提升義齒基托抗菌性的研究進展*

杜 杰 王曉容

PMMA 具有可接受的機械性能、易于加工和出色的美學外觀等特性，然而其表面粗糙度和疏水性易導致菌斑在其表面沉積，引起義齒性口炎，因此，提升義齒基托抗菌性成為需要解決的問題。一般來說，提升義齒基托抗菌性主要有以下兩種途徑：表面改性PMMA 聚合物和添加納米填料。本文就這些因素對提升義齒基托抗菌性展開綜述。

1.表面改性

1.1 納米形貌抗粘附表面 Alalwan H 等[1]使用牙科壓模技術開發了納米壓印義齒基托樹脂，其表面具有以正方形格式排列的規則間隔的納米凹坑，因為微生物直徑大于納米凹坑，義齒基托表面缺乏粘附白色念珠菌的可用表面積，所以可以降低白色念珠菌在PMMA 上的粘附[2]。

1.2 季銨鹽 季銨鹽(QAS)具有接觸殺菌機理，QAS 表面帶正電荷，可以吸引帶負電的細菌細胞膜，破壞細胞膜，引起細胞質泄漏[3]。DMADDM是一種新的QAS，具有親水性基團，可在聚合后修飾丙烯酸樹脂的表面，減少活菌的粘附。Zhang K等人將甲基丙烯酸二甲氨基十二烷基酯(DMADDM)混入熱固化義齒基托樹脂中，發現對由白色念珠菌、變形鏈球菌、納氏鏈球菌和血球鏈球菌組成的多物種生物膜具有抑制作用，并通過在大鼠皮下植入證明其具有良好的生物安全性[4，5]。此外，用作消毒劑的QAS 與PMMA 表面化學結合可以防止抗菌素耐藥性。5%QAS-c-PMMA 具有生物相容性，且具有出色的抗菌能力[6]。

1.3 新型陰離子PMMA 聚合物 唾液蛋白主要通過離子作用吸附在牙釉質表面。與牙釉質相比，PMMA 缺乏陰離子表面，限制了唾液陽離子抗菌劑在義齒表面上的粘附。有學者[7]將甲基丙烯酸甲酯(MMA)和甲基丙烯酸(MA)的混合物作為單體聚合，通過改變MMA 和MA 的比例合成了幾種羧基化的PMMA 聚合物。與對照組相比，PMMA表面上陰離子電荷的增加降低了白色念珠菌的粘附程度。當聚合物中MA 的含量增加到10%以上時，有損害聚合物橫向撓度，抗彎強度的趨勢。但是白色念珠菌粘附力的最大降低發生在MA 含量的這一范圍內。表明含有10%羧酸根離子的陰離子PMMA 聚合物可以用作義齒樹脂，以防止白色念珠菌粘附。

1.4 各種涂層或接枝 超聲波技術已被確認為在玻璃，金屬或聚合物表面上獲得金屬和金屬氧化物納米粒子薄層的有效方法。有學者[8]用超生波技術在PMMA 表面形成氧化鋅納米粒子(ZnONPs)涂層，分光光度法分析發現，與對照組相比，從ZnO-NPs 涂層樣品中分理出的真菌細胞溶液的濁度較低，證實了其具有良好的抗真菌效果。Ikeya K[9]等人設計合成了光活性2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰膽堿聚合物(PMBPAz)，并通過單步光交聯法在義齒基托材料上形成抗菌涂層，體外實驗證明該涂層能夠抑制細菌粘附，且具有優異的抗機械和化學應力作用。同時還進行了臨床研究，讓患者佩戴用PMBPAz 處理后的義齒2 周后，進行染色斑塊覆蓋率評價，發現與原始義齒相比，染色斑塊面積持續顯著減少；進行生物膜定量分析，發現經處理的義齒表面生物膜量(0.0084±0.01)約為原始義齒表面生物膜量(0.0404±0.03)的五分之一。證實了在2 周內全口義齒上的PMBPAz 涂層能夠有效抑制菌斑的積累。Hirasawa M[10]等人證實了含磺基甜菜堿甲基丙烯酰胺(SBMAm)涂層的義齒基托樹脂可減少白色念珠菌的粘附，且各組之間的表面粗糙度沒有顯著差異。SBMAm 是一種兩性離子單體，具有親水性和穩定性，可以改善義齒表面的潤濕性從而降低白色念珠菌的附著力。

1.5 等離子體改性 對熱固化PMMA 進行等離子體改性會在聚合物表面產生含氧極性羥基，羰基和羧基，從而增加聚合物的表面自由能和潤濕性。T.Vasilieva 等[11]在氧氣射頻放電(13.56MHz)中對PMMA 板進行了等離子體化學改性，使水接觸角相對于未改性樣品降低了1.5～2.5 倍。且觀察到至少在儲存7 天后其潤濕性仍高于原始PMMA。他們在臨床上選擇了一位因佩戴假牙導致粘膜扁平苔蘚的患者，將經過氧氣射頻放電修飾的假牙戴入患者的口腔中一周后，病理檢查發現苔蘚小結完全消退，且佩戴改性義齒六個月后，患者口腔黏膜上未發現任何病理改變和腫瘤。

