不同義齒修復材料影響白色念珠菌黏附的研究進展

張 曉 劉 娜 劉 娟 劉 慶

義齒性口炎是義齒佩戴者中較為常見的一種疾病，其主要致病微生物是白色念珠菌。白色念珠菌黏附于義齒表面是致病的關鍵步驟之一，其常以生物膜的狀態(tài)黏附于義齒組織面，因義齒基托與口腔黏膜的接觸面相對較大，兩者之間又存在吸附力，空間相對密閉，在一定條件下會導致義齒性口炎的發(fā)生，隨著義齒上白色念珠菌黏附量的增加，義齒性口炎的發(fā)病率及嚴重程度也隨之增加。隨著口腔材料學的快速發(fā)展，不同類型的修復材料被不斷的開發(fā)、改良并應用于義齒的制作，研究者們對義齒修復材料抗白色念珠菌的黏附性進行了較深入的研究，義齒修復材料的性能、不同表面處理方法和抗菌填料的添加等對口腔白色念珠菌黏附均存在著不同影響，本文就此作一綜述。

一、義齒材料的性能對白色念珠菌黏附的影響

1.義齒材料表面濕潤性：當液體與固體表面接觸時會發(fā)生濕潤，發(fā)生潤濕的程度（即潤濕性）是由液體分子之間的內(nèi)聚力和由液體和固體之間的分子相互作用產(chǎn)生的粘合力決定的。通常用接觸角來測量潤濕性。一般來說，接觸角大的材料濕潤性較差，但潤濕性強的材料其表面更容易黏附念珠菌。Nikawa 等[1]對口腔材料的潤濕性進行了研究，發(fā)現(xiàn)熱固化丙烯酸樹脂的潤濕性最強，自固化丙烯酸樹脂和熱固化硅橡膠次之，金屬材料的潤濕性最差。因此，由于熱固化丙烯酸樹脂因其潤濕性強，白色念珠菌更容易黏附在這種義齒材料上。

2.義齒材料表面自由能：義齒材料表面因其結構不對稱具有表面自由能。一般來說，不同種類材料的表面自由能與白色念珠菌黏附之間可能存在線性關系，即材料表面自由能越高，白色念珠菌的黏附性就越高，反之亦然。Mouhat 等[2]通過比較不同鈦圓片表面上的體外白色念珠菌黏附，發(fā)現(xiàn)與光滑和中等粗糙度的表面相比，最小粗糙度的鈦圓片顯示出最低的表面自由能，并且白色念珠菌黏附最少。這項研究表明，白色念珠菌黏附量與材料表面自由能呈正相關關系。但也有研究認為材料表面自由能與白色念珠菌黏附量無明顯相關性。雖然白色念珠菌的黏附與材料表面自由能的關系尚不確定，但盡可能降低修復材料的表面自由能，可能會減少材料表面白色念珠菌的黏附。

3.義齒材料表面粗糙度：義齒表面粗糙度會影響微生物的初步黏附，生物膜發(fā)展以及念珠菌的定植。粗糙的表面為微生物提供了更多的接觸面積，更有利于真菌的黏附[3]。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，口腔內(nèi)微生物最先黏附在不平坦的表面，再由這些部位逐步擴大延伸。清潔義齒時，材料表面的粗糙度增加了微生物的固位并保護其免受剪切力。許多學者認為，對于同一種修復材料，其表面粗糙度對菌斑黏附的影響大于表面自由能。研究認為義齒材料的粗糙度低于0.2 μm 則不會有進一步的細菌黏附。然而將幾種不同軟襯材料的表面粗糙度進行比較后發(fā)現(xiàn)0.7~3.5 μm 的自凝、光固化軟襯材料，3.5~4.0 μm的熱凝軟襯材料表面均有菌斑黏附。因此，義齒材料表面應有合適的光滑度。

4.義齒材料自身性質(zhì)：不同的義齒材料因其組成成分不同，因此白色念珠菌在材料表面的黏附能力也存在著差異。樹脂基托與鑄造金屬基托黏附白色念珠菌的能力存在一定差別，念珠菌在數(shù)小時內(nèi)就能黏附于義齒基托材料上，24 h 后達高峰，在樹脂基托表面的黏附量顯著高于金屬表面[4]。同樣，Kinkela 等[5]研究顯示，樹脂基托的白色念珠菌黏附量高于鈷鉻合金鑄造基托。因鑄造合金支架中析出的金屬離子被微生物吸收后，能夠干擾微生物體內(nèi)的酶系統(tǒng)，使其生長增殖受到抑制；其次，一些金屬離子能夠與微生物的負電荷成分相結合形成絡合物，降低微生物的黏附量，因此金屬合金材料在一定程度上可以降低白色念珠菌在其表面的黏附性。不同成分的軟襯材料對真菌生長的抑制程度也不同，目前臨床上常用的彈性軟襯材料有丙烯酸酯類和硅橡膠類，此外還有氟橡膠等。其中丙烯酸酯類又分為自凝型和熱凝型，其增塑劑的種類及其疏松多孔的表面結構明顯影響真菌生長與黏附[6]。Krishnamurthy 等[7]通過比較白色念珠菌對4 種義齒軟襯材料的附著、定植和滲透情況，發(fā)現(xiàn)熱凝型丙烯酸酯類軟襯材料的白色念珠菌黏附量大于自凝型。

