盧成輝，顧遠(yuǎn)平

(桂林醫(yī)學(xué)院附屬口腔醫(yī)院/口腔醫(yī)學(xué)院，廣西 桂林 541004)

齲病是導(dǎo)致牙體缺損最常見的牙體疾病之一，而修復(fù)牙體缺損最常用的材料主要是復(fù)合樹脂。與銀汞合金相比，復(fù)合樹脂具有色澤與牙體組織相近、固位性能良好和高生物安全性等優(yōu)點，現(xiàn)已成為臨床上應(yīng)用最廣泛的牙體缺損修復(fù)材料之一。復(fù)合樹脂也存在一些不足，臨床上現(xiàn)階段使用的復(fù)合樹脂幾乎沒有抗菌成分，細(xì)菌黏附聚集在修復(fù)材料及周圍牙體組織后，易導(dǎo)致邊緣繼發(fā)齲的發(fā)生，繼發(fā)齲的發(fā)生是影響修復(fù)體壽命甚至導(dǎo)致樹脂修復(fù)失敗的重要原因。為此，許多研究致力于研發(fā)具有良好抗菌性能的新型納米復(fù)合樹脂，以期為延長修復(fù)體壽命、提升成功率提供依據(jù)。

1 復(fù)合樹脂中納米填料的作用

復(fù)合樹脂主要由有機(jī)樹脂基質(zhì)、無機(jī)填料和引發(fā)體系、稀釋劑、偶聯(lián)劑、著色劑等組成。有機(jī)樹脂基質(zhì)，如Bis-GMA、TEGDMA、UDMA和HEMA等，主要賦予樹脂材料可塑性和固化特性，并使樹脂成形且具有一定強(qiáng)度。引發(fā)體系、稀釋劑、偶聯(lián)劑及著色劑等，則主要起輔助加成聚合反應(yīng)、賦予材料仿真的色澤等作用。無機(jī)填料在復(fù)合樹脂組分中占據(jù)重要地位(70 wt.%～80 wt.%)，主要作為分散相和增強(qiáng)組分，其粒徑對樹脂的性能也起著關(guān)鍵作用。納米填料是指結(jié)構(gòu)單元尺寸為0.1～100 nm的超細(xì)顆粒，與傳統(tǒng)無機(jī)填料相比，其尺寸小、比表面積大，吸附能力強(qiáng)且化學(xué)性質(zhì)活潑，可與有機(jī)單體充分結(jié)合，若將其添加到樹脂基質(zhì)中達(dá)到納米水平分散，制成的復(fù)合樹脂的綜合性能將大為提升。其中，主要以提升復(fù)合樹脂生物化學(xué)性能為主，如抗菌防齲性能、釋氟再礦化性能。具有釋氟再礦化性能的納米填料有：納米銀(AgNPS)、納米氧化鋅(Nano-ZnO)、納米氧化鎂(Nano-MgO)、季銨鹽如甲基丙烯酰氧十二烷基溴吡啶(MDPB)、季銨鹽聚乙烯亞胺(QAS-PEI)、季銨二甲基丙烯酸(QADM)、納米氟化鈣(NCaF2)、納米磷酸鈣(NACP)、納米生物活性玻璃(BGN)等，以上填料主要賦予復(fù)合樹脂抑制菌斑生物膜形成及細(xì)菌代謝、調(diào)節(jié)脫礦及再礦化平衡等作用。

2 生物化學(xué)性能

2.1 抗菌防齲性能

為賦予樹脂良好的抗菌防齲性能，國內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了大量研究，如直接對樹脂基質(zhì)進(jìn)行抗菌改性，共混有機(jī)、無機(jī)類抗菌成分，或在樹脂基質(zhì)結(jié)構(gòu)上鍵合抗菌官能團(tuán)，或摻雜、負(fù)載或接枝抗菌成分，直接或間接改善樹脂抗菌性能。隨著納米技術(shù)的進(jìn)展，納米顆粒的小尺寸效應(yīng)和界面效應(yīng)使得抗菌離子得以高水平釋放，進(jìn)一步提升抗菌性能。