2.填料

2.1 納米填料 納米材料具有高的表面體積比，因此，在小劑量下即可產生良好的抗菌效果，從而不會影響PMMA 結構。

2.1.1 碳基納米填料 有學者[12]發現摻入PMMA 中的納米氧化石墨烯(nGO)對白色念珠菌，大腸桿菌，金黃色葡萄球菌和變形鏈球菌均有抗粘附作用，且持續的抗粘附作用長達28 天。摻入0.5%的nGO 提高了義齒基托樹脂樣品的撓曲強度，而摻入大于0.5%的nGO 增加了其表面硬度。其對口腔角質形成細胞沒有毒性。nGO 具有羥基(OH)和羧基(COOH)等親水性基團，能夠在PMMA 表面形成水合層這一物理屏障，防止微生物粘附[13]。

2.1.2 金屬納米填料 有學者[14]將AgNPs 以不同的重量百分比添加到MMA 單體中，將得到的混合物與PMMA 粉末以3∶1 的比例混合得到PMMA/ AgNPs 復合材料。通過熒光顯微圖像發現與純PMMA 相比，復合材料表面附著的變異鏈球菌數量大大減少；進行白色念珠菌的CFU 測試發現，與純PMMA 相比，復合材料顯示出更少的白色念珠菌附著，說明了PMMA/ AgNPs 復合材料對白色念珠菌和變異鏈球菌具有優異的抗菌性能。同時拉伸模量的模型顯示AgNPs 提高了PMMA的機械性能。通過復合材料能夠允許健康的成纖維細胞生長證明了其具有良好的生物相容性。銀離子通過靜電作用吸附到細菌表面，破壞細胞膜，進入細胞后破壞蛋白質，DNA 等物質。然而，部分研究報道釋放銀離子后會降低材料的機械性能[15]。

2.1.3 金屬氧化物納米填料 有學者[16]制備出含硅烷化或非硅烷化氧化鋅納米粒子(ZnONPs)的PMMA 聚合物，通過測定菌落形成單位發現，與對照組相比，5%硅烷化ZnONPs 組白色念珠菌減少率最高(99%)，其次是2.5%硅烷化ZnONPs 組(95%)。而在未硅烷化ZnONPs 組中，只有5%Nosi組有顯著的抗真菌作用。ZnOnps 用量相同時，硅烷化組的抗真菌作用大于未硅烷化組。在蓄水期內，在相同的ZnOnps 用量下，硅烷化組的抗折強度大于非硅烷化組。與對照組相比，硅烷化組和未硅烷化組在各蓄水期的彎曲模量均無顯著變化。納米粒子具有高表面能，容易聚集成微米級的顆粒，硅烷化可以防止納米粒子聚集，使納米粒子保證高的表面體積比，提升抗真菌作用。而且Cierech M等[17]發現添加ZnONPs 后PMMA 表面親水性增加，可用于解釋ZnONPs 的抗真菌作用。此外，加入PMMA 中的二氧化鈦納米粒子(TiO2NPs)也具有抗真菌作用，以較小的比例添加TiO2NPs 可以改善PMMA 的機械性能。TiO2NP 具有光催化活性，可以日光和熒光作為紫外線激發源，產生高反應性的氧自由基破壞細胞膜進而引起細胞功能紊亂[18，19]。

2.2 納米填料作為載體

2.2.1 介孔二氧化硅納米粒子(MSNs) MSNs為典型的球形形態，具有規則排列的介孔，可裝載和輸送各種生物分子，且具有釋放已裝載藥物后的重新裝載的能力，因此可被選作載體添加到PMMA 中提升其抗菌性。有學者將載有磺胺嘧啶銀的MSN 摻入PMMA 中，實現了長期的抗微生物粘連作用[20]。Ag-MSNs 的加入增加了PMMA的機械性能，且無細胞毒性。此外，將載有兩性霉素B 的MSN 摻入PMMA 中也實現了長期的抗微生物作用[21]。另外，用季銨鹽(QAS)改性并負載有殺生物劑的MSN 可產生協同的雙重抗菌作用[22]。

2.2.2 基于納米材料的抗菌光動力療法(aPDT)光可以激發光敏劑從單重態回到三重態，此過程釋放較高的能量并被組織氧吸收，形成具有強氧化性和高反應性的活性氧簇，從而引起細菌細胞膜的破壞。但是，由于大多數光敏劑的疏水性，aPDT 對有組織的生物膜的生存力影響很小。因此，可以將它們封裝在納米材料中，這些納米載體將疏水性光敏劑遞送到微生物中，從而提升aPDT 的抗菌性能[23]。

3.總結

在這篇綜述中，探討了提升義齒基托抗菌性的方法，還討論了其抗菌機理及對義齒基托樹脂機械性能及生物相容性的影響。然而大部分都是體外實驗，在將產品投放到市場之前，還須完善體內實驗。對于填料類抗菌劑及陰離子和DMADDM 改性的義齒基托樹脂，必須確定可以結合到PMMA 中以維持適合義齒的機械性能的精確百分比。涂層受機械摩擦等影響耐久性差，抗真菌作用會隨時間流逝而降低，因此建議和其他方法聯合使用。另外，雖然白色念珠菌是引起義齒性口炎的主要病原菌，但是鄰近白色念珠菌的細菌可能會促進白色念珠菌的生長，它們也參與到白色念珠菌的感染。因此，今后的研究應更關注于對細菌和真菌多物種更復雜的生物膜的影響。