納米銀顆粒用于牙周和種植體周抗菌的研究進展

梁 曄，邵金龍，葛少華

牙周炎(periodontitis)和種植體周圍炎(peri-implantitis)是發(fā)生于牙或種植體周圍支持組織的炎癥性疾病，其始動因素為菌斑微生物，可引起牙槽骨吸收，甚至牙齒缺失及種植體松動脫落。牙周炎被認(rèn)為是口腔中發(fā)病率位居第二的疾病，僅次于齲齒[1]。第四次全國口腔健康流行病學(xué)調(diào)查顯示，35～44歲、55～64歲和65～74歲年齡組牙周健康率分別僅為9.1%、5.0%和9.3%，意味著絕大多數(shù)中老年人牙周組織處于炎癥狀態(tài)[2]。近些年，隨著種植手術(shù)惠及越來越多的患者，種植體周圍炎成為影響種植預(yù)后的重要因素，其發(fā)病率可達9%左右[3-4]。目前提倡的以菌斑控制為導(dǎo)向的牙周治療(guided biofilm therapy，GBT)強調(diào)良好的菌斑控制是治療成功的關(guān)鍵。無論是牙周炎還是種植體周圍炎，臨床上常采取牙周基礎(chǔ)治療、牙周手術(shù)治療輔以藥物治療(多為抗生素類藥物)等手段以更好的清除牙周致病菌。但抗生素易誘導(dǎo)產(chǎn)生耐藥菌株[5]，且抗生素難以有效殺滅菌斑生物膜中的細菌[6]。近些年，納米銀顆粒(silver nanoparticles, AgNPs)因其抗菌譜廣，抗菌性能強且可抑制菌斑生物膜[7]，不易誘導(dǎo)產(chǎn)生耐藥菌株而獲得廣泛關(guān)注[8]。此外，AgNPs還可與抗生素發(fā)揮協(xié)同抗菌作用[8-9]，因其性質(zhì)穩(wěn)定從而可發(fā)揮長效抗菌作用[10]。因此，AgNPs在牙周治療中具有潛在的應(yīng)用優(yōu)勢。

1 納米銀顆粒的抗菌機制及其影響因素

1.1 納米銀顆粒的抗菌機制

AgNPs可作為納米顆粒進入細菌，在胞內(nèi)繼續(xù)溶解釋放大量銀離子(silver ion, Ag+)發(fā)揮作用，被稱為“特洛伊木馬”效應(yīng)[11-12]，這是其發(fā)揮廣譜、高效抗菌作用的主要機制之一。AgNPs可通過靜電作用吸附于細菌表面[13-14]，中和細菌表面電荷，同時會造成細胞壁、細胞膜結(jié)構(gòu)紊亂，破壞細胞膜成分，使細胞膜通透性增大[15-16]，甚至導(dǎo)致細胞膜表面產(chǎn)生孔隙，細菌內(nèi)容物外漏，造成細菌死亡[14-15]。AgNPs吸附于細菌表面后，粒徑較小者可進入細菌胞內(nèi)，與細胞結(jié)構(gòu)及生物信號分子(如脂質(zhì)、蛋白質(zhì))結(jié)合，同時可以使核糖體、脫氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid，DNA)發(fā)生變性，影響細菌轉(zhuǎn)錄、翻譯、蛋白質(zhì)合成等功能[13,17]。另一方面，AgNPs在溶解氧存在的條件下通過氧化溶解釋放Ag+[18]，Ag+可與巰基結(jié)合，干擾二硫鍵的形成，影響呼吸鏈脫氫酶等多種蛋白質(zhì)、生物信號分子功能，影響細菌生存[13,15,19]。Ag+還可與DNA中的核苷酸形成復(fù)合體，破壞堿基對之間的氫鍵，影響細菌分裂與增殖[13,20]。

