義齒軟襯材料抗菌改性的研究進(jìn)展

朱炳震，李碧榕，蘇屹坤，伍韓雪，王景云

義齒軟襯材料常用于可摘局部義齒和全口義齒修復(fù)，它作為硬質(zhì)樹脂基托和口腔支持組織之間的彈性緩沖，可以緩解創(chuàng)傷、炎癥引起的疼痛，幫助咬合力更均勻地分布在口腔組織上，提高義齒的固位力，從而顯著改善老年患者的語言、咀嚼功能和使用舒適度[1-4]。然而，由于軟襯材料粗糙多孔的表面結(jié)構(gòu)和不穩(wěn)定的理化性能，它較硬質(zhì)樹脂基托更容易受到微生物的侵襲和定植，尤其是機(jī)會致病菌白念珠菌(C.albicans)，甚至成為微生物的潛在儲存庫[2,5]。這往往導(dǎo)致了口腔組織持續(xù)、反復(fù)的真菌感染，最終引起義齒性口炎。此外，還可能導(dǎo)致細(xì)菌性心內(nèi)膜炎、口咽部感染等嚴(yán)重全身性疾病[6]。

義齒軟襯表面的生物膜是一種以白念珠菌為主，其他細(xì)菌協(xié)同作用構(gòu)成的可以抵御化學(xué)消毒、抗生素以及免疫細(xì)胞的復(fù)雜3D結(jié)構(gòu)[1,7-8]。因此，如何提高義齒軟襯的抗菌性能成為亟待解決的問題。學(xué)者們采取了許多措施對軟襯材料進(jìn)行抗菌改性，包括添加抗菌填料(如傳統(tǒng)抗菌藥物、天然提取物、無機(jī)金屬抗菌劑)，光動力抗菌化療，低溫等離子體表面處理等以期研發(fā)出一款具有優(yōu)秀抗菌性能的義齒軟襯材料。

本文結(jié)合近年來發(fā)表的文獻(xiàn)，就目前義齒軟襯材料抗菌改性的方法、抗菌機(jī)制以及對材料理化性能的影響展開綜述。

1 傳統(tǒng)抗菌藥物

傳統(tǒng)抗菌藥物主要指抗真菌藥物、表面活性劑等。大量學(xué)者研究表明，將這些藥物與義齒軟襯材料聯(lián)用可作為義齒性口炎的替代療法或日常治療程序[2,9-10]。它具有不依賴患者依從性、藥物濃度穩(wěn)定、全身反應(yīng)小、保護(hù)感染創(chuàng)面、提高患者舒適度等優(yōu)勢，同時能夠破壞黏膜-義齒的再感染循環(huán)，抑制義齒表面生物膜的堆積，從而減少義齒性口炎的發(fā)生發(fā)展[11-12]。

1.1 抗真菌藥物

常用的抗真菌藥物有制霉菌素(多烯類)、酮康唑、咪康唑、伊曲康唑(唑類)等。這些抗真菌藥物可以作用于真菌的細(xì)胞膜，阻礙細(xì)胞膜的合成、改變細(xì)胞膜的通透性、降低細(xì)胞膜的穩(wěn)定性，最終使細(xì)胞破裂死亡[13]。Bueno等[13]測定了幾種抗真菌藥物對白念珠菌的最小抑菌濃度：制霉菌素(nystatin，Ny)0.032 g/mL、酮康唑(ketoconazole，Ke)0.128 g/mL、咪康唑(miconazole，Mc)0.256 g/mL、伊曲康唑(itraconazole，It)0.256 g/mL。將抗真菌藥物加入軟襯材料中，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在14 d內(nèi)，藥物的添加改變了軟襯的表面形貌(呈現(xiàn)多孔和不規(guī)則的表面)[2]，但并不影響材料的硬度[12]；Ny與Ke對材料的拉伸強(qiáng)度[14]、孔隙率[15]無不良影響；Ny對材料的表面粗糙度[12]無不良影響，這與Snchez-Aliaga等的研究結(jié)果不一致：Ny增大了材料的表面粗糙度；Ny釋放符合先快后慢的雙指數(shù)動力學(xué)[2]。雖然加入抗真菌藥物在抑制軟襯表面白念珠菌生物膜生成的同時對材料性能造成了不同程度的負(fù)面影響，但學(xué)者們認(rèn)為載藥材料仍能滿足臨床使用的要求[12,14-15]。Ny得益于最低的最小抑菌濃度、較低的負(fù)面影響以及穩(wěn)定的藥物釋放水平，被認(rèn)為是相對理想的抗真菌添加劑。

