义齿基托抗菌物质抗真菌和细菌感染的研究进展*

王景蓉 高姗姗

细菌、真菌感染导致的义齿性口炎是临床上戴用活动义齿的患者常出现的问题。流行病学研究报告显示，约70%的活动义齿佩戴者患有义齿性口炎[1]。白色念珠菌(Candida albicans)是主要的致病菌，重度义齿性口炎的发生同热带念珠菌、皱褶念珠菌、白色念珠菌的混合感染密切相关[2]。

很多研究在活动义齿基托材料或基托软衬材料中加入抗菌物质使其具有抗菌性。聚甲基丙烯酸甲酯(Poly(methyl methacrylate)，PMMA)树脂为最常用的义齿基托材料，但其抗菌性能差，白色念珠菌的菌丝伸入PMMA 树脂颗粒间的网状间隙内，机械方法难以彻底清除，使口炎难以治愈，反复发作[2]。而软衬材料是衬在活动义齿基托组织面上的软质材料，用以减轻支撑组织的创伤[3]，主要有丙烯酸酯类义齿软衬材料和硅橡胶类义齿软衬材料等，其中，丙烯酸酯类的组织调理剂(Tissue conditioners，TC)作为一种临时的软衬材料，常被衬垫于全口义齿的组织面，缓解黏膜压痛，或调理软组织的状态等，但其不具有抗菌性，且柔软的表面质地容易滋生白色念珠菌，长期使用也可能会引起义齿性口炎[4]。

添加到活动义齿基托材料或软衬材料的抗菌物包括纳米金属材料，碳基材料，植物或动物提取物，新型填充材料等。本文就这些抗菌效果及研究进展作一综述，以期对未来抗菌材料的研发起到一定的参考作用。

1.纳米金属材料

纳米金属材料是一种介于固体与分子间的亚稳中间态物质。因为其特殊的晶体结构，纳米金属材料具有传统材料所不具备的物理、化学性能，医学领域利用其抗菌活性等特殊性能进行了新材料的开发研究。

纳米银具有抗真菌活性，将其加入到义齿基托树脂中，对白色念珠菌的附着和生物膜的形成有抑制作用，特别是在高浓度下(5%以上)[5]。且有研究表明加入纳米银颗粒(silver nanoparticles，AgNPs)的热固化型PMMA 树脂聚合物，其三点弯曲、抗压和冲击强度等力学性能明显提高[6]，但不同浓度和不同颗粒尺寸的AgNPs 对热固化型PMMA 树脂的力学性能影响不同，添加0.05%AgNPs 时PMMA 弯曲强度的增幅高于添加0.2%AgNPs 时的增幅；在PMMA 中加入大尺寸AgNPs 纳米颗粒，可以增加其弯曲强度。因此，在热固化型PMMA树脂中加入适当浓度和尺寸的AgNPs 可以提高义齿基托的力学性能[7]。

另外，通过离子溅射法对活动义齿热固化型PMMA 树脂进行表面改性，得到的均匀致密的纳米银颗粒涂层有较好的生物相容性与抗白色念珠菌和变形链球菌的性能[8]。

纳米银与其他物质的复合物也具有抗菌，且具有低毒、良好的生物相容性、离子长期释放和无细菌耐药性等优点[10]。将氧化锌-银纳米颗粒(ZnO-Ag)添加到组织调理剂中可以抑制白色念珠菌、粪肠球菌、铜绿假单胞菌和变异链球菌的增殖能力[9]；将溴化银/ 阳离子聚合物纳米复合材料(silver bromide/ cationic polymer nano-composite，AgBr/ NPVP)添加到PMMA 树脂中有强大而持久的抑制白色念珠菌生长的作用，且对人牙髓细胞(HDPCs)的细胞毒性较低，其力学性能弯曲强度、弯曲模量也未受到显著影响。随AgBr/ NPVP 加入量的增加，抗真菌活性增加[10]。

其他纳米金属材料加入基托材料后也可以起到预防义齿性口炎和改善基托力学性能的作用。如纳米硅颗粒作为甲基丙烯酸甲酯(MMA)的助催化剂，可降低聚合后单体的残留量，从而提高聚合物的抗菌性，对预防义齿性口炎有一定作用[11]；用硅烷化硼酸铝晶须(ABWs)、硅烷化二氧化锆纳米颗粒(nano-ZrO2)、二氧化钛(TiO2)等制成抗菌复合材料，也可以对变形链球菌和白色念珠菌生物膜的形成有抑制作用，且复合材料的弯曲强度和表面硬度也有一定的提高[12]。

