種植體表面菌斑去污方式的體外研究進(jìn)展

童子安 姒蜜思

浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬口腔醫(yī)院種植科 浙江省口腔生物醫(yī)學(xué)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 杭州 310006

隨著種植義齒的日益普及，伴發(fā)種植體周圍疾病患者的數(shù)量也逐漸增加。Lee等[1]通過系統(tǒng)回顧和Meta分析探討種植體周圍疾病的患病率，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，基于患者和種植體水平，種植體周圍黏膜炎患病率分別為46.83%和29.48%，種植體周圍炎的患病率分別為19.83%和9.25%。李維婷等[2]通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，分別以患者個體和種植體為單位，種植體周圍黏膜炎的患病率為81.90%和83.60%，種植體周圍炎的患病率分別為4.50%和3.70%。筆者認(rèn)為，國外研究的種植體周圍炎患病率高于國內(nèi)的研究，并非是我國種植體周圍炎控制更佳，多數(shù)原因在于患者隨訪丟失，實(shí)際人群的患病率可能更高。種植體周圍炎患病率居高不下的原因，一方面是我國的種植患者對牙周健康維護(hù)的重視程度不夠，口腔自我保健意識薄弱；另一方面是患者往往患有糖尿病、心血管疾病等全身系統(tǒng)性疾病，也可能伴有吸煙的習(xí)慣，增加了患病風(fēng)險。由此可見，種植體周圍炎的防治刻不容緩。

1 種植體周圍炎的病因和治療方式

根據(jù)2018年發(fā)表的種植體周圍疾病共識報告，種植體周圍炎是指發(fā)生在植體周與菌斑相關(guān)的病理狀態(tài)，以植體周黏膜炎癥和進(jìn)行性支持骨組織喪失為特征[3]。Sanz-Martin等[4]通過16S rRNA測序，對比健康和疾病狀態(tài)下種植位點(diǎn)黏膜下菌群的構(gòu)成，結(jié)果顯示，種植體周圍炎狀態(tài)下，卟啉單胞菌屬（Porphyromonas）、密螺旋體屬（Treponema）、產(chǎn)線菌屬（Filifactor）、依賴桿菌屬（Fretibacterium）、坦那菌屬（Tannerella）的相對豐度均顯著高于健康種植體。同時，Mombelli等[5]發(fā)現(xiàn)，種植體周圍炎患者植體周圍的革蘭陰性桿菌和厭氧菌增加，這與牙周炎的優(yōu)勢菌群相似。種植體表面菌斑的積累會引起種植體周圍組織的炎癥，同時伴隨周圍菌群的失調(diào)。種植體周圍炎的高危因素包括以下幾個方面[6-9]：1）自身局部因素，如牙周病史、吸煙史、口腔衛(wèi)生不佳等；2）全身系統(tǒng)性疾病，如糖尿病、心血管疾病、免疫抑制性疾病等；3）修復(fù)相關(guān)因素，如粘接劑殘留、修復(fù)體破損、修復(fù)體自潔性差等；4）外科相關(guān)因素，如種植區(qū)角化齦缺失、小直徑種植體、全口種植固定修復(fù)等。此外，存在于種植體表面的物質(zhì)還可能包括機(jī)體的炎癥因子、死亡的細(xì)胞、細(xì)菌及其產(chǎn)物，甚至包括金屬顆粒以及治療殘留的異物等；這些異物的存在，同樣會引起種植體周圍組織的炎癥反應(yīng)，導(dǎo)致骨組織吸收，進(jìn)而致使種植體松動。

目前臨床常用的綜合序列治療方案，首先采用非手術(shù)治療，對種植體周圍進(jìn)行機(jī)械清潔和局部用藥，以去除表面異物和控制炎癥，再結(jié)合患者的具體情況，決定是否進(jìn)一步行手術(shù)治療，以恢復(fù)組織缺損。遠(yuǎn)期療效主要取決于種植體表面污染物的清理和控制，從而種植體表面去污的概念應(yīng)運(yùn)而生。表面去污的目標(biāo)[10]包括兩個：1）在徹底清除種植體表面污染物的同時，抑制細(xì)菌再次黏附和定植；2）形成有利于骨組織和軟組織再次結(jié)合的表面形貌和結(jié)構(gòu)。

