檸檬酸鋅在口腔護(hù)理用品中的應(yīng)用研究進(jìn)展

丁觀軍 程吉平 晏 明 張 凱

(1.杭州皎潔口腔保健用品有限公司；2.浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬口腔醫(yī)院綜合門診)

1 前言

鋅，在化學(xué)元素周期表中位于第4周期、第ⅡB族，原子序數(shù)為30，是人體必需的微量元素之一，在人體生長發(fā)育、內(nèi)分泌等重要的生理過程中都起著極其重要的作用。通常，一個(gè)人體大概含有2克的鋅[1]，其中大約60%在肌肉組織中，約30%在骨組織中，大略5%在皮膚中，剩余的在其他器官組織。日常生活中的含鋅化合物不僅補(bǔ)充人體的鋅元素，還有預(yù)防和緩解疾病的作用。國內(nèi)外都有使用含鋅化合物治療疾病的歷史。古代中國，爐甘石是以碳酸鋅為主的中藥材?！侗静菥V目》記載爐甘石為“止血，消腫毒，生肌，明目，去翳退赤，收濕除爛，同龍腦點(diǎn)治目中一切諸病”[2]。古埃及也有以鋅鹽局部消炎殺菌的記載。

在口腔護(hù)理領(lǐng)域中，Hanke[3]在上世紀(jì)40年代首先發(fā)現(xiàn)含鋅化合物具有抗牙菌斑的作用，能幫助防齲。隨后，檸檬酸鋅等化合物開始被加入牙膏中，幫助實(shí)現(xiàn)控制牙菌斑、緩解牙齦出血牙齦炎、抗牙結(jié)石等功能。按美國食品藥品監(jiān)督管理局對(duì)控制牙菌斑和緩解牙齦炎功效成分的分類，檸檬酸鋅安全等級(jí)為Ⅰ，功效等級(jí)為Ⅲ[4]，是牙膏中一種安全有效的功效成分。本研究嘗試總結(jié)和分析近年來檸檬酸鋅在多個(gè)口腔功效方面的應(yīng)用研究進(jìn)展。

2 檸檬酸鋅功效作用的研究和分析

2.1 抑制口腔細(xì)菌，控制牙菌斑

牙菌斑是一種細(xì)菌性生物膜，很難被水沖去或漱掉，是口腔內(nèi)包裹基質(zhì)表面、或粘附牙面、牙齒間或修復(fù)體表面的軟而未礦化的細(xì)菌性群體[5, 6]。牙菌斑的生長，可分為三個(gè)階段，即牙面獲得性薄膜的形成、細(xì)菌的黏附和共聚、細(xì)菌大量繁殖產(chǎn)生擁有各種細(xì)菌微生物的復(fù)雜、成熟的 “社區(qū)”即牙菌斑。

活性物檸檬酸鋅，主要是介入牙菌斑生長的第二、三階段，通過抑制口腔細(xì)菌的生長，減少牙菌斑的形成。鋅化合物抗菌機(jī)理較多，主要有鋅離子溶出抗菌學(xué)說、接觸抗菌學(xué)說和納米抗菌學(xué)說等。檸檬酸鋅主要是以鋅離子溶出抗菌學(xué)說[7]為主，溶解的鋅離子與細(xì)菌接觸而產(chǎn)生抗菌作用。鋅離子溶出抗菌可通過：①破壞細(xì)胞膜功能；②使細(xì)菌蛋白質(zhì)或酶類變性；③進(jìn)入細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)的鋅離子也可能與核酸結(jié)合，破壞細(xì)胞的分裂繁殖能力，達(dá)到抑菌和殺菌的目的。一些體內(nèi)和體外的實(shí)驗(yàn)[8]都表明，鋅離子的抑菌作用可能是由于磷酸烯醇式丙酮酸磷酸轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng)(PTS)和醛縮酵解酶及甘油醛脫氫酶中硫醇基團(tuán)的氧化所致，也可能是由于鋅離子代替了激發(fā)酶活性所需的鎂離子所致；也有人認(rèn)為鋅的抗菌作用可能是它與帶負(fù)電荷的細(xì)菌蛋白質(zhì)之問非特異性相互作用的結(jié)果。

