得了良好的抗蛋白质吸附作用[38]。将MPC与DMAHDM结合，开发出的一种新型牙本质粘接剂，结合了抗蛋白黏附和抗菌的作用，抑制根面细菌附着，可以防止根面龋和继发龋的发生[36]。

表面预反应玻璃离子（surface pre-reacted glass-ionomer，S-PRG）填料是一种由氟硼铝硅酸盐玻璃和聚丙烯酸溶液反应生成的生物活性填料，能够释放氟、锶、硼、钠等离子，对各种口腔细菌具有抗菌活性，并且兼具氟释放及再补充氟的功能[39]，已应用于各种牙科材料。含有SPRG填料的涂膜材料PRG Barrier Coat（松风公司，日本）与市售粘接剂相比，可以减少生物膜黏附，抗牙根面酸蚀脱矿，并且提高了耐牙刷磨损性能，对牙根面的保护具有一定的耐久性[40]。

具有调节矿化作用的渗透剂通过升高细菌微环境中的pH，或置换羟磷灰石晶体中的羟基，形成耐酸物质，有效降低牙体组织脱矿，促进再矿化。促矿化物质的成分主要有氟化钙和磷酸钙等。含有纳米磷酸钙的粘接剂可以使细菌生物膜致龋能力降低。钙离子和磷酸根离子的释放效应与氟释放相似，皆可促进牙体组织的再矿化。Zhang等[36]将纳米无定型磷酸钙（nano-amorphic calcium phosphate，nACP）添加到粘接剂中，扫描电子显微镜下观察到牙本质小管内充填大量树脂突，牙本质小管和粘接剂层内都渗透了大量的nACP，且粘接强度不变，具有显著的再矿化性能，提示可作为防治早期根面龋的方法。Gu等[4]的研究发现，含有氟离子和锌离子的改性磷酸钙涂膜，在牙骨质表面具有显著的抗酸和抗菌作用，可以作为预防根面龋形成的新策略，阻止根面龋的发展。

渗透树脂作为一种新型的修复材料逐渐引起人们的关注，除了具有亲水性、低黏度以及良好的力学强度外，还具有潜在的持续释放杀菌、抗炎物质并促进再矿化的作用。体外研究[5]发现，经过120 s的盐酸酸蚀后，渗透树脂的渗透性比粘接剂更好，可以预防根面龋的发生，然而，强酸预处理会增加釉质矿物质流失和牙本质结构破坏的风险，因此渗透树脂应用于根面龋治疗时，对牙颈部软硬组织的保护以及脱矿处理的方式还需要进一步研究。

2.2 充填治疗

对病变较深且难以清洁的根面龋，需采用手术去除龋坏区域的软化牙本质，利用修复材料对不可逆的牙体组织和功能缺损进行微创修复[41]。目前，常用的材料有复合树脂类以及玻璃离子水门汀类材料。

2.2.1 复合树脂类抗菌改性材料 复合树脂是目前临床应用最多的牙科修复材料，虽然其美观性好、操作简单，但组成树脂的基本成分不具备抗菌性能，且在聚合过程中产生体积收缩，与其他材料相比，树脂表面菌斑聚集和细菌粘附水平均较高[42]，用于颈缘区时龈炎的发生率也较高[43]。因而近年来学者们对树脂的抗菌改性做了大量的研究，通过添加抗菌剂和有机高分子改性的方法赋予复合树脂抗菌性能。Thomé等[44]在复合树脂中添加MDPB，以研究其对人工根面继发龋的影响，发现这种抗菌改性的树脂可以抑制龋损的发展，且树脂力学性能不受影响。小鼠实验显示，复合树脂中添加了nACP和甲基丙烯酸十二烷基二甲胺（dimethylaminododecyl methacrylate，DMADDM）后，呈现更加温和牙髓的炎症反应，有更多的修复性牙本质形成，炎症性牙本质牙髓复合体逐渐修复[45]。Xiao等[24]将DMAHDM、MPC、nACP以及纳米银同时添加到复合树脂中，该新型树脂不仅可以释放钙、磷离子，促进牙体硬组织再矿化，同时抑制唾液蛋白黏附，对根面致龋菌生长有强烈的抑制作用。

2.2.2 玻璃离子水门汀类（glass-ionomer cement，GIC） 在修复牙根面龋损时，必须考虑到牙龈边缘的位置、水分污染和牙龈出血的可能性。当环境湿度难以控制时，使用树脂基材料常易导致治疗的失败，这时GIC则是更好的选择[41]。龋洞洞壁的“内部再矿化”主要依靠生物性充填材料释放的矿物离子。GIC是这类充填材料的代表，具有良好的亲水性和封闭性以及独特的氟离子释放能力，被认为能够减少牙齿脱矿，增加再矿化和抑制细菌的生长。然而临床系统评价结果表明，从玻璃离子中释放的氟并不足以抑制细菌和抵抗细菌的侵袭[46-47]，充填后窝洞内的残留细菌可以存活2年以上[48]。Feng等[49]在玻璃离子水门汀FujiIX（GC公司，日本）中添加季铵盐单体DMADDM，在人体口腔生物膜模型中显示了对牙菌斑生物膜的明显抑制作用。近来有研究显示，利用38%的SDF溶液处理洞壁后再用玻璃离子水门汀充填可以减缓充填物边缘的脱矿。进一步的实验室数据表明，SDF处理不会影响牙色材料的黏附。在洞壁上使用SDF还有待临床的评估，但实验室的结果显示了很好的前景，有可能作为口腔卫生状况不佳及依从性差的患者根面龋治疗的一种选择[41]。

3 结语

具有抑制细菌生长和生物膜代谢，促进脱矿牙体组织再矿化的新型抗菌牙科材料，在根面龋的防治中展现了良好的应用前景。目前为止，用来防治根面龋的抗菌牙科材料很多还处于实验室研究阶段，需要进一步地对其生物安全性、防龋有效性进行临床试验，探讨口腔复杂环境下材料的耐久性，以及细菌是否会产生耐药性等问题，为最终的临床应用奠定基础。