2 種植體表面菌斑去污方式的體外研究

為實(shí)現(xiàn)表面去污的目標(biāo)，眾多學(xué)者展開了一系列的研究。目前主要的去污方式可分為物理去污、化學(xué)去污和物理化學(xué)聯(lián)合去污。筆者總結(jié)了使用鈦片進(jìn)行各種去污方式體外研究的效果。這些體外研究均使用鈦片進(jìn)行各種表面處理，以盡可能模擬種植體表面的理化性質(zhì)，然后在鈦片上培養(yǎng)口腔混合菌群，或者培養(yǎng)與種植體周圍炎關(guān)系密切的代表性菌群，完成污染模型的制備。需要指出的是，由于直接使用種植體的體外研究較少，且種植體與鈦片存在一定的差異，故本綜述只納入涉及鈦片的體外研究。

2.1 物理去污研究

傳統(tǒng)的物理去污方法有手工刮治、超聲潔治等，這些方法存在破壞材料表面形貌、不能清潔器械難以達(dá)到的位置等缺陷，本文不再詳細(xì)討論。近年來研究較多的物理去污方式有常壓等離子體、激光、空氣噴砂等。

2.1.1 常壓等離子體 常壓等離子體射流具有良好的滅活多種口腔細(xì)菌生物膜以及促進(jìn)慢性傷口愈合的優(yōu)點(diǎn)，近年來逐漸用于口腔疾病的治療。Canullo等[11]檢測氬等離子體清除鈦片表面細(xì)菌的能力，以及對成骨細(xì)胞黏附的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，經(jīng)等離子體處理120 s后，黏附的細(xì)菌數(shù)量明顯少于對照組；同時對潔凈的鈦片行等離子體處理后，細(xì)胞的黏附和鋪展得到改善。Idlibi等[12]研究不同功率和作用時間的低溫常壓氦等離子體清除菌斑生物膜的效果，發(fā)現(xiàn)高功率、長時間的低溫常壓等離子體清除效果最佳，可殺滅84.89%的細(xì)菌，清除71.27%的細(xì)菌；但與激光、空氣噴砂、氯己定處理進(jìn)行對比，激光的殺菌效果最佳，可殺滅91.85%的細(xì)菌，空氣噴砂的清除效率最高，可清除97.50%的細(xì)菌。Rupf等[13]將低溫常壓氦等離子體和水汽噴射聯(lián)用處理鈦片表面，發(fā)現(xiàn)該組合能夠徹底清除菌斑生物膜，且不破壞表面結(jié)構(gòu)。根據(jù)現(xiàn)有的體外研究，常壓等離子體清除菌斑生物膜和殺滅細(xì)菌的效果較好，同時可以改善材料表面的生物相容性，是一種具有前景的去污方法；但目前該方法在種植體周圍炎的研究較少，仍需進(jìn)一步觀察。

2.1.2 激光 激光具有較好的殺菌效果，同時具有疼痛輕和創(chuàng)傷小等優(yōu)點(diǎn)，可以用于治療種植體周圍炎。根據(jù)激發(fā)物質(zhì)的種類，口腔中常用的激光可分為：1）氣體激光，如CO2激光；2）半導(dǎo)體激光，如砷鋁鎵激光；3）固體激光，如Er: YAG激光、Er, Cr: YSGG激光。

