納米材料與納米技術在口腔內外科學中的應用概述

【關鍵詞】 納米材料；納米技術；口腔內科學；口腔外科學

文章編號：1003-1383（2013）01-0106-04 中圖分類號：R319 文獻標識碼：A

納米（符號為nm）是一種度量單位。1 nm=1/100萬mm。“納米材料”的概念是20世紀80年代初形成的，指的是物質的顆粒尺寸小于100 nm的具有小尺寸效應的零維、一維、二維、三維材料的總稱。目前在口腔醫學臨床上使用的材料相當廣泛，運用于口腔的納米材料稱之為口腔納米材料，對口腔臨床修復治療起到了非常重要的作用。隨著納米材料和納米技術的興起，新型的納米材料開始在口腔醫學領域[1]應用，對現有口腔材料的改性和創新具有重要意義。納米材料具有以下主要特點：納米粒子大小在1～100 nm；有大量的自由表面或界面；納米單元之間存在著相互作用，作用或強或弱。因為具有以上特性，納米材料具有包括表面或界面效應、小尺寸效應、量子尺寸、宏觀量子隧道效應[2]。納米材料與組成相同的微米晶體材料比較具有其許多優異的性能[3]，主要表現在催化、磁性、光學、力學等許多方面。納米高分子材料的應用涉及多方面，主要為介入性診療、免疫分析、藥物控制釋放載體等[4]。納米技術涉及許多領域，包括納米合成技術、納米裝置技術、微加工技術等，在口腔醫學方面采用的納米技術稱之為口腔納米技術[5]。現就納米材料與納米技術在口腔內外科學中的應用進行如下概括綜述。

納米技術與納米材料在口腔內科學中的應用 1.納米復合樹脂 從以化學方式固化的復合樹脂到光固化燈照射固化的復合樹脂及雙固化型復合樹脂。用復合樹脂修復牙體缺損已有40多年歷史。復合樹脂的基本組成部分是無機填料，根據無機填料的粒徑大小分為大顆粒型、超微顆粒型和混合填料型。混合填料型樹脂填料粒徑近幾年不斷向納米級發展。如今推出的適用于所有充填通用型納米復合樹脂，將是最有希望的新型復合樹脂。為改善牙科樹脂的性能，目前多采用許多增加強度和增加韌性的方法。在樹脂中加入種類、數量、大小不相同的無機填料，雖然使復合樹脂的強度得到提高，但同時又使樹脂的韌性降低。而在樹脂中運用納米粒子來填充，可使復合樹脂強度與韌性增加。使復合樹脂的強度增強的納米粒子包括納米二氧化硅[6]、納米氧化鋯[7]、納米羥基磷灰石[8]、納米氧化鈦[9]等。由于納米粒子具有以下獨特的性能，如非配對原子多，表面缺陷少，比表面積大，能與聚合物發生較強物理結合或化學結合，使粒子與基體間界面粘結時，對更大的載荷都能承受，從而使納米復合樹脂具有更高的強度和韌性。為使材料發生聚合時不收縮或收縮減小，在光化聚合丙烯酸脂或異丁烯酸脂基的向列液晶單體中，加入二氧化硅納米微粒和較高含量的金屬氧化物，使形成高分子量的聚合物粘結性增強，

