义齿软衬材料抗菌改性的研究进展

    义齿软衬材料常用于可摘局部义齿和全口义齿修复，它作为硬质树脂基托和口腔支持组织之间的弹性缓冲，可以缓解创伤、炎症引起的疼痛，帮助咬合力更均匀地分布在口腔组织上，提高义齿的固位力，从而显著改善老年患者的语言、咀嚼功能和使用舒适度。然而，由于软衬材料粗糙多孔的表面结构和不稳定的理化性能，它较硬质树脂基托更容易受到微生物的侵袭和定植，尤其是机会致病菌白念珠菌（C.albicans），甚至成为微生物的潜在储存库。
    这往往导致了口腔组织持续、反复的真菌感染，最终引起义齿性口炎。此外，还可能导致细菌性心内膜炎、口咽部感染等严重全身性疾病。义齿软衬表面的生物膜是一种以白念珠菌为主，其他细菌协同作用构成的可以抵御化学消毒、抗生素以及免疫细胞的复杂3D结构。因此，如何提高义齿软衬的抗菌性能成为亟待解决的问题。
    学者们采取了许多措施对软衬材料进行抗菌改性，包括添加抗菌填料（如传统抗菌药物、天然提取物、无机金属抗菌剂），光动力抗菌化疗，低温等离子体表面处理等以期研发出一款具有优秀抗菌性能的义齿软衬材料。本文结合近年来发表的文献，就目前义齿软衬材料抗菌改性的方法、抗菌机制以及对材料理化性能的影响展开综述。
    1.传统抗菌药物
    传统抗菌药物主要指抗真菌药物、表面活性剂等。大量学者研究表明，将这些药物与义齿软衬材料联用可作为义齿性口炎的替代疗法或日常治疗程序。它具有不依赖患者依从性、药物浓度稳定、全身反应小、保护感染创面、提高患者舒适度等优势，同时能够破坏黏膜－义齿的再感染循环，抑制义齿表面生物膜的堆积，从而减少义齿性口炎的发生发展。
    1.1抗真菌药物
    常用的抗真菌药物有制霉菌素（多烯类）、酮康唑、咪康唑、伊曲康唑（唑类）等。这些抗真菌药物可以作用于真菌的细胞膜，阻碍细胞膜的合成、改变细胞膜的通透性、降低细胞膜的稳定性，最终使细胞破裂死亡。
    Bueno等测定了几种抗真菌药物对白念珠菌的最小抑菌浓度：制霉菌素（nystatin，Ny）0.032g/mL、酮康唑（ketoconazole，Ke）0.128g/mL、咪康唑（miconazole，Mc）0.256g/mL、伊曲康唑（itraconazole，It）0.256g/mL。将抗真菌药物加入软衬材料中，结果发现在14d内，药物的添加改变了软衬的表面形貌（呈现多孔和不规则的表面），但并不影响材料的硬度；Ny与Ke对材料的拉伸强度、孔隙率无不良影响；Ny对材料的表面粗糙度无不良影响，这与SAnchez-Aliaga等的研究结果不一致：Ny增大了材料的表面粗糙度；Ny释放符合先快后慢的双指数动力学。
    虽然加入抗真菌药物在抑制软衬表面白念珠菌生物膜生成的同时对材料性能造成了不同程度的负面影响，但学者们认为载药材料仍能满足临床使用的要求。Ny得益于最低的最小抑菌浓度、较低的负面影响以及稳定的药物释放水平，被认为是相对理想的抗真菌添加剂。
    1.2表面活性剂
    1.2.1醋酸氯己定（chlorhexidine diacetate，CHX）
    CHX作为一类阳离子表面活性剂，被广泛用作口腔消毒剂以及义齿消毒措施。已经证明，这种外用制剂对多种口腔微生物具有抗菌活性，包括义齿上发现的最常见的机会性病原体——白念珠菌。与其他抗真菌药物（如氟康唑）相比，加入到义齿材料中的CHX在抑制白念珠菌生物膜形成方面具有更高的潜力。
    Albrecht等报道了在24h内，1%CHX对软衬与基托树脂的粘接强度造成了负面影响。Neppelenbroek等将对白念珠菌最小抑菌浓度的CHX加入软衬中，结果显示：在14d内，CHX改变了软衬的表面形态，增大了表面粗糙度和材料孔隙率，但对材料硬度、拉伸强度无不良影响，且CHX的释放量大于Ny。
    Maluf等在长达28d的研究中，发现2%CHX的加入对材料的结晶度、硬度没有显著影响。在pH变化、温度变化、咬合负载等临床相关条件下，CHX对软衬材料的影响需要进一步研究探讨。尽管加入CHX对软衬材料的理化性能有微小的改变，但在短期内，这些改变不会妨碍材料的临床使用，考虑到CHX具有广谱抗菌性、较低的最小抑菌浓度及长效稳定的药物释放水平，CHX被认为是比传统抗真菌剂更具优势的抗菌添加物。
    1.2.2苯扎氯铵（benzalkonium chloride，BAC）
