金属及金属氧化物纳米粒子在口腔材料抗菌改性(2)

来源:金属功能材料 【在线投稿】 栏目:期刊导读 时间:2021-05-19
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摘要:根管冲洗之后常需要通过根管内封药来抑制细菌的活性,研究显示银纳米粒子凝胶可有效破坏细菌生物膜,发挥良好的抗菌作用[11]。另有学者将银纳米

根管冲洗之后常需要通过根管内封药来抑制细菌的活性,研究显示银纳米粒子凝胶可有效破坏细菌生物膜,发挥良好的抗菌作用[11]。另有学者将银纳米粒子添加到根管治疗常用药物氢氧化钙中,发现其抑菌效果显著增强[12]。由于根管系统的复杂性及特异性,彻底清除根管内的感染物质仍是一个巨大的挑战,需要进一步探索金属及金属氧化物纳米粒子在根管治疗中的应用。

2.3 正畸矫治器

正畸治疗过程中,细菌黏附于矫治器周围造成的牙釉质脱矿是临床上常见并发症,因此如何提高矫治器的抗菌能力,以抑制脱矿后白垩色斑的形成是这一领域的热点问题。有研究表明在不锈钢正畸矫治器表面涂覆银纳米粒子可抑制变形链球菌的生长,并显著降低牙釉质的龋坏率[13]。然而银纳米粒子涂层会使正畸弓丝的摩擦力增大,不利于治疗过程中的牙齿移动[14]。另有研究使用二氧化钛纳米涂层,提高正畸矫治器的抑菌性能[15]。其中金红石相的二氧化钛比锐钛矿相具有更强大的杀菌作用,但其细胞毒性也更强。兼顾考虑抗菌作用与细胞毒性后,在临床应用中更推荐使用锐钛矿相的二氧化钛[16]。与银纳米粒子类似,二氧化钛纳米粒子也会使弓丝与矫治器间摩擦力变大[17],因此仍需要进一步研发既具备良好的抗菌性能,又不会增大矫治器与弓丝间摩擦力的涂层材料和方法,以抑制白垩色斑的形成。

2.4 种植体

在种植体骨结合的过程中,种植体表面的细菌黏附与成骨细胞黏附为竞争关系。若黏附的细菌多于成骨细胞,则种植体表面易形成细菌生物膜,从而导致感染甚至使治疗失败[18]。目前已有多种方法对种植体的表面进行改性以提高其抗菌活性,其中纳米材料是研究的热点,因为它不仅抗菌性能良好,同时也可作为药物载体用于种植体的表面改性[19]。已有大量研究将多种金属及金属氧化物纳米粒子涂覆于种植体表面,包括银纳米粒子[19]、氧化锌纳米粒子[20]、铜纳米粒子[21]等。处理过程通常为:先使得种植体表面获得粗糙结构,再通过等离子体浸没离子技术[22],磁控溅射法[23]或Tollens 反应[19]等方法将纳米材料沉积于种植体表面。但是这种将纳米粒子单纯涂覆于种植体表面的方法具有较为明显的缺点,即覆盖于种植体表面的纳米材料少且易于释放,无法保持长期的抗菌效果[24]。

除了直接涂覆于种植体表面,金属氧化物纳米粒子还可作为药物载体应用于种植体的表面改性中。例如二氧化钛纳米管可作为抗生素的载体,使抗生素在种植体表面持久释放,以此解决抗生素难以涂布于种植体表面,且抗菌效果和持续时间不可控制等难题。目前在钛种植体表面制备二氧化钛纳米管最常用的方法是阳极氧化法,所制备的纳米管为底部封闭上部开放的半开放结构,可以为抗菌物质的储存及缓释提供空间及通道[25]。同时研究表明二氧化钛纳米管可以促进成骨细胞的黏附和增殖,提高矿化速率,增强骨结合[26]。不同直径纳米管的使用效果也有所不同。有学者将庆大霉素装载在直径分别为80、120、160 nm及200 nm 的二氧化钛纳米管上,发现各组均可以显著抑制生物膜的形成,直径为160 nm 和200 nm的二氧化钛纳米管具有更强的抗菌活性[27],考虑原因可能是随着纳米管直径的增大,所装载的抗菌药物也增多。

2.5 活动义齿基托

聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate,PMMA)是制作可摘义齿时常用的基托材料,具有耐老化、易于进行机械加工等优点。但由于PMMA具有多孔性特点,微生物易黏附于其表面,导致菌斑生物膜的形成,从而引发义齿性口炎和念珠菌病[28]。目前已有大量研究将金属纳米粒子嵌入PMMA 中以增强其抗菌性能。例如银纳米粒子改性的PMMA 基托对白色念珠菌的黏附和生物膜的形成均有抑制作用[29]。同时研究发现纳米粒子的加入亦会影响材料的物理性能。含银纳米粒子的PMMA 在拥有良好抗菌性能的同时,具有更强的抗压能力,但其抗拉强度、挠曲强度和弹性模量均有下降[30?31]。另有研究将二氧化钛纳米粒子利用原位沉积技术嵌入PMMA 中,在减少白色念珠菌黏附的同时,又改善了PMMA 的表面润湿性[32]。且随着二氧化钛纳米粒子浓度的升高,PMMA 的硬度,弹性模量及蠕变恢复等性能均有提高[33]。除了银纳米粒子和二氧化钛纳米粒子外,氧化锆纳米粒子也被添加到PMMA 中以增强材料的抗菌性能。氧化锆改性后的PMMA 其拉伸强度也有一定程度的增加,但是半透明度有所降低,材料的美观程度有所下降[34]。和前述金属纳米粒子改性复合树脂的研究类似,将金属纳米粒子添加到义齿基托材料中可使其抗菌性能得到一定程度改善,但需要注意的是这种改性通常会对材料机械性能产生影响,仍需探索能够兼顾各项性能的改性方法。

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



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