种植体表面菌斑去污方式的体外研究进展

2021-4-21 15:04  来源:国际口腔医学杂志
作者:童子安 姒蜜思 阅读量:10429

    随着种植义齿的日益普及,伴发种植体周围疾病患者的数量也逐渐增加。Lee等通过系统回顾和Meta分析探讨种植体周围疾病的患病率,结果发现,基于患者和种植体水平,种植体周围黏膜炎患病率分别为46.83%和29.48%,种植体周围炎的患病率分别为19.83%和9.25%。

    李维婷等通过调查发现,分别以患者个体和种植体为单位,种植体周围黏膜炎的患病率为81.90%和83.60%,种植体周围炎的患病率分别为4.50%和3.70%。笔者认为,国外研究的种植体周围炎患病率高于国内的研究,并非是我国种植体周围炎控制更佳,多数原因在于患者随访丢失,实际人群的患病率可能更高。种植体周围炎患病率居高不下的原因,一方面是我国的种植患者对牙周健康维护的重视程度不够,口腔自我保健意识薄弱;另一方面是患者往往患有糖尿病、心血管疾病等全身系统性疾病,也可能伴有吸烟的习惯,增加了患病风险。由此可见,种植体周围炎的防治刻不容缓。

    1.种植体周围炎的病因和治疗方式

    根据2018年发表的种植体周围疾病共识报告,种植体周围炎是指发生在植体周与菌斑相关的病理状态,以植体周黏膜炎症和进行性支持骨组织丧失为特征。Sanz-Martin等通过16S rRNA测序,对比健康和疾病状态下种植位点黏膜下菌群的构成,结果显示,种植体周围炎状态下,卟啉单胞菌属(Porphyromonas)、密螺旋体属(Treponema)、产线菌属(Filifactor)、依赖杆菌属(Fretibacterium)、坦那菌属(Tannerella)的相对丰度均显著高于健康种植体。同时,Mombelli等发现,种植体周围炎患者植体周围的革兰阴性杆菌和厌氧菌增加,这与牙周炎的优势菌群相似。

    种植体表面菌斑的积累会引起种植体周围组织的炎症,同时伴随周围菌群的失调。种植体周围炎的高危因素包括以下几个方面:1)自身局部因素,如牙周病史、吸烟史、口腔卫生不佳等;2)全身系统性疾病,如糖尿病、心血管疾病、免疫抑制性疾病等;3)修复相关因素,如粘接剂残留、修复体破损、修复体自洁性差等;4)外科相关因素,如种植区角化龈缺失、小直径种植体、全口种植固定修复等。

    此外,存在于种植体表面的物质还可能包括机体的炎症因子、死亡的细胞、细菌及其产物,甚至包括金属颗粒以及治疗残留的异物等;这些异物的存在,同样会引起种植体周围组织的炎症反应,导致骨组织吸收,进而致使种植体松动。目前临床常用的综合序列治疗方案,首先采用非手术治疗,对种植体周围进行机械清洁和局部用药,以去除表面异物和控制炎症,再结合患者的具体情况,决定是否进一步行手术治疗,以恢复组织缺损。远期疗效主要取决于种植体表面污染物的清理和控制,从而种植体表面去污的概念应运而生。

    表面去污的目标包括两个:1)在彻底清除种植体表面污染物的同时,抑制细菌再次黏附和定植;2)形成有利于骨组织和软组织再次结合的表面形貌和结构。

    2.种植体表面菌斑去污方式的体外研究

    为实现表面去污的目标,众多学者展开了一系列的研究。目前主要的去污方式可分为物理去污、化学去污和物理化学联合去污。笔者总结了使用钛片进行各种去污方式体外研究的效果。这些体外研究均使用钛片进行各种表面处理,以尽可能模拟种植体表面的理化性质,然后在钛片上培养口腔混合菌群,或者培养与种植体周围炎关系密切的代表性菌群,完成污染模型的制备。需要指出的是,由于直接使用种植体的体外研究较少,且种植体与钛片存在一定的差异,故本综述只纳入涉及钛片的体外研究。

