義齒基托抗菌物質(zhì)抗真菌和細菌感染的研究進展*

王景蓉 高姍姍

細菌、真菌感染導(dǎo)致的義齒性口炎是臨床上戴用活動義齒的患者常出現(xiàn)的問題。流行病學研究報告顯示，約70%的活動義齒佩戴者患有義齒性口炎[1]。白色念珠菌(Candida albicans)是主要的致病菌，重度義齒性口炎的發(fā)生同熱帶念珠菌、皺褶念珠菌、白色念珠菌的混合感染密切相關(guān)[2]。

很多研究在活動義齒基托材料或基托軟襯材料中加入抗菌物質(zhì)使其具有抗菌性。聚甲基丙烯酸甲酯(Poly(methyl methacrylate)，PMMA)樹脂為最常用的義齒基托材料，但其抗菌性能差，白色念珠菌的菌絲伸入PMMA 樹脂顆粒間的網(wǎng)狀間隙內(nèi)，機械方法難以徹底清除，使口炎難以治愈，反復(fù)發(fā)作[2]。而軟襯材料是襯在活動義齒基托組織面上的軟質(zhì)材料，用以減輕支撐組織的創(chuàng)傷[3]，主要有丙烯酸酯類義齒軟襯材料和硅橡膠類義齒軟襯材料等，其中，丙烯酸酯類的組織調(diào)理劑(Tissue conditioners，TC)作為一種臨時的軟襯材料，常被襯墊于全口義齒的組織面，緩解黏膜壓痛，或調(diào)理軟組織的狀態(tài)等，但其不具有抗菌性，且柔軟的表面質(zhì)地容易滋生白色念珠菌，長期使用也可能會引起義齒性口炎[4]。

添加到活動義齒基托材料或軟襯材料的抗菌物包括納米金屬材料，碳基材料，植物或動物提取物，新型填充材料等。本文就這些抗菌效果及研究進展作一綜述，以期對未來抗菌材料的研發(fā)起到一定的參考作用。

1.納米金屬材料

納米金屬材料是一種介于固體與分子間的亞穩(wěn)中間態(tài)物質(zhì)。因為其特殊的晶體結(jié)構(gòu)，納米金屬材料具有傳統(tǒng)材料所不具備的物理、化學性能，醫(yī)學領(lǐng)域利用其抗菌活性等特殊性能進行了新材料的開發(fā)研究。

納米銀具有抗真菌活性，將其加入到義齒基托樹脂中，對白色念珠菌的附著和生物膜的形成有抑制作用，特別是在高濃度下(5%以上)[5]。且有研究表明加入納米銀顆粒(silver nanoparticles，AgNPs)的熱固化型PMMA 樹脂聚合物，其三點彎曲、抗壓和沖擊強度等力學性能明顯提高[6]，但不同濃度和不同顆粒尺寸的AgNPs 對熱固化型PMMA 樹脂的力學性能影響不同，添加0.05%AgNPs 時PMMA 彎曲強度的增幅高于添加0.2%AgNPs 時的增幅；在PMMA 中加入大尺寸AgNPs 納米顆粒，可以增加其彎曲強度。因此，在熱固化型PMMA樹脂中加入適當濃度和尺寸的AgNPs 可以提高義齒基托的力學性能[7]。

另外，通過離子濺射法對活動義齒熱固化型PMMA 樹脂進行表面改性，得到的均勻致密的納米銀顆粒涂層有較好的生物相容性與抗白色念珠菌和變形鏈球菌的性能[8]。

納米銀與其他物質(zhì)的復(fù)合物也具有抗菌，且具有低毒、良好的生物相容性、離子長期釋放和無細菌耐藥性等優(yōu)點[10]。將氧化鋅-銀納米顆粒(ZnO-Ag)添加到組織調(diào)理劑中可以抑制白色念珠菌、糞腸球菌、銅綠假單胞菌和變異鏈球菌的增殖能力[9]；將溴化銀/ 陽離子聚合物納米復(fù)合材料(silver bromide/ cationic polymer nano-composite，AgBr/ NPVP)添加到PMMA 樹脂中有強大而持久的抑制白色念珠菌生長的作用，且對人牙髓細胞(HDPCs)的細胞毒性較低，其力學性能彎曲強度、彎曲模量也未受到顯著影響。隨AgBr/ NPVP 加入量的增加，抗真菌活性增加[10]。

其他納米金屬材料加入基托材料后也可以起到預(yù)防義齒性口炎和改善基托力學性能的作用。如納米硅顆粒作為甲基丙烯酸甲酯(MMA)的助催化劑，可降低聚合后單體的殘留量，從而提高聚合物的抗菌性，對預(yù)防義齒性口炎有一定作用[11]；用硅烷化硼酸鋁晶須(ABWs)、硅烷化二氧化鋯納米顆粒(nano-ZrO2)、二氧化鈦(TiO2)等制成抗菌復(fù)合材料，也可以對變形鏈球菌和白色念珠菌生物膜的形成有抑制作用，且復(fù)合材料的彎曲強度和表面硬度也有一定的提高[12]。

