纳米银系抗菌剂在口腔粘接材料中的研究现状及展望

乌力吉图 宝力道 宝音巴图

摘要：银系无机抗菌剂由于其广谱高效的抗菌效果，具有生物安全，对细菌、真菌等多种微生物有强烈杀灭作用，不易产生耐药性等优点，在现代工业如纺织、塑料、橡胶、陶瓷中得到广泛应用，在医疗，生物材料等领域成了热点研究对象.口腔医学领域中纳米银正在种植体涂层，复合树脂粘结剂，根充糊剂，藻酸盐等材料的抗菌性等方面进行研究.近年来，国内外研究者使用不同的方法将纳米银添加到树脂粘接材料中，并合成出具有一定抗菌性能的树脂粘接剂，从而尝试减少釉质脱矿、继发龋、牙龈炎、牙周炎的发生，提高口腔修复和正畸治疗的疗效.本文就纳米银系抗菌劑对口腔粘接材料的抗菌性能方面的研究进展及存在问题做一综述.

关键词：纳米银;口腔;粘接剂;抗菌性

中图分类号：R780.1  文献标识码：A  文章编号：1673-260X（2019）07-0102-03

目前树脂粘接剂已成为口腔临床常用的粘接材料之一.在树脂粘接剂与其他粘接材料的抗菌性能的比较实验中发现，树脂表面细菌黏附和菌斑聚集的水平均较高[1].临床上相比其他粘接材料更容易引起釉质脱矿、继发龋、牙龈炎、牙周炎等临床问题.因此，为了得到更好的树脂粘接材料，人们在树脂粘接材料中加入无机抗菌添料，使其抗菌性和其他性能得到提高，达到临床应用的目的.

传统抗菌剂有无机、有机、高分子抗菌剂等.随着科技的发展，无机抗菌材料因抗菌性持久、连续和安全等优点逐渐取代了有机抗菌剂.无机抗菌剂大致分两类[2]，一类是通过物理吸附、离子交换等方法，将无机离子如银、锌、铜等金属离子负载在沸石、硅胶等多孔材料表面制成的抗菌剂：另一类是利用材料自身光催化作用产生含氧自由基（reactive oxy-gen species， ROS）发挥杀菌作用的钛类（TiO2）抗菌剂.但无机抗菌剂也存在一些缺点，如银系抗菌剂，成本高、易变色等.

20世纪初，现代外科创始人之一Halstead[3]曾因其良好的抗菌性和抗感染性而积极推广银箔医疗器械，从此，对银的利用进入划时代时期;含载银无机抗菌剂材料对口腔抗菌活的研究已成为国内外众多专家研究的热点.经研究发现纳米银（纳米银是指其粒径在1～100nm范围的单质银颗粒）作无机填料较金属银有更好的抗菌效果.银在纳米状态既有优异的广谱抗菌性能，又有纳米材料表面积大的优点，所以在几分钟内杀死几百种细菌.纳米银粒径多数情况下在25nm左右，对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌，淋球菌、沙眼衣原体[4]等数十种致病微生物都有强烈的抑制和杀灭作用，并且安全无毒、热稳定性好、不会产生耐药性.这对纳米银在抗菌方面的应用开辟了新的应用领域.目前纳米银不但在现代工业如纺织、塑料、橡胶、陶瓷[5]中得到应用，还在医疗，生物材料等领域被广泛应用.随着对各种有机、无机、高分子抗菌剂的研究，学者们已经制备了一些抗菌性纳米银复合树脂粘结剂，并力争应用于临床.但目前在抗菌性及机械性能方面，还未达到临床应用的要求.许多学者将纳米银作为填料加入复合树脂中，进行了大量研究，希望能研制一种适合临床应用的新型抗菌性复合树脂粘结剂.