2.1.1 納米銀(AgNPS) AgNPS具有廣譜抗菌性、高效殺菌性，少量即可產(chǎn)生強(qiáng)抗菌性，能對變形鏈球菌生物膜產(chǎn)生明顯的抑制效果，而與MDBP聯(lián)用在較少添加量的情況下即能有效抑菌；與抗生素聯(lián)用具有優(yōu)異的協(xié)同抗革蘭陰性菌性能；與雙甲基丙烯酸酯季銨鹽單體聯(lián)用的抗菌體系優(yōu)于其單一抗菌體系[1]；與TiO2聯(lián)合亦可減少復(fù)合樹脂表面變形鏈球菌生物膜的形成[2]。許多研究已經(jīng)證實，AgNPS對革蘭陰性菌具有良好的抗菌作用，尤其是直徑1～10 nm的AgNPS具有直接接觸殺菌作用[3]。0～0.175 wt.%的AgNPS改性復(fù)合樹脂可顯著降低生物膜生長及代謝活性，且抗菌作用隨著AgNPS質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而增強(qiáng)；在0～0.088 wt.%時，復(fù)合樹脂的撓曲強(qiáng)度和彈性模量與商品化復(fù)合樹脂相比無明顯差異；0.042 wt.%的AgNPS既可保持其抗菌性能，亦可獲得良好的機(jī)械強(qiáng)度及美學(xué)性能；但其達(dá)到0.175 wt.%時，復(fù)合樹脂的撓曲強(qiáng)度出現(xiàn)了顯著降低情況[4]。因此，賦予樹脂抗菌活性且不影響甚至提升其機(jī)械性能是研究重點，于是研究人員嘗試通過制備載銀抗菌填料以達(dá)到這一目的，如：納米載銀SiO2、納米載銀羥基磷灰石、納米載銀ZrO2、載銀納米金剛石(Ag/QNDs)、載銀埃洛石納米管(HNT/Ag)[5]等，適量共混可在改善復(fù)合樹脂機(jī)械性能的同時保留高效的抗菌活性。

2.1.2 納米氧化鋅(Nano-ZnO) Nano-ZnO抗菌譜亦廣，可通過釋放Zn2+、活性氧等或基于納米顆粒的量子尺寸效應(yīng)發(fā)揮抗菌功效。相比于微米氧化鋅，其具有更高的表面勢能，可釋放出更多的Zn2+抗菌，或可激活光催化抗菌機(jī)制，產(chǎn)生大量自由基殺菌，隨著質(zhì)量分?jǐn)?shù)(1 wt.%～ 5 wt.%)增加，變形鏈球菌數(shù)顯著減少，但24 h后無抗微生物作用的表達(dá)[6]。為延長Nano-ZnO的抗菌作用時間，梁蓓蕾等[7-8]研究Nano-ZnO(1 wt.%，5 wt.%，10 wt.%)中的Zn2+釋放規(guī)律及浸泡1個月后的抗菌活性，發(fā)現(xiàn)10 wt.%的Nano-ZnO改性樹脂可在一定時間內(nèi)保持較高的Zn2+釋放水平，從而發(fā)揮長效性抗菌作用，且添加量不超過10 wt.%不會對復(fù)合樹脂的機(jī)械性能造成負(fù)面影響。也有研究顯示，將AgNPS、Nano-Cu、Nano-Ti和Nano-ZnO等納米顆粒共混添加至復(fù)合樹脂中，發(fā)現(xiàn)其對口腔常見細(xì)菌(如變形鏈球菌、乳酸桿菌)有一定的抗菌效果，且隨著納米顆粒表面積/體積比的增加，抗菌性逐漸增強(qiáng)[9]。

2.1.3 納米氧化鎂(Nano-MgO) Nano-MgO被認(rèn)為是一種安全無毒的抗菌劑[10]，主要依賴粒子表面氧空位及缺陷的存在導(dǎo)致脂質(zhì)氧化和活性氧生成而發(fā)揮抗菌作用。其抗菌譜廣，對革蘭氏陽性及陰性菌均有較強(qiáng)的抗菌作用，尤其對變形鏈球菌具有強(qiáng)抗菌作用。隨著Nano-MgO抗菌成分的增加，樹脂的抗菌性能逐漸增強(qiáng)。當(dāng)Nano-MgO含量超過6 wt.%時可降低樹脂表面的潤濕性，40 mass%時抗菌率高達(dá)99.13%，8 wt.%時具有最強(qiáng)的抗菌作用抗菌率可達(dá)99.4%[11]。Nano-MgO的加入賦予了樹脂基復(fù)合材料良好的抗菌性能和耐磨性，但維氏硬度略低，且隨著Nano-MgO含量的增加，抗壓強(qiáng)度呈下降趨勢。

