牙周病是口腔中最常见的细菌感染性疾病之一，始动因子是牙菌斑。传统的治疗方法主要是机械疗法即龈下刮治术和根面平整术（scaling and root planning，SRP），通过去除龈上和龈下的含有菌斑的牙石来控制疾病的发展，但是由于牙体解剖结构的限制，此方法可能对牙石清除得不彻底。
近年来有学者研究了光动力疗法（photo dynamic therapy，PDT）对牙周致病菌的杀灭效果，并获得了比较理想的结果，这表明PDT可用于口腔感染疾病的治疗，尤其是对牙周炎的治疗。随着对PDT的研究越来越多，其在治疗细菌感染性疾病领域的应用也越来越引起人们的关注。
1.光动力疗法的原理
近年来有研究发现，PDT可以减少耐药菌的产生，成为抗生素的替代疗法，但其确切的作用机制仍是一个正在研究的课题，但是激光激活光敏剂（photo sensitizer，PS）后与其他分子作用产生自由基是现阶段比较被认可的机制。下文就PDT原理及作用机制简要概述。
1.1PDT的杀菌原理
PDT的组成包括3个元素：光、PS以及氧。PDT是光活化PS分子之间的光化学反应。其中采用的光源通常在可见光范围内；PS包括内源性和外源性的光敏物质，外源性的光敏剂包括金丝桃素、亚甲基蓝、玫瑰红、血卟啉类及其衍生物以及最新的光敏剂华卟啉钠等，生物体自身存在起光敏剂作用的物质称为内源性光敏物质，近几年在细菌菌体中也有发现；氧为氧分子。光敏剂在接受光的照射后产生活性氧（reactive oxygen species，ROS），直接诱导细胞器或细胞膜的损伤，通过活性氧在细胞特定部位的产生来杀灭细菌。
1.2PDT作用的机制
PDT确切的作用机制是正在研究的课题，但现阶段比较被大家认可的机制主要是分子效应理论，即激发光激发PS后形成自由基。具体的表现为当PS受到光激发后吸收能量，使PS处于不稳定的单重激发态或三重激发态即电子向更高的能量轨道转移，而这种不稳定状态通常是短暂的，PS可以通过将其能量转换成热能或荧光来返回基态，此过程包括Ⅰ和Ⅱ型反应。Ⅰ型反应为处于三重激发态的PS通过磷光或与其他分子发生反应，并将电子或质子转移形成自由基阴离子或阳离子，随后与氧反应生成超氧阴离子自由基；Ⅱ型反应为单重激发态的PS与基态氧3O2反应生成一种高活性氧即单线态氧（reactive oxygen species，ROS）。
单线态氧和超氧阴离子可以直接与生物分子如脂类、蛋白质和核酸发生反应产生细胞毒性作用。在Ⅰ型反应中形成的超氧阴离子在生物组织中一般没有损伤作用，但它可能参与过氧化氢的形成，当过氧化氢通过芬顿反应与超氧阴离子发生反应时，可以形成反应性羟基自由基，例如，与脂肪酸反应形成羟基化的产物，此产物是一个自由基，进而引发脂质发生连锁的过氧化反应，导致细胞膜的损伤，从而达到对肿瘤细胞或是细菌的损伤或是杀灭作用。
一般认为PDT过程中主要发生的是Ⅱ型反应，形成的ROS是导致细胞损伤的主要分子，主要作用为ROS与膜脂相互作用导致脂质发生过氧化反应，引起细胞膜破裂，ROS也可与氨基酸发生反应，从而损害重要蛋白质的功能，进而引起局部组织的破坏。由于ROS具有高活性和不稳定性，其寿命约为40ns，最大作用半径约为20nm（小于大多数细胞器的直径），对于未与PS接触的正常组织不会产生影响。
1.3PDT的特点
1.3.1细胞特异性