AgNPs導(dǎo)致胞內(nèi)活性氧自由基(reactive oxygen species，ROS)水平升高是其發(fā)揮抗菌作用的主要機制之一。一方面Ag+與呼吸鏈蛋白結(jié)合，阻斷胞內(nèi)超氧化物還原，造成ROS產(chǎn)生增多；另一方面會影響硫氧還蛋白(thioredoxin，Trx)系統(tǒng)的功能，干擾ROS的清除，導(dǎo)致胞內(nèi)氧化應(yīng)激水平升高，影響細菌正常功能[13,15]。Trx系統(tǒng)是細菌氧化還原系統(tǒng)重要組成部分，包括還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(nicotinamide adenine dinucleotide phosphate，NADPH)、Trx、硫氧還蛋白還原酶(thioredoxin reductase，TrxR)，可通過其二硫鍵還原酶活性來發(fā)揮抗氧化作用改善氧化應(yīng)激狀態(tài)[21]。Chen等[22]發(fā)現(xiàn)AgNPs能有效抑制大腸桿菌(Escherichiacoli,E.coli)的TrxR活性，從而影響TrxR對Trx的還原過程，進一步抑制Trx向下游蛋白的電子傳遞，影響甲硫氨酸硫氧化物還原酶(methionine sulfoxide reductase，MSR)，保護E.coli免受活性氮介質(zhì)損害的功能以及過氧化酶細菌鐵蛋白共遷移蛋白(bacterioferritin comigratory protein，BCP)和巰基過氧化酶(thiol peroxidase，Tpx)清除ROS的功能，從而導(dǎo)致ROS積聚[21]。此外，Trx可向DNA合成的關(guān)鍵酶核糖核苷酸還原酶(ribonucleotide reductase，RNR)傳遞電子，AgNPs可能通過阻斷此途徑影響DNA的合成[23]。

AgNPs作用于細菌可引起多種膜蛋白的調(diào)控，可能會影響離子結(jié)合、轉(zhuǎn)運等功能，造成細菌內(nèi)電解質(zhì)的失衡，是其抗菌的另一重要分子機制[24]。Yan等[24]發(fā)現(xiàn)AgNPs作用于銅綠假單胞菌后，許多離子轉(zhuǎn)運蛋白表達受到抑制，包括銅離子、鐵離子、鎂離子、鋅離子的轉(zhuǎn)運蛋白，這可能有助于AgNPs及Ag+通過跨膜通道進入胞內(nèi)。Lee等[25]也發(fā)現(xiàn)AgNPs可引起E.coli胞內(nèi)鈣離子水平升高，磷脂酰絲氨酸外翻，細菌出現(xiàn)凋亡樣反應(yīng)。此外，革蘭陰性(gram negative, G-)菌細胞壁所存在的外排泵是耐藥菌產(chǎn)生的主要結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，其可將抗生素排除胞內(nèi)[26]，AcrAB-TolC外排泵為其中之一，Mishra等[27]發(fā)現(xiàn)AgNPs可降低該外排泵結(jié)構(gòu)成分中內(nèi)膜蛋白(AcrB)的表達來抑制其功能，這可能是AgNPs不易誘導(dǎo)耐藥菌株產(chǎn)生及可增強一些抗生素對耐藥菌株抗菌作用的原因。

1.2 納米銀顆粒的抗生物膜作用

生物膜為附著于物體表面的細菌群體，其相較于浮游微生物，對抗生素的抵抗力更強，也是許多慢性感染性疾病遷延不愈的重要原因[28]?？谇粌?nèi)細菌易形成菌斑生物膜并進一步加速細菌聚集[29]，導(dǎo)致牙周炎易復(fù)發(fā)。而AgNPs具有抗生物膜作用[7, 30]，Halkai等[7]在處理過的牙本質(zhì)塊上建立了糞腸球菌、牙齦卟啉單胞菌(Porphyromonasgingivalis，Pg)的2周生物膜模型，發(fā)現(xiàn)在對應(yīng)浮游細菌的最低抑菌濃度(20～30 μg/mL)下，AgNPs也可對生物膜中細菌發(fā)揮有效抗菌作用。這是AgNPs相較于多數(shù)抗菌藥物的優(yōu)勢之一。