    2.1 物理去污研究

    传统的物理去污方法有手工刮治、超声洁治等,这些方法存在破坏材料表面形貌、不能清洁器械难以达到的位置等缺陷,本文不再详细讨论。近年来研究较多的物理去污方式有常压等离子体、激光、空气喷砂等。

    2.1.1 常压等离子体

    常压等离子体射流具有良好的灭活多种口腔细菌生物膜以及促进慢性伤口愈合的优点,近年来逐渐用于口腔疾病的治疗。Canullo等检测氩等离子体清除钛片表面细菌的能力,以及对成骨细胞黏附的影响,结果发现,经等离子体处理120 s后,黏附的细菌数量明显少于对照组;同时对洁净的钛片行等离子体处理后,细胞的黏附和铺展得到改善。

    Idlibi等研究不同功率和作用时间的低温常压氦等离子体清除菌斑生物膜的效果,发现高功率、长时间的低温常压等离子体清除效果最佳,可杀灭84.89%的细菌,清除71.27%的细菌;但与激光、空气喷砂、氯己定处理进行对比,激光的杀菌效果最佳,可杀灭91.85%的细菌,空气喷砂的清除效率最高,可清除97.50%的细菌。Rupf等将低温常压氦等离子体和水汽喷射联用处理钛片表面,发现该组合能够彻底清除菌斑生物膜,且不破坏表面结构。根据现有的体外研究,常压等离子体清除菌斑生物膜和杀灭细菌的效果较好,同时可以改善材料表面的生物相容性,是一种具有前景的去污方法;但目前该方法在种植体周围炎的研究较少,仍需进一步观察。

    2.1.2 激光

    激光具有较好的杀菌效果,同时具有疼痛轻和创伤小等优点,可以用于治疗种植体周围炎。根据激发物质的种类,口腔中常用的激光可分为:1)气体激光,如CO2激光;2)半导体激光,如砷铝镓激光;3)固体激光,如Er:YAG激光、Er, Cr: YSGG激光。在杀菌方面,Schwarz等和Strever等发现,Er,Cr: YSGG激光结合水汽喷射能够有效去除钛片表面的菌斑生物膜,清除效率分别高达90%和95%;但Schwarz等的研究结果显示,经该种激光照射后的钛片的表面生物相容性不佳。

    Al-Hashedi等对比了金属刮治器、塑料刮治器、钛毛刷和Er: YAG激光的清洁效率,发现激光对钛片表面菌斑生物膜的去除能力较弱,但是杀菌能力较强。与此一致的是,Kreisler等发现,Er: YAG激光对钛片表面牙龈卟啉单胞菌具有良好的杀灭作用,同时不造成表面形貌的改变。Giannelli等研究了半导体激光对黏附于钛片表面的金黄色葡萄球菌生物膜及大肠埃希菌脂多糖的影响,结果显示激光除了可以显著减少活菌数量外,还能抑制脂多糖介导的巨噬细胞活化,减弱机体的炎症反应。

    总结这些研究可知,在体外环境下,各种类型的激光均有良好的杀菌作用,但清除菌斑生物膜的效率存在争议,同时激光在体内使用会受到空间的限制,治疗效果需待进一步确认。在生物相容性方面,Hauser-Gerspach等研究了Er: YAG激光对钛片表面细胞和细菌的影响,结果显示,当激光强度达到63.69 J·cm-2时,能有效清除菌斑生物膜;虽然这种强度会导致钛片表面结构改变,但与空白对照相比,细胞的黏附和增殖并无明显变化,也没有促进细菌的黏附。

    Eick等比较了Er: YAG激光、刮治术、光动力疗法、刮治术结合光动力疗法的处理效果,发现激光清除菌斑生物膜的效果最佳,并有助于成纤维细胞和成骨样细胞的黏附。Ayubianmarkazi等使用功率为6 W和8 W的CO2激光照射钛片后,人成骨肉瘤细胞的铺展受到抑制。在后续的研究中,他们发现60、100 MJ(脉冲模式,频率10 Hz)的Er: YAG激光照射钛片后,可以改善其表面的生物相容性,增强了细胞的活力。由此分析,在一定范围的功率下,Er: YAG激光照射并不会影响钛片表面的生物相容性,甚至具有改善作用。

