提升义齿基托抗菌性的研究进展*

杜 杰 王晓容

PMMA 具有可接受的机械性能、易于加工和出色的美学外观等特性，然而其表面粗糙度和疏水性易导致菌斑在其表面沉积，引起义齿性口炎，因此，提升义齿基托抗菌性成为需要解决的问题。一般来说，提升义齿基托抗菌性主要有以下两种途径：表面改性PMMA 聚合物和添加纳米填料。本文就这些因素对提升义齿基托抗菌性展开综述。

1.表面改性

1.1 纳米形貌抗粘附表面 Alalwan H 等[1]使用牙科压模技术开发了纳米压印义齿基托树脂，其表面具有以正方形格式排列的规则间隔的纳米凹坑，因为微生物直径大于纳米凹坑，义齿基托表面缺乏粘附白色念珠菌的可用表面积，所以可以降低白色念珠菌在PMMA 上的粘附[2]。

1.2 季铵盐 季铵盐(QAS)具有接触杀菌机理，QAS 表面带正电荷，可以吸引带负电的细菌细胞膜，破坏细胞膜，引起细胞质泄漏[3]。DMADDM是一种新的QAS，具有亲水性基团，可在聚合后修饰丙烯酸树脂的表面，减少活菌的粘附。Zhang K等人将甲基丙烯酸二甲氨基十二烷基酯(DMADDM)混入热固化义齿基托树脂中，发现对由白色念珠菌、变形链球菌、纳氏链球菌和血球链球菌组成的多物种生物膜具有抑制作用，并通过在大鼠皮下植入证明其具有良好的生物安全性[4，5]。此外，用作消毒剂的QAS 与PMMA 表面化学结合可以防止抗菌素耐药性。5%QAS-c-PMMA 具有生物相容性，且具有出色的抗菌能力[6]。

1.3 新型阴离子PMMA 聚合物 唾液蛋白主要通过离子作用吸附在牙釉质表面。与牙釉质相比，PMMA 缺乏阴离子表面，限制了唾液阳离子抗菌剂在义齿表面上的粘附。有学者[7]将甲基丙烯酸甲酯(MMA)和甲基丙烯酸(MA)的混合物作为单体聚合，通过改变MMA 和MA 的比例合成了几种羧基化的PMMA 聚合物。与对照组相比，PMMA表面上阴离子电荷的增加降低了白色念珠菌的粘附程度。当聚合物中MA 的含量增加到10%以上时，有损害聚合物横向挠度，抗弯强度的趋势。但是白色念珠菌粘附力的最大降低发生在MA 含量的这一范围内。表明含有10%羧酸根离子的阴离子PMMA 聚合物可以用作义齿树脂，以防止白色念珠菌粘附。

1.4 各种涂层或接枝 超声波技术已被确认为在玻璃，金属或聚合物表面上获得金属和金属氧化物纳米粒子薄层的有效方法。有学者[8]用超生波技术在PMMA 表面形成氧化锌纳米粒子(ZnONPs)涂层，分光光度法分析发现，与对照组相比，从ZnO-NPs 涂层样品中分理出的真菌细胞溶液的浊度较低，证实了其具有良好的抗真菌效果。Ikeya K[9]等人设计合成了光活性2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱聚合物(PMBPAz)，并通过单步光交联法在义齿基托材料上形成抗菌涂层，体外实验证明该涂层能够抑制细菌粘附，且具有优异的抗机械和化学应力作用。同时还进行了临床研究，让患者佩戴用PMBPAz 处理后的义齿2 周后，进行染色斑块覆盖率评价，发现与原始义齿相比，染色斑块面积持续显著减少；进行生物膜定量分析，发现经处理的义齿表面生物膜量(0.0084±0.01)约为原始义齿表面生物膜量(0.0404±0.03)的五分之一。证实了在2 周内全口义齿上的PMBPAz 涂层能够有效抑制菌斑的积累。Hirasawa M[10]等人证实了含磺基甜菜碱甲基丙烯酰胺(SBMAm)涂层的义齿基托树脂可减少白色念珠菌的粘附，且各组之间的表面粗糙度没有显着差异。SBMAm 是一种两性离子单体，具有亲水性和稳定性，可以改善义齿表面的润湿性从而降低白色念珠菌的附着力。

1.5 等离子体改性 对热固化PMMA 进行等离子体改性会在聚合物表面产生含氧极性羟基，羰基和羧基，从而增加聚合物的表面自由能和润湿性。T.Vasilieva 等[11]在氧气射频放电(13.56MHz)中对PMMA 板进行了等离子体化学改性，使水接触角相对于未改性样品降低了1.5～2.5 倍。且观察到至少在储存7 天后其润湿性仍高于原始PMMA。他们在临床上选择了一位因佩戴假牙导致粘膜扁平苔藓的患者，将经过氧气射频放电修饰的假牙戴入患者的口腔中一周后，病理检查发现苔藓小结完全消退，且佩戴改性义齿六个月后，患者口腔黏膜上未发现任何病理改变和肿瘤。