體積收縮減小。二氧化鋯用于口腔科具有X射線阻射性高、強度高和硬度高等優點，納米氧化鋯復合樹脂光學透明性極高，是理想的口腔科復合樹脂增強材料。口腔臨床使用的樹脂充填材料，放射阻射性弱，如發生繼發齲壞時，X線片上很難將充填材料與繼發齲進行鑒別，若將氧化鉭納米粒子通過運用納米技術填充入樹脂材料中，形成具有放射阻射性的新型納米復合樹脂材料，材料的物理強度會得到增強。而將氧化鉭納米粒子加入玻璃離子材料中，能使材料克服容易溶解的不足，同時強度增強，與一般的復合樹脂相比，具有更好的耐磨性。該材料主要是依靠納米機械結合，來提高其耐磨性。如果把納米多孔二氧化硅凝膠加入樹脂材料中，使新形成的材料具有不相同的結構，耐磨性能得到提高。有學者將納米材料加入復合樹脂中，發現能使其具有抗菌性能。Xu等在口腔科復合樹脂中加入熔附了納米硅顆粒的晶須和納米二鈣或四鈣磷酸鹽，可達到自修復的目的[10，11]。宋欣等人在復合樹脂中加四針狀氧化鋅，發現該材料不僅能提高樹脂的機械性能，還使樹脂具有抗菌作用[12]。Niu等也在復合樹脂中加入四針狀氧化鋅，使復合樹脂具有抗菌性能的同時機械性能也增強[13]。由有機高分子材料和各種納米單元通過多種方式復合成型的新型復合材料就是納米填料復合樹脂，是一種含有納米單元相的納米復合材料。納米復合樹脂與過去的復合樹脂相比較性能上有更大提高，其優勢就是色澤更逼真，拋光性與持久性更佳，超強強度更耐磨，可以廣泛用于前牙或后牙。

2.納米粘結材料 從BisGMA粘結劑和酸蝕技術用于口腔臨床以來，在口腔臨床粘結治療方面獲得很大進步。口腔內環境有其獨特性，使許多粘接材料和粘接技術沒有達到理想要求。隨著納米技術的廣泛運用，納米材料的日益發展，將納米粒子加入現有的口腔粘結材料中進行改性外，還把納米雜化樹脂（poss）作為基質，用它與硅基納米材料發生共聚，從而得到高強度、熱穩定、耐久性的高粘結性材料。這種材料不僅能很好地克服酸蝕過程中造成的牙本質小管閉合問題，而且能在牙體和材料之間發揮較高的粘結性，使粘接技術和粘接材料達到一個更高更新的水平。牙本質過敏是口腔內科臨床上常見病多發病，是牙齒上暴露的牙本質在受到外界刺激，如溫度、化學性、機械性刺激后，引起牙齒的酸、軟、疼痛癥狀，這主要是牙本質暴露后，牙本質小管內的液體，即牙本質液對外界刺激產生機械性反應所引起。臨床主要是通過在暴露的牙本質表面涂布粘結劑來緩解敏感癥狀。在臨床口腔常用的光固化粘結劑中加入一些納米材料，不僅能提高其粘結力，還可作為牙本質過敏治療的封閉材料。主要是利用納米粘結材料來封堵牙本質小管，可以使牙本質過敏得到迅速和永久的治愈。

3.納米根管充填材料 臨床上用于做根管治療的根充材料要求有以下特點：其一，能把炎癥始發地徹底清除，能使根管封閉、死腔消滅，從而防止微生物進入根管內，阻止根管再次受到感染；其二，材料自身有恢復組織病變的能力，對根尖孔的鈣化閉合有促進作用。因羥基磷灰石顆粒的尺寸較大，如單純使用羥基磷灰石作為根管充填材料，在根管充填后形成的整體脆性較大，彈性模量與牙根牙本質不匹配，從而出現明顯的微滲漏。隨著納米羥基磷灰石生物材料的出現，能很好解決根充材料存在的關于生物相容性的難題。經過大量基礎和臨床研究，發現納米羥基磷灰石的結構與天然骨的無機成分很相似，均有良好的生物相容性，兩者可以緊密結合，結合后周圍組織未見有炎癥和細胞毒性的發生，其對骨組織還有良好的誘導性。材料的組成和構造與脊柱動物硬組織相似，生物相容性良好[14～16]。將納米羥基磷灰石制成糊劑用于充填根管，大多數病例根尖透影區變小或消失，臨床癥狀消失，成功率達93.2%。根尖周圍組織有病變的牙齒，成功率達93.8%。王艷玲[17]研究指出，用納米羥基磷灰石根充與傳統氧化鋅丁香油糊劑根充兩者相比較，在根管壁密合度方面，前者明顯優于后者。納米羥基磷灰石具有良好的根尖封閉特性，用其作根管封閉劑可減少微滲漏的出現。不少學者把具有良好的生物相容性，可使病變組織愈合加快，根充不會被組織吸收的納米羥基磷灰石作為根管充填材料和根尖屏障材料，對其可行性進行了大量的臨床研究[18～22]，取得良好的療效。納米羥基磷灰石材料本身無殺菌作用，將碘或其他抗生素加入其中可以使該材料的抑菌和抗菌效果提高[23]。張海燕等[24]對難治性根尖周炎應用無機抗菌劑作為根管充填劑進行根管治療，取得很好臨床療效。本身沒有成骨性的納米羥基磷灰石，可為新生骨的沉積提供合適的生理基質，引導牙骨質不斷沉積來封閉根尖處的根尖孔。有臨床報道將其用于年輕恒牙的根管充填特別合適。