2.1.4 季銨鹽 季銨鹽是一種高活性陽離子劑，具有廣譜抗菌性，對真菌、病毒亦有一定的抑制作用，尤其是對變形鏈球菌。Imazato等[12]首次合成MDPB，此后多種不同結(jié)構(gòu)的可聚合季銨鹽抗菌劑相繼出現(xiàn)，如QAS-PEI、QADM等。有研究顯示[10]，將10 wt.%～20 wt.%MDPB加入復(fù)合樹脂后，發(fā)現(xiàn)其能有效抑制變形鏈球菌的附著和生長，浸泡處理90 d后樹脂仍保持良好的抗菌性能。另有研究表明，2.83 wt.%MDPB加入樹脂可抑制齲損的進(jìn)展，并與黏結(jié)劑是否含MDPB無關(guān)[13]。此后，Beyth等[14]又在復(fù)合樹脂中加入1 wt.%PEI，發(fā)現(xiàn)PEI可賦予樹脂對變形鏈球菌和牙菌斑生物膜顯著的抑制作用，同時PEI能穩(wěn)定存在于復(fù)合樹脂中發(fā)揮長效抑菌作用，且1 wt.%PEI不會顯著降低復(fù)合樹脂的機(jī)械性能。另外，Bryth等還制備了的QAS-PEI，并證實1 wt.%QAS-PEI便能有效抑制變形鏈球菌菌斑生物膜的形成，且1個月的老化處理，仍未檢測到抗菌組分的析出，同時亦保持了材料原有的機(jī)械性能和抗菌活性。而Yudovin等[15]則在復(fù)合樹脂中加入1 wt.%QAS-PEI，3個月的老化處理后其抗菌活性同樣存在，且聚乙烯亞胺烴基鏈長對抗菌作用有著重要影響。另有研究顯示，1.0 wt.%季銨鹽包裹AgBr納米復(fù)合物改性樹脂基質(zhì)在體外對變形鏈球菌具有持續(xù)、穩(wěn)定、長效的抗菌活性，老化處理前后均表現(xiàn)出良好的抗菌活性，且對材料的撓曲強(qiáng)度及維氏顯微硬度無顯著影響[16]。此外，季銨鹽與其他納米增強(qiáng)分子、抗菌分子或功能單體的共混亦是研究熱點之一。吳峻嶺等[17-18]將長鏈烷基季銨鹽與納米SiO2共混，培養(yǎng)法定性檢測結(jié)果證實其可有效實現(xiàn)抗菌防齲目的，且大鼠動物實驗證實其具有明顯的抗菌防齲功能。另有研究表明，將AgNPS和季銨鹽分別與抗黏附單體MPC聯(lián)合后發(fā)現(xiàn)，經(jīng)抗黏附和抗菌改性的復(fù)合樹脂面黏附的細(xì)菌菌落數(shù)大幅下降，但添加MPC對樹脂的抗菌性能無提高作用[19]。

2.2 釋氟與再礦化性能

氟化物(如CaF2)現(xiàn)被廣泛應(yīng)用于齲病防治中，因其可在抑制牙體硬組織脫礦的同時促進(jìn)再礦化，還可抑制菌斑微生物的生長與代謝，相比傳統(tǒng)氟化物，納米氟化鈣(NCaF2)在保持材料良好生物學(xué)性能和氟釋放濃度長效性具有突出特色。Melo等[21]將AgNPS、QADM和鈣化劑(NCaF2)共混至復(fù)合樹脂中，發(fā)現(xiàn)通過AgNPS、季銨鹽殺菌及鈣化劑促進(jìn)再礦化，三者協(xié)同發(fā)揮作用可抑制菌斑生物膜的形成。Weir等[22]將NCaF2加入復(fù)合樹脂中，發(fā)現(xiàn)其可通過釋放F-發(fā)揮防齲作用，從而抑制繼發(fā)齲的發(fā)生。另外，其還具有較高的撓曲強(qiáng)度，熱循環(huán)后撓曲強(qiáng)度將近樹脂改良型玻璃離子的5倍，老化處理2年后撓曲強(qiáng)度仍高3～6倍，但其美學(xué)性能仍有待改進(jìn)。

3 總結(jié)和展望

大量的基礎(chǔ)研究表明，應(yīng)用不同的納米填料或共混納米填料改性復(fù)合樹脂被證實可在一定程度上抑制菌斑生物膜形成和調(diào)節(jié)脫礦及再礦化平衡等。但同時也存在一些不足尚需解決：①納米填料的團(tuán)聚現(xiàn)象，以及獲得抗菌性能的同時是否同樣具有滿意的機(jī)械力學(xué)性能；②抗菌改性復(fù)合樹脂可獲得短期抗菌性能，但僅維持幾個月后抗菌效能便顯著降低，其長效抗菌能力尚有待于進(jìn)一步提高；③納米填料改性復(fù)合樹脂的細(xì)胞毒性和納米粒子溢出問題仍有待進(jìn)一步研究，以確保其具有與人體良好的生物相容性與生物安全性；④許多研究仍處于基礎(chǔ)研究階段，需進(jìn)一步開展臨床研究。