抗菌性正畸粘接劑的研究進(jìn)展

張　寧　張　珂　白玉興

(首都醫(yī)科大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院正畸科，北京 100050)

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抗菌性正畸粘接劑的研究進(jìn)展

張寧張珂白玉興*

(首都醫(yī)科大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院正畸科，北京 100050)

【摘要】固定矯正器以其高效性和精確性受到廣大醫(yī)師的青睞，近年來(lái)得到廣泛的臨床應(yīng)用。牙釉質(zhì)脫礦是固定正畸治療的主要合并癥，不僅違背了正畸治療的美觀原則，而且還有損牙體健康，因而牙釉質(zhì)脫礦現(xiàn)象是正畸醫(yī)師不容忽視的問(wèn)題。托槽通過(guò)粘接劑固定于牙面上，如果正畸粘接劑具有抗菌性能，則可以有效地預(yù)防牙釉質(zhì)脫礦的發(fā)生，本文就抗菌性正畸粘接劑的最新研究進(jìn)展做以下概述。

【關(guān)鍵詞】正畸粘接劑；牙釉質(zhì)脫礦；抗菌性能

牙頜畸形是口腔常見(jiàn)的三大疾病(齲病、牙周病、牙頜畸形)之一，隨著矯治器和矯治技術(shù)的不斷改進(jìn), 各種復(fù)雜的牙頜畸形的治療都可以得到良好的效果。固定矯正器以其高效性和精確性受到廣大醫(yī)師的青睞，近年來(lái)得到廣泛的臨床應(yīng)用。然而，由于固定正畸矯治器的戴入，改變了口內(nèi)環(huán)境、增加了刷牙的難度，導(dǎo)致菌斑易于堆積，造成了固定正畸治療中牙釉質(zhì)脫礦具有較高的發(fā)病率[1]。流行病學(xué)調(diào)查結(jié)果[2]顯示，正畸患者牙釉質(zhì)脫礦的發(fā)病率為50%～80%。牙釉質(zhì)脫礦導(dǎo)致牙面呈白堊斑甚至齲洞形成，不僅違背了正畸治療的美觀原則，而且還有損牙體健康，因而牙釉質(zhì)脫礦現(xiàn)象是正畸醫(yī)師不容忽視的問(wèn)題。牙菌斑聚集于牙齒表面，代謝產(chǎn)酸，形成局部的高酸環(huán)境使得牙釉質(zhì)中的鈣、磷等離子溶解是導(dǎo)致牙釉質(zhì)脫礦發(fā)生的根本原因[1-2]。托槽通過(guò)粘接劑固定于牙面上，如果正畸粘接劑具有抗菌性能，則可以有效地預(yù)防牙釉質(zhì)脫礦的發(fā)生。因此，有關(guān)抗菌性正畸粘接劑的研發(fā)，是近年來(lái)正畸領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一。

1含氟正畸粘接劑

目前預(yù)防固定正畸治療中牙釉質(zhì)脫礦的方法大都以氟化物為主，許多含氟的正畸產(chǎn)品已被證實(shí)具有預(yù)防牙釉質(zhì)脫礦的作用[3]。氟不但可以干擾產(chǎn)酸菌的代謝和黏附，還能通過(guò)增加牙釉質(zhì)表面氟的量形成氟磷灰石降低牙釉質(zhì)的溶解性。臨床上使用氟化物抑制牙釉質(zhì)脫礦的方法主要包括局部使用氟制劑和使用含氟正畸粘接劑。局部使用氟制劑主要有含氟牙膏、含氟漱口液、氟凝膠、氟涂料等，這些方法被證實(shí)具有一定的預(yù)防牙釉質(zhì)脫礦的能力，但同時(shí)存在依賴患者配合或增加椅旁操作時(shí)間的缺點(diǎn)[3]。含氟正畸粘接材料是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的新型粘接材料，不僅使用方便，而且不依賴患者配合，與其他使用氟化物預(yù)防釉質(zhì)脫礦的方法相比，使用含氟正畸粘接材料更容易被廣大正畸醫(yī)生和患者所接受[4]。因此，有關(guān)含氟粘接材料的粘接強(qiáng)度、釋氟性能和防脫礦效果等方面的研究，是近年來(lái)正畸領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一。