1 纳米银粘结剂的制备

纳米银的合成方法有多糖法、Tollens试剂法和多金属氧酸盐法等.近十几年来研究者们利用不同的方法将纳米银加入树脂粘接剂中并利用不同的方法检测其在树脂中的直径及分散情况.李福军[6]等人将纳米银添加到改性树脂-玻璃离子粘结剂中，通过机械研磨和无水乙醇悬浮混合的方法制备复合纳米银粘结剂.对机械研磨法制备的复合纳米银粘结剂粉体在透射电竞下观察其分散情况.结果表明，纳米银在粉体中分散均匀，粒径大约在10-20nm范围;而用无水乙醇悬浮法制备的复合纳米银粘结剂中，纳米银颗粒出现团聚现象.何少伟[7]等人在口腔树脂材料中先后利用化学原位合成法、纳米银自生成方法，将不同质量的2-乙基己酸银和苯甲酸银，分别溶解于仲胺甲基丙烯酸叔丁基氨基乙酯（TBAEMA）和叔胺2-（二甲氨基）甲基丙烯酸乙酯（DMAEMA）中，合成双酚A双甲基丙烯酸缩水甘油酯/双甲基丙烯酸二缩三乙二醇酯（Bis-GMA/TEGDMA）基质的树脂/纳米银复合材料，并检测其中纳米银生成情况和分散程度.扫描电子镜显示;在树脂/纳米银（银含量小）复合材料中可以生成高亮度纳米银颗粒，并且均匀分布在树脂基质中.但随着银含量的增加复合物中纳米银发生明显的团聚现象.实验表明仲胺TBAEMA比叔胺DMAEMA作为银盐溶解剂更稳定，且产生的纳米银粒径更小.利用纳米银化学原位合成法可以在树脂基质中自动生成直径小的纳米银，其纳米银有团聚现象.目前对化学原位合成法的反应机制还不明确.Ahn等[8]将直径小于5nm的纳米银颗粒加入树脂粘结剂中并用机械混合搅拌.结果纳米银粘结剂的表面较对照组粗糙度稍有增大、粘附变形链球菌明显减少.Balan等[9]利用氢化钠做还原剂，还原AgNO3，将生成的纳米银胶体加入树脂混合物中进行机械搅拌，继续加入丙烯酸类树脂进行紫外线固化，用透射电镜观察，胶体纳米银平均粒径约在6.6nm，添加到树脂后的纳米粒直径增大至20nm、树脂的弹性模量显著降低，随着浓度增高，弹性模量随之下降.

