納米載銀磷酸鋯抗菌劑在口腔材料中的研究進展與應用

王平 陳林

(1.遵義醫科大學；2.遵義醫科大學附屬口腔醫院，貴州 遵義 563000)

隨著現代口腔醫學的不斷進步，加之人們對口腔衛生重視程度的不斷提升，在口腔材料領域，臨床越發關注口腔抗菌問題。良好的抗菌干預下，可避免如齲齒、牙髓炎、義齒性口炎等并發癥發生，保障患者理想預后，提升患者的就醫滿意度。上世紀八十年代末，納米技術開始興起，其中典型代表為納米銀材料。該材料本身具備較好的催化性、化學穩定性與導電性，更在抗菌活性方面表現出極高的應用價值[1]。如今納米銀抗菌劑已被廣泛運用于消毒劑、食品儲存等領域，更在生物醫學領域發揮顯著作用。作為納米銀抗菌劑中的典型代表，納米載銀磷酸鋯抗菌劑在臨床同樣獲得廣泛關注；其作為一種新型納米材料，具備環境友好、成本低、生物相容性好、毒性低、無需紫外照射就可表現出較佳抑菌活力等優勢，其抗菌活性遠超傳統抑菌劑，因此近年來被廣泛應用于臨床口腔醫療研究領域[2]。有研究顯示[3]，該材料可對樹脂基托理化性能產生積極影響，有效強化樹脂基托的彎曲強度、壓縮強度與拉伸強度。另有一項研究表明[4]，將載銀納米磷酸鋯應用于玻璃離子水門汀的制備中，當前者濃度達到3%及以上時，可以實現對變形鏈球菌高達99%以上抑菌活力。本次綜述，主要探討納米載銀無機抗菌劑對口腔細菌的抗菌價值、機械性能與生物安全性，梳理學術界相關領域研究進展，集各家見解綜于一文，希望能夠為讀者在相關領域內的工作與科研提供一份參考幫助。

1 抗菌性能

納米載銀磷酸鋯抗菌劑是現如今主流的一種載銀抗菌技術，屬國家專利產品，其空隙較之沸石載體更小，對于銀離子的釋放速度把控更好，可令釋放更加均勻，擁有較佳的廣譜抗菌活性，并具有良好的耐變色性能，可滿足口腔材料的美學與安全性要求。該材料的化學通式為AgnHmZr2(Po4)3，通過技術手段，人工將銀離子負載于納米磷酸鋯載體顆粒上形成。其抗菌機制在于，當銀離子接觸到帶負電的病原菌細胞膜時，在“庫倫作用”的吸引下，此時過剩的銀離子將會經細胞膜滲透進細胞，取代酶蛋白琉基與細胞器產生反應，進而使蛋白質凝固，抗酶活性[5]。不僅如此，一些銀離子更會與細胞膜蛋白質產生結合，使細胞裂解、損傷，并令泄露胞質，影響肽聚糖的合成，致使細胞壁無法生成，有效控制細胞增殖[6]。銀離子與細胞核DNA反應下，可以破壞致病菌呼吸、物質傳輸、電子傳輸等生命活動，感染致病菌的內部代謝，致其死亡。銀離子還能夠催化活性中心，在關照下有效吸納環境能量，激活水與空氣中的氧離子，進而產生活性氧類自由基，破壞致病菌的繁殖，實現有效抑菌目的。而當口腔內致病菌凋亡分解后，銀離子會繼續從致病菌體內游離，并再次對其他致病菌進行滅活，發揮良好、持久的抗菌效力[7]。