二、提高義齒材料抗白色念珠菌黏附的方法

聚甲基丙烯酸甲酯[poly（methylmethacrylate），PMMA]樹脂是目前臨床上最常用的義齒基托材料，然而其表面粗糙度和疏水性易導致菌斑的附著，從而容易引起義齒性口炎的發(fā)生[8]。而且PMMA 樹脂存在孔隙，白色念珠菌的菌絲易伸入到這些孔隙內(nèi)，然而目前常規(guī)的機械方法難以徹底將這些菌絲從間隙內(nèi)清除，因此使得口炎容易反復發(fā)作。義齒基托軟襯材料能將義齒承托區(qū)所承載的負荷均勻分布到各個部位，緩沖咬合壓力，提高義齒組織面與口腔黏膜的密合性，但其不具有抗黏附性，其表面容易促進白色念珠菌的生長，長期使用也可能會引起義齒性口炎[9]。因此，對義齒材料表面進行處理以及在其中添加填料是近年來抗真菌黏附的研究熱點。

1.表面改性

（1）等離子處理：以空氣作為等離子體的工作介質(zhì)，經(jīng)過等離子對材料表面的處理能提高修復材料的親水性和抗黏附能力。對PMMA 進行等離子體改性，修復體與等離子體中各種物質(zhì)發(fā)生反應，會在聚合物表面產(chǎn)生含氧極性羥基、羰基和羧基，使修復體表面由疏水狀態(tài)轉(zhuǎn)變成親水狀態(tài)，從而增加修復體表面自由能和潤濕性。當修復體表面存在親水基團時，與水分子形成水合層，能夠阻礙蛋白質(zhì)的吸附，因此親水修復材料表面具有良好的生物相容性[10]。

Wang 等[11]利用Ar/CF4 射流等離子改性PMMA材料，提高了材料表面親水性，成功降低了表面的蛋白質(zhì)附著。Vasilieva 等[12]采用無溫低壓氧射頻放電（13.56 MHz）等離子體對PMMA 義齒進行化學改性，改性后義齒的水接觸角降低了1.5～2.5 倍，表面自由能增加了1.5 倍，這是由于改性后的PMMA 表面形成了含極性化學基團的附加氧。改性PMMA 的老化效果明顯，但貯存7 天后其潤濕性仍高于原PMMA。

（2）季銨鹽：季銨鹽是一種陽離子表面活性劑，其中有機硅季銨鹽（Si-QAC）是一種新型的季銨鹽抗菌劑，其殺菌機制是以有機硅作為媒介，使具有殺菌能力的銨陽離子基團吸附到細菌表面，穿透細菌細胞壁，通過改變細胞壁的通透性，使細胞內(nèi)容物泄漏，導致菌體死亡，即發(fā)生“接觸死亡”。劉輝明等[13]用實驗證明，經(jīng)5% Si-QAC 溶液浸泡處理120 min后的鈷鉻合金能夠抵抗白色念珠菌的黏附，且其抗黏附性能夠保持一年，具有可持續(xù)性。

（3）表面電荷改變：PMMA 缺乏陰離子表面，限制了唾液陽離子抗菌劑在義齒表面的黏附。通過不同距離不同方向提供電子，接受電子而產(chǎn)生吸引力或排斥力，從而影響細菌微生物在修復體上的附著。有學者[14]將甲基丙烯酸甲酯（methylmethacrylate，MMA）和甲基丙烯酸（methacrylic acid，MA）的混合物作為單體聚合，發(fā)現(xiàn)PMMA 表面上陰離子電荷的增加導致了白色念珠菌黏附量的降低。當聚合物中MA 含量增加至10%以上時，白色念珠菌的黏附力降低的最明顯，但對聚合物橫向撓度、抗彎強度有損害趨勢。聚合物生物材料表面特性的改性是減少白色念珠菌對PMMA 表面黏附的有效方法。

（4）各種涂層：越來越多的研究表明，防護涂層對降低義齒表面白色念珠菌的黏附是一種有效手段。AlBin-Ameer 等[15]研究了防護涂層對義齒表面粗糙度和白色念珠菌對PMMA 義齒基托黏附的影響，結果顯示熱凝丙烯酸樹脂的納米涂層明顯降低了義齒基托的表面粗糙度，而納米二氧化硅涂層卻未見明顯影響。對于自凝丙烯酸樹脂，納米涂層和納米二氧化硅涂層均使表面粗糙度顯著降低。與對照組相比，自凝和熱凝丙烯酸樹脂基托材料的納米涂層和納米二氧化硅涂層均顯著降低了粗糙度和白色念珠菌的附著力。

