抗菌性正畸粘结剂的研究进展

李欣源 卢云

[摘 要] 近年来，随着我国医学技术的逐渐发展，相关研究人员通过在正畸粘结剂中添加抗菌剂来实现抗菌功能，常用的抗菌剂包括氯己定、二甲基己基锡等。抗菌性正畸粘结剂是一种应用于牙齿正畸治疗中的粘结剂，可在粘结治疗过程中释放抗菌物质，有效抑制细菌的生长，预防口腔感染。同时，由于正畸治疗过程中，口腔软组织容易受到损伤，引发口腔溃疡和口腔炎症，正畸粘结剂材料的发展为口腔正畸装置性能完善创造了条件。本研究就近年来抗菌性正畸粘结剂的研究进展作一综述，以期进一步推动临床口腔正畸技术的发展。

[关键词] 抗菌性；正畸；粘结剂；牙菌斑

[中图分类号] R783.5 [文献标识码] A [文章编号] 1004-4949（2024）08-0191-04

Research Progress of Antibacterial Orthodontic Adhesives

LI Xin-yuan， LU Yun

（Stomatological College of Dalian Medical University， Dalian 116023， Liaoning， China）

[Abstract] In recent years， with the gradual development of medical technology in China， researchers have achieved antibacterial function by adding antibacterial agents to orthodontic adhesives. Commonly used antibacterial orthodontic adhesives include chlorhexidine and dimethylhexyltin. Antibacterial orthodontic adhesive is a kind of adhesive used in orthodontic treatment. It can release antibacterial substances during bonding treatment， effectively inhibit the growth of bacteria and prevent oral infection. At the same time， due to the fact that oral soft tissue is vulnerable to damage during orthodontic treatment， causing oral ulcers and oral inflammation， the development of orthodontic binder materials has created conditions for the improvement of orthodontic device performance. This article reviews the research progress of antibacterial orthodontic adhesives in recent years， in order to further promote the development of clinical orthodontic techniques.

[Key words] Antibacterial； Orthodontics； Adhesive

牙菌斑（dental plaque）聚集于牙齿表面，代谢产酸形成局部高酸环境，在此环境下可促使牙釉质中钙离子、磷离子溶解，继而形成牙釉质脱矿。如何预防固定矫治中牙釉质脱矿的发生是正畸医师不容忽视的问题。抗菌性正畸粘结剂可有效抑制口腔中的细菌生长，减少口腔细菌感染和并发症发生风险，有利于提高患者舒适度，提升矫治效果[1]。通过研究抗菌性正畸粘结剂的制备方法、抗菌机制和临床应用效果，可进一步完善正畸治疗技术，提高口腔健康水平，为患者提供更佳的口腔正畸治疗方案[2，3]。近年来，抗菌性正畸粘接材料的研究处于不断发展当中，纳米银改性正畸粘结剂、纳米二氧化钛改性正畸粘结剂、季铵盐改性正畸粘结剂、具有抗蛋白附着功能的正畸粘结剂及具有再矿化功能的正畸粘结剂等新型粘结剂逐渐得到广泛应用，促进了抗菌性正畸粘结剂的多样化发展。抗菌性正畸粘结剂在应用过程中均有利弊之处，其利处在于治疗方案有效、外观隐蔽，且可缩短治疗时间等；而弊处在于存在牙齿健康风险、可能存在不适感或影响饮食。基于此，本文介绍了口腔正畸粘结剂，分析了其应用效果及发展，探讨了其具体的利弊，以期进一步提升固定矫正治疗水平。

1 口腔正畸粘结剂概述

口腔正畸粘结剂按照材料成分可分为水门汀类、树脂类、树脂-水门汀复合物。水门汀类是通过金属盐或其他氧化物的粉剂与专用酸溶液进行调和，经中和反应可实现固化。树脂粘结剂是以机械方式实现粘固，其中光固化树脂在应用时需依次光照固化托槽，虽延长了操作时间，但在一定程度上可提高托槽定位的准确性，以上两种粘结剂都不存在抗菌性能。树脂改良型玻璃离子是一种可释氟粘结剂，通常用于牙科治疗中的牙科复合材料，这种粘结剂的主要成分是树脂，通过添加氟离子来改善其性能[4]。因此，在正畸粘结剂中添加有效的抗菌成分，是预防固定矫治期间釉质脱矿的主要手段。