李福軍[8]利用實驗用齲病大鼠模型進行一項關于納米載銀抗菌劑的抑菌研究，結果顯示，經為期90天的系統觀察，大鼠口腔內部菌群數量顯著下降，認為該材料可有效降低口腔內部的細菌黏附與菌斑附著。為進一步探究納米載銀磷酸鋯抗菌劑對口腔細菌的抑菌價值，楊成雪等[9]研究結果顯示，相較于無納米載銀磷酸鋯抗菌劑添加的對照組而言，當添加劑的濃度達到3%及以上，牙齦卟啉單胞菌菌落數顯著低于對照組；而融入全濃度(1%～7%)納米載銀磷酸鋯抗菌劑的樹脂基托，則可實現對白色念珠菌、血鏈球菌、內氏放線菌、黏性放線菌、變形鏈球菌的有效滅活。分析以上數據，建議臨床在應用納米載銀磷酸鋯抗菌劑時，最好選擇濃度在3%及以上，可以有效實現口腔細菌的滅活。曹曉梅等[10]研究進一步將納米載銀磷酸鋯抗菌劑濃度提升至10%，并與5%濃度同材料進行參照，結果發現，10%濃度下，載銀磷酸鋯抑金黃色葡萄球菌、白色念珠菌、大腸埃希菌、枯草桿菌活性顯著高于濃度5%時，且對枯草桿菌活性抑制效力最佳。這或許與濃度差之間過大的差異有關。而國內暫未見相近濃度的納米載銀磷酸鋯抗菌劑抑菌效力的隨機對照研究。另一項關于常見牙周致病菌的體外抗菌試驗證實[11]，納米載銀抗菌劑已可實現對具核梭桿菌、中間普氏菌、放線伴放線桿菌的有效抑制，平均抑菌環直徑在14 mm以上。

2 機械性能

載銀磷酸鋯屬于一類無機納米顆粒。學者們發現，該材料與臨床常見的硅橡膠義齒軟襯材料無機填料“氣相白炭黑”在形狀、大小、結構乃至性質上，均具有極高的相似性。但除此以外，載銀磷酸鋯還具備更小的顆粒粒度、較大的比表面積與較佳的活性，表面能與表面結合能均優于白炭黑。以上優勢，使得載銀磷酸鋯能夠有效提升界面間的相互作用力，增加作用面積與交聯形式，諸如分子間的范德華力交聯、纏結交聯、共價交聯等，提升交聯密度，提升填料網及填料與聚合物網間的聯結強度，進而表現出更好的機械性能。

正如杜君香等[12]所撰文獻顯示，研究人員利用0% ～5%的載銀磷酸鋯對玻璃離子水門汀粉劑進行改性，最終結果顯示，隨著載銀磷酸鋯濃度的提升，患者口腔的整體抑菌效果隨之提升，這一觀點與上文研究中楊成雪等[9]、曹曉梅等[10]研究基本一致；除此以外，杜等還發現，當加入載銀磷酸鋯的濃度達到2%時，材料抗壓強度最優；濃度進一步升至3%時，材料顯微硬度、彎曲強度達峰值，這一發現與載銀磷酸鋯的抗菌特性保持一定的相似性，即理想的機械性能與抗菌能力，均會收到納米載銀磷酸鋯抗菌劑加入濃度的影響。回顧上文研究，抗菌性方面，3%的濃度下，已可實現對所研究五種病原菌的有效滅活效力，因此提出建議，在選擇納米載銀磷酸鋯抗菌劑復合材料時，需要謹慎選擇制備濃度，以保障較為理想的機械性能與抗菌活性，更好地提升口腔修復質量。基于上述研究成果，鄭少娜等[13]進一步提出改良治療方案，其利用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷偶聯劑，予以載銀磷酸鋯表面改性后，再經溶液聚合，將甲基丙烯酸甲酯接枝于其表面，從而對納米載銀磷酸鋯人工改性；再將產物加入樹脂基托，制備符合材料用于口腔正畸；結果發現，改性納米載銀磷酸鋯平均粒徑得到下調，疏水性得到提升，材料分散性更進一步提升，得到良好機械性能的同時，研究人員也對其抗菌能力進行了檢測，發現該復合基托材料對金黃色葡萄球菌、大腸桿菌的抗菌性得到有效提升另一項關于納米載銀磷酸鋯的機械性能研究進一步證實[14]，不同濃度載銀磷酸鋯的加入，均可一定程度提升復合材料的機械性能；但該提升特征并非與抗菌性能完全一致(濃度越高越好)；研究人員通過論證發現，當濃度達到5%時，復合材料的機械性能綜合表現較之2%與10%時更佳，這一結果提示臨床，關于納米載銀磷酸鋯抗菌劑濃度的選擇，需要慎重取舍，既要考慮到良好的抗菌性能，也要兼顧機械性能。國內關于不同納米載銀抗菌劑間機械性能的對照研究鮮少，此為筆者參閱資料時所發現的研究現狀；未來還需進一步開展相關領域的研究，以更好地指導臨床具體工作。