在殺菌方面，Schwarz等[14]和Strever等[15]發(fā)現(xiàn)，Er, Cr: YSGG激光結(jié)合水汽噴射能夠有效去除鈦片表面的菌斑生物膜，清除效率分別高達(dá)90%和95%；但Schwarz等[14]的研究結(jié)果顯示，經(jīng)該種激光照射后的鈦片的表面生物相容性不佳。Al-Hashedi等[16]對比了金屬刮治器、塑料刮治器、鈦毛刷和Er: YAG激光的清潔效率，發(fā)現(xiàn)激光對鈦片表面菌斑生物膜的去除能力較弱，但是殺菌能力較強(qiáng)。與此一致的是，Kreisler等[17]發(fā)現(xiàn)，Er: YAG激光對鈦片表面牙齦卟啉單胞菌具有良好的殺滅作用，同時不造成表面形貌的改變。Giannelli等[18]研究了半導(dǎo)體激光對黏附于鈦片表面的金黃色葡萄球菌生物膜及大腸埃希菌脂多糖的影響，結(jié)果顯示激光除了可以顯著減少活菌數(shù)量外，還能抑制脂多糖介導(dǎo)的巨噬細(xì)胞活化，減弱機(jī)體的炎癥反應(yīng)?？偨Y(jié)這些研究可知，在體外環(huán)境下，各種類型的激光均有良好的殺菌作用，但清除菌斑生物膜的效率存在爭議，同時激光在體內(nèi)使用會受到空間的限制，治療效果需待進(jìn)一步確認(rèn)。

在生物相容性方面，Hauser-Gerspach等[19]研究了Er: YAG激光對鈦片表面細(xì)胞和細(xì)菌的影響，結(jié)果顯示，當(dāng)激光強(qiáng)度達(dá)到63.69 J·cm-2時，能有效清除菌斑生物膜；雖然這種強(qiáng)度會導(dǎo)致鈦片表面結(jié)構(gòu)改變，但與空白對照相比，細(xì)胞的黏附和增殖并無明顯變化，也沒有促進(jìn)細(xì)菌的黏附。Eick等[20]比較了Er: YAG激光、刮治術(shù)、光動力療法、刮治術(shù)結(jié)合光動力療法的處理效果，發(fā)現(xiàn)激光清除菌斑生物膜的效果最佳，并有助于成纖維細(xì)胞和成骨樣細(xì)胞的黏附。Ayubianmarkazi等[21]使用功率為6 W和8 W的CO2激光照射鈦片后，人成骨肉瘤細(xì)胞的鋪展受到抑制。在后續(xù)的研究中，他們發(fā)現(xiàn)60、100 MJ（脈沖模式，頻率10 Hz）的Er: YAG激光照射鈦片后，可以改善其表面的生物相容性，增強(qiáng)了細(xì)胞的活力[22]。由此分析，在一定范圍的功率下，Er: YAG激光照射并不會影響鈦片表面的生物相容性，甚至具有改善作用。

2.1.3 空氣噴砂 空氣噴砂以加壓空氣和水為載體，混以噴砂粉末，形成具有摩擦作用的混懸液，可以到達(dá)傳統(tǒng)器械難以進(jìn)入的部位，清除菌斑生物膜。臨床上瑞士Electro Medical Systems（EMS）公司生產(chǎn)的空氣噴砂粉最為常用，包括：碳酸氫鈉噴砂粉、甘氨酸噴砂粉和赤蘚糖醇噴砂粉，顆粒直徑依次減小。這3種常用噴砂粉末的直徑和化學(xué)成分均有所差別，通常認(rèn)為，顆粒直徑越大的粉末，其噴砂去污的效果越強(qiáng)，但同時對材料表面的磨蝕作用也越強(qiáng)[23]。目前EMS官方指南推薦用于種植體的噴砂粉為細(xì)顆粒的赤蘚糖醇噴砂粉和甘氨酸噴砂粉。

研究[24]發(fā)現(xiàn)，經(jīng)典的碳酸氫鈉空氣噴砂能夠有效地清除光滑和粗糙鈦片表面的菌斑生物膜而不改變表面的理化性質(zhì)，甚至能夠抑制菌斑生物膜的再次形成；同時，清潔過后的鈦片，牙髓干細(xì)胞在其表面的黏附和增殖不受影響。Drago等[25]對比了赤蘚糖醇和甘氨酸空氣噴砂的作用，發(fā)現(xiàn)前者清除菌斑生物膜和抗菌的效果優(yōu)于后者。接著他們將赤蘚糖醇噴砂粉配制成溶液，加入不同的菌液中，發(fā)現(xiàn)菌斑生物膜得到了有效抑制[26]，這可能與赤蘚糖醇噴砂粉中含有0.3%氯己定有關(guān)。另有研究[27]分別使用赤蘚糖醇空氣噴砂和低溫常壓等離子體處理污染的鈦片，發(fā)現(xiàn)前者能夠徹底清除表面的菌斑生物膜，同時成骨細(xì)胞的黏附和增殖恢復(fù)正常。根據(jù)上述研究，適宜顆粒的空氣噴砂能夠較好地去除菌斑生物膜，殺滅細(xì)菌并抑制其再次黏附，恢復(fù)材料表面的生物相容性。另外，EMS公司針對較深的種植體周袋，設(shè)計(jì)了專用的齦下噴嘴，能夠清潔深袋底部。基于“二次彈射”的原理[28]，磨蝕的粉末能夠抵達(dá)種植體的螺紋底，使其在體內(nèi)應(yīng)用具有優(yōu)勢。