总之，纳米银颗粒，纳米银与其他物质的复合物，纳米硅颗粒，硅烷化硼酸铝，硅烷化二氧化锆纳米颗粒以及二氧化钛等纳米金属材料均有对白色念珠菌以及其他个别细菌的生长抑制作用，对于义齿基托树脂的力学性能没有影响或者有所提高，且生物相容性较好，可能对预防义齿性口炎有一定作用。

2.碳基材料

具有抗菌活性的碳基材料包括纳米金刚石、氧化石墨烯和富勒烯等。其中纳米金刚石材料(Nano Diamonds，NDs)又称为碳纳米洋葱，尺寸为纳米级，具有纳米材料的特性，其抑菌性被应用于医学领域。在活动义齿树脂基托材料中添加NDs 是预防义齿性口炎的一种方法[13]。在PMMA 义齿基托材料中添加纳米金刚石后，白色念珠菌粘附力有显著降低。而影响义齿树脂基托表面白色念珠菌附着和定植的因素主要是基托材表面的粗糙度和疏水性[14]。为避免细菌增殖附着，粗糙度要达到0.2um，加入了NDs 的义齿树脂基托材料表面粗糙度明显降低。另外，NDs 的抗菌作用是由于NDs 颗粒的活性和它们包围细菌细胞的能力，从而阻断了必要的细胞功能[15]。还有人认为[16]，抗菌作用与部分氧化和负电荷表面功能的存在有关，尤其是酸酐基团，它们增强了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纳米颗粒。

其他碳基材料，如氧化石墨烯(Graphene oxide，GO)基涂层已被证实有抑制白色念珠菌粘附的作用[18]。将氧化石墨烯复合材料与姜黄素(CU)非共价功能化后，对比阻碍生物分子吸收的聚乙二醇(PEG)材料，以及其与姜黄素、聚乙二醇的合成材料(GOCU-PEG)涂层的抗真菌效果，最终证明GO-CUPEG 涂层可以减少真菌的附着、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与细胞膜脂相互作用并能够插入膜内，阻断微生物的增殖再生而具有抗菌活性[19]。但在活动义齿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长还有待进一步研究。同时氧化石墨烯和富勒烯这两种碳基材料加入到活动义齿基托材料中的抗真菌性能以及其他物理、化学性能研究还有待研究。

3.植物提取物和动物提取物

一些植物提取物和动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，黑种草提取物，牛至油(Oregano oil)，天然椰子油(virgin coconut oil)和灯草粉(Juncus powder)等的提取物。动物提取物主要指壳聚糖。

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]。肉桂油具有较高的抑制真菌生物膜形成和杀灭白色念珠菌的作用，其最低抑菌浓度和最低杀菌浓度范围为0.039%～0.078%。Cinnulin PF R○可阻止白念珠菌形成生物膜，并减弱其对口腔上皮细胞的粘附，但没有杀菌活性。在有效浓度下，肉桂油和Cinnulin PF R○对口腔上皮细胞没有明显的细胞毒性，且在体外实验中都增强了口腔上皮屏障的完整性，发挥抗炎作用，可以用于治疗口腔涉及的白色念珠菌的感染。

植物提取物中的黑种草提取物也具有抗真菌活性。黑种草是毛茛科一种一年生开花植物，又称黑种子和黑孜然。将黑种草提取物与已经过证实的有清除白色念珠菌作用的制霉菌素对比，一定浓度的黑种草提取物能清除白色念珠菌，但清除能力较弱。然而，由于黑种草的提取物具有间接的免疫调节作用，提示我们，可以从抗菌、抗炎、口腔溃疡愈合等方面对念珠菌口腔病变的治疗特性进行研究[21]。

其他植物提取物，如牛至油(Oregano oil)、天然椰子油(virgin coconut oil)和灯草粉(Juncus powder)均有抑制白色念珠菌生长的效果。将牛至油、天然椰子油加入TC 材料中7 天内，其材料的粘弹性不会下降[22]。将灯草粉(Juncus powder)加入到义齿组织调理剂中，表现出明显的对白色念珠菌的生长抑制作用。扫描电镜观察表明，样本中白色念珠菌的数量明显减少，生物膜的形成受到明显抑制[23]。同时组织调理剂的两种机械性能(流动性和硬度)均在ISO 规定的范围内[23]。