3 生物安全性

比表面積大為納米粒子的典型特性，對細胞表現出高反應性，進而易于細胞表面附著，而后經歷胞吞，于細胞內轉化為更小粒徑、帶不同電荷的納米粒子，或聚合為大粒徑粒子；其和細胞的交互作用間存在差異，因而可致細胞毒性差異。納米銀被毒理學研究廣泛提及，主流的致毒機理是經由氧化應激反應，以致細胞氧化還原平衡出現紊亂，線粒體功能受到損害[15]。一般當銀離子含量較高時，將會導致真核細胞出現毒性反應，并抗細胞活性。王原等[16]利用噻唑藍比色法檢驗納米載銀抗菌劑對實驗小鼠成纖維細胞的毒性反應，文中發現，當納米載銀抗菌劑濃度在1%時，未見毒性反應。高濃度銀離子能夠影響線粒體膜的滲透性，并干預細胞DNA合成，從而影響細胞增殖。一項研究還得出觀點[17]，載銀抗菌劑不會對成骨細胞增殖產生不良影響，且有助于成骨細胞血清堿性磷酸酶表達。

遺傳毒性也是生物安全領域研究的重要方向，其是指當受到各類外界因素的干預，機體遺傳物質在染色體水平、堿基水平、分子水平上出現損傷而引發的毒性反應。納米材料若直接與血液、皮膚黏膜產生接觸，將會導致機體出現遺傳毒性，危害患者健康。史金先等[18]開展一項動物實驗，探討載銀抗菌劑對實驗小鼠的肝毒性影響；結果發現，相較于對照組，實驗組小鼠的門冬氨酸氨基轉移酶、丙氨酸氨基轉移酶、肝臟系數水平未出現顯著差異，最后經彗星圖像分析，證實了載銀抗菌劑不會對小鼠機體造成不良影響，不具備遺傳毒性，證明了載銀抗菌劑良好的生物相容性。王梓屹等[19]研究成果顯示，納米載銀抗菌劑對骨內組織的生物相容性較佳，并具備促骨組織生長修復之效。

4 展 望

關于納米載銀磷酸鋯抗菌劑生物安全性的探討，各家執觀點不一。但可以確定的是，隨著技術的不斷發展，可以通過一些特定的工藝對納米載銀磷酸鋯抗菌劑的濃度等其他指標進行調控，如調整納米粒子的尺寸、進行涂層與表面處理等，以降低其生物毒性，進而提升納米載銀磷酸鋯抗菌劑在口腔醫學領域的生物相容性。今后需要進一步研究納米載銀磷酸鋯抗菌劑中銀的狀態、抗菌機制、細菌攝取銀離子的方式、抗菌載體的最佳構成等，進一步優化納米載銀磷酸鋯抗菌劑的使用方法。在該材料的臨床應用中，還需要進一步研究其殺菌效果，選擇合適濃度，使之應用于口腔材料領域，能夠在不影響口腔其他菌群平衡的前提下，更好地發揮理想的抑菌效果，并保持較高的機械性能。最后，大力研究緩釋型的納米載銀磷酸鋯抗菌劑，令銀離子的長期、緩慢釋效成為可能，更好地實現長期、穩定的抑菌效力。