基于鋅離子溶出抗菌學(xué)說，許多文獻(xiàn)研究發(fā)現(xiàn)實(shí)際使用含檸檬酸鋅牙膏后，口腔鋅濃度很快就能提高，甚至能保留較長時(shí)間。Sun等人[9]臨床發(fā)現(xiàn)使用牙膏18小時(shí)后，含2%三水合檸檬酸鋅(ZCT)牙膏能有效顯著地提高牙菌斑內(nèi)的鋅濃度，比對(duì)照組(普通含氟牙膏組)高了8.3ppm。BradingMG[10]臨床試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)使用含2%檸檬酸鋅和2%羥基磷灰石的牙膏(Anti-Age)10分鐘后，測試者牙菌斑中鋅離子平均濃度為253.3ppm，顯著高于陽性對(duì)照，能有效幫助控制牙菌斑。

臨床研究發(fā)現(xiàn)使用牙膏提高口腔鋅濃度的同時(shí)，能有效地抑制口腔細(xì)菌產(chǎn)生，能減少牙菌斑指數(shù)，并且減輕色素沉積。Sreenivasan等人[11]臨床試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)使用1%檸檬酸鋅牙膏后，實(shí)驗(yàn)組中牙菌斑、口腔粘膜、舌和唾液等的厭氧菌和鏈球菌指數(shù)比基準(zhǔn)線下降24%～52%，比對(duì)照組效果更顯著，同時(shí)羥基磷灰石片上原位生成的生物膜也能被顯著地抑制。Hu D等人[12]臨床試驗(yàn)也發(fā)現(xiàn)類似結(jié)果：用1%檸檬酸鋅牙膏刷牙14天后，其牙菌斑、舌、頰黏膜和唾液部位的厭氧菌數(shù)分別減少38.56%、23.57%、26.24%和29.1%，與對(duì)照組變化存在顯著差異，這表明使用檸檬酸鋅牙膏能有效地減少口腔全部位的細(xì)菌。周某等人[13]通過臨床試驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)與空白對(duì)照相比，含2%檸檬酸鋅牙膏能顯著地抑制住人牙鄰面菌斑的出現(xiàn)，且牙膏使用后立即或連續(xù)使用7天后，采用原子吸收光譜法測定鋅元素在菌斑的濃度分別是80.11ppm和44.63ppm。由于檸檬酸鋅在抑菌方面的顯著作用，李娜等人更是[14]發(fā)現(xiàn)臨床使用較低檸檬酸鋅濃度溶液(0.75%)也可顯著抑制牙齒外源性色素沉積在牙面。

另外，檸檬酸鋅作為活性物可與其他抑菌劑如三氯生互配，共同作用，有效抑制牙菌斑。Hall等人[15]臨床試驗(yàn)證實(shí)使用含2%檸檬酸酸鋅和0.3%三氯生牙膏12小時(shí)后，牙菌斑中的鋅和三氯生濃度分別是149.1μg和8.6μg；經(jīng)過早晨使用和一天設(shè)定的飲食后，牙菌斑中的鋅和三氯生濃度仍然保持在94.7μg和4.1μg，高于其背景濃度，顯示其有助于幫助口腔抑菌和緩解口腔環(huán)境pH值下降等問題。

控制和減少牙菌斑必定是個(gè)長期艱巨的日常任務(wù)。究其原因口腔不可能成為一個(gè)無菌的環(huán)境，也不能把所有的細(xì)菌都消滅。所以，堅(jiān)持控制牙菌斑和細(xì)菌總量，平衡口腔細(xì)菌，構(gòu)建健康的口腔微生物生態(tài)群是人類群體口腔護(hù)理的現(xiàn)實(shí)需要。