1.2 表面活性劑

1.2.1 醋酸氯己定(chlorhexidine diacetate，CHX) CHX作為一類陽離子表面活性劑，被廣泛用作口腔消毒劑以及義齒消毒措施。已經(jīng)證明，這種外用制劑對多種口腔微生物具有抗菌活性，包括義齒上發(fā)現(xiàn)的最常見的機(jī)會性病原體——白念珠菌[16]。與其他抗真菌藥物(如氟康唑)相比，加入到義齒材料中的CHX在抑制白念珠菌生物膜形成方面具有更高的潛力[17]。

Albrecht等[17]報道了在24 h內(nèi)，1%CHX對軟襯與基托樹脂的粘接強(qiáng)度造成了負(fù)面影響。Neppelenbroek等將對白念珠菌最小抑菌濃度的CHX加入軟襯中，結(jié)果顯示：在14 d內(nèi)，CHX改變了軟襯的表面形態(tài)[2]，增大了表面粗糙度[2,12]和材料孔隙率[15]，但對材料硬度[12]、拉伸強(qiáng)度[14]無不良影響，且CHX的釋放量大于Ny[2]。Maluf等[10]在長達(dá)28 d的研究中，發(fā)現(xiàn)2%CHX的加入對材料的結(jié)晶度、硬度沒有顯著影響。在pH變化、溫度變化、咬合負(fù)載等臨床相關(guān)條件下，CHX對軟襯材料的影響需要進(jìn)一步研究探討。

盡管加入CHX對軟襯材料的理化性能有微小的改變，但在短期內(nèi)，這些改變不會妨礙材料的臨床使用，考慮到CHX具有廣譜抗菌性、較低的最小抑菌濃度及長效穩(wěn)定的藥物釋放水平[2,10,15]，CHX被認(rèn)為是比傳統(tǒng)抗真菌劑更具優(yōu)勢的抗菌添加物。

1.2.2 苯扎氯銨(benzalkonium chloride，BAC) BAC是一類廣譜抗菌劑和陽離子表面活性劑。一方面，BAC對白念珠菌和變形鏈球菌等義齒性口炎主要致病菌具有高效抗菌作用；另一方面，其作為一種表面活性劑可以顯著降低義齒軟襯的表面自由能，有利于減少微生物在義齒表面的附著[18]。此外，作為一種相轉(zhuǎn)移催化劑，它可以很容易地混合到各種口腔材料的配方中，對機(jī)械性能幾乎沒有不良影響[19]。Altinci等[9]的研究表明，2%BAC改性的義齒軟襯可顯著降低白念珠菌和變形鏈球菌的活性，在經(jīng)過7 d的蒸餾水浸泡后仍保持抗菌能力，且對軟襯材料的機(jī)械強(qiáng)度無不利影響。但是動態(tài)機(jī)械強(qiáng)度、與義齒基托的粘接強(qiáng)度、美觀性、抗變色性等其他物理性能尚待進(jìn)一步測試。

2 天然提取物

為了避免抗真菌藥物的耐藥性、潛在毒性以及令人不快的氣味[20-21]，學(xué)者們一直在尋找沒有或較小副作用的天然抗菌藥物。

2.1 植物提取物

具有抗菌、抗炎功效的植物很早就作為自然療法藥物被應(yīng)用于各類傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)中。來自植物各部分的提取物含有多種復(fù)雜的生物活性成分，是天然抗菌藥物和藥用化學(xué)提取物的重要來源[20,22]。

Muttagi等[20]將兩種草藥(驅(qū)蟲斑鳩菊和圣羅勒)的種子油加入軟襯中獲得了持續(xù)7 d以上的抗真菌活性，同時顯著降低了軟襯的表面粗糙度、改善了潤濕性、降低了葡萄糖的吸附和吸收。

Baygar等[23]測定了香芹酚的藥敏結(jié)果，并將香芹酚與軟襯材料復(fù)配構(gòu)建了抗菌義齒軟襯，揭示了其對枯草芽孢桿菌、白念珠菌和血鏈球菌強(qiáng)大的抑制能力，在72 h內(nèi)材料對白念珠菌生物膜的抑制率達(dá)到了98.03%。

據(jù)報道，葡萄籽提取物(grape seed extract，GSE)富含天然多酚化合物——原花青素。原花青素是黃烷醇(兒茶素)的單體、低聚物和高聚物的組合，被廣泛用作天然抗氧化劑和自由基清除劑，已被證實(shí)在多數(shù)臨床情況下使用是安全的[24]。Aref[22]評估了GSE改性軟襯材料的表面粗糙度、與義齒基托的粘結(jié)強(qiáng)度以及抗真菌活性，證實(shí)了10%GSE改性軟襯的粘接強(qiáng)度和抗真菌活性均顯著提高，且不影響其表面粗糙度。