2 抗菌性正畸粘結剂的应用

增强正畸粘结剂的抗菌性可降低牙釉质脱矿发生率。研究指出[5]，口腔正畸固定矫治器应用过程中存在较高的牙釉质脱矿发生率，尤其是在切牙位置，而增强正畸粘结剂抗菌性可降低牙釉质脱矿发生率。正畸粘结剂抗菌改性常用的材料包括无机抗菌材料、有机抗菌材料及复合抗菌材料。无机抗菌材料以无机纳米材料最受关注，其中包括金属型无机纳米抗菌材料、金属氧化物无机纳米抗菌材料。纳米银改性正畸粘结剂和纳米二氧化钛分别作为其代表而成为研究热点。常见的有机抗菌材料包括季铵盐、壳聚糖，其中季铵盐改性正畸粘结剂颇有代表性。

2.1 纳米银改性正畸粘结剂

2.1.1纳米银对正畸粘结剂抗菌性能的影响 纳米银（nanoparticles of silver，NAg）是一种新型的非抗生素类抗菌剂，具有低细胞毒性，在杀死真菌、细菌、衣原体、支原体上可发挥效用[6]。NAg离子由于尺寸效应及较大的表面积，使其自身抗菌性能在传统银系抗菌剂基础上得以大幅度提升。NAg离子抗菌效果的发挥可从以下3个方面进行阐述：①直径为1～10 nm 的NAg离子可附着于细菌胞膜表面，继而对胞膜的渗透率、呼吸功能等正常生理功能形成干扰；②NAg离子可穿透胞膜进入细菌内，进一步形成破坏；③NAg离子可释放银离子，银离子可结合硫氢基团，抑制酶活性，扰乱细胞代谢导致微生物死亡。同时NAg离子还可与细胞膜蛋白上的二硫化基团结合，破坏细胞膜渗透性，干扰细胞膜运输功能，使得细胞失活[7]。此外，小于10 nm的NAg颗粒可直接改变细胞的通透性，进入细菌细胞，杀灭抑制细菌[8]。

2.1.2 NAg应用于正畸粘结剂的安全性 NAg离子可通过两种途径掺杂至口腔材料之中：①物理掺杂：即将抗菌剂与原材料仅形成分子间作用力结合，结合程度与混入均匀度及材料本身整体性能有关，如在正畸粘结剂中以物理掺杂形式混入NAg离子，可降低细菌黏附，发挥抑菌作用；②化学结合：即抗菌剂分子与原材料原子发生电子转移、交换继而产生化学键结合，如在化学固化树脂、光固化树脂中通过化学反应原位合成NAg离子，可增强树脂抗菌性能。研究NAg改性正畸粘结剂抗菌性能的同时，其应用安全性也值得关注。相关研究指出[9]，NAg离子在发挥强烈杀菌作用时并未显现出明显的细胞毒性。但同时也有研究指出[10]，NAg离子具有潜在的细胞毒性，其在进入细胞后能诱导细胞发生氧化应激反应。目前关于NAg离子产生细胞毒性的机制尚未有明确定论，其对于材料物理性能、化学性能的影响还需进行多学科研究与分析。对此，NAg应用于正畸粘结剂中的后续研究需重视纳米载银抗菌剂中银的状态及其对材料的抗菌能力，以期能获得更高效且安全的抗菌性正畸粘结剂。