與這些研究不同的是，有學(xué)者[29]認(rèn)為，雖然空氣噴砂方法對鈦片表面的破壞很小，損傷類似于塑料刮治器和Er: YAG激光，但仍難以完全恢復(fù)鈦片表面的生物相容性。

2.2 化學(xué)去污研究

傳統(tǒng)的化學(xué)去污藥物有生理鹽水、雙氧水、枸櫞酸、氯己定等，存在難以徹底清除表面黏附牢固的異物以及作用時間短暫等問題，其應(yīng)用受到一定的限制。近年來更多的研究關(guān)注于多種化學(xué)藥物的聯(lián)用及新型化學(xué)藥物的探索。

2.2.1 傳統(tǒng)的化學(xué)藥物 在對傳統(tǒng)化學(xué)去污方法的研究中，Gosau等[30]對比了1%次氯酸鈉、雙氧水、0.2%氯己定、高露潔漱口水、李施德林漱口水、40%枸櫞酸的殺菌效果，發(fā)現(xiàn)除枸櫞酸和高露潔漱口水以外，其余藥物均有顯著的殺菌效果。相反的是，Charalampakis等[31]使用蘸有生理鹽水、0.2%氯己定、地莫匹醇、李施德林漱口水棉球分別擦拭污染的鈦片，結(jié)果顯示均不能清除菌斑生物膜。造成上述結(jié)果差異的原因包括兩個方面：一方面是菌斑生物膜培養(yǎng)的時長不同，前者為12 h，后者為4 d；另一方面是化學(xué)藥物作用的時長不同，前者為1 min，后者僅為5 s。有研究[32]進(jìn)一步對比了0.12%氯己定、20%枸櫞酸、24%乙二胺四乙酸（ethylene diamine tetraacetic acid，EDTA）+1.5%次氯酸鈉的抗菌效果，及其對鈦片表面理化性質(zhì)和生物相容性的影響，結(jié)果顯示，枸櫞酸和EDTA+次氯酸鈉組的抗菌效果最佳，且不影響鈦片表面的生物相容性。相反，抗菌效果較弱的氯己定卻破壞了鈦片的生物相容性。雖然枸櫞酸和次氯酸鈉具有良好的抗菌效果，且不破壞表面的生物相容性，但通常認(rèn)為它們會對周圍正常的組織細(xì)胞產(chǎn)生不利影響，這限制了它們在臨床中的應(yīng)用。

2.2.2 新型的化學(xué)藥物 在對新型化學(xué)藥物的探索上，Dostie等[33]設(shè)計(jì)了一種配方為0.3%西曲溴銨+0.1%氯己定+0.5% EDTA的新型藥物，并將其與生理鹽水、四環(huán)素糊劑、1%氯己定凝膠、35%磷酸凝膠的抗菌效果進(jìn)行對比，遺憾的是，這些藥物的殺菌效果均不佳。另有學(xué)者[34]發(fā)現(xiàn)低體積分?jǐn)?shù)的香芹酚（0.06%）和4-松油醇（0.24%）對鈦片表面的菌斑具有良好的抗菌效果，而高體積分?jǐn)?shù)的香芹酚（0.26%）和4-松油醇（0.95%）具有類似于氯己定的細(xì)胞毒性，因此藥物體積分?jǐn)?shù)的控制對其使用至關(guān)重要。Giannelli等[35]研究光動力療法對鈦片表面的金黃色葡萄球菌和大腸埃希菌脂多糖的影響，結(jié)果顯示光動力療法能夠有效地清除鈦片表面的細(xì)菌和脂多糖，且不破壞表面結(jié)構(gòu)。還有研究[36-37]證實(shí)，光動力療法能夠有效清除鈦片表面99%以上的伴放線聚集桿菌。光動力療法兼具良好的殺滅和去除菌斑生物膜的能力，且破壞性小，可以實(shí)現(xiàn)精確醫(yī)療，有望成為一種理想的輔助治療方式。然而，目前尚沒有一種理想的化學(xué)藥物在高效去除菌斑生物膜的同時能恢復(fù)材料表面的生物相容性，仍需進(jìn)一步探索。