动物提取成分中，从水生动物如小龙虾和虾的硬壳中提取的壳聚糖对细菌和真菌(包括白色念珠菌)有明显抑制作用[24]，且生物相容性好[25]。壳聚糖颗粒的加入可以使TC 材料保持至少24h 的抗菌效果，不同浓度的壳聚糖纳米颗粒抑制真菌和细菌生长的时间均在24 和48h 内[24]。而将壳聚糖改良后合成的壳聚糖低聚糖(A chitosan oligosaccharide，COS)具有更持久的抗菌效果，可以使TC 材料在3天内保持较高的抗菌效果，之后才逐渐下降[26]。

此外，季铵盐壳聚糖(QCS)也可以提高壳聚糖(CS)的抗真菌活性，当QCS 超过5wt%时菌落可以被完全消除。另外，CS 和QCS 对牙龈上皮细胞或成纤维细胞的生存能力没有影响，且加入这两种壳聚糖，组织调理剂的拉伸强度没有变化[27]。

这些研究证实了植物提取物和动物提取物具有较好的抗白色念珠菌的效果，但由于患者要长期戴用活动义齿，TC 材料的临床换用周期为1～2 周，故为了满足临床应用的要求，应进一步提高这些抗菌物质加入活动义齿树脂基托材料或TC 材料后的抗菌耐久性，并测试其加入后材料的机械性能是否符合使用标准。

4.新型填充材料

新型填充材料主要指表面预反应玻璃离子(Surface pre-reacted glass-ionomer，S-PRG)，它是由PRG 技术生产的一种生物活性填料，可适用于各种牙科材料。研究[28]显示，表面预反应玻璃离子对各种口腔细菌生物膜有抑制作用且能减少白念珠菌的粘附，用氟康唑作为对照组，发现S-PRG在敏感株和耐氟康唑株中均有抗菌活性。因此，可以进一步研究S-PRG 材料加入活动义齿基托材料或基托软衬材料中，其抗菌活性、抗菌耐久性以及其他物理、化学性能等。

5.高子分材料

另外，有一些高分子材料因其特殊的物质结构也具有抗菌和杀菌特性，例如聚乳酸(PLA)。负载20%牛乳铁蛋白(bLF)的电纺聚乳酸(PLLA)纳米纤维膜通过抑制孢子萌发和菌丝生长，表现出抗真菌活性，且bLF 的存在降低了PLLA 膜的疏水性[29]。该纳米纤维膜对人皮肤的成纤维细胞无细胞毒性，甚至在短时间内有促进细胞增殖的能力。这些结果证明了bLF-PLLA 纳米纤维膜作为抗真菌材料的巨大潜力。另外，采用熔融法制备的聚乳酸(PLA)与二氧化钛(TiO2)纳米粒子的复合材料，经测试，与纯聚乳酸相比，加入了TiO2的聚乳酸弹性模量增加了约54%，在杀菌性能方面，与纯PLA 相比，其杀菌性能得到提高[30]。这些新型高分子材料的抗菌效果和生物学特性提示我们对于PLA 材料的制备方法或者成分进行改良，有可能生产出具有更高杀菌或者抗菌效果的材料，并有望实现在活动义齿基托类材料或基托软衬材料中的抗菌应用。

6.总结

目前加入到活动义齿基托材料或基托软衬材料中具有抗菌性能物质的有：纳米金属材料，碳基材料，植物或动物提取素，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，其抗菌效果和生物学特性良好，有望应用于活动义齿基托材料中的抗菌研究。但在活动义齿基托材料或基托软衬材料中加入抗菌材料后的物理、化学性能，如硬度、弯曲强度、亲水性、溶解度、流动性、粗糙度等是否符合临床使用的要求，需要进一步的实验验证。最后，还需要更多的研究来测试添加的材料的作用耐久性，研发具有长期抗菌效果的活动义齿基托材料和软衬材料，以防止戴用活动义齿过程中义齿性口炎的发生或者治疗义齿性口炎。