    BAC是一类广谱抗菌剂和阳离子表面活性剂。一方面，BAC对白念珠菌和变形链球菌等义齿性口炎主要致病菌具有高效抗菌作用；另一方面，其作为一种表面活性剂可以显著降低义齿软衬的表面自由能，有利于减少微生物在义齿表面的附着。此外，作为一种相转移催化剂，它可以很容易地混合到各种口腔材料的配方中，对机械性能几乎没有不良影响。
Altinci等的研究表明，2%BAC改性的义齿软衬可显著降低白念珠菌和变形链球菌的活性，在经过7d的蒸馏水浸泡后仍保持抗菌能力，且对软衬材料的机械强度无不利影响。但是动态机械强度、与义齿基托的粘接强度、美观性、抗变色性等其他物理性能尚待进一步测试。
    2.天然提取物
    为了避免抗真菌药物的耐药性、潜在毒性以及令人不快的气味，学者们一直在寻找没有或较小副作用的天然抗菌药物。
    2.1植物提取物
    具有抗菌、抗炎功效的植物很早就作为自然疗法药物被应用于各类传统医学中。来自植物各部分的提取物含有多种复杂的生物活性成分，是天然抗菌药物和药用化学提取物的重要来源。Muttagi等将两种草药（驱虫斑鸠菊和圣罗勒）的种子油加入软衬中获得了持续7d以上的抗真菌活性，同时显著降低了软衬的表面粗糙度、改善了润湿性、降低了葡萄糖的吸附和吸收。
    Baygar等测定了香芹酚的药敏结果，并将香芹酚与软衬材料复配构建了抗菌义齿软衬，揭示了其对枯草芽孢杆菌、白念珠菌和血链球菌强大的抑制能力，在72h内材料对白念珠菌生物膜的抑制率达到了98.03%。据报道，葡萄籽提取物（grape seed extract，GSE）富含天然多酚化合物——原花青素。原花青素是黄烷醇（儿茶素）的单体、低聚物和高聚物的组合，被广泛用作天然抗氧化剂和自由基清除剂，已被证实在多数临床情况下使用是安全的。
    Aref评估了GSE改性软衬材料的表面粗糙度、与义齿基托的粘结强度以及抗真菌活性，证实了10%GSE改性软衬的粘接强度和抗真菌活性均显著提高，且不影响其表面粗糙度。
    2.2动物提取物
    壳聚糖（chitosan，CS）是甲壳素（chitin）在碱性条件下部分脱乙酰化后得到的线性生物聚合物，具有生物降解性、生物相容性、抗菌、可循环再生等性质，在自然界中储量丰富，是天然多糖中唯一的碱性多糖。CS及其衍生物抗菌活性的主要作用方式是CS与细胞壁的阴离子成分之间的静电相互作用，这取决于其脱乙酰度（degree of deacetylation，DDA），分子质量（molecular weight，MW）及微生物的种类：提高DDA可以提高其抗真菌和抗细菌活性；MW对部分种类的微生物有影响，其中低分子质量（16～190ku）CS具有最强的抗菌活性。
    基于CS及其衍生物的上述特性，学者们认为它是开发抗菌义齿材料的潜在选择。Herla等将2种CS衍生物（CS-G和CSHCl）以不同浓度加入两种软衬材料中，评估了CS改性材料邵氏硬度和表面粗糙度的变化。结果显示，在30d内，CS衍生物的加入降低了丙烯酸软衬的硬度，增大了硅橡胶软衬的硬度，但仍符合ISO的临床使用标准。然而其对2种材料的表面粗糙度造成了不利的影响。其他物理性能如吸附性、溶解性、粘接强度、润湿性、抗变色能力等以及重要的抗菌/抗真菌活性有待进一步研究。
    3.无机金属抗菌剂
    无机金属抗菌剂是利用银、铜、锌、钛等金属及其离子的杀菌或抑菌能力制备的一类抗菌剂，因其抗菌谱广、稳定持久、耐高温、无耐药性及生物相容性好等优点被迅速应用于口腔领域。其抗菌机制为：①破坏微生物的细胞壁附着，破坏细胞膜，导致膜成分渗漏；②·OH自由基、1O2单线态氧引起的氧化压力；③抑制呼吸酶，导致活性氧（reactive oxygen species，ＲOS）的积累并破坏线粒体；④与含巯基的蛋白质和含磷的分子（如DNA）相互作用，导致蛋白变形、DNA凝聚。
    金属离子与细菌直接接触发挥作用，细菌死亡后，金属离子得到释放并作用于邻近菌体。Deng等采取原位合成的方法制备了在软衬材料中均匀分布的纳米银粒子（silver nanoparticles，AgNPs），平均直径为4.7～5.3nm，证实了0.3%的AgNPs通过与念珠菌的直接接触在14d内发挥了稳定的抗真菌效果（75%±3%），并对材料的化学聚合反应没有显著影响。
