种植修复体螺丝通道封闭材料聚四氟乙烯表面抗菌化修饰研究进展

潘羽磊 林海燕

1.浙江中医药大学口腔医学院，浙江杭州 310053；2.杭州医学院存济口腔医学院，浙江杭州 311399

目前，随着口腔种植外科技术和修复材料的不断发展，种植义齿修复已经成为临床牙列缺失患者主流的修复方式。种植义齿具有诸多优势，如种植体与骨组织之间可形成牢固而持久的“骨结合”，从而有效防止牙槽骨吸收；具有良好的临床疗效和极高的患者满意度等[1]。但由于目前使用的种植系统各结构之间通过机械结构连接，在种植修复体后期行使咀嚼功能时，口腔微生物可通过种植体–基台或冠部封口树脂聚合收缩产生的微间隙从口腔内其他部位移植到种植螺丝通道内部，从而发生细菌微渗漏，使其成为种植体周围组织炎性反应的潜在来源，严重时可导致周围骨吸收[2-8]。针对这一问题，有临床研究表明目前聚四氟乙烯（polytetrafluoroethylene，PTFE）联合复合树脂在控制微渗漏方面效果最佳，但以上两种材料均缺乏明显的抗菌效果且PTFE 表现出极强的疏水性和生物惰性[9-12]。因此，如何将PTFE 表面进行改性使其具有抗菌性以降低种植中央螺丝通道内有害微生物的种类和数量成为临床亟需解决的关键问题。

1 聚四氟乙烯联合树脂封闭材料

1.1 PTFE

PTFE 是一种以聚四氟乙烯树脂为制造原料，经过特殊的拉伸工艺处理而成的氟化聚合物，其表面具有极细的网状结构，表面光滑，化学稳定性好，是一种新的医学高分子材料[13]。由于其物理化学性质稳定，密封性好，黏附力和表面能较小，便于临床操作，取出方便，是目前用于种植修复义齿中央螺丝通道密封的最佳材料之一[14]。

1.2 复合树脂

目前临床使用的复合树脂主要由有机树脂基质和无机填料形成，其各项物理和化学性能与树脂中无机填料颗粒的大小、形态及比例等有关。随着口腔医疗技术的不断发展，复合树脂逐渐被用于口腔修复，填充直径为0.1～100nm 的纳米级无机填料可提高其力学和美观性能[15]。目前复合树脂除用于常规的牙体缺损修复外，在种植领域，可封闭螺丝固位型种植义齿冠部螺丝孔，但由于复合树脂存在聚合收缩问题，产生的微间隙可导致口腔内微生物自由进出种植中央螺丝通道内部，使其内部成为微生物的生长池。

1.3 PTFE 联合树脂封闭材料的优缺点

研究显示，采用人工唾液作为污染媒介，利用棋盘式DNA–DNA 杂交技术，对60 个种植单冠不同类型中央螺丝通道封闭材料进行比较试验，通过5个分组（第1 组PTFE+牙胶；第2 组PTFE+复合树脂；第3 组PTFE+临时修复材料；第4 组棉球+牙胶；第5 组棉球+临时修复材料）的密封性能分析发现，各组种植体中央螺丝通道内均检测到各类口腔微生物的存在[12]，其中，复合树脂或牙胶联合使用PTFE封闭螺丝通道的微生物计数最低。同时文献显示，PTFE 具有极强的抗腐蚀性和疏水性，耐高温，可高压灭菌及零摩擦系数、低机械强度和良好的抗压缩性[16,17]。对螺丝固位型种植修复体，冠部螺丝孔采用复合树脂修复材料进行充填，该材料具有良好的美学特性和高强度以支持咀嚼应力，且可随时去除而不会对修复体结构造成损坏。但无论是PTFE 还是复合树脂，其本身均不具备抗菌性，在口腔复杂多菌的环境下，研发出具有抗菌效果的PTFE 抗菌复合带是新的研究方向。

2 聚四氟乙烯表面改性

针对临床上目前发现的中央螺丝通道内因厌氧菌长期代谢产生异味和种植体周围炎发生的潜在因素，同时因PTFE 表面疏水性极强、表面能低、接触角大和不粘性等缺点，对PTFE 表面改性和增加其抗菌性的方法研究刻不容缓。近年来，国内外学者采用各种手段和方法对PTFE 进行表面修饰，并将其活化，从而促进其在生物医药领域的应用和发展[18]。

2.1 钠–萘络合物改性

目前，对PTFE 表面改性最成熟的方法就是使用钠–萘络合物进行处理。其基本原理为：钠–萘络合物萘基负离子与PTFE 发生化学反应，碳氟键断裂，使其失去一氟，形成一个中性基团，交联形成碳碳单键或碳碳双键[19,20]。钠–萘络合物可提高PTFE 表面的黏附性和亲水性，从而提高其生物相容性，但处理后会改变表面的颜色和物性[21]。

2.2 高温熔融法改性

将PTFE 的表面经极高温处理后，引入活性强、易黏合的无机填料，如二氧化硅等，从而提高其表面能量，并改善PTFE 表面的粘结能力，在使用高温熔融法处理PTFE 表面时，需要根据产品的情况，选择合适的热硫化粘结[22]。