生物膜的形成始于浮游細菌的定植，然后粘附于基質(zhì)表面的細菌增殖并分泌細胞外基質(zhì)促進更多細菌識別、粘附直至菌斑生物膜形成成熟、復(fù)雜的結(jié)構(gòu)[31]。鏈球菌是菌斑生物膜形成過程中最先定植的細菌，而硫辛酸修飾的AgNPs可分別以20、40 μg/mL的濃度去除表皮葡萄球菌和變異鏈球菌1 d形成的生物膜，且該濃度對人牙齦成纖維細胞無毒性[30]。胞外多糖為生物膜的重要基質(zhì)成分，是生物膜形成的先決條件，Kalishwaralal等[32]發(fā)現(xiàn)AgNPs可減少銅綠假單胞菌和表皮葡萄球菌胞外多糖的產(chǎn)生，這將減少細菌的粘附和共聚。此外，通過對銅綠假單胞菌生物膜結(jié)晶紫染色分析發(fā)現(xiàn)，AgNPs隨濃度增加可延遲生物膜形成時間，且生物膜中最大生物量也隨之降低，而當(dāng)濃度達到18 μg/mL，生物膜的形成受到明顯抑制，直至20 h尚未形成生物膜，該研究還對成熟期生物膜結(jié)構(gòu)通過激光共聚焦顯微鏡及掃描電鏡進行觀察，也證實生物膜中最大生物量、基質(zhì)覆蓋率隨AgNPs濃度增加而降低，生物膜破壞產(chǎn)生的離散菌落也使其粗糙度隨AgNPs濃度增加而增大[33]。關(guān)于AgNPs抗生物膜作用的具體分子機制尚需進一步研究。

1.3 納米銀顆?？咕阅艿挠绊懸蛩?/h3>

AgNPs的抗菌作用與濃度、分散穩(wěn)定性、粒徑和表面電荷等因素有關(guān)[7,15,34-35]。大量研究表明，AgNPs的抗菌和抗生物膜作用均具有濃度依賴性[15,30,36]。El-Wassefy等[37]研究了添加AgNPs的玻璃離子對變異鏈球菌的抗菌效果及抗生物膜作用，發(fā)現(xiàn)AgNPs為25 μg/mL時，變異鏈球菌生物膜相比對照組減少了60.1%，而在50 μg/mL濃度下可減少83.4%。AgNPs分散穩(wěn)定性越好，比表面積越大，則抗菌作用越強[15,38]。表面活性劑可以增加AgNPs的分散穩(wěn)定性[15]，通過添加殼聚糖制備的AgNPs便具有良好的分散度和穩(wěn)定性，對E.coli顯示出良好的抗菌性能[39-40]。Kvítek等[15]通過研究不同表面活性劑修飾的AgNPs的抗菌性能，發(fā)現(xiàn)效果最佳者為分散度最好的十二烷基硫酸鈉修飾的AgNPs。對于不同粒徑的AgNPs(5～100 nm)，其抗菌作用隨粒徑減小而增強，在AgNPs粒徑小于10 nm時，抗菌作用迅速增強[15,35]。另一研究發(fā)現(xiàn)1～100 nm的AgNPs對G-菌的作用也有類似效果，僅直徑為1～10 nm的AgNPs吸附于細菌表面后可進入胞內(nèi)發(fā)揮“特洛伊木馬”效應(yīng)[41]。因此，粒徑大小對抗菌作用有著直接影響[15,41]。大多數(shù)細菌表面帶有負電荷，這與革蘭陽性(gram positive, G+)菌表面肽聚糖及G-菌表面脂多糖中的磷酸基團、羥基基團有關(guān)[42]。經(jīng)過有機修飾的AgNPs的抗菌性能與其表面電荷亦有關(guān)系，與E.coli電荷差異大的支化聚乙烯亞胺修飾的AgNPs抗菌作用較強，電荷差異越大，吸引力越大，則越利于AgNPs吸附于細菌表面，抗菌性能越強[36]。因此，AgNPs的抗菌性能與表面電荷密切相關(guān)[16,30]。zeta電位測試證實，3種常見齦下牙周致病菌——Pg、中間普氏菌(Prevotellaintermedia，Pi)、伴放線聚集桿菌(Actinobacillusactinomycetemcomitans，Aa)在生理pH下表面均帶有凈負電荷[43]。有研究顯示經(jīng)不同修飾的AgNPs表面電荷分布在-38～40 mV，因此可通過改變表面電荷的方式增強其抗菌作用[44]。表面帶正電荷的AgNPs理論上對牙周致病菌具有更好的抗菌作用。