    Kreve等研究发现：在软衬中渗入5%以上的纳米结构钒酸银（AgVO3）使材料获得了对粪肠球菌、铜绿假单胞菌以及白念珠菌的抗菌作用，10%AgVO3可以提高软衬与基托树脂的粘接强度，且各浓度对材料的硬度和表面粗糙度均无不良影响。Jabłońska-Stencel等将纳米载银磷酸锆（silver sodium hydrogen zirconium phosphate，SSHZP）作为抗菌填料引入软衬材料中考察其抗菌性能和物理、机械性能的改变。结果显示：抗菌性能具有浓度依赖性，填料浓度的增加会导致材料硬度、吸水性和溶解性的增加，当填料质量分数为6%～10%时，抗菌效果与其他性能达到了良好的平衡。
    学者们认为SSHZP的独特优势在于与其他纳米银颗粒相比，它是白色的，不会因为金属纳米粒子的等离子体激元效应而导致改性材料变暗。此外，Ansarifard等还探讨了CuO纳米粒子改性软衬材料的抗生物膜性能，500μg/mL质量浓度的纳米CuO实验组显示出对白念珠菌、远缘链球菌和唾液链球菌显著的抑制能力。
    上述这些研究证实了在软衬材料中合成AgNPs、添加AgVO3、SSHZP、CuO等纳米金属抗菌填料能够显著降低口腔病原菌，尤其是白念珠菌的定植和生物膜形成，并且对材料的其他物理机械性能影响较小甚至有所增益。因此，无机金属抗菌剂在软衬材料的抗菌改性和预防、治疗义齿性口炎等领域具有广阔的应用前景。进一步研究应聚焦于复合材料中金属离子的释放、抗菌效果的持久性以及细胞毒性等方面。
    4.其他
    4.1光动力抗菌化疗（photodynamic antimicrobial chemotherapy，PACT）
    针对引起义齿性口炎的白念珠菌固有和获得性的耐药性，学者们已经开发出一种有效的治疗策略——PACT。PACT包括光敏剂、氧分子和特定波长的激光，这些结合产生剧毒且致命的ＲOS，持续氧化、消除包括白念珠菌在内各种微生物。Al-Kheraif等成功合成了负载光敏剂亚甲基蓝（methylene blue，MB）的聚－L－羟基乙酸（poly-L-glycolic acid，PLGA）纳米颗粒——PLGA-MB，构建了无毒性、生物相容性、生物降解性、高载药量、抗耐药性的药物传递系统。
    据报道，PLGA-MB对聚甲基丙烯酸甲酯基软衬材料中的白念珠菌具有良好的体外PACT靶向治疗作用，PLGA和MB的协同作用增强了材料的抗真菌活性。然而，PLGA-MB在口腔动态环境中释放表现以及长期抗菌能力需要进一步的研究验证。结合上述研究，可以认为纳米载药颗粒是纳米生物技术和光动力疗法的重要工具，为新型抗菌材料的制备和改善软衬材料的药物释放提供了新的思路。
    4.2低温等离子体（non-thermal plasma，NTP）
    NTP处理是一项在保持固体材料本身性质不变的同时改变其表面性质的技术。根据不同的处理环境和参数，NTP可以促进材料表面官能团的加入或移除，以改变材料的物理化学特性，甚至在材料表面上沉积保护性薄膜。已有报道称，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可以在材料表面沉积有机硅薄膜。这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。
    Nagay等对软衬材料进行了NTP（SF6）和NTP（HMDSO）处理，证实了NTP（HMDSO）处理改性软衬材料具有稳定的理化性能和抑制白念珠菌生物膜的作用，同时不影响其他正常共生菌如口腔链球菌。在口腔动态条件（如唾液稀释、咬合负载、复合生物膜）下测试NTP处理对软衬的影响将是下一步重点研究方向。可以看出，即使在复杂的口腔环境中，合适的NTP处理也可以帮助延长材料使用寿命并减少白念珠菌的定植，具有控制义齿性口炎和提高软衬材料稳定性的潜力。
    5.总结与展望
    综上所述，大量学者们通过添加抗菌填料（如传统抗菌药物、天然提取物、无机金属抗菌剂）、光动力抗菌化疗、低温等离子体表面处理等方法对义齿软衬材料进行抗菌改性，以减少义齿性口炎相关病原菌的黏附、定植，预防、控制和治疗义齿性口炎。抗菌改性软衬材料通常具有良好的抑菌性能，但其理化性质的变化、药物释放动力学、长效抗菌性能以及动态环境下的表现是否能满足临床使用的需求，需要进一步的实验研究证实。目前实验阶段中，尚没有改性材料能达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来探索一种理想的抗菌改性措施。