2.3 离子束注入法改性

利用离子枪，向PTFE 表面注入数百乃至数千伏特的高能离子束，使其发生一系列物理、化学反应，改变其表面组成及结构，提高其表面性质[23]。Lee等[24]利用Ar 离子修饰PTFE，结果表明，该方法可增加其表面粗糙度，从而进一步提高粘结性。离子束注入技术是一种不会污染环境、不会对材料本身造成热损害的改性工艺方式，具有一定的优越性。

2.4 等离子体处理改性

在电场中，对处于极低压环境下的气体，当电磁强度达到一定阈值时，气体将会从气态转化为等离子体状态，产生的电磁粒子处理PTFE 表面可使其表层发生一系列物理化学改变，将生物活性分子结合到表面，改善和优化其材料表面性能，增加表面润湿性。等离子体处理只需要极少的改性时间且对材料本身的物理特征不产生影响[25-28]。

2.5 仿生化修饰

近几年来，材料表面的仿生化修饰一直是人们关注的焦点[29]。其基本原理是将大分子蛋白质、多糖、细胞基质等生物活性物质导入材料表面，在材料表面形成一种生物转化膜，从而提高其生物相容性[30-32]。PTFE 表面仿生化修饰改性是一种对材料本身特性没有任何改变的“微创”改性方式，可增加材料表层的活性自由基，改善其表面惰性，因此仿生化修饰是目前PTFE 表面改性的热点研究方向。

3 聚四氟乙烯表面改性后抗菌化修饰

在对PTFE 表面改性增加其粘结性、亲水性和生物活性后，还需在其表面装备一种具有长效广谱抗菌作用的抗菌剂与之结合，形成PTFE 抗菌复合带。当细菌侵入时，复合带能够抑/杀菌或通过释放抗菌剂主动抑/杀菌，减少种植修复体中央螺丝通道内的微生物，保护种植体周围软硬组织免受侵害。

3.1 胍类抗菌剂

胍类抗菌剂因其分子结构式中具有生物活性的烷基胍而得名。目前使用较多的胍类抗菌剂有氯己定。氯己定化学名为1,6–双（正对氯苯双胍）己烷，是一种阳离子双缩胍，呈碱性，可与有机酸、无机酸形成盐类，如醋酸氯己定、葡萄糖酸氯己定和盐酸氯己定等。氯己定性质稳定，无臭、有苦味，难溶于水。氯己定对细菌繁殖体具有杀灭作用，对革兰阳性菌的杀灭作用较革兰阴性菌强。在各种抗菌剂中，氯己定具有极佳的抑菌作用，因此在医药、食品安全等领域得到广泛应用[33,34]。

3.2 高分子类抗菌剂

高分子类抗菌剂主要通过其本身携带的抗菌官能团和电荷来实现其抗菌效果，这些抗菌官能团可通过单体均聚或共聚引入，也可通过接枝的方式引入。现常用的高分子类抗菌剂主要有壳聚糖，是目前发现的自然界中唯一一种氨基多糖，对多种微生物都具有显著的抑制作用。壳聚糖自身安全，无毒，易于微生物降解，杀菌效果和生物相容性良好[35]。因此，壳聚糖及其衍生物的抑菌研究和应用前景广泛。目前，对其作用机制的研究主要集中在以下三个方面：第一，壳聚糖在遗传上有阻断mRNA、蛋白质生成和抑制微生物转录的作用；第二，壳聚糖能够破坏微生物表面输送营养结构，导致微生物发生营养障碍而凋亡；第三，壳聚糖可形成一层保护膜包被在材料表面，阻止各类微生物在其表面黏附和生存[36]。

3.3 纳米金属类抗菌剂

纳米抗菌材料是一种具有抗菌性的新材料，目前主要使用银、铜、锌等几种金属离子，其中银离子的抗菌性最好[37]。纳米银不但能透过细菌的细胞膜，且能通过电荷释放出的阳离子破坏细菌的细胞结构及生成氧自由基，进而杀灭细菌。因此，纳米银具有广泛的杀菌性，可有效抑制革兰阳性菌和阴性菌的繁殖，且不会引起细菌的耐药性，比抗生素类药物更具有应用前景[38-40]。纳米银颗粒是基于纳米技术开发的一种新型纳米材料，其粒度在1～100nm，由于其具有良好的抗菌、催化作用，在医药、食品、催化剂、半导体材料、水质净化等领域得到广泛应用[41]。

4 总结与展望

骨结合的理论确立以后，修复治疗的高成功率已成为口腔种植方式的独特优势，但如何进一步提高种植修复长期稳定的效果，是目前种植领域的研究热点。面对人体口腔这个复杂的有菌环境，很难消除因咬合力导致机械结构微动形成的微间隙，因此在临床已使用且封闭效果最佳的PTFE 上添加有效的抗菌剂，是一种新的发展方向。目前对PTFE 表面进行改性，改善其表面特性，装备抗菌效果，成为口腔材料领域新的研究热点，但将来是否能应用于口腔临床，仍需要大量的基础和临床实验进行验证。综上所述，PTFE 表面改性的方法和所装备的抗菌剂有多种，但各方法均有一定的局限性，因此如何在现有的研究成果上不断改进，使应用于临床的PTFE 抗菌复合带具有安全、长效、广谱的抗菌效果，还需要不断思考、不断尝试和不断探索。