2.2 緩解口氣問題

口氣問題是指從口腔中散發(fā)出的臭氣，它嚴(yán)重影響人們的社會(huì)交往和心理健康，WHO已將口臭作為一種疾病來進(jìn)行歸類?？跉鈫栴}比較復(fù)雜，一般是指口腔細(xì)菌分解食物殘?jiān)?，造成難聞氣味的散發(fā)，通常多數(shù)的口氣問題都來自牙周袋、蛀牙洞和舌背[16, 17]。緩解口氣問題一般可由四方面來解決：①清潔舌面、清除牙漬[17]；②刺激或促進(jìn)刺激唾液分泌[18]；③抑制口氣病源菌；④減少或抑制難聞氣體的散發(fā)。

使用檸檬酸鋅牙膏，口腔鋅離子濃度能在一段時(shí)間內(nèi)維持在一定的范圍，其祛味功效作用分兩方面：一方面，鋅離子能抑制口氣病源菌的生長，減少難聞氣體的產(chǎn)生；另一方面，通過鋅離子與巰基的結(jié)合，一些難聞氣體變成非揮發(fā)性產(chǎn)物，減少了難聞氣體的散發(fā)。

多項(xiàng)臨床研究也證實(shí)了含檸檬酸鋅牙膏能抑制口腔致臭細(xì)菌和緩解口氣問題。P.X.U.等人[19]臨床試驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)含2%檸檬酸鋅牙膏能有效地抑制口腔細(xì)菌和致臭細(xì)菌，效果至少持續(xù)12小時(shí)；鋅元素能被吸附到羥基磷灰石(牙齒主要無機(jī)材料)表面，抑制細(xì)菌和牙菌斑生長。陳敏珊等人[20]臨床試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)檸檬酸鋅及PVM/MA共聚物的牙膏能有效降低口腔中的揮發(fā)性硫化物(VSCs)水平及唾液、舌苔中產(chǎn)生硫化氫氣體的細(xì)菌數(shù)量。X L.I.等人[21]臨床發(fā)現(xiàn)使用一周后，跟普通含氟牙膏相比，含2%檸檬酸鋅牙膏能有效顯著地降低12小時(shí)(白天或黑夜)后的口氣。

在牙膏中，檸檬酸鋅可與一些活性物如精氨酸[22]、西吡氯銨和甘草酸二鉀[23,24]共同作用，在緩解口臭和改善牙齦問題方面，能擁有比普通牙膏更顯著的功效作用。

2.3 抗牙結(jié)石

牙結(jié)石是一種形成于自然牙面或牙修復(fù)體上黏附的、鈣化的或正在鈣化的團(tuán)塊，通常是由牙菌斑鈣化形成的，其無機(jī)質(zhì)占70%～90%，主要有磷酸鈣75.9%，碳酸鈣3.1%及少量其他物質(zhì)，有機(jī)質(zhì)為蛋白質(zhì)和類脂質(zhì)等[25, 26]。

文獻(xiàn)研究[27]表明除了提前抑制牙菌斑外，鋅離子能有效地緩解或減少牙結(jié)石的形成，可作用在磷酸鈣礦化過程中，具體過程分三方面：①參與或干涉通常存在于牙結(jié)石中磷酸鈣晶體的形成；②促進(jìn)水溶解性更好的磷酸鈣鹽形成，如磷酸三鈣等；③吸附在已經(jīng)生成的磷酸鈣晶面上，限制其進(jìn)一步生長。Barrea等人[28]采用EXAFS方法揭示在人體環(huán)境合成磷酸鈣過程中，鋅離子有效參與，能與磷酸鈣中的鈣離子進(jìn)行置換。Legeros等人[27]發(fā)現(xiàn)鋅離子低濃度時(shí)可抑制二水合磷酸二鈣、磷酸三鈣等晶體的生長，高濃度時(shí)可幫助形成非晶態(tài)磷酸鈣和鋅取代的磷酸三鈣。Bigi等人[29]通過XRD和IR方法研究發(fā)現(xiàn)鋅離子能幫助抑制形成羥基磷灰石，同時(shí)參與磷酸鈣的合成，幫助形成水溶性更好的白磷鈣石(β磷酸三鈣)。