有研究表明，PS可以进入正常细胞和癌症细胞，但是由于癌症组织缺乏正常的淋巴管等排泄通道，使得PS在肿瘤组织内的代谢时间远远大于在正常组织中的代谢，这样就使PS在肿瘤组织中的聚集量高于在正常组织中，实现细胞的特异性。这也可以作为某些疾病诊断的方法。PS对细菌的吸附能力随着PS的发展有了很大提高，Jia等发现胆固醇能显著提高PS的疏水基团与革兰阴性和阳性菌表面的吸附能力，可以有效地灭活革兰阴性和阳性细菌。
1.3.2毒副作用低
PS在正常组织的聚集量远小于在肿瘤组织中，当相同剂量的光照射到组织上时，对正常组织的损伤作用小于对肿瘤组织，而且照射光局限在一定范围内，没有接受光照射的部分不会发生光化学反应，减少了对其他正常组织的损害。比较抗生素，PDT对细菌的杀伤不会产生耐药性，未来有可能成为抗生素的替代疗法。以上特点有利于PDT未来广泛应用于临床治疗，牙周病治疗成为近年来新兴的研究领域，以下将针对PDT对于牙周致病菌的杀灭作用进行描述。
2.PDT对牙周主要致病菌的作用
牙周炎传统的治疗主要是SRP，由于牙体解剖结构的限制，在深的牙周袋内仍可能有剩余的牙石，菌斑中的细菌重新定植于已治疗的部分，此外，使用抗生素疗法偶尔会产生耐药性细菌的不良反应。近些年来比较受到关注的PDT对细菌有很好的杀灭作用，其是否可有效杀灭牙周炎的主要致病菌牙龈卟啉单胞菌（Porphyromonas Gingivalis，P.g）、伴放线放线杆菌（Aggregatibacter Actinomycetemcomitans，A.a）、具核梭杆菌（Fusobacterium Nucleatum，F.n）等仍然处于探索中。
2.1PDT对牙龈卟啉单胞菌的作用
P.g是牙周炎的主要致病菌之一，引起疾病的毒力因子包括：菌毛、蛋白酶、血凝素和荚膜多糖等，Ayano等用玫瑰红介导的蓝光PDT对P.g的作用发现，空白组的OD值是P.g在厌氧条件下玫瑰红+蓝光OD值的16倍，表明玫瑰红+蓝光可有效地杀灭P.g。Chan等用亚甲蓝（methylene blue，MB）为光敏剂分别用He-Ne激光和发光二极管激发MB，He-Ne的功率30mW，波长632.8nm、发光二极管功率100mW，波长665nm和830nm分别对P.g作用，发现波长为665nm，100mW，MB浓度为0.01%时，对P.g的作用效果最明显，约有95%的细菌被杀灭。单独用浓度为0.01%MB孵育P.g时不能产生杀伤作用。
Braham等的研究也发现浓度为0.01%MB单纯对P.g没有杀灭作用，当0.01%MB与670nm，输出功率为150mW的光联合应用时可使P.g的数量减少（3.8±1.3）log10CFU/mL。Street等用半导体激光（650～675nm）和MB联合对P.g作用后，杀灭效果＞99.9%。由于细菌的种类及采用的光强度和波长的不同对实验的结果有一定的影响，但是杀菌效果都达到了90%以上。这些实验都是基于外源性的光敏剂对细菌的作用，而Yoshida等的研究发现P.g体内存在原卟啉（PpIX），分别用0、1、10、100J蓝光的激发检测ROS的产量，100J组约是0J组的2000倍，同时检测DNA损害标志物8—羟脱氧鸟苷（8—OHdG），100J组约是0J组的2倍。这也说明一些生物体内本身存在一些可以起到光敏剂作用的物质，当接受光的照射后起到一定的抑制作用，PDT对P.g的作用在临床方面的应用还比较少，是否在人体环境下也会得到理想的结果仍有待研究。
2.2PDT对伴放线放线聚集杆菌的作用