2.填料

2.1 纳米填料 纳米材料具有高的表面体积比，因此，在小剂量下即可产生良好的抗菌效果，从而不会影响PMMA 结构。

2.1.1 碳基纳米填料 有学者[12]发现掺入PMMA 中的纳米氧化石墨烯(nGO)对白色念珠菌，大肠杆菌，金黄色葡萄球菌和变形链球菌均有抗粘附作用，且持续的抗粘附作用长达28 天。掺入0.5%的nGO 提高了义齿基托树脂样品的挠曲强度，而掺入大于0.5%的nGO 增加了其表面硬度。其对口腔角质形成细胞没有毒性。nGO 具有羟基(OH)和羧基(COOH)等亲水性基团，能够在PMMA 表面形成水合层这一物理屏障，防止微生物粘附[13]。

2.1.2 金属纳米填料 有学者[14]将AgNPs 以不同的重量百分比添加到MMA 单体中，将得到的混合物与PMMA 粉末以3∶1 的比例混合得到PMMA/ AgNPs 复合材料。通过荧光显微图像发现与纯PMMA 相比，复合材料表面附着的变异链球菌数量大大减少；进行白色念珠菌的CFU 测试发现，与纯PMMA 相比，复合材料显示出更少的白色念珠菌附着，说明了PMMA/ AgNPs 复合材料对白色念珠菌和变异链球菌具有优异的抗菌性能。同时拉伸模量的模型显示AgNPs 提高了PMMA的机械性能。通过复合材料能够允许健康的成纤维细胞生长证明了其具有良好的生物相容性。银离子通过静电作用吸附到细菌表面，破坏细胞膜，进入细胞后破坏蛋白质，DNA 等物质。然而，部分研究报道释放银离子后会降低材料的机械性能[15]。

2.1.3 金属氧化物纳米填料 有学者[16]制备出含硅烷化或非硅烷化氧化锌纳米粒子(ZnONPs)的PMMA 聚合物，通过测定菌落形成单位发现，与对照组相比，5%硅烷化ZnONPs 组白色念珠菌减少率最高(99%)，其次是2.5%硅烷化ZnONPs 组(95%)。而在未硅烷化ZnONPs 组中，只有5%Nosi组有显著的抗真菌作用。ZnOnps 用量相同时，硅烷化组的抗真菌作用大于未硅烷化组。在蓄水期内，在相同的ZnOnps 用量下，硅烷化组的抗折强度大于非硅烷化组。与对照组相比，硅烷化组和未硅烷化组在各蓄水期的弯曲模量均无显著变化。纳米粒子具有高表面能，容易聚集成微米级的颗粒，硅烷化可以防止纳米粒子聚集，使纳米粒子保证高的表面体积比，提升抗真菌作用。而且Cierech M等[17]发现添加ZnONPs 后PMMA 表面亲水性增加，可用于解释ZnONPs 的抗真菌作用。此外，加入PMMA 中的二氧化钛纳米粒子(TiO2NPs)也具有抗真菌作用，以较小的比例添加TiO2NPs 可以改善PMMA 的机械性能。TiO2NP 具有光催化活性，可以日光和荧光作为紫外线激发源，产生高反应性的氧自由基破坏细胞膜进而引起细胞功能紊乱[18，19]。

2.2 纳米填料作为载体

2.2.1 介孔二氧化硅纳米粒子(MSNs) MSNs为典型的球形形态，具有规则排列的介孔，可装载和输送各种生物分子，且具有释放已装载药物后的重新装载的能力，因此可被选作载体添加到PMMA 中提升其抗菌性。有学者将载有磺胺嘧啶银的MSN 掺入PMMA 中，实现了长期的抗微生物粘连作用[20]。Ag-MSNs 的加入增加了PMMA的机械性能，且无细胞毒性。此外，将载有两性霉素B 的MSN 掺入PMMA 中也实现了长期的抗微生物作用[21]。另外，用季铵盐(QAS)改性并负载有杀生物剂的MSN 可产生协同的双重抗菌作用[22]。

2.2.2 基于纳米材料的抗菌光动力疗法(aPDT)光可以激发光敏剂从单重态回到三重态，此过程释放较高的能量并被组织氧吸收，形成具有强氧化性和高反应性的活性氧簇，从而引起细菌细胞膜的破坏。但是，由于大多数光敏剂的疏水性，aPDT 对有组织的生物膜的生存力影响很小。因此，可以将它们封装在纳米材料中，这些纳米载体将疏水性光敏剂递送到微生物中，从而提升aPDT 的抗菌性能[23]。

3.总结

在这篇综述中，探讨了提升义齿基托抗菌性的方法，还讨论了其抗菌机理及对义齿基托树脂机械性能及生物相容性的影响。然而大部分都是体外实验，在将产品投放到市场之前，还须完善体内实验。对于填料类抗菌剂及阴离子和DMADDM 改性的义齿基托树脂，必须确定可以结合到PMMA 中以维持适合义齿的机械性能的精确百分比。涂层受机械摩擦等影响耐久性差，抗真菌作用会随时间流逝而降低，因此建议和其他方法联合使用。另外，虽然白色念珠菌是引起义齿性口炎的主要病原菌，但是邻近白色念珠菌的细菌可能会促进白色念珠菌的生长，它们也参与到白色念珠菌的感染。因此，今后的研究应更关注于对细菌和真菌多物种更复杂的生物膜的影响。