口腔中菌群復(fù)雜，牙周致病菌種類繁多，并且口腔細菌極易形成菌斑生物膜而不利于抗生素的作用，而AgNPs具有較強的廣譜抗菌性能及抗生物膜作用[13,15]，對牙周疾病的抗菌治療具有優(yōu)勢，但口腔環(huán)境復(fù)雜，如何應(yīng)用AgNPs使其維持穩(wěn)定，同時避免對口腔正常菌群、正常組織產(chǎn)生不良影響的問題尚需進一步探究。

2 納米銀顆粒的細胞毒性

2.1 納米銀顆粒細胞毒性的機制及影響因素

近年來，AgNPs因其優(yōu)越的抗菌性能在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用前景，但AgNPs具有一定的細胞毒性，且不慎泄露會造成環(huán)境污染。AgNPs的細胞毒性、基因毒性主要與胞內(nèi)ROS水平升高有關(guān)[17]，其機制與抗菌機制類似，一方面AgNPs在氧存在的條件下會產(chǎn)生ROS，另一方面AgNPs和所釋放的Ag+會影響氧化還原系統(tǒng)功能[45]。Harvanova等[46]通過拉曼成像證實AgNPs在成纖維細胞內(nèi)呈聚集狀態(tài)，這可能是由于單個小顆粒不足以激活細胞膜上的受體，AgNPs聚集成較大的團聚體得以進入細胞，由此推測AgNPs所引起的DNA損傷主要是由胞內(nèi)ROS升高導(dǎo)致。AgNPs對不同細胞的細胞毒性也有所差異。小鼠胚胎成纖維細胞(NIH3T3)和直腸癌上皮細胞(HCT116)對AgNPs的反應(yīng)不同，NIH3T3胞內(nèi)ROS水平升高且會激活線粒體凋亡途徑，而HCT116會激活抗凋亡相關(guān)的B淋巴細胞瘤-2基因(B-cell lymphoma-2，bcl-2)來保護細胞[47]。

與抗菌性能影響因素類似，AgNPs的毒性與粒徑、表面特性、濃度等密切相關(guān)[35,48-49]。Hernández-Sierra等[50]用不同粒徑的AgNPs研究其對牙周膜成纖維細胞的細胞毒性，結(jié)果表明80～100 nm的AgNPs對細胞無明顯影響，但粒徑小于20 nm的AgNPs呈現(xiàn)明顯濃度依賴性的細胞毒性。真核細胞對AgNPs的耐受強于原核細胞，真核細胞可通過過表達翻譯、氨基酸生物合成等相關(guān)基因來減輕AgNPs的損害[51-52]。因此，細胞毒性濃度和抗菌濃度的差異可作為其抗菌應(yīng)用的治療窗口。綜合分析多個動物實驗發(fā)現(xiàn)比表面積30 m2/g的AgNPs的安全閾值濃度為12 μg/mL[53]。值得注意的是，在安全濃度范圍內(nèi)，AgNPs雖不會導(dǎo)致細胞凋亡，但可能會影響胞內(nèi)生物進程，擾亂細胞器功能等[54]，因此，尚需關(guān)注亞致死濃度AgNPs對細胞的影響以進一步確認(rèn)臨床應(yīng)用安全濃度范圍。

