金属及金属氧化物纳米粒子在口腔材料抗菌改性

牙菌斑生物膜是由基质包裹的黏附于牙面、牙间或修复体表面软而未矿化的细菌性群体，是龋病、牙周炎等口腔疾病的主要致病因素。针对口腔感染性疾病，目前临床上常用的治疗措施为口服或局部使用抗生素。但由于牙菌斑结构的特殊性以及越来越严重的细菌耐药性，抗生素的使用效果大打折扣，因此许多新型抗菌材料成为研究的热点，例如抗菌肽、纳米抗菌材料等。其中，金属及金属氧化物纳米粒子由于具有颗粒小，比表面积大的特点，具有更高的抗菌效能。此外，金属及金属氧化物纳米粒子的抗菌作用具有多靶点特性，在改变细胞膜渗透性的同时，还可干扰含硫蛋白质和含磷化合物（如DNA）的功能，细菌不易对其产生耐药性［1］。因此，近年来被大量报道于改善现有口腔材料抗菌性能的研究中。本文拟就金属及金属氧化物纳米粒子的抗菌机制，安全性及其在口腔疾病防治中的相关应用研究进行综述。

1 金属及金属氧化物纳米粒子的抗菌机制

目前具有抗菌性能的金属纳米粒子多属于密度大于4.5 g/cm3的金属，且常为过渡金属，例如银、铜、锌、金、钛等。金属及金属氧化物纳米粒子均有较强的抗菌性能，可能与纳米粒子对细菌细胞膜的破坏、活性氧的产生及抑制细菌DNA 复制有关。其抗菌机制目前被认为是：首先，纳米粒子或其产生的带正电荷的离子吸附于带负电荷的细胞壁上，通过电荷作用破坏细胞壁的完整性，扰乱细胞膜的运输功能；与此同时产生大量的氧自由基如OH-、O2-等，破坏细胞膜，破坏蛋白酶分子的空间构象，严重干扰细胞代谢；随后纳米粒子可通过破损的细胞膜进入细菌内，并与DNA 上的R?SH 基团结合，抑制细菌复制，同时影响三磷酸腺苷的生成，从而发挥抗菌作用［2］。

2 金属及金属氧化物纳米粒子在口腔材料抗菌改性中的应用

2.1 树脂修复

复合树脂因其良好的美学表现和机械性能，已成为龋齿治疗时的常用材料。然而细菌易聚集于复合树脂表面及边缘处，常会导致继发龋的发生。研究证实将金属或金属氧化物的纳米粒子添加到复合树脂材料中可显著提高树脂的抗菌性能［3?6］。不同种类的纳米粒子对树脂的抗菌改性效果有所不同。有研究比较了银纳米粒子与氧化锌纳米粒子对复合树脂抗菌性能的改善效果，发现含氧化锌纳米粒子的复合树脂对变形链球菌的抗菌效果明显高于含银纳米粒子的树脂材料［7］。在提高复合树脂抗菌性能的同时，纳米粒子的加入会影响其机械性能，且这种影响与纳米粒子的浓度有关。有研究发现当向复合树脂中混入0.3 wt%银纳米颗粒时，其压缩强度高于常规树脂。然而当银纳米颗粒的浓度提升为0.6 wt%时，改性后树脂的压缩强度显著低于常规树脂［8］。提示在使用金属及金属氧化物纳米粒子对复合树脂进行改性时，需注意所添加粒子的浓度，以使所改性的复合树脂同时具备良好的抗菌性能及机械性能。

金属纳米粒子也可与其它有机/无机抗菌材料联合使用，用以提高复合树脂的抗菌性能。例如，有学者研制出一种包含二甲基丙烯酸季铵盐、银纳米粒子和无定形磷酸钙纳米粒子的抗菌复合树脂，这种树脂在具有良好抗菌性能的同时，还具备与商用复合树脂相近的机械性能，且经过12 个月的水老化处理后，其抗菌效果仍未见明显下降［9］。值得注意的是，随着纳米粒子的加入，复合树脂的美学性能和透光性均会受到影响，从而限制了其在临床上的使用，所以如何在赋予复合树脂抗菌性能的同时，不影响甚至是提高其综合性能仍需要进一步的研究。

2.2 根管治疗

牙髓炎及根尖周炎是口腔科常见的感染性疾病，治疗的关键是彻底清除根管内的细菌及感染物质，但是根管解剖结构的复杂性使得根管系统彻底的抗菌治疗十分困难。由于金属及金属氧化物纳米粒子具有广谱且持久的抗菌效果，有研究将其加入根管治疗材料中，以增强其抗菌性能。

根管冲洗是根管治疗中非常重要的一步，目前临床上常用的冲洗液为次氯酸钠溶液，其对根管系统中的常见细菌粪肠杆菌有良好的抑菌效果。但由于次氯酸钠有较大的细胞毒性，若操作者在冲洗时不小心，使次氯酸钠溢出根管之外或是冲出根尖孔进入血管系统时，易对患者造成较为严重的软组织损伤［10］，故亟需既安全又有效的根管冲洗液。为解决这一问题，有研究者将金属或金属氧化物的纳米粒子添加到根管冲洗液中，使冲洗液在抑菌的同时也具备良好的生物相容性。研究发现银纳米粒子冲洗液对于游离的粪肠杆菌具有与次氯酸钠溶液相媲美的抑菌效果［10］。但根管系统中的细菌常以生物膜的形式存在，对抑菌药物有更强的抵抗力；同时当银纳米粒子冲洗液作用时间较短时，其对粪肠杆菌生物膜的抗菌作用有限，故不建议单独使用银纳米粒子作为冲洗液。

文章来源：《金属功能材料》 网址: http://www.jsgncl.cn/qikandaodu/2021/0519/547.html