Leonardo 等[16]研究發(fā)現(xiàn)聚丙烯酸（polyacrylic acid，PAA）和聚衣康酸（polyitaconic acid，PIA）的2 種光聚合涂層對PMMA 義齒基托進行表面改性，使白色念珠菌生物膜的黏附率降低了90%，這種黏附力的降低可能主要歸因于涂層有效增加了義齒表面的親水性和酸性。Hirasaw 等[17]證實了含磺基甜菜堿甲基丙烯酰胺涂層的義齒基托樹脂可以增強義齒基托樹脂表面的親水性，降低白色念珠菌的初始黏附力。

2.填料

（1）納米金屬材料：納米銀（Nano Silver）是納米級粒徑的金屬銀單質(zhì)，具有抗真菌活性，并能抑制白色念珠菌等生物膜的形成，且不會產(chǎn)生耐藥性。LiZ等[18]研究發(fā)現(xiàn)含有高濃度（5%以上）納米銀的義齒基托樹脂，能有效抑制白色念珠菌的黏附和生物膜的形成。且Israa 等[19]研究表明，在熱固化PMMA 樹脂聚合物中加入納米銀顆粒（silver nanoparticles，AgNPs），其力學性能會有顯著提升；加入大尺寸AgNPs，則其彎曲強度會有所增加。

Mousavi 等[20]將ZnO-Ag 納米顆粒加入到組織調(diào)理劑（tissue conditioners，TC）中發(fā)現(xiàn)可以抑制白色念珠菌的黏附和增殖能力。Takamiya 等[21]的研究旨在評估含有銀納米粒子的丙烯酸樹脂對白色念珠菌生物膜生長的抗菌作用及該材料的抗彎強度。結果表明，0.05%和0.5%的銀納米粒子摻入丙烯酸樹脂中可有效減少白色念珠菌的黏附，且不會影響樹脂的彎曲強度，可以被認為是有生物相容性的。

（2）碳基材料：碳基材料在碳基納米材料基礎上逐漸發(fā)展，其中以納米金剛石、氧化石墨烯等為主要代表。納米金剛石（Nano Diamonds，NDs）是目前受到廣泛關注的碳基納米顆粒，通常被認為與多種真核細胞具有生物相容性。在PMMA 基托材料中加入NDs 后降低了表面粗糙度，因此有效地減少了白色念珠菌的黏附并可以預防義齒性口炎的發(fā)生[22]。為了避免微生物的增殖黏附，義齒基托的粗糙度一般需達到0.2 μm，因此添加入了NDs 的樹脂基托其表面粗糙度有了明顯下降。Wehling 等[23]則認為NDs的抗菌活性可能與部分氧化和表面帶負電有關，特別是含有酸酐基團的表面，且研究發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)通過覆蓋這些表面基團來控制NDs 的殺菌特性，因此NDs 具有良好的生物相容性。

有學者[24]發(fā)現(xiàn)摻入PMMA 中的納米氧化石墨烯（nGO）能降低白色念珠菌對PMMA 的黏附，并且可持續(xù)28 天。nGO 具有羥基和羧基等親水性基團，能夠在PMMA 表面形成水合層，防止微生物黏附。摻入0.5%的nGO 可提高義齒基托樹脂樣品的撓曲強度，而摻入大于0.5%的nGO 會增加其表面硬度。

（3）表面預反應玻璃離子：表面預反應玻璃離子（surface pre-reacted glass-ionomer，S-PRG）是一種利用PRG 技術生產(chǎn)的生物活性填料。Tsutsumi 等[25]研究發(fā)現(xiàn)S-PRG 填料的加入雖然略微增加了義齒基托樹脂的表面粗糙度，但它降低了白色念珠菌的附著力。因此，S-PRG 填料有可能減少白色念珠菌對義齒基托樹脂的黏附。Takakusaki 等[26]研究了在組織調(diào)理劑中加入S-PRG 填料對白色念珠菌黏附的影響。結果表明，添加至少10wt% S-PRG 填料可以減少白色念珠菌對TC 表面的黏附；此外，研究還證實了六種離子（Na+，Sr2+，SiO3+，Al3+，BO33-和F-）從S-PRG 填料中釋放出來，這些離子可以有效抑制念珠菌在TC 表面的黏附。然而，填料的最佳用量取決于填料摻入對TC 機械和表面特性的影響。

總之，不同材料以及改性或添加填料后的抗黏附性能仍有待深入研究，相信隨著材料學不斷發(fā)展，修復材料在抗白色念珠菌黏附性能上將更加卓越。