2 纳米银树脂粘接剂的抗菌性

目前研究者们利用纳米银或纳米银载体合成出具有抗菌性的口腔材料，并利用琼脂扩散法或直接接触法检测其对口腔常见致病菌群的抗菌效果.董波等[10]将不同比例的载银纳米二氧化钛通过机械方法添加到玻璃离子水门汀中，检测其对变形链球菌的抑菌能力和抑菌长效性.结果随着载银纳米二氧化钛质量分数的增加对变形链球菌的抑菌率提高，并且自然老化组的抑菌率没有明显变化.表明添加载银纳米二氧化钛对玻璃离子赋予良好的持久稳定的抗菌性.张琪林[11]等用无水乙醚作为有机溶剂，无机抗菌剂作为一种无机填料，利用溶液混合法使无机填料与复合树脂混合，合成出载银无机抗菌复合树脂，用该种新型树脂对多种口腔致病细菌如变形链球菌、粘性放线菌、乳酸杆菌、牙龈卟啉单胞菌等进行研究，结果显示均有较强的抗菌效果，且抗菌能力没有显著区别.在抗菌长效性-贴膜法检测和老化试验中发现抗菌复合树脂六个月后对变形链球菌、乳酸杆菌、粘性放线菌、牙龈卟啉单胞菌均有抗菌效果，且抗菌效果与半年前没有显著区别.李福军等[6]通过琼脂扩散法，确定了材料内部的纳米银不能游离到材料表面向周围环境扩散和释放的能力，也不能渗透到周围环境中产生持续的抗菌效果.李福军[6]还利用大鼠龋病模型来模拟人的口腔环境，希望利用这样的环境来间接反映抗菌材料在口腔内的抗菌情况.三个月的体外实验结果显示，纳米银能有效地抑制材料周围细菌黏附和菌斑的附着，防止或降低釉质龋发生的概率.王利敏等[12]镜下观察含不同质量比纳米银复合粘结剂的防脱矿能力、粘结剂银离子的释放能力，结果在实验组中始终都没有测到银离子的释放.此结果与李富军研究结果相符.可以认为在抗菌性复合纳米银材料中，基本不释放纳米银，抗菌作用基本属于表面接触式，即使有微量释放银离子释放的浓度也在安全范围内（银离子对细胞毒性的浓度低于1.6 ppm），不会对其周围组织和正常菌群形成不良影响，可安全使用.虽然含纳米银抗菌剂的粘接材料对多种口腔致病菌有强力有效的抗菌性能，但随着纳米银的含量的增加树脂粘接剂颜色及粘接性能受到影响.上述研究结果显示纳米银的添加量在一定范围内时对树脂粘接剂的粘接力及固化后颜色影响较小或较稳定;但随着含量增多，树脂粘接剂的粘接强度下降明显，颜色越来越深.严重影响树脂其他性能，所以纳米银的添加量一定控制在最佳范围内.

3 纳米银系抗菌剂的生物安全性

尽管纳米银因其优异的抗菌活性而被广泛应用于抗菌治疗及抗菌研究中，然而，作为抗菌剂使用过程中纳米银与人体组织和细胞之间存在着相互交互和接触，并由此引发了人们对纳米银使用安全性的担忧.路萌萌等[13]通过一系列复杂的实验步骤合成了担载氯己定、负载纳米银的介孔二氧化硅纳米粒子（Ag-MSNs@CHX）.研究证实高浓度的Ag-MSNs（50μg/mL）对NIH-3T3和HUVEC细胞的活性有可轻微降低现象，而MSNs对这两种细胞的活性无明显影响.给ICR小鼠口服灌Ag-MSNs（50mg/kg），可輕微降低其体重，而对小鼠血液学、血清生化学和组织形态学指标无显著影响，表明Ag-MSNs具备了较好的生物相容性，有临床应用潜力.韩彦峰等[14]通过MTT比色法检测不同质量浓度载银无机抗菌剂的体外细胞毒性，结果表明，随着载银无机抗菌剂质量浓度下降细胞毒性随之下降，浓度达到≤50g/L时对小鼠纤维细胞基本无毒性，不干扰正常生物细胞的功能，符合生物相容性要求，推荐作为口腔修复材料的抗菌剂.虽然相关研究就纳米银生物安全性给予了肯定，但对纳米银的作用机制，体内的转化，分布，迁移，代谢，排泄和蓄积等情况研究的不够深入和全面.因此纳米银的生物安全性还需进一步进行研究.

4 存在的问题及展望

随着纳米银抗菌剂在口腔材料领域研究日益增多，其存在的问题越来越多地被发现.（1）纳米银的加入，无论是通过机械混合法还是自生成纳米银法都不能完全解决纳米银团聚的现象[6，9，11].纳米银只有在材料中分散均匀才能更好地发挥抗菌作用且对材料的性能影响更小.（2）纳米银加入树脂材料中容易产生氧化，影响树脂的颜色，使树脂的颜色加深.（3）一部分纳米银作为抗菌剂在材料中释放银的速度较快，尤其在起初阶段能达到较高的释放浓度，即抗菌过程中纳米银不断被消耗殆尽，是一个不可逆过程，另一部分纳米银抗菌剂在口腔材料中无法溶解或从材料内部释放到材料表面呈现更持久抗菌能力，抗菌效果短暂且不可逆[7，8，13].因此在使用一段时间后抗菌效果逐渐降低，以致不再具有抗菌效果.为了达到更高效的抗菌效果，要求纳米银抗菌剂能长时间缓慢地释放出银，以保证抗菌效果的长效性和稳定性.（4）目前纳米银的抗菌机制尚无可靠的理论基础，有待于进一步探讨.（5）纳米银的毒性问题，虽然很多研究表示纳米银无毒性，安全性高，但不少研究者表示人体大量吸入纳米银粒子会对肝脏造成危害的可能性[15]，而实验研究结果尚未证实其有毒害性等问题.所以合成具有持久抗菌效果并且对人体无毒无害，不影响树脂材料颜色及性能的纳米银抗菌剂是今后研究的主要方向.