A.a是牙周病的另一种致病菌，也是侵袭性牙周炎的主要致病菌，在牙周病的发病过程中起重要作用。Chan等发现浓度为0.01%的MB单纯对A.a没有杀灭作用，而与665nm波长的光联合应用时有明显的杀伤效果。Goulart等的研究发现A.a在光波长为400～500nm时与MB联合应用可以明显减少细菌的存活数量。也有研究者应用了不同的光敏剂对A.a进行研究。Eick等的研究发现甲苯胺蓝（toluidine blue，TB）和发光二极管（625～635nm）联合应用可以明显降低A.a两种不同菌株形成的生物膜活性。
Cho等发现绿光照射下的赤藓红对A.a有明显的杀灭效果。Mahdi等的研究发现赤藓红和姜黄素在蓝光的照射下对引起牙周病的革兰阴性菌有一定的杀灭作用。Chatzopoulos等在文章中提到当PDT作为SRP的辅助疗法在长期的侵袭性牙周炎治疗中的效果优于抗生素作为辅助疗法的效果，但作者也提到缺乏更多病例和长期的追踪调查。这些实验表明PDT对A.a的杀灭是有效果，那么当PDT单独应用于体内环境下时是否仍然可以取得理想的效果有待进一步的研究。
2.3PDT对具核梭杆菌的作用
F.n也是牙周病的一种致病菌，属于革兰阴性厌氧菌。有学者用赤藓红、姜黄素和过氧化氢为光敏剂在蓝光的照射下对P.g和F.n作用2min发现，与赤藓红和过氧化氢比较，姜黄素对F.n发挥更好的杀灭作用。Chan等等研究MB与He-Ne激光（632.8nm）和发光二极管（665nm，830nm）对F.n的作用时，F.n表现出明显的数量降低，最有效的还是发光二极管波长为665nm，MB浓度为0.01%时。Street等的研究发现在半导体激光（650～675nm）和MB联合时对F.n浮游细菌的杀灭效果较生物膜明显，表明PDT对细菌的作用效果与细菌的存在形式有关。细菌生物膜是有组织的细菌群体，组成生物膜的细菌对抗生素有更强的抵抗能力。
在牙周炎形成的初期，细菌聚集形成生物膜来抵抗机体免疫反应，随着时间的增加形成更牢固的细菌群体，对机体的抵抗力也随之增强。有研究发现PDT对细菌生物膜的杀伤作用较浮游细菌小1000倍。为了杀灭生物膜中的细菌，蒋冶楠等通过检测荧光光谱的面积研究了低频促渗对HMME渗透到金黄色葡萄球菌生物膜的作用，发现0.5W/ cm2低频超声作用1min的情况下，生物膜HMME的渗入量明显增加，这就可以增加对细菌的杀伤作用，增强杀菌效果。
PDT对浮游细菌的研究取得了理想的结果，对于细菌生物膜的治疗还有待进一步的研究。由于牙周炎是由牙菌斑引起的慢性炎症性疾病，临床上，PDT对牙周炎的治疗尚停留在辅助疗法这一阶段，而且可参考的文献相对较少，缺乏长期的追踪随访，对于临床上PDT能否单独对牙周炎进行治疗还有待进一步研究。
3.PDT在抗细菌感染方面应用展望
相比于传统的抗菌疗法，PDT具有作用时间短、毒副作用小、选择性高、无创、避免耐药菌产生等优点。基于以上的优点，未来PDT在治疗超级细菌方面可能获得更大的进步。此外，PDT不产生热效应，避免了对组织的热损伤，利于深牙周袋内细菌的杀灭的临床应用。但是对于牙周炎的治疗尚处于实验阶段。现今PDT应用于皮肤鲜红斑痣、瘢痕性纤维增生、以及口腔科中根管消毒等领域。同时PS在组织中聚集具有一定的选择性，PDT可以用于某些疾病的检测和诊断。随着光敏剂的不断更新以及纳米技术在PDT方面的应用，上转换纳米粒子在PDT的深部治疗中得到应用。现阶段，越来越多的人开始接受PDT的治疗，尤其是对于病因不明的口腔黏膜病的治疗，对于未来此技术的临床应用，具有更广泛的空间。