樹(shù)脂改良型玻璃離子粘接劑(resin-modified glass ionomer cement，RMGI)，是目前臨床上應(yīng)用比較廣泛的含氟正畸粘接劑。RMGI是在傳統(tǒng)的玻璃離子(glass ionomer cement，GIC)中加入4%～6%的樹(shù)脂單體而形成的一種粘接材料[4]。由于增加了樹(shù)脂的理化特性，RMGI的粘接強(qiáng)度較GIC大大提高[5]。傳統(tǒng)的酸蝕粘接方法對(duì)牙釉質(zhì)的不利影響，已經(jīng)被證實(shí)并愈來(lái)愈受到關(guān)注，有研究[4]表明，常規(guī)的磷酸酸蝕去除了約3～10 μm的表面釉質(zhì)，另25 μm表現(xiàn)出輕微組織學(xué)改變，以形成必須的機(jī)械嵌和，更深的局部區(qū)域的溶解大概產(chǎn)生深至100 μm的滲透，去除托槽后的釉質(zhì)損失達(dá)到約150～160 μm，甚至能引起局部的釉質(zhì)裂。而且，經(jīng)過(guò)傳統(tǒng)磷酸酸蝕處理后的牙釉質(zhì)表面粗糙度增加，從而有利于菌斑的堆積。這些不利因素都將導(dǎo)致牙釉質(zhì)脫礦的發(fā)生。由于RMGI能夠通過(guò)聚烯酸中的羧基與牙體硬組織中的羥基磷灰石形成離子鍵結(jié)合，因此可以在不對(duì)牙釉質(zhì)進(jìn)行酸蝕處理的條件下粘接托槽[4-5]。研究[4-5]表明，在未經(jīng)酸蝕處理的條件下，RMGI的粘接強(qiáng)度能夠滿足臨床粘接正畸托槽的需要。這樣不僅避免了傳統(tǒng)酸蝕處理對(duì)牙釉質(zhì)的影響，同時(shí)RMGI具有較強(qiáng)的釋氟能力，在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)(1～2年)釋放出氟離子并維持在一定水平，而且可以吸收外界高濃度氟離子(如含氟牙膏刷牙)并將其再次釋放，因而對(duì)于預(yù)防固定正畸治療中的牙釉質(zhì)脫礦具有重要意義。雖然很多研究[3-4]證明使用含氟粘接劑可以使牙釉質(zhì)的脫礦減少，不過(guò)，與之相反的實(shí)驗(yàn)結(jié)論也屢見(jiàn)不鮮。有研究者[6]認(rèn)為雖然含氟粘接劑可以增加局部牙釉質(zhì)中氟的量，但是對(duì)于預(yù)防牙釉質(zhì)的脫礦沒(méi)有顯著的意義。近年來(lái)局部應(yīng)用氟化物產(chǎn)生的不良反應(yīng)正逐漸引起學(xué)者們的注意[3]，包括耐氟菌株的出現(xiàn)、氟斑牙兒童用氟的安全性等。而且，氟的滲透性較差，當(dāng)氟向病損內(nèi)部滲透時(shí)，先與外層釉質(zhì)反應(yīng)，導(dǎo)致深層得到的氟量很少。因此有學(xué)者[7]建議，將一些具有抗菌和再礦化功能的化學(xué)制劑添加到RMGI中，增強(qiáng)其抗菌和再礦化能力，從而有效地預(yù)防固定正畸治療中牙釉質(zhì)脫礦的發(fā)生。