納米技術與納米材料在口腔外科學中的應用 1.納米技術在拔牙麻醉上的應用 拔牙麻醉時的注射操作和疼痛往往讓患者感到害怕和恐懼。臨床上可使用丁卡因進行組織的表面麻醉或局部注射碧蘭麻來減輕患者的疼痛，但有時仍會出現諸多問題如麻醉鎮痛不全、血腫、面神經暫時性麻痹等。隨著納米技術的發展，口外醫生可將納米粒子活性麻醉劑懸液直接涂布在牙齦和牙齦溝內，在聲學信號（如超聲波）或程序化的化學反應鏈（電化學機制）的指引下，經牙齒的薄弱區牙頸部，藥物通過牙本質小管到達牙髓腔，達到麻醉效果。比牙本質小管管徑（1～4 μm）小數百倍甚至數千倍的納米粒子，可由信號引導，從牙本質小管灌流到牙髓腔內，起到麻醉效果，實現牙科無痛麻醉，給患者減少疼痛和恐懼感。

2.納米復合體材料修復骨缺損 隨著口腔材料學不斷發展，羥基磷灰石作為新興的材料，可大量用于口腔骨組織缺損的修復，如牙槽骨再造、牙周骨組織缺損、頜骨囊腫等。研究表明：羥基磷灰石所具有的許多特征與多種因素有關，尤其與它的顆粒直徑大小有密切關系。如果顆粒直徑大小在1～100 nm，羥基磷灰石則會具有特有的生物學特點。納米羥基磷灰石的晶體構造與自然骨中的無機成分相比較，兩者極為相似，都可以通過氫鍵方式與蛋白質及多糖結合在一起。無細胞毒性，生物相容性好，故認為其是多種口腔疾患造成天然骨質缺陷最好的替代物[25～29]。納米羥基磷灰石材料既可作為骨形成的支架，而且還對骨細胞有引導的作用。有學者用納米羥基磷灰石復合膠原植入術，對牙周病造成骨組織缺損的患者進行臨床治療及療效觀察，取得令人滿意的臨床效果[30，31]。羥基磷灰石復合膠原與周圍組織相容性好，其組成和構造跟天然骨相似，本身無細胞毒性，對牙周膜細胞的生長和新生骨的形成有促進作用，故認為它是一種良好的組織工程支架材料。清華大學材料科學與工程系研制的納米羥晶/膠原仿生骨，用來修復家兔顱頜骨實驗性穿通性骨缺損，因仿生骨有良好的生物相容性，對骨組織的再生、修復起到促進作用，從而取得良好的骨創愈合效果，達到骨創的關閉和骨性橋接。有學者用納米羥基磷灰石人工骨充填慢性根尖周炎及根尖囊腫手術后的骨缺陷區內以及下頜智齒拔除后的牙槽窩內，均取得令人滿意的療效。頜骨囊腫是口腔科的一種常見疾病，為減少術后出現感染概率，縮短術后修復時間，防止患者面部出現畸形，可加入納米羥基磷灰石人工骨，納米羥基磷灰石人工骨在充填骨缺損的同時，使感染問題得以解決，而且對骨誘導作用明顯，手術操作簡便易行，應在口腔外科臨床工作中廣泛推廣。