總之，納米銀顆粒，納米銀與其他物質(zhì)的復(fù)合物，納米硅顆粒，硅烷化硼酸鋁，硅烷化二氧化鋯納米顆粒以及二氧化鈦等納米金屬材料均有對白色念珠菌以及其他個別細菌的生長抑制作用，對于義齒基托樹脂的力學性能沒有影響或者有所提高，且生物相容性較好，可能對預(yù)防義齒性口炎有一定作用。

2.碳基材料

具有抗菌活性的碳基材料包括納米金剛石、氧化石墨烯和富勒烯等。其中納米金剛石材料(Nano Diamonds，NDs)又稱為碳納米洋蔥，尺寸為納米級，具有納米材料的特性，其抑菌性被應(yīng)用于醫(yī)學領(lǐng)域。在活動義齒樹脂基托材料中添加NDs 是預(yù)防義齒性口炎的一種方法[13]。在PMMA 義齒基托材料中添加納米金剛石后，白色念珠菌粘附力有顯著降低。而影響義齒樹脂基托表面白色念珠菌附著和定植的因素主要是基托材表面的粗糙度和疏水性[14]。為避免細菌增殖附著，粗糙度要達到0.2um，加入了NDs 的義齒樹脂基托材料表面粗糙度明顯降低。另外，NDs 的抗菌作用是由于NDs 顆粒的活性和它們包圍細菌細胞的能力，從而阻斷了必要的細胞功能[15]。還有人認為[16]，抗菌作用與部分氧化和負電荷表面功能的存在有關(guān)，尤其是酸酐基團，它們增強了NDs 的抗菌活性。此外[17]，NDs 已被用于抑制生物膜形成的抗粘附納米顆粒。

其他碳基材料，如氧化石墨烯(Graphene oxide，GO)基涂層已被證實有抑制白色念珠菌粘附的作用[18]。將氧化石墨烯復(fù)合材料與姜黃素(CU)非共價功能化后，對比阻礙生物分子吸收的聚乙二醇(PEG)材料，以及其與姜黃素、聚乙二醇的合成材料(GOCU-PEG)涂層的抗真菌效果，最終證明GO-CUPEG 涂層可以減少真菌的附著、增殖和生物膜的形成[18]。

富勒烯(Fullerene molecule)因其疏水的表面很容易與細胞膜脂相互作用并能夠插入膜內(nèi)，阻斷微生物的增殖再生而具有抗菌活性[19]。但在活動義齒基托材料中加入富勒烯是否可以抑制白色念珠菌等口腔真菌的生長還有待進一步研究。同時氧化石墨烯和富勒烯這兩種碳基材料加入到活動義齒基托材料中的抗真菌性能以及其他物理、化學性能研究還有待研究。

3.植物提取物和動物提取物

一些植物提取物和動物提取物也具有一定的抗菌性。常用的具有抗菌性能的植物提取物有肉桂皮提取物，黑種草提取物，牛至油(Oregano oil)，天然椰子油(virgin coconut oil)和燈草粉(Juncus powder)等的提取物。動物提取物主要指殼聚糖。

植物提取物——肉桂皮中肉桂油和富含原花青素(Cinnulin PF R○)的水提取物均有抑制白色念珠菌生物膜的形成的作用[20]。肉桂油具有較高的抑制真菌生物膜形成和殺滅白色念珠菌的作用，其最低抑菌濃度和最低殺菌濃度范圍為0.039%～0.078%。Cinnulin PF R○可阻止白念珠菌形成生物膜，并減弱其對口腔上皮細胞的粘附，但沒有殺菌活性。在有效濃度下，肉桂油和Cinnulin PF R○對口腔上皮細胞沒有明顯的細胞毒性，且在體外實驗中都增強了口腔上皮屏障的完整性，發(fā)揮抗炎作用，可以用于治療口腔涉及的白色念珠菌的感染。

植物提取物中的黑種草提取物也具有抗真菌活性。黑種草是毛茛科一種一年生開花植物，又稱黑種子和黑孜然。將黑種草提取物與已經(jīng)過證實的有清除白色念珠菌作用的制霉菌素對比，一定濃度的黑種草提取物能清除白色念珠菌，但清除能力較弱。然而，由于黑種草的提取物具有間接的免疫調(diào)節(jié)作用，提示我們，可以從抗菌、抗炎、口腔潰瘍愈合等方面對念珠菌口腔病變的治療特性進行研究[21]。