2.2 動物提取物

殼聚糖(chitosan，CS)是甲殼素(chitin)在堿性條件下部分脫乙?；蟮玫降木€性生物聚合物，具有生物降解性、生物相容性、抗菌、可循環(huán)再生等性質(zhì)，在自然界中儲量豐富，是天然多糖中唯一的堿性多糖[25]。CS及其衍生物抗菌活性的主要作用方式是CS與細(xì)胞壁的陰離子成分之間的靜電相互作用，這取決于其脫乙酰度(degree of deacetylation，DDA)，分子質(zhì)量(molecular weight，MW)及微生物的種類：提高DDA可以提高其抗真菌和抗細(xì)菌活性；MW對部分種類的微生物有影響，其中低分子質(zhì)量(16 ～190 ku)CS具有最強(qiáng)的抗菌活性[25-26]?；贑S及其衍生物的上述特性，學(xué)者們認(rèn)為它是開發(fā)抗菌義齒材料的潛在選擇。

Herla等[21]將2種CS衍生物(CS-G和CS-HCl)以不同濃度加入兩種軟襯材料中，評估了CS改性材料邵氏硬度和表面粗糙度的變化。結(jié)果顯示，在30 d內(nèi)，CS衍生物的加入降低了丙烯酸軟襯的硬度，增大了硅橡膠軟襯的硬度，但仍符合ISO的臨床使用標(biāo)準(zhǔn)。然而其對2種材料的表面粗糙度造成了不利的影響[21]。其他物理性能如吸附性、溶解性、粘接強(qiáng)度、潤濕性、抗變色能力等以及重要的抗菌/抗真菌活性有待進(jìn)一步研究。

3 無機(jī)金屬抗菌劑

無機(jī)金屬抗菌劑是利用銀、銅、鋅、鈦等金屬及其離子的殺菌或抑菌能力制備的一類抗菌劑，因其抗菌譜廣、穩(wěn)定持久、耐高溫、無耐藥性及生物相容性好等優(yōu)點(diǎn)被迅速應(yīng)用于口腔領(lǐng)域[27]。其抗菌機(jī)制為：①破壞微生物的細(xì)胞壁附著，破壞細(xì)胞膜，導(dǎo)致膜成分滲漏[7]；②·OH自由基、1O2單線態(tài)氧引起的氧化壓力[28]；③抑制呼吸酶，導(dǎo)致活性氧(reactive oxygen species，ROS)的積累并破壞線粒體[27]；④與含巰基的蛋白質(zhì)和含磷的分子(如DNA)相互作用，導(dǎo)致蛋白變形、DNA凝聚[29]。金屬離子與細(xì)菌直接接觸發(fā)揮作用，細(xì)菌死亡后，金屬離子得到釋放并作用于鄰近菌體[27]。

Deng等[1]采取原位合成的方法制備了在軟襯材料中均勻分布的納米銀粒子(silver nanoparticles，AgNPs)，平均直徑為4.7～5.3 nm，證實(shí)了0.3%的AgNPs通過與念珠菌的直接接觸在14 d內(nèi)發(fā)揮了穩(wěn)定的抗真菌效果(75%±3%)，并對材料的化學(xué)聚合反應(yīng)沒有顯著影響。Kreve等[30]研究發(fā)現(xiàn)：在軟襯中滲入5%以上的納米結(jié)構(gòu)釩酸銀(AgVO3)使材料獲得了對糞腸球菌、銅綠假單胞菌以及白念珠菌的抗菌作用，10%AgVO3可以提高軟襯與基托樹脂的粘接強(qiáng)度，且各濃度對材料的硬度和表面粗糙度均無不良影響。Jabońska-Stencel等[3]將納米載銀磷酸鋯(silver sodium hydrogen zirconium phosphate，SSHZP)作為抗菌填料引入軟襯材料中考察其抗菌性能和物理、機(jī)械性能的改變。結(jié)果顯示：抗菌性能具有濃度依賴性，填料濃度的增加會導(dǎo)致材料硬度、吸水性和溶解性的增加，當(dāng)填料質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%～10%時，抗菌效果與其他性能達(dá)到了良好的平衡。學(xué)者們認(rèn)為SSHZP的獨(dú)特優(yōu)勢在于與其他納米銀顆粒相比，它是白色的，不會因?yàn)榻饘偌{米粒子的等離子體激元效應(yīng)而導(dǎo)致改性材料變暗[31]。此外，Ansarifard等[7]還探討了CuO納米粒子改性軟襯材料的抗生物膜性能，500 μg/mL質(zhì)量濃度的納米CuO實(shí)驗(yàn)組顯示出對白念珠菌、遠(yuǎn)緣鏈球菌和唾液鏈球菌顯著的抑制能力。

