低温等离子体在钛种植修复中的应用*

乔春元 陶江丰

种植修复是缺失牙修复常用的治疗方式，相较于传统修复，可以获得更好的功能和美学效果，在临床治疗中的运用愈发广泛，也逐渐成为学科研究的热点。尽管种植修复的成功率高达95%[1]，但在种植修复过程中，存在诸多并发症，如种植体松动、感染等[2]。种植体与周围骨组织的牢固结合是保持稳定性的前提[3]，健康的骨结合界面是种植体能稳定发挥作用的关键[4]。种植体周围感染、基台螺丝松动等并发症，可导致种植失败。钛因其优良的机械性能、耐腐蚀性和生物相容性，在种植修复中应用广泛[5]，对钛种植体材料表面进行微米或纳米级的处理，有助于提高口腔种植体的成功率。本文旨在对近年来低温等离子体在钛种植修复治疗中的应用作一综述，以期为低温等离子体的临床应用和基础研究提供参考和借鉴。

1.等离子体的基本性能及其分类

等离子体为气体混合物在高能量作用下发生电离，产生的激发态分子、带电粒子、活性氧、活性氮和紫外光子等物质的总和。根据温度不同，可分为热等离子体和低温等离子体。高温等离子体由电子和重粒子(离子和中性粒子)组成，电子从电磁场中获得能量，通过碰撞向重粒子传递能量，重粒子向周围环境中辐射能量，电子的质量比重粒子轻～103～104倍，因此等离子体的温度取决于重粒子的温度。低温等离子体中电子和重粒子之间的碰撞频率不足以建立温度平衡，等离子体呈低温状态。热等离子体能量高，其安全性难以保证，导致其在口腔实践中应用局限。低温等离子体具有低温、安全、易扩散、应用简便、环保等优点。随着低温等离子体物理学的发展，目前在口腔医学领域应用广泛，可用于治疗龋病、牙髓病变，对牙齿漂白、种植材料表面处理、灭菌、去污均取得良好效果。

2.低温等离子体在钛种植修复中的作用

2.1 低温等离子体促进钛种植体与骨组织结合促进种植体早期骨结合、维持种植体-骨界面的长期稳定，可提高种植体的成功率[6]。外科手术后，种植体表面可接触许多蛋白质和不同的细胞，包括炎症细胞、骨髓基质细胞和成骨细胞，此过程会受到种植体表面理化性质(如粗糙度、润湿性和孔隙率)的影响。

Hayakawa 等[7]的研究显示应用等离子体技术将六甲基二硅醚(hexamethyldisiloxane，HMDSO)喷涂在纯钛圆盘表面能吸附更多的纤连蛋白(为细胞粘附蛋白)。应用等离子体对低模量β 型钛合金表面进行氧化修饰，可以形成多孔结构，促进骨细胞的生长、爬行，且可以促进骨细胞的代谢活动，增加胶原蛋白的产生，并促进基质矿化[8]。应用等离子化的低压氮气处理种植体表面，可取代其表面的氧化层而形成氮化层，提高其表面硬度，并且不影响种植体的生物相容性。Ferraz 等[9]研究发现氮气等离子体处理的钛种植体表面具有良好的骨结合能力。与机械加工表面相比，钛表面的氮化氧化物镀层可以提高种植体周围细胞的生长速度，促进成骨细胞的分化。

氩气等离子体处理钛表面可使其表面氧含量增加16%、碳含量减少23%，增加表面能，从而诱导细胞黏附、增殖、矿化，促进成骨功能，提高早期骨愈合率[10]。在关键的初期愈合阶段，氩气等离子体处理可促进钛表面的成骨作用[10]。

既不破坏种植体表面，又能对其彻底清洁、重建利于骨诱导的表面微环境是目前研究的热点和难点。粗糙表面有利于骨细胞的爬行和黏附，能促进骨细胞增殖、分化和矿化。应用1.0%O2/ Ar 等离子体处理，可使钛表面接触角从70～120°下降到0～10°,钛表面润湿性增加，但接触角的减少取决于暴露时间和气体成分[11]。混有氧气的等离子体处理后，活性成分和羟基官能团黏附于钛表面，增加表面的亲水性，有利于细胞黏附和保持代谢活力。我们可以推测钛种植体植入前应用低温等离子体处理，能较好地促进早期骨结合，具有良好的应用前景。

2.2 低温等离子体促进钛种植体与软组织结合种植体基台周围软组织不能嵌入种植体内，屏障作用薄弱[12]。种植体穿黏膜部分的软组织整合可以隔绝种植体周围牙槽骨与口腔环境的交通，形成屏障，防止损伤组织和细胞外源性致炎因子的入侵。