2.2 纳米二氧化钛在抗菌性正畸粘接中的应用 纳米技术为菌斑控制与釉质再矿化提供了新思路，纳米二氧化钛的应用可增强充填树脂的抗菌效果。景成海[11]研究证实，2%载银纳米二氧化钛可增强正畸釉质粘结剂抗菌性，且不会影响粘接拉伸强度。其方式为在树脂中加入纳米级银、二氧化钛，或在托槽表面添加纳米涂层，可抑制生物膜生长、产酸。相比于NAg，纳米二氧化钛呈白色，对牙齿美观度的影响较小。关于纳米级二氧化钛在抗菌性正畸粘结剂应用研究中的热点之一是纳米二氧化钛的直径，其直径不同会对其分散的均匀度及剪切粘接强度产生影响。有研究指出[12]，直径<50 nm的二氧化钛对托槽粘结剂几乎无影响；直径5～10 nm的纳米二氧化钛加入绿胶托槽粘结剂，并在高速下混合，可较好地保证纳米离子均匀分散，在提升抗菌性能的同时也可降低其对粘结剂性能的影响。纳米二氧化钛具有持久性，且具有较高的抗菌效率，其不足之处在于其抗菌性的发挥是基于光催化作用的，光源会影响其抗菌性的发挥，而在纳米二氧化钛中加入银盐等光敏反应强的物质，对树脂进行抗菌改性后，这种新型树脂在可见光照射下就对变形链球菌发挥较强的杀菌作用。由此，纳米二氧化钛对粘结剂的改性是具有可行性的，但关于其抗菌效果的发挥后续还需进行更为深入的研究。

2.3 季铵盐改性正畸粘结剂 可溶性抗菌剂的作用持续时间较短，无法满足固定矫治器长期抗菌需求。可聚合季铵盐（quaternary ammonium salt，QAS）是一种有效抗菌单体，能通过聚合反应牢牢固定在树脂基质上，其抗菌成分不会随时间推移而释放，可发挥稳定持久的抗菌作用。有报道指出[13]，季铵盐的抗菌性能与碳链长度相关，当烷基链上的碳原子为3～16时，抗菌性能随着碳链长度的增加而增强。目前，新型抗菌性季铵盐单体甲基丙烯酸十六烷基二甲铵（dimethylaminnohexadecal methacrylate，DMAHDM）的碳原子数为16，作为抗菌能力最强的季铵盐单体之一，其应用为预防牙釉质脱矿提供了新思路。将DMAHDM添加至商品化的正畸粘结剂中，可赋予材料较强的抗菌性能，但同时也存在局限性，当唾液蛋白粘附在材料表面时会削弱其抗菌作用[14]。由此，将具有抑制蛋白附着作用的材料与季铵盐联合应用形成复合抗菌材料也是一个备受关注的研究方向。

3 抗菌性正畸粘结剂的发展

在医学发展的推动下，抗菌性正畸粘结剂材料的性能也在逐步完善中，具有抗蛋白附着功能或再矿化功能的正畸粘结剂逐渐应用于临床，为抗菌性正畸粘结剂的创新提供更多可能。

3.1 甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱 在既往研究中多关注于材料的杀菌性能，而在减少材料表面细菌黏附方面的研究相对较少。有研究显示[15]，粘结剂与牙釉质的连接处留有10 μm的间隙，即可为细菌存留、菌斑形成创造条件，其中唾液蛋白吸附于牙齿、充填体表面形成获得性膜是菌斑形成的先決条件，含有季铵盐单体的抗菌复合树脂或含有NAg的抗菌复合树脂表面覆盖唾液蛋白后，其材料抗菌性能会降低，原因在于唾液蛋白的覆盖下季铵盐无法接触抗菌或银离子释放受到阻碍。在此背景下，甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱（2-methacryloyloxyethy phosphorylcholine，MPC）得以应用。MPC的亲水性较强，是较为常见的抗蛋白附着及细菌黏附功能的生物复合物。MPC侧链上含有两个亲水性磷酸胆碱基团，赋予了其良好的生物相容性与强亲水性。近年来，MPC被作为一种蛋白趋避剂引入口腔材料领域。将MPC、DMAHDM同时添加至复合树脂和牙本质粘结剂中，可加强其抗蛋白附着性能，增强抗菌性能。MPC作为两性离子化合物，具有良好的抗蛋白附着性能，在医用材料及生命科学技术的各个领域均有应用。MPC应用于抗菌性正畸粘结剂中，具有稳定的粘接强度，由于口腔温度、湿度环境较为复杂多变，MPC的添加比例是研究重点内容。有研究表明[16]，在自酸蚀粘结剂中添加10% MPC的粘接强度会显著下降；0%、3%、5%、7.5% MPC均不会对粘接强度产生影响，且具有良好的长期稳定性能。MPC分子中同时含有阴、阳离子基团，通过聚合反应可形成独特的链结构，继而具有热合化学稳定性，其与5% DMAHDM混合加入牙本质粘结剂，可发挥协同作用，进一步增强抗菌活性[17]。此外MPC加入树脂改良型玻璃离子（resin-modified glass ionomer，RMGI）中可通过阻抗蛋白质吸附，能够对细菌黏附产生抑制作用，阻止生物膜生长，减少乳酸产量，继而可导致环境PH值升高，能够预防釉质脱矿。也有研究表明[18]，MPC与NAg联合应用可发挥阻止唾液蛋白捕获Ag+的作用，对Ag+释放具有促进作用。对于MPC的应用临床还需要深入研究，其对材料理化性能的影响还有待优化。