2.2 降低納米銀顆粒細胞毒性的措施

AgNPs的細胞毒性大小與顆粒物理特性[55]、表面化學(xué)特性[56]等因素有關(guān)。目前通過改良AgNPs各種特性降低其細胞毒性的方法主要有：生物合成法、結(jié)合生物分子、應(yīng)用抗氧化劑、改變應(yīng)用方式等。許多研究利用生物合成(比如植物提取物、真菌等)方法制備AgNPs，雖其保留有較好的抗菌性能以及抗氧化性，但仍有一定的細胞毒性[57-58]。研究發(fā)現(xiàn)，與一些生物分子結(jié)合也會對其細胞毒性有所改善，蠶絲蛋白具有還原性及促進骨再生的作用，與蠶絲蛋白結(jié)合的AgNPs不僅具有較好的生物相容性、抗菌性，還可促進細胞成骨分化[59]。另外，AgNPs與殼聚糖結(jié)合，對生物相容性亦有所改善[40]。AgNPs細胞毒性與ROS產(chǎn)生過多引起氧化應(yīng)激密切相關(guān)，因此很多研究通過應(yīng)用抗氧化劑，降低其細胞毒性[22,60]。Ferreira等[60]選用幾種巰基抗氧化劑和非巰基抗氧化劑研究其對化學(xué)合成、生物合成AgNPs細胞毒性的影響，結(jié)果顯示所有抗氧化劑均可降低胞內(nèi)ROS水平，但只有巰基抗氧化劑可與AgNPs結(jié)合導(dǎo)致其聚集而降低細胞毒性。AgNPs應(yīng)用形式的改變也可能降低其細胞毒性，研究表明，AgNPs的直接作用可能會導(dǎo)致細胞膜破裂，因此，Jiang等[61]研究設(shè)計了一種含AgNPs的水凝膠，既實現(xiàn)AgNPs不與細胞直接接觸，又可達到緩慢釋放Ag+的目的，該材料在傷口愈合中表現(xiàn)出較好的抗菌性能、細胞相容性，并且使局部處于低水平的炎癥平衡狀態(tài)，降低傷口愈合慢性長期化的風(fēng)險。AgNPs種類繁多，細胞毒性機制復(fù)雜，因此，尚需進一步深入研究探討降低AgNPs細胞毒性的方法及其相關(guān)機制來促進AgNPs的生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用。

3 納米銀顆粒在牙周炎治療中的應(yīng)用

3.1 納米銀顆粒對牙周致病菌的抗菌作用

臨床上牙周炎的治療主要為機械去除牙石、牙菌斑，但對于深牙周袋，菌斑去除的有效性難以保證。Aa、Pg等牙周致病菌的殘留會導(dǎo)致牙周組織的繼續(xù)破壞以及致病菌的繁殖和再聚集[62]。牙周致病菌以G-菌為主，F(xiàn)eng等[63]發(fā)現(xiàn)AgNPs更易吸附于E.coli(G-菌)表面并進入胞內(nèi)，對G-菌的敏感性高于G+菌，而學(xué)者的研究表明3種不同表面修飾的AgNPs均能有效抑制口腔內(nèi)絕大多數(shù)厭氧菌，但對G+菌效果優(yōu)于G-菌[30]。2種結(jié)果差異可能是由于AgNPs的修飾不同以及G-多重耐藥菌通常含有Trx系統(tǒng)和谷胱甘肽(glutathione，GSH)抗氧化系統(tǒng)，其中，GSH作為細菌體內(nèi)含量最豐富的含巰基小分子肽，在保護蛋白免受氧化損傷及清除ROS中發(fā)揮著重要作用，而大部分G+菌只有Trx系統(tǒng)，缺乏GSH，這可能是AgNPs對G+菌抗菌效果更佳的原因。[64]研究表明AgNPs對牙周致病菌(如Pg)具有較好的抗菌效果，并且作用不亞于目前臨床上常用的氯己定[65]。此外，Harvanova等[46]通過拉曼成像證實平均粒徑分別為30.6 nm和20.4 nm的AgNPs可進入成纖維細胞，可能會對細胞內(nèi)的Pg發(fā)揮抗菌作用，但AgNPs對胞內(nèi)Pg的抗菌效果及相關(guān)機制尚需進一步的深入研究為AgNPs應(yīng)用于牙周治療中輔助抗菌提供依據(jù)。