Guo 等研究发现氧气等离子体处理可改善钛及氧化锆表面的成纤维细胞黏附[13]。Lee 等[14]用空气大气压等离子体流处理钛表面，随着空气流速的增加，其表面接触角可降低至35°；钛表面C-H 基团减少，氧结合物(如C=O,O-H，Ti-O)、氮及钛含量增加，形成亲水性表面，提高细胞黏附；空气等离子体处理可增加钛表面肌动蛋白和黏着斑蛋白的聚集。黏着斑蛋白参与了细胞黏附分子和肌动蛋白丝之间的连接，在细胞黏附、细胞形状、细胞骨架发育的启动和建立过程中起着重要作用[15]。黏着斑蛋白的聚集反映了建立细胞紧密黏附，诱导细胞爬行，促进细胞外基质三维结构的生长[16,17]。空气等离子体流处理10s，可增加钛表面的人牙龈成纤维细胞的黏附，但钛表面粗糙度无明显变化，可能是由于其表面含氧官能团增多，碳污染物减少[14]。Jeong 等发现低温大气压等离子体处理钛表面，其形态无变化，但可改善口腔软组织细胞的生物学行为,利于形成良好软组织整合，同时可控制种植基台周围发炎牙龈组织释放细胞因子[18]。

2.3 低温等离子体预防钛种植体周围炎的发生种植体周围黏膜炎，是种植体周围可逆性炎性病变，由菌斑积聚和细菌侵袭所致。种植体周围黏膜炎继续发展，可引起牙槽骨吸收等不可逆性损害。因此，抑制细菌黏附可有效预防种植体周围感染(如种植体周围炎)。Yoo 等[19]研究发现低温大气压等离子体处理后，钛表面的化学组成和形态发生改变，产生抑菌作用。光电子能谱分析显示等离子体处理后种植体表面C-H 基团减少，形成亲水性表面。亲水性是生物材料的重要特征，因为在液体介质中的细胞需要与材料表面紧密接触，以便更好地附着并促进细胞生长。

Yoo 等[19]用氩气等离子体预处理钛盘后，钛表面的变异链球菌和金黄色葡萄球菌的黏附菌数量减少。随着处理时间增加，黏附菌量越少；氩气等离子体处理后，钛表面细菌的黏附与生长受到抑制。这可能是等离子体中的化学物质间接作用于细菌导致的。等离子体中的自由基可改变变形链球菌的细胞大小和形态[20]。

种植体植入，唾液糖蛋白即黏附于钛种植体表面，同时微生物定植于此。生物膜的形成在可诱发种植体周围炎[21]。微生物细胞黏附于种植体表面，随后分泌胞外聚合物，维持生物膜的结构，并为其内部细胞提供营养[22]。与浮游菌相比，抗菌剂对生物膜内的微生物杀灭能力更低。机械和/ 或化学菌斑控制可用于治疗种植体周围炎[23]，但单纯种植体周围机械刮治不足以完全根除裸露种植体表面的生物膜。

Ulu 等[24]发现与Er：YAG 激光相比，对钛盘表面的金黄色葡萄球菌生物膜(7 天)低温等离子体显示出优越的灭活性能，低温等离子体处理120s，生物膜内细菌量的清除＞6-log CFU，生物膜的质量减少62%，扫描电子显微镜下可见到受损和灭活的细菌细胞。多种低温等离子体对钛盘表面的表皮葡萄球菌生物膜具有杀灭作用，对生物膜的灭活率超过95%。介质阻挡放电等离子体几乎可以完全清除钛表面的金黄色葡萄球菌生物膜和大肠杆菌生物膜。Lee 等研究结果表明钛种植体经低温大气压等离子体处理有利于减少其表面的细菌黏附和生物膜[25]。由此我们可以预测低温等离子体处理可以减少种植体感染引起的种植失败，为种植体周围炎的治疗提供新策略。

2.4 低温等离子体减少钛种植修复的机械并发症 种植基台螺丝松动是常见的机械并发症，目前种植材料和种植技术的发展，尚不能杜绝此种情况的发生[26]。种植基台连接的稳定性可影响种植治疗的预后，连接设计、使用材料的相容性、各部件间的密合度、唾液及其他物质的污染和螺丝的预加载均可影响基台连接的稳定性[27]。经过技工室和临床处理之后基台螺丝复合体上存在碎屑，会降低各部件间摩擦系数，从而影响预负荷。

螺丝旋紧产生的回弹力可有效防止基台松动，使用反向扭矩值间接测量种植体连接螺丝的预负荷。技工室加工过程中连接螺丝会形成不规则变形和污染物，经氩气等离子体处理可完全有效地清除污物。而蒸汽清洗只能减少碎片状污染物。Costanza 等[28]研究发现完全清洁的基台螺丝和全新的基台螺丝一样，反向扭矩值可增加15%～25%；与新的基台螺丝相比，氩气等离子体联合氯己定凝胶处理种植基台螺丝复合体，表面更加清洁，表明种植基台加工过程中产残留污物的完全清除，可改善种植基台螺丝复合体预负荷的维持，使螺丝松动最小化。

3.总结与展望

综上所述，低温等离子体处理可形成种植体亲水性表面，促进结缔组织、骨组织对种植体的黏附，有利于软组织封闭和骨结合。此外，低温等离子体处理后的钛表面也可抑制细菌的黏附、生长，对钛表面的生物膜显示出优越的杀灭效果，可有效降低种植体周围感染的发生率。低温等离子体可有效清除种植基台/ 螺丝加工过程中残留污物，减少基台螺丝的松动。在钛种植修复领域，低温等离子体的应用对提高种植成功率展现出了巨大潜力，应用前景广泛。