3.納米控釋系統在腫瘤治療中的應用 納米控釋系統包括納米粒子和納米膠囊，它們直徑在10～500 nm之間。藥物可以通過吸附作用、附著作用位于粒子表面或者通過溶解、包裹作用位于粒子內部。在外磁場的引導下，將磁性納米顆粒作為藥劑載體引導到腫瘤患者的患病部位，對病變部位進行定位治療，這樣可以減少治癌藥的毒副作用，提高藥物療效。惡性腫瘤血管組織的通透性較大，細胞的吞噬能力較強，用靜脈給藥方式把納米粒子運送到腫瘤組織，可使藥物療效得到提高，降低毒副作用和減少給藥量。Lebold T等[32]把針孔結構的納米硅石當作載體，結合多柔比星，將兩者制成薄膜，與其他給藥方式比較其釋藥時間顯著延長。作為抗惡性腫瘤藥物的輸送系統，納米控釋系統被認為是最有發展的應用之一。納米顆粒乳劑載體與分散于人體內的癌細胞容易融合，臨床上可利用它將抗癌藥物包裹。有人用聚乙烯吡咯烷酮納米粒子將抗癌藥物紫杉醇包裹用于腫瘤治療，結果表明，含紫杉醇的納米粒子與同濃度游離的紫杉醇在治療腫瘤療效方面，前者療效明顯增加。大量研究顯示，具有納米級的一些抗腫瘤藥物，延長在腫瘤內停留時間，腫瘤生長緩慢，同時減少對組織器官的毒性和副作用，減少藥物劑量。納米脂質載體在腫瘤造影和成像等方面具有較好的優勢[33]，因為其對藥物、基因、成影劑有較好的包封率。

綜上所述，隨著納米材料與納米技術的興起和快速發展，為口腔材料學的研究提供了一種全新的方法和手段。使我們能以全新的思維模式從納米水平來重新探索和研究材料的成份與結構，從而為口腔醫學領域研制出更好更理想的口腔材料。

參考文獻[1]王程越，李曦光.納米技術與口腔醫學[J].遼寧醫學院學報，2004，25（4）：6870.

[2]梁立紅.納米材料特點及研究動態[J].吉林工學院學報，2000，21（3）：3033.

[3]胡文祥.分子納米技術在生物醫藥學領域的應用[J].化學通報，1998（5）：3238.

[4] Song CX，Labhasetwar V，Murphy H，et al.Formulation and characterization of biodegradable nanoparticles for intravascular local drug delivery[J].J Controlled Release，1997，43：197212.

[5]陳治清.口腔生物材料學[M].北京：化學工業出版社，2004：116166.

[6]支 敏，李長福，韋界飛，等.納米SiO2在PMMA口腔義齒修復材料中的應用基礎研究[J].天津醫科大學學報，2007，13（4）：493496.

[7]吳偉力，張修銀，朱邦尚，等.氧化鋯的用量對納米氧化鋯/PMMA復合材料撓曲性能的影響[J].口腔頜面修復學雜志，2008，9（1）：4347.

[8]王 云，王青山.牙體修復性納米羥基磷灰石復合材料的機械性能研究[J].現代口腔醫學雜志，2011，25（2）：115117.

[9]Xia Y，Zhang F，Xie H，et al.Nanoparticlereinforced resinbased dental composites[J].J Dent，2008，36（6）：450455.

[10]Xu HH，Sun L，Weir MD，et al.Nano DCPAwhisker composites with high strength and Ca and PO4 release[J].J Dent Res，2006，85（8）：722727.

[11]Xu HH，Weir MD，Sun L，et al.Strong nanocomposites with Ca，PO4，and F release for caries inhibition[J].J Dent Res，2010，89（1）：1928.

[12]宋 欣，杜 瀅，肖 月，等.添加四針狀氧化鋅晶須抗菌劑對義齒軟襯材料機械性能的影響[J].黑龍江醫藥科學，2011，34（1）：3940.

[13]Niu LN，Fang M，Jiao K，et al.Tetrapodlike zinc oxide whisker enhancement of resin composite[J].J Dent Res，2010，89（7）：746750.