3.2 无定型磷酸钙纳米颗粒 无定型磷酸颗粒（nanoparticles of amorphous calcium phosphate，NACP）作为牙体硬组织及骨矿化初始原料，机体可通过分泌相关蛋白质大分子对无定型磷酸钙的定向有序转化进行调控。基于此，可利用仿生类似物对无定型磷酸钙的转化进行调控，继而模拟出与天然牙体硬组织相似的结构。有研究将MPC与NACP共同引入牙本质粘结剂中[19]。同时，NACP纳米颗粒也可应用于牙齿表面的修复、充填和涂覆等过程中，能促进牙齿的再矿化过程，增强牙齿的抗酸腐蚀性能。王华等[20]研究中指出，酪蛋白磷酸肽-無定型磷酸钙对正畸治疗中脱矿牙可发挥再矿化效果，能缩小牙釉质脱矿白斑区域面积。分析认为，NACP具有高度可溶性，可迅速释放出磷酸根离子和钙离子，提供补牙过程中所需的营养物质。同时，NACP还具备生物活性，可与牙齿中的磷酸钙结合，形成氟磷灰石，进而促进牙齿再矿化过程，修复牙齿表面的微小损伤。此外，NACP颗粒的纳米尺寸使其能够渗透到微小的牙齿缺陷中，发挥良好的修复效果。目前，关于NACP在抗菌性正畸粘结剂中的应用大多处于临床试验阶段，其应用利弊还有待观察分析。

4 口腔正畸粘结剂在应用过程中的利弊

口腔正畸粘结剂在应用过程中均有利弊之处，其利处：①口腔修复效果确切，可帮助矫正牙齿的位置和咬合问题，改善口腔功能和美观；②相比传统的牙套，可直接粘贴在牙齿表面，外观更为隐蔽，不会影响患者的外在形象；③可通过施加适当的力量，直接作用于牙齿，从而加速牙齿移动的过程，缩短治疗时间。弊处：①使用可能会增加牙齿脱钙、龋齿和牙周疾病的风险；②存在不适感，例如牙齿疼痛、口腔溃疡等；③可能会限制患者的饮食选择，例如硬质食物和黏性食物可能会损坏粘结剂，导致脱落或损坏。

5 总结

牙釉质脱矿作为正畸治疗过程中的常见并发症之一，被视为固定矫治的危险因素，应从减少牙釉质表面菌斑聚积、增强牙釉质再矿化能力两方面进行预防，而正畸粘结剂抗菌性能的提升有利于提高矫治效果。临床中含氟粘结剂的抗菌持续期较短，难以满足长期佩戴固定矫治器的需求，季铵盐单体的应用则延长了抗菌时间，但在接触性抗菌上又有所限制，而NAg的应用在一定程度上解决了这一问题，但在银离子细胞毒性上有待商榷。随着各类新型粘结剂的发展，抗菌性正畸粘结剂的性能不断完善，具有广阔的发展空间与应用前景。但是，如何使其抗菌性能、物理机械性能和生物性能达到最佳搭配，仍值得进行更加深入的研究与探讨。

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收稿日期：2024-3-18 编辑：扶田