2季銨鹽改性正畸粘接劑

目前賦予粘接劑抗菌性能的途徑主要有兩種[8-9]：一種是通過(guò)在材料中添加可溶性抗菌劑，使其在局部微環(huán)境中不斷釋放，抑制殺滅周邊環(huán)境中的細(xì)菌；另一種是對(duì)材料或其表面改性，使其具有抗菌作用，通過(guò)接觸性抗菌原理對(duì)黏附的細(xì)菌產(chǎn)生抑制或殺滅作用?？扇苄钥咕鷦┑目咕饔贸掷m(xù)時(shí)間短，并會(huì)對(duì)材料本身的機(jī)械性能、色彩穩(wěn)定性等造成不利影響。固定矯治器要在口腔內(nèi)戴用2年左右的時(shí)間，所以這種短期的抗菌效果不能滿足臨床需要。此外，隨著抗菌性離子的不斷析出，粘接劑的粘接強(qiáng)度也將受到影響，會(huì)導(dǎo)致托槽的脫落，影響治療效果[8-9]?？删酆霞句@鹽(quaternary ammonium salt，QAS)是一種有效的抗菌單體，分子結(jié)構(gòu)中同時(shí)具有能與樹(shù)脂單體發(fā)生反應(yīng)的可聚合基團(tuán)和抗菌功能基團(tuán)。QAS單體通過(guò)聚合反應(yīng)牢牢固定于樹(shù)脂基質(zhì)上，在固化后抗菌活性成分不釋放，發(fā)揮持久、穩(wěn)定的接觸抗菌功能[10]。近期，季銨鹽類(lèi)的單體，如甲基丙烯酰氧十二烷基溴吡啶(methacryloyloxydodecylpyridinium bromide，MDPB)，甲基丙烯酰氧乙基-正十六烷基-二甲基氯化銨(methacryloxylethyl cetyl dimethyl ammonium chloride，DMAE-CB)和二甲基丙烯酸季銨(quaternary ammonium dimethacrylate，QADM)被添加到復(fù)合樹(shù)脂、牙本質(zhì)粘接劑和正畸粘接劑中，賦予粘接劑強(qiáng)而持久的抗菌活性[11-15]。通過(guò)和細(xì)胞膜結(jié)合，季銨鹽可導(dǎo)致細(xì)菌破裂，進(jìn)而引起細(xì)胞質(zhì)泄露[10]。當(dāng)帶負(fù)電荷的細(xì)菌細(xì)胞接觸帶正電荷的季胺N+離子時(shí)，電荷平衡受到干擾，細(xì)菌可以在其自身的滲透壓作用下破裂。長(zhǎng)的陽(yáng)離子聚合物可以像針刺破氣球一樣，穿透細(xì)菌細(xì)胞破壞細(xì)胞膜[16]。有研究者[17]比較了不同碳鏈長(zhǎng)度對(duì)季銨鹽單體抗菌性能的影響，結(jié)果表明碳鏈長(zhǎng)度為16個(gè)碳的甲基丙烯酸十六烷基二甲銨(dimethylaminohexadecyl methacrylate，DMAHDM)具有最強(qiáng)的抗菌性能。近期有研究者[15]將DMAHDM添加到RMGI中，使得改性后的粘接劑同時(shí)具有氟和季銨鹽兩種有效抗菌成分，增強(qiáng)了RMGI的抗菌性能。

3納米銀改性正畸粘接劑

由于季銨鹽類(lèi)單體的接觸性殺菌機(jī)制，使其抗菌性能有一定的局限性，只能對(duì)附著于其表面的細(xì)菌產(chǎn)生作用，而對(duì)于其周?chē)募?xì)菌并沒(méi)有明顯的抑制作用[8]。因此將具有遠(yuǎn)程殺菌性能的納米銀(nanoparticles of silver，NAg)與季銨鹽類(lèi)單體同時(shí)添加到正畸粘接劑中，將起到協(xié)同抗菌的作用[18]。不僅可以賦予粘接劑較強(qiáng)的接觸性抗菌性能，而且還可以使粘接劑具有較強(qiáng)的遠(yuǎn)程殺菌功能。NAg是一種新型抗菌劑，具有廣譜抗菌殺菌活性，可殺死細(xì)菌、真菌、支原體、衣原體等致病微生物，殺菌效果強(qiáng)，持續(xù)殺菌時(shí)間長(zhǎng)[19]。而且，NAg為非抗生素類(lèi)抗菌劑，目前沒(méi)有任何細(xì)菌對(duì)銀產(chǎn)生耐藥性，隨著抗生素的細(xì)菌耐藥性日益嚴(yán)重，納米銀在消毒殺菌領(lǐng)域的研究和應(yīng)用越來(lái)越受關(guān)注[19]。NAg為超細(xì)狀態(tài)的銀，由于其表面積極大，遇水或在水溶液中發(fā)生反應(yīng)生成Ag離子，所以其殺菌作用主要與Ag離子有關(guān)[18]。Ag離子能夠使細(xì)菌的重要代謝酶失活，導(dǎo)致細(xì)菌DNA失去復(fù)制能力，從而引起細(xì)菌細(xì)胞死亡[18-19]。NAg現(xiàn)己廣泛用于抗菌材料的制備，如抗菌陶瓷材料、抗菌涂料、抗菌敷料以及抗菌織物等各種功能性產(chǎn)品。有研究者[18-20]將NAg添加到復(fù)合樹(shù)脂，牙本質(zhì)粘接劑和正畸粘接劑中，賦予材料較強(qiáng)的抗菌功能。最新研究顯示[15]將DMAHDM和NAg同時(shí)添加到RMGI中。使RMGI不僅可以減少附著在其表面的細(xì)菌，而且可以抑制托槽周?chē)?xì)菌的黏附，從而有效地預(yù)防托槽周?chē)烙再|(zhì)脫礦的發(fā)生。