上述這些研究證實(shí)了在軟襯材料中合成AgNPs、添加AgVO3、SSHZP、CuO等納米金屬抗菌填料能夠顯著降低口腔病原菌，尤其是白念珠菌的定植和生物膜形成，并且對材料的其他物理機(jī)械性能影響較小甚至有所增益。因此，無機(jī)金屬抗菌劑在軟襯材料的抗菌改性和預(yù)防、治療義齒性口炎等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。進(jìn)一步研究應(yīng)聚焦于復(fù)合材料中金屬離子的釋放、抗菌效果的持久性以及細(xì)胞毒性等方面[1,7]。

4 其 他

4.1 光動力抗菌化療(photodynamic antimicrobial chemotherapy，PACT)

針對引起義齒性口炎的白念珠菌固有和獲得性的耐藥性，學(xué)者們已經(jīng)開發(fā)出一種有效的治療策略——PACT。PACT包括光敏劑、氧分子和特定波長的激光，這些結(jié)合產(chǎn)生劇毒且致命的ROS，持續(xù)氧化、消除包括白念珠菌在內(nèi)各種微生物[32]。Al-Kheraif等[33]成功合成了負(fù)載光敏劑亞甲基藍(lán)(methylene blue，MB)的聚-L-羥基乙酸(poly-L-glycolic acid，PLGA)納米顆?！狿LGA-MB，構(gòu)建了無毒性、生物相容性、生物降解性、高載藥量、抗耐藥性的藥物傳遞系統(tǒng)。據(jù)報道，PLGA-MB對聚甲基丙烯酸甲酯基軟襯材料中的白念珠菌具有良好的體外PACT靶向治療作用，PLGA和MB的協(xié)同作用增強(qiáng)了材料的抗真菌活性[33]。然而，PLGA-MB在口腔動態(tài)環(huán)境中釋放表現(xiàn)以及長期抗菌能力需要進(jìn)一步的研究驗(yàn)證。

結(jié)合上述研究，可以認(rèn)為納米載藥顆粒是納米生物技術(shù)和光動力療法的重要工具，為新型抗菌材料的制備和改善軟襯材料的藥物釋放提供了新的思路。

4.2 低溫等離子體(non-thermal plasma，NTP)

NTP處理是一項在保持固體材料本身性質(zhì)不變的同時改變其表面性質(zhì)的技術(shù)。根據(jù)不同的處理環(huán)境和參數(shù)，NTP可以促進(jìn)材料表面官能團(tuán)的加入或移除，以改變材料的物理化學(xué)特性，甚至在材料表面上沉積保護(hù)性薄膜[34]。已有報道稱，基于六氟化硫(sulfur hexafluoride，SF6)的NTP可以使材料表面氟化，基于六甲基二硅氧烷(hexamethyldisiloxane，HMDSO)的NTP可以在材料表面沉積有機(jī)硅薄膜[35]。這些措施可以提高材料表面疏水性能，防止微生物定植造成的表面劣化[35]。Nagay等[36]對軟襯材料進(jìn)行了NTP(SF6)和NTP(HMDSO)處理，證實(shí)了NTP(HMDSO)處理改性軟襯材料具有穩(wěn)定的理化性能和抑制白念珠菌生物膜的作用，同時不影響其他正常共生菌如口腔鏈球菌。在口腔動態(tài)條件(如唾液稀釋、咬合負(fù)載、復(fù)合生物膜)下測試NTP處理對軟襯的影響將是下一步重點(diǎn)研究方向。

可以看出，即使在復(fù)雜的口腔環(huán)境中，合適的NTP處理也可以幫助延長材料使用壽命并減少白念珠菌的定植，具有控制義齒性口炎和提高軟襯材料穩(wěn)定性的潛力[36]。

5 總結(jié)與展望

綜上所述，大量學(xué)者們通過添加抗菌填料(如傳統(tǒng)抗菌藥物、天然提取物、無機(jī)金屬抗菌劑)、光動力抗菌化療、低溫等離子體表面處理等方法對義齒軟襯材料進(jìn)行抗菌改性，以減少義齒性口炎相關(guān)病原菌的黏附、定植，預(yù)防、控制和治療義齒性口炎?？咕男攒浺r材料通常具有良好的抑菌性能，但其理化性質(zhì)的變化、藥物釋放動力學(xué)、長效抗菌性能以及動態(tài)環(huán)境下的表現(xiàn)是否能滿足臨床使用的需求，需要進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)研究證實(shí)。目前實(shí)驗(yàn)階段中，尚沒有改性材料能達(dá)到抗菌性能和其他理化性能的完美平衡，今后仍需要更多的研究來探索一種理想的抗菌改性措施。