参考文献：

〔1〕Itota T， Nakabo S， Narukami T， et al. Effect of two-step adhesive systems on inhibition of secondary caries around fluoride-releasing resin composite restorations in root dentine[J]. J Dent， 2015， 33（2）：147-154.

〔2〕R Pokrowiecki， T Zar？ba， B Szaraniec，K Pa？ka， A Mielczarek. In vitro studies of nanosilver-doped titanium implants for oral and maxillofacial surgery[J]. International Journal of Nanomedicine， 2017， 12： 4285-4297.

〔3〕Navarro E，Piccapietra F，Wagner B，Marconi F， Kaegi R，Toxicity of Silver Nanoparticles to Chlamydomonas reinhardtii. Environmental Science & Technology， 2008， 42（23） ：8959-64.

〔4〕LL Yang，CQ Gao，XJ Ding，GS Wang，XF Liu. Effect of Nano-silver Antibacterial Agent on Properties of Addition Curing Silicone Rubber[J]. Special Purpose Rubber Products， 2017.

〔5〕RB Reed， T Zaikova， A Barber， M Simonich，R Lankone. Potential Environmental Impacts and Antimicrobial Efficacy of Silver- and Nanosilver-Containing Textiles[J].Environmental Science & Technology， 2016， 50（7）：4018.

[6]李福军.复合纳米银正畸粘结剂抗菌性和粘结强度的研究[D].武汉大学，2014.

〔7〕何少伟.含纳米银齿科树脂材料的合成研究[D]. 南京大学，2016.

〔8〕Ahn SJ， Lee SJ，Kook JK，etal.Experimental antimicrobial orthodontic adhensives using nanofillers And silver nanoparticles[J].Dental materials ， 2009，25（2）：206-213.

〔9〕Balan L，Schneider R，Lougnot DJ.A new and convenient route to polyacrylate/silver nanocomposites by light-induced cross-linking polymerization [J]. Progress in Organic Coatings， 2008，63（3）：351-357.

〔10〕董波，王美玲，谷巍，许秀秀，邱蓉蓉.载银纳米二氧化钛对玻璃离子水门汀抑菌性的影响[J].口腔医学研究，2016，32（04）：335-337.

〔11〕张林祺.载银无机抗菌剂对复合树脂抗菌性能和力学性能的影响[D].第四军医学，2006.

〔12〕王利敏.复合纳米银树脂加强型玻璃离子粘结剂银离子释放及体外防脱矿能力的研究[D].河北医科大学，2016.

〔13〕路萌萌.担载氯己定的银纳米抗菌剂的抗菌作用和安全性研究[D].吉林大学，2017.

〔14〕韩彦峰，李源真，马辰春，陈一怀.五种无机载银抗菌剂的体外细胞毒性比较[J].中国组织工程研究与临床康复，2008（27）：5287-5290.

〔15〕Alaghehmad H， Mansouri E， Esmaili B， et al. Effect of 0.12% chlorhexidine and zinc nanoparticles on the microshear bond strength of dentin with a fifth-generation adhesive[J]. European Journal of Dentistry， 2018， 12（1）：105-110.