3.2 納米銀顆粒在牙周炎治療中的應(yīng)用方式

AgNPs在牙周炎治療中的應(yīng)用方式主要包括牙周手術(shù)術(shù)后感染預(yù)防和患者口腔衛(wèi)生維護。

AgNPs作為牙周手術(shù)術(shù)后感染預(yù)防的應(yīng)用方式主要有添加至膠原膜[66]、牙周塞治劑[67]中。AgNPs可通過抑制核因子-κB(nuclear factor-κB，NF-κB)信號通路下游激活減少脂多糖所誘導(dǎo)的炎癥因子分泌[68]，這為其用于牙周炎的抗炎治療提供可能。另外，AgNPs可通過Ras同系物基因家族成員A-Tafazzin(RhoA-TAZ)通路來促進牙周膜成纖維細胞成骨分化[69]，為其作為輔助材料應(yīng)用于牙周手術(shù)提供了依據(jù)。負載AgNPs的膠原膜除表現(xiàn)出卓越的抗菌、抗炎性能外，細胞毒性有限，同時還有誘導(dǎo)間充質(zhì)干細胞成骨分化的能力，因此在預(yù)防牙槽嵴重建骨移植術(shù)后感染中有著良好的應(yīng)用前景[66]。而應(yīng)用添加AgNPs的牙周塞治劑后，創(chuàng)口處炎癥細胞較少且新生膠原及血管化較明顯，同時具有較好的生物相容性，因此其可作為局部藥物遞送或加入牙周塞治劑、引導(dǎo)組織再生膜中，實現(xiàn)其在牙周疾病治療中的安全應(yīng)用[67]。

作為患者口腔衛(wèi)生維護的應(yīng)用方式主要有添加AgNPs的牙刷[70]、牙膏[71]、漱口水[72]、抗菌凝膠[73]、噴劑[74]等，均表現(xiàn)出較好的抗菌效果。另有研究發(fā)現(xiàn)含AgNPs牙刷短期抗菌性能在菌斑指數(shù)、牙齦出血等指標(biāo)較普通牙刷更有優(yōu)勢[59]。且含AgNPs牙刷24 h銀釋放量極少，對人體和環(huán)境暴露產(chǎn)生的影響幾乎可以忽略[75]。添加AgNPs的牙膏、牙刷、漱口水等已經(jīng)商品化進入我們的日常生活，相關(guān)研究也已經(jīng)證實其具有良好的抗菌效果，為其合理應(yīng)用提供了科學(xué)依據(jù)[70,75-76]。但需要注意的是，并非所有添加AgNPs的產(chǎn)品都是安全的，如噴劑可能會造成吸入暴露，導(dǎo)致AgNPs沉積于呼吸道[74]。上述產(chǎn)品雖已申請專利或?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品化，但目前還未實現(xiàn)廣泛應(yīng)用，可能是因為AgNPs種類繁多且具有一定細胞毒性，其安全標(biāo)準(zhǔn)尚無定論。因此，尚需進一步研究明確其對口腔相關(guān)細胞的細胞毒性及機制，探討AgNPs對口腔相關(guān)細胞、人體的安全性以及降低其毒性的方法。

4 納米銀顆粒在種植體周圍炎中的應(yīng)用

4.1 納米銀顆粒用于植體表面處理的修飾方法

目前關(guān)于AgNPs在種植體周圍炎中的研究主要集中在用AgNPs對種植體進行表面修飾，從而達到預(yù)防種植體周圍炎的目的。近些年，為實現(xiàn)種植體更好的骨結(jié)合，鈦種植體表面多進行噴砂、酸蝕等表面處理，這雖然有利于細胞聚集、吸附獲得更好的骨整合，但也可能會加劇細菌的聚集，從而增加種植體周圍炎的風(fēng)險[77]。為此，很多研究將AgNPs加入(植體)表面處理以增強種植體的抗菌性，其主要修飾方法有等離子體浸沒離子滲入法(plasma immersion ion implantation，PIII)[78]、磁控濺射法[79-80]、電化學(xué)沉積法[34]和等離子體電解氧化法(plasma electrolytic oxidation，PEO)[81]等。其中，PIII法可控制AgNPs的分布和濃度，實現(xiàn)Ag+的微量釋放,可能由于表面拓撲結(jié)構(gòu)的改變，其生物相容性優(yōu)于無AgNPs修飾者，體外及體內(nèi)實驗均表明其在預(yù)防種植體周圍炎中具有應(yīng)用價值[13]。磁控濺射法可在植體表面形成厚度均一的涂層，且結(jié)合力較強[13]，Uhm等[79]用該方法修飾的植體除具備抗菌性能且無明顯細胞毒性的特點外，接觸角相較于未修飾者小，利于細胞的吸附。電化學(xué)沉積法是一種簡單且經(jīng)濟效益較高的修飾方法，并且在Ti6Al4V植體表面通過電化學(xué)沉積法加入不同粒徑(5 nm和30 nm)的AgNPs后，對Pg、Pi均有較好的抗菌作用，雖然會出現(xiàn)一過性的細胞毒性，但不影響細胞在材料表面的粘附和鋪展[34]。PEO法可以將AgNPs固定在鈦種植體表面的氧化層內(nèi)形成多孔結(jié)構(gòu)，從而避免AgNPs隨意進入血液循環(huán)，并可持續(xù)釋放Ag+達28 d[81]。這些修飾方法均可賦予種植體抗菌性能，區(qū)別在于AgNPs與植體結(jié)合力不同、對植體表面結(jié)構(gòu)有不同改變等，可根據(jù)不同需求選擇合適的修飾方法，但關(guān)于不同修飾方法的Ag+釋放規(guī)律、AgNPs用量的精確控制和對周圍組織細胞的影響還需更多研究來進一步明確。