多項(xiàng)臨床試驗(yàn)也證實(shí)檸檬酸鋅牙膏能有效地抑制牙結(jié)石。Stephen等人[30]三年臨床實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)含0.5%三水合檸檬酸鋅牙膏與對(duì)照相比能顯著地抑制口腔牙結(jié)石。Gilbert等人[31]發(fā)現(xiàn)含0.5%三水合檸檬酸鋅牙膏能有效傳遞到牙面和牙菌斑上，能幫助抑制牙菌斑。Segreto等人[32]三個(gè)月臨床試驗(yàn)得出含0.5%三水合檸檬酸鋅牙膏能有效地抑制牙菌斑，期間沒出現(xiàn)副作用。

在與其他活性物互配方面，檸檬酸鋅也有不錯(cuò)的表現(xiàn)。葉馨俊等人[33]臨床研究報(bào)道含0.3%檸檬酸鋅和0.75%抑菌純(三氯生)牙膏不僅能改善牙齦出血指數(shù)，減少菌斑指數(shù)，緩解牙齦炎，還能減少牙結(jié)石指數(shù)。

2.4 緩解牙齦問題

牙齦問題中，菌斑性牙齦炎中最常見的疾病，起因于牙菌斑，主要位于游離齦和齦乳頭，進(jìn)一步發(fā)展，可侵犯硬組織，最終可成為牙周炎。齦牙結(jié)合部堆積的牙菌斑及其中的有害物質(zhì)長期作用于牙齦，引起炎癥，加上牙石等其他因素，加重菌斑堆積及牙齦的炎癥[25]。牙菌斑中主要致病菌為變形鏈球菌、黏放線菌、具核梭桿菌和中間普氏菌等。

檸檬酸鋅在緩解牙齦問題方面的作用，主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：①抑制牙菌斑，抑制牙結(jié)石的發(fā)展，尤其是齦下牙結(jié)石對(duì)牙齦組織的侵犯；②抑制牙齦炎致病菌(牙齦卟啉單胞菌、具核梭桿菌和中間普雷沃菌[34]等)生長，減少有毒物質(zhì)的產(chǎn)生，緩解牙齦牙周問題。

多項(xiàng)臨床試驗(yàn)已經(jīng)證實(shí)檸檬酸鋅牙膏能控制牙菌斑、抑制牙結(jié)石和緩解牙齦問題。Schafer等人[35]臨床試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)含使用18小時(shí)后，2%檸檬酸鋅牙膏能比對(duì)照牙膏更顯著地減少牙菌斑指數(shù)；使用3個(gè)月后，與陽性對(duì)照0.3%三氯生牙膏類似，能有效地抑制牙菌斑，更能比其顯著地改善牙齦指數(shù)。Negovetic Vranic等人[36]臨床試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)與對(duì)照組相比，采用含5%硝酸鉀和0.5%檸檬酸鋅牙膏能顯著地減小牙菌斑指數(shù)和緩解牙齦出血。牙菌斑的逐步累積，能導(dǎo)致牙齦出血和牙齦炎問題。Sidharth Shankar等人[37]臨床發(fā)現(xiàn)與含硝酸鉀和三氯生牙膏相比，使用含5%硝酸鉀、0.3%三氯生和2%檸檬酸鋅牙膏1周能顯著地減低牙菌斑指數(shù)和牙齦指數(shù)，改善口腔健康狀況。Kim等人[38]采用臨床試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)睡前使用含0.5%三水合檸檬酸鋅、0.05%氯化十六烷吡啶(西吡氯銨)和0.01%甘草酸二鉀牙膏2周或4周后，除了牙石指數(shù)(CL)，所有指數(shù)包含齦乳頭、齦緣、附著齦指數(shù)(PMA)，牙齦指數(shù)(按Loe和Silnes方法，LGI)、牙齦指數(shù)(按Talbott, Mandel和 Chilton方法，TGI)、病人口腔衛(wèi)生實(shí)施指數(shù)(PHP)和菌斑指數(shù)(PI)，都顯著地改善，優(yōu)于對(duì)照組，表明其在減輕牙齦牙周問題方面有著巨大的作用。