4具有抗蛋白附著功能的正畸粘接劑

牙菌斑聚集于牙齒表面，代謝產(chǎn)酸，形成局部的高酸環(huán)境使得牙釉質(zhì)中的鈣、磷等離子溶解是導(dǎo)致牙釉質(zhì)脫礦發(fā)生的根本原因[1-3]。因此減少粘接劑和牙齒表面菌斑的形成是預(yù)防牙釉質(zhì)脫礦發(fā)生的有效途徑。由于RMGI是將粉和液混合調(diào)拌后用于粘接托槽，因此在混合的過(guò)程中容易產(chǎn)生氣泡，使得RMGI的表面粗糙度增加，從而有利于細(xì)菌的黏附和積聚。有報(bào)道[21]稱，RMGI較其他粘接材料更容易黏附細(xì)菌[21]。另外，有研究[22]顯示在粘接劑和牙釉質(zhì)的連接處有大約10 μm的間隙，這些間隙有利于細(xì)菌的存留和菌斑的形成。以往對(duì)于抗菌性牙科材料的研究[8-9]大多集中在如何賦予材料殺菌性能，很少關(guān)注如何有效地減少材料表面的細(xì)菌黏附。唾液蛋白吸附于牙齒或者充填體表面形成獲得性膜，是形成菌斑的先決條件[23]。因此，如果RMGI具有抗蛋白附著功能，則可以有效地減少粘接劑表面細(xì)菌的黏附，從而從源頭抑制菌斑的形成。甲基丙烯酰氧乙基磷酸膽堿(2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine，MPC)是一類(lèi)常見(jiàn)的具有抗蛋白附著和細(xì)菌黏附功能的生物復(fù)合物，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于臨床[24-25]。MPC具有很強(qiáng)的親水性，在含水的MPC聚合物中有大量的游離水，而沒(méi)有結(jié)合水。結(jié)合水會(huì)導(dǎo)致蛋白質(zhì)的附著，而游離水可以有效地抵抗蛋白質(zhì)的附著，從而抑制細(xì)菌的黏附和菌斑的形成[24-25]。另外，季銨鹽的抗菌機(jī)制為接觸性抗菌，有研究[23]報(bào)道含有季銨鹽單體的抗菌復(fù)合樹(shù)脂表面覆蓋唾液蛋白后，使得季銨鹽單體無(wú)法接觸細(xì)菌，從而降低材料的抗菌性能。NAg的抗菌機(jī)制和Ag離子的釋放有關(guān)，有研究[23]顯示含有NAg的抗菌復(fù)合樹(shù)脂表面覆蓋唾液蛋白后，阻礙了Ag離子的釋放，從而降低材料的抗菌性能。MPC具有很強(qiáng)的抗蛋白附著性能，因此將MPC、DMAHDM和NAg聯(lián)合應(yīng)用，將有效地增強(qiáng)DMAHDM和NAg的抗菌性能。有研究者將MPC和DMAHDM添加到復(fù)合樹(shù)脂和牙本質(zhì)粘接劑中使其具有很強(qiáng)的抗蛋白附著和抗菌功能[26-27]。有研究者[15]將MPC和NAg添加到RMGI中，有效地增強(qiáng)了RMGI的抗菌性能，從而預(yù)防托槽周?chē)烙再|(zhì)脫礦的發(fā)生。