其他植物提取物，如牛至油(Oregano oil)、天然椰子油(virgin coconut oil)和燈草粉(Juncus powder)均有抑制白色念珠菌生長的效果。將牛至油、天然椰子油加入TC 材料中7 天內(nèi)，其材料的粘彈性不會下降[22]。將燈草粉(Juncus powder)加入到義齒組織調(diào)理劑中，表現(xiàn)出明顯的對白色念珠菌的生長抑制作用。掃描電鏡觀察表明，樣本中白色念珠菌的數(shù)量明顯減少，生物膜的形成受到明顯抑制[23]。同時組織調(diào)理劑的兩種機械性能(流動性和硬度)均在ISO 規(guī)定的范圍內(nèi)[23]。

動物提取成分中，從水生動物如小龍蝦和蝦的硬殼中提取的殼聚糖對細菌和真菌(包括白色念珠菌)有明顯抑制作用[24]，且生物相容性好[25]。殼聚糖顆粒的加入可以使TC 材料保持至少24h 的抗菌效果，不同濃度的殼聚糖納米顆粒抑制真菌和細菌生長的時間均在24 和48h 內(nèi)[24]。而將殼聚糖改良后合成的殼聚糖低聚糖(A chitosan oligosaccharide，COS)具有更持久的抗菌效果，可以使TC 材料在3天內(nèi)保持較高的抗菌效果，之后才逐漸下降[26]。

此外，季銨鹽殼聚糖(QCS)也可以提高殼聚糖(CS)的抗真菌活性，當QCS 超過5wt%時菌落可以被完全消除。另外，CS 和QCS 對牙齦上皮細胞或成纖維細胞的生存能力沒有影響，且加入這兩種殼聚糖，組織調(diào)理劑的拉伸強度沒有變化[27]。

這些研究證實了植物提取物和動物提取物具有較好的抗白色念珠菌的效果，但由于患者要長期戴用活動義齒，TC 材料的臨床換用周期為1～2 周，故為了滿足臨床應(yīng)用的要求，應(yīng)進一步提高這些抗菌物質(zhì)加入活動義齒樹脂基托材料或TC 材料后的抗菌耐久性，并測試其加入后材料的機械性能是否符合使用標準。

4.新型填充材料

新型填充材料主要指表面預(yù)反應(yīng)玻璃離子(Surface pre-reacted glass-ionomer，S-PRG)，它是由PRG 技術(shù)生產(chǎn)的一種生物活性填料，可適用于各種牙科材料。研究[28]顯示，表面預(yù)反應(yīng)玻璃離子對各種口腔細菌生物膜有抑制作用且能減少白念珠菌的粘附，用氟康唑作為對照組，發(fā)現(xiàn)S-PRG在敏感株和耐氟康唑株中均有抗菌活性。因此，可以進一步研究S-PRG 材料加入活動義齒基托材料或基托軟襯材料中，其抗菌活性、抗菌耐久性以及其他物理、化學性能等。

5.高子分材料

另外，有一些高分子材料因其特殊的物質(zhì)結(jié)構(gòu)也具有抗菌和殺菌特性，例如聚乳酸(PLA)。負載20%牛乳鐵蛋白(bLF)的電紡聚乳酸(PLLA)納米纖維膜通過抑制孢子萌發(fā)和菌絲生長，表現(xiàn)出抗真菌活性，且bLF 的存在降低了PLLA 膜的疏水性[29]。該納米纖維膜對人皮膚的成纖維細胞無細胞毒性，甚至在短時間內(nèi)有促進細胞增殖的能力。這些結(jié)果證明了bLF-PLLA 納米纖維膜作為抗真菌材料的巨大潛力。另外，采用熔融法制備的聚乳酸(PLA)與二氧化鈦(TiO2)納米粒子的復(fù)合材料，經(jīng)測試，與純聚乳酸相比，加入了TiO2的聚乳酸彈性模量增加了約54%，在殺菌性能方面，與純PLA 相比，其殺菌性能得到提高[30]。這些新型高分子材料的抗菌效果和生物學特性提示我們對于PLA 材料的制備方法或者成分進行改良，有可能生產(chǎn)出具有更高殺菌或者抗菌效果的材料，并有望實現(xiàn)在活動義齒基托類材料或基托軟襯材料中的抗菌應(yīng)用。

6.總結(jié)

目前加入到活動義齒基托材料或基托軟襯材料中具有抗菌性能物質(zhì)的有：納米金屬材料，碳基材料，植物或動物提取素，新型填充材料等。另外，新型高分子材料如聚乳酸及其衍生物，其抗菌效果和生物學特性良好，有望應(yīng)用于活動義齒基托材料中的抗菌研究。但在活動義齒基托材料或基托軟襯材料中加入抗菌材料后的物理、化學性能，如硬度、彎曲強度、親水性、溶解度、流動性、粗糙度等是否符合臨床使用的要求，需要進一步的實驗驗證。最后，還需要更多的研究來測試添加的材料的作用耐久性，研發(fā)具有長期抗菌效果的活動義齒基托材料和軟襯材料，以防止戴用活動義齒過程中義齒性口炎的發(fā)生或者治療義齒性口炎。