4.2 納米銀顆粒用于植體修飾的利與弊

大量研究表明AgNPs修飾無明顯細胞毒性[78,82-83]，但也有實驗表明植體表面的AgNPs抑制了成骨細胞的增殖[84]，AgNPs對間充質(zhì)干細胞的毒性也與成骨、破骨細胞類似，呈濃度依賴性增加[13]，AgNPs修飾會在48 h內(nèi)呈濃度依賴性降低細胞增殖率，但在72 h便已恢復(fù)[34]。AgNPs在亞毒性濃度范圍內(nèi)會促進間充質(zhì)干細胞增殖，而在濃度高于10 μg/mL時會抑制細胞增殖[85]。也有研究發(fā)現(xiàn)AgNPs還可在20 μg/mL的濃度下促進小鼠胚胎成骨細胞(MC3T3-E1)礦化[86]。實現(xiàn)AgNPs的精準(zhǔn)控釋既可有效發(fā)揮抗菌作用，又能同時減輕損害。因此，AgNPs釋放濃度的精確控制是其生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用的關(guān)鍵。選擇合適修飾方法有利于控制AgNPs的釋放。種植體表面的AgNPs存在脫落進入血液循環(huán)的風(fēng)險，如原位合成法形成的AgNPs結(jié)合力較弱[13]，而選擇結(jié)合力強的修飾方法可避免這種全身損害[81]。在發(fā)生細菌感染時，局部的pH會降低，Dong等[82]通過乙縮醛作為連接，將AgNPs連接到鈦納米管陣列種植體上，該植體上的AgNPs在環(huán)境pH低時釋放增多，可以更精確的發(fā)揮抗菌作用，同時該材料對成骨細胞無損害且具有骨誘導(dǎo)性能，具有很好的應(yīng)用前景。由于影響AgNPs毒性的因素較復(fù)雜，不同研究中的安全濃度均需單獨進行探索。雖然目前關(guān)于植體表面AgNPs修飾的研究已有較多，但多為短期研究，還需長期研究來探究AgNPs的有效作用時間以及作用失效后的解決方案。此外，AgNPs對骨結(jié)合的影響也需要更多體內(nèi)實驗來進行深入探索。

5 小 結(jié)

AgNPs抗菌機制與細菌的多種結(jié)構(gòu)和代謝途徑有關(guān)，抗菌譜廣。其抗菌效果呈濃度依賴性，在較低濃度具有良好的抗菌性，但其在高劑量應(yīng)用時有可能會產(chǎn)生細胞毒性。如何控制細胞毒性是其進行臨床轉(zhuǎn)化的最大阻礙。雖然目前通過改良AgNPs的物理、化學(xué)特性以減輕其細胞毒性已取得一定的成效，但仍需進一步研究以精準(zhǔn)控制應(yīng)用過程中AgNPs及其釋放的Ag+濃度。在牙周領(lǐng)域，AgNPs對牙周致病菌有良好的抗菌作用，其在牙周炎及種植體周圍炎治療或預(yù)防中具有獨特的優(yōu)勢，有望通過與牙周手術(shù)材料、種植體結(jié)合或以藥物遞送的形式來發(fā)揮作用。但如何平衡AgNPs的抗菌性能與細胞毒性仍是其進入臨床牙周治療前需解決的難題。因此，尚需更多研究為其在牙周疾病治療中更好地發(fā)揮作用提供依據(jù)。