5具有再礦化功能的正畸粘接劑

有研究[6]顯示，托槽周?chē)谰叩膒H為4，在這樣的酸性環(huán)境下，氟化物基本上沒(méi)有抑制脫礦和促進(jìn)再礦化的功能。因此，有必要將具有再礦化功能的化學(xué)制劑添加到RMGI中，從而增強(qiáng)RMGI的再礦化功能。以往的研究[28]中，將無(wú)定型的磷酸鈣(amorphous calcium phosphate，ACP) 添加到復(fù)合樹(shù)脂中，使其具有較強(qiáng)的再礦化功能。傳統(tǒng)的ACP復(fù)合樹(shù)脂可以釋放大量的鈣、磷離子，但是由于傳統(tǒng)的ACP填料粒徑約在1～55 μm，因此在一定程度上影響了材料的機(jī)械性能[28]。近期，有研究者[28-29]通過(guò)霧化干燥(spray-drying)技術(shù)合成了粒徑約為100 nm的無(wú)定形磷酸鈣納米顆粒(nanoparticles of amorphous calcium phosphate，NACP)，并成功添加到復(fù)合樹(shù)脂和牙本質(zhì)粘接劑中，使其具有較強(qiáng)的再礦化功能。NACP釋放的鈣、磷離子與傳統(tǒng)的ACP復(fù)合體相似，但其機(jī)械強(qiáng)度是傳統(tǒng)ACP復(fù)合樹(shù)脂的近2倍[28]。NACP復(fù)合樹(shù)脂和粘接劑具有一定的“智能性”，它在酸性環(huán)境里會(huì)大量釋放鈣、磷離子，也就是在最需要鈣、磷離子以對(duì)抗細(xì)菌產(chǎn)酸和防止齲壞發(fā)展的最佳時(shí)機(jī)[28-29]。研究[28]表明，含20%NACP的復(fù)合樹(shù)脂能夠中和酸，并將環(huán)境pH值從致齲的4提高到安全的6.5，從而促進(jìn)再礦化。因此，將NACP添加到正畸粘接劑中，賦予粘接劑再礦化功能，是對(duì)抗固定正畸治療中牙釉質(zhì)脫礦的另一有效途徑。

6展望

固定矯正器以其高效性和精確性受到廣大醫(yī)師的青睞，近年來(lái)得到廣泛的臨床應(yīng)用。然而，在固定正畸治療過(guò)程中也伴發(fā)著一些不良問(wèn)題，牙釉質(zhì)脫礦是其主要合并癥，被視作固定矯治的危險(xiǎn)因素之一[30-31]。預(yù)防固定正畸治療中牙釉質(zhì)的脫礦，也一直是正畸領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。許多學(xué)者[1-7]開(kāi)展了大量的實(shí)驗(yàn)室和臨床研究工作，希望闡明牙釉質(zhì)脫礦發(fā)生的機(jī)制，并能夠通過(guò)有效的措施進(jìn)行預(yù)防，盡可能地減少牙釉質(zhì)脫礦的發(fā)生。根據(jù)牙釉質(zhì)脫礦形成的機(jī)制，可通過(guò)以下途徑進(jìn)行預(yù)防：其一，防止牙釉質(zhì)表面菌斑的積聚；其二，增強(qiáng)牙釉質(zhì)再礦化能力。托槽通過(guò)正畸粘接劑固定于牙齒表面，因此如果正畸粘接劑兼具抗蛋白附著性能、接觸性抗菌、遠(yuǎn)程抗菌和再礦化功能，將在托槽周?chē)纬闪Ⅲw式的保護(hù)層，有利于減少菌斑的形成，從而有效地預(yù)防牙釉質(zhì)脫礦的發(fā)生。

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編輯孫超淵

Progress in study on antibacterial orthodontic adhesive

Zhang Ning, Zhang Ke, Bai Yuxing*

(DepartmentofOrthodontics,SchoolofStomatology,CapitalMedicalUniversity,Beijing100050,China)

【Abstract】Fixed orthodontic treatments had been widely clinically applied in recent years due to their high efficiency and accuracy. White spot lesions around brackets is a major complication in patients of fixed orthodontic treatments, especially those with poor oral hygiene. Enamel demineralization not only unesthetic, but also damage the oral health, and therefore the white spot lesions is the issue of orthodontic doctors should not be ignored. Orthodontic brackets are bonded to teeth via orthodontic adhesives, if orthodontic adhesive has antibacterial properties, it can effectively prevent the enamel demineralization. The objective of this review was to elaborate on the method and progress of the study on antibacterial orthodontic adhesive.

【Key words】orthodontic adhesive; enamel demineralization; antibacterial property

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金(81500879)，北京市科技計(jì)劃(Z151100003915137)。This study was supported by National Natural Science Foundation of China (81500879)， Beijing Municipal Science and Technology Commission (Z151100003915137).

*Corresponding author， E-mail：byuxing@263.com

[doi：10.3969/j.issn.1006-7795.2016.03.008]

【中圖分類(lèi)號(hào)】R 78

(收稿日期：2016-03-29)

網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間：2016-06-0719∶07網(wǎng)絡(luò)出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/11.3662.r.20160607.1907.042.html

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