2.5 對(duì)齲齒問題的作用

在防齲方面，含氟牙膏是現(xiàn)有公認(rèn)的黃金選擇。檸檬酸鋅既能抑菌產(chǎn)酸，又能減少羥基磷灰石(牙釉質(zhì)主要無機(jī)材料)的溶解度，似乎是一個(gè)潛在的防齲活性物。但在含氟牙膏的基礎(chǔ)上，一些體外和臨床試驗(yàn)沒發(fā)現(xiàn)檸檬酸鋅對(duì)牙齒脫礦和再礦化存在公認(rèn)的一致的積極結(jié)果。在一些體外試驗(yàn)[39]、齲病動(dòng)物試驗(yàn)[40]和臨床試驗(yàn)[41]中, 添加檸檬酸鋅和氟的牙膏沒有一致性地顯示出更佳的防齲能力。這緣由可能是鋅離子存在雙面作用，某種程度上既可幫助抑制牙齒的脫礦，又減弱了牙齒的再礦化[42]。一方面，檸檬酸鋅可通過抑菌改變口腔酸環(huán)境或參與牙齒磷酸鈣作用，幫助減少或抑制牙齒脫礦。Delfanti等人[43]臨床試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)口腔牙菌斑中鋅的濃度基線是19.0 ppm，但使用2%三水合檸檬酸鋅牙膏12后，牙菌斑中鋅濃度變成183.7 ppm，前后兩者存在統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的差異；采用先刷牙、后吃碳水化合物和檢測乳酸的方法，發(fā)現(xiàn)與陰性對(duì)照組相比，2%三水合檸檬酸鋅牙膏能顯著地減小牙菌斑中乳酸的濃度。Mohammed等人[44]采用體外實(shí)時(shí)試驗(yàn)驗(yàn)證了少量鋅離子即可幫助抑制牙齒的脫礦，并且鋅離子濃度與脫礦程度的對(duì)數(shù)線性關(guān)系說明牙釉質(zhì)表面磷酸根位點(diǎn)的飽和度限制了其溶解和脫礦。另一方面，檸檬酸鋅也參與氟對(duì)牙釉質(zhì)再礦化的進(jìn)程，影響氟的功效[45]。在未來，進(jìn)一步研究如何增強(qiáng)含鋅牙膏在氟防齲過程中的積極作用，仍然有積極意義。

3 總結(jié)

幾十年來，體外實(shí)驗(yàn)和臨床試驗(yàn)文獻(xiàn)都證實(shí)在口腔護(hù)理產(chǎn)品中檸檬酸鋅能有效地抑制口腔致病菌、控制牙菌斑、緩解口氣問題、抗牙結(jié)石、緩解牙齦問題等功效作用，更能與其他多種抑菌成分(三氯生、西吡氯銨等)共同作用，取得類似的功效作用。在防齲方面，檸檬酸鋅對(duì)含氟牙膏防齲功效(再礦化和抑制脫礦方面)的作用沒有出現(xiàn)行業(yè)一致公認(rèn)的積極效果。這歸因于檸檬酸鋅材料的兩個(gè)因素：①檸檬酸鋅本身的抑菌消炎作用；②檸檬酸鋅與牙齒硬組織之間的生物物理化學(xué)作用。文獻(xiàn)調(diào)研發(fā)現(xiàn)在牙膏配方中，檸檬酸鋅的含量一般在0.5%～2%之間，才能在抑制口腔致病菌、控制牙菌斑、緩解口氣問題、抗牙結(jié)石、緩解牙齦問題等功效方面有積極作用。