2.3 物理化學(xué)聯(lián)合去污研究

物理和化學(xué)去污方法均存在一些不足之處。物理去污方法的不足在于：1）種植體微觀的粗糙表面是去除細(xì)菌及其產(chǎn)物的主要障礙，單純的機(jī)械手段無法有效地清除污染物[38]；2）手工刮治器械和超聲潔治器械均不能進(jìn)入種植體螺紋之間的底部[39]；3）單純機(jī)械處理后，由于菌斑生物膜和內(nèi)毒素的存在，植體表面的生物相容性不能完全恢復(fù)[40]?；瘜W(xué)去污的主要不足在于目前尚未尋找到理想的藥物。物理去污側(cè)重于對異物的清除作用，而化學(xué)去污則主要起到殺滅微生物的作用，在實(shí)際臨床工作中，通常聯(lián)用物理和化學(xué)去污手段以實(shí)現(xiàn)療效的最大化。

為了模擬臨床常用的治療手段，Lee等[41]對污染的鈦片分別進(jìn)行刮治+生理鹽水、刮治+生理鹽水+超聲震蕩、刮治+生理鹽水+0.12%氯己定浸泡等處理，對比表面脂多糖殘留和成骨細(xì)胞黏附的情況，結(jié)果顯示，刮治+生理鹽水+超聲震蕩組脂多糖的殘留量最少，細(xì)胞黏附數(shù)量最多，但仍未達(dá)到滿意的效果。物理化學(xué)聯(lián)合的去污手段，能彌補(bǔ)兩者自身存在的不足，使得去污效果達(dá)到最大化，但目前相關(guān)的體外研究較少，尚未形成一套成熟的聯(lián)合治療體系，有待進(jìn)一步深入研究。

3 展望

目前我國種植體周圍炎的患病率仍處于較高的水平，如何預(yù)防和治療該疾病，是目前口腔臨床醫(yī)學(xué)所面臨的巨大挑戰(zhàn)。有學(xué)者提出，種植體表面菌斑生物膜的積聚是種植體周圍疾病的高危因素，適當(dāng)?shù)木吖芾硎穷A(yù)防和治療該疾病的關(guān)鍵[42]?；诂F(xiàn)有的體外研究可以發(fā)現(xiàn)，常壓等離子體、激光、空氣噴砂、光動力療法在殺菌或清除菌斑生物膜方面的效果較好，且不破壞材料表面的形貌，是具有前景的治療方式；手工刮治或超聲潔治存在破壞表面結(jié)構(gòu)的風(fēng)險，其臨床使用受到爭議?；瘜W(xué)藥物局部作用的時間有限，在高濃度環(huán)境下往往具有細(xì)胞毒性，尚未發(fā)現(xiàn)理想的藥物；采用物理化學(xué)聯(lián)合治療方案，結(jié)合翻瓣術(shù)、根向復(fù)位瓣術(shù)或引導(dǎo)性骨組織再生術(shù)[43]，是臨床手術(shù)治療種植體周圍炎的常用手段，這也是未來研究的一大熱點(diǎn)。遺憾的是，目前尚無一種能夠恢復(fù)污染種植體表面生物相容性的治療手段，種植體周圍炎的治療仍十分困難，在種植體黏膜炎階段進(jìn)行有效的治療，阻斷疾病的進(jìn)一步發(fā)展，可作為種植體周圍炎防治的新思路。