[14]李 平.新型納米羥基磷灰石根充糊劑（nHA）的應用基礎研究[D].四川大學華西口腔醫學院碩士學位論文，2005.

[15]蘇 勤，葉 玲，周學東.納米羥磷灰石/聚酰胺66對牙髓細胞生物學作用的實驗研究[J].華西口腔醫學雜志，2005，23（1）：7981.

[16]方廠云，曹 瑩，夏 宇，等.大鼠牙乳頭細胞與納米羥基磷灰石的體外復合培養[J].中南大學學報：醫學版，2007，32（1）：114118.

[17]王艷玲.納米級HA根充糊劑根管密合度及抑菌性的實驗研究[D].佳木斯大學口腔醫學院碩士學位論文，2006.

[18]董 波，劉陸濱，劉玉杰.納米羥基磷灰石修復慢性根尖周炎骨缺損的研究[J].黑龍江醫藥科學，2006，29（4）：103.

[19]楊青嶺，李文婷，王健平，等.殼聚糖/納米羥基磷灰石治療髓室底穿的實驗研究[J].黑龍江醫藥科學，2007，30（2）：37.

[20]程玉華，陳 東，趙廣軍，等.骨形成蛋白復合羥基磷灰石用于蓋髓根管充填的臨床觀察[J].北京軍區醫藥，1998，10（2）：9394.

[21]劉秀麗，劉 曦.復方羥基磷灰石充填根管臨床療效觀察[J].西安醫科大學學報，2000，21（3）：257258，295.

[22]Jallot E，Nedelec JM，Grimault AS，et al.STEM and EDXS characterisation of physicochemical reactions at the periphery of solgel derived Znsubstituted hydroxyapatites during interactions with biological fluids[J].Colloids Surf B Biointerfaces，2005，42（34）：205210.

[23]Krisanapiboon A， Buranapanitkit B， Oungbho K.Biocompatability of hydroxyapatite composite as a local drug delivery system[J].J Orthop Surg （Hong Kong），2006，14（3）：315318.

[24]孫海燕，裴玉巖，梁 楠.羥基磷灰石根管充填誘導根尖形成的臨床研究[J].黑龍江醫藥科學，2003，26（1）：21.

[25]溫 波，陳治清，蔣引珊，等.納米羥基磷灰石骨細胞相容性的研究[J].華西口腔醫學雜志，2004，22（6）：456459.

[26]崔 陽，劉一，陳學思，等.改性羥基磷灰石骨修復納米復合材料的制備及生物學評價[J].中國組織工程研究與臨床康復，2007，11（26）：50745077.

[27]湯京龍，奚廷斐.納米羥基磷灰石生物安全性的研究現狀[J].中國組織工程研究與臨床康復，2007，11（5）：936939，943.

[28]Huber FX，Belyaev O，Hillmeier J，et al.First histological observations on the incorporation of a novel nanocrystalline hydroxyapatite paste OSTIM in human cancellous bone[J].BMC Musculoskelet Disord，2006，7：50.

[29]Kalita SJ，Bhardwaj A，Bhatt HA.Nanocrystalline calcium phosphate ceramics in biomedical engineering[J].Materials Sci Eng C，2007，27：441449.

[30]張 莉，馬 寧，車彥海，等.納米羥磷灰石和膠原復合膜修復下頜骨缺損[J].國際口腔醫學雜志，2009，36（6）：647649，654.

[31]孫 波，李月玲，楊德龍.納米羥基磷灰石膠原骨植入治療根分叉病變的臨床研究[J].口腔醫學，2010，30（6）：358359，366.

[32]Lebold T，Jung C，Michaelis J，et al.Nanostructured silica materials as drugdelivery systems for Doxorubicin：single molecule and cellular studies[J].Nano Lett，2009，9（8）：28772883.

[33]Erdogan S.Liposomal nanocarriers for tumor imaging[J].J Biomed Nanotechnol，2009，5（2）：141150.

（收稿日期：2012-08-12 修回日期：2012-12-10）