    2.1.3 空气喷砂

    空气喷砂以加压空气和水为载体,混以喷砂粉末,形成具有摩擦作用的混悬液,可以到达传统器械难以进入的部位,清除菌斑生物膜。临床上瑞士Electro Medical Systems(EMS)公司生产的空气喷砂粉最为常用,包括:碳酸氢钠喷砂粉、甘氨酸喷砂粉和赤藓糖醇喷砂粉,颗粒直径依次减小。这3种常用喷砂粉末的直径和化学成分均有所差别,通常认为,颗粒直径越大的粉末,其喷砂去污的效果越强,但同时对材料表面的磨蚀作用也越强。

    目前EMS官方指南推荐用于种植体的喷砂粉为细颗粒的赤藓糖醇喷砂粉和甘氨酸喷砂粉。研究发现,经典的碳酸氢钠空气喷砂能够有效地清除光滑和粗糙钛片表面的菌斑生物膜而不改变表面的理化性质,甚至能够抑制菌斑生物膜的再次形成;同时,清洁过后的钛片,牙髓干细胞在其表面的黏附和增殖不受影响。

    Drago等对比了赤藓糖醇和甘氨酸空气喷砂的作用,发现前者清除菌斑生物膜和抗菌的效果优于后者。接着他们将赤藓糖醇喷砂粉配制成溶液,加入不同的菌液中,发现菌斑生物膜得到了有效抑制,这可能与赤藓糖醇喷砂粉中含有0.3%氯己定有关。另有研究分别使用赤藓糖醇空气喷砂和低温常压等离子体处理污染的钛片,发现前者能够彻底清除表面的菌斑生物膜,同时成骨细胞的黏附和增殖恢复正常。根据上述研究,适宜颗粒的空气喷砂能够较好地去除菌斑生物膜,杀灭细菌并抑制其再次黏附,恢复材料表面的生物相容性。

    另外,EMS公司针对较深的种植体周袋,设计了专用的龈下喷嘴,能够清洁深袋底部。基于“二次弹射”的原理,磨蚀的粉末能够抵达种植体的螺纹底,使其在体内应用具有优势。与这些研究不同的是,有学者认为,虽然空气喷砂方法对钛片表面的破坏很小,损伤类似于塑料刮治器和Er: YAG激光,但仍难以完全恢复钛片表面的生物相容性。

    2.2 化学去污研究

    传统的化学去污药物有生理盐水、双氧水、枸橼酸、氯己定等,存在难以彻底清除表面黏附牢固的异物以及作用时间短暂等问题,其应用受到一定的限制。近年来更多的研究关注于多种化学药物的联用及新型化学药物的探索。

    2.2.1 传统的化学药物

    在对传统化学去污方法的研究中,Gosau等对比了1%次氯酸钠、双氧水、0.2%氯己定、高露洁漱口水、李施德林漱口水、40%枸橼酸的杀菌效果,发现除枸橼酸和高露洁漱口水以外,其余药物均有显著的杀菌效果。相反的是,Charalampakis等使用蘸有生理盐水、0.2%氯己定、地莫匹醇、李施德林漱口水棉球分别擦拭污染的钛片,结果显示均不能清除菌斑生物膜。造成上述结果差异的原因包括两个方面:一方面是菌斑生物膜培养的时长不同,前者为12 h,后者为4 d;另一方面是化学药物作用的时长不同,前者为1 min,后者仅为5 s。

    有研究进一步对比了0.12%氯己定、20%枸橼酸、24%乙二胺四乙酸(ethylene diamine tetraacetic acid,EDTA)+1.5%次氯酸钠的抗菌效果,及其对钛片表面理化性质和生物相容性的影响,结果显示,枸橼酸和EDTA+次氯酸钠组的抗菌效果最佳,且不影响钛片表面的生物相容性。相反,抗菌效果较弱的氯己定却破坏了钛片的生物相容性。虽然枸橼酸和次氯酸钠具有良好的抗菌效果,且不破坏表面的生物相容性,但通常认为它们会对周围正常的组织细胞产生不利影响,这限制了它们在临床中的应用。

    2.2.2 新型的化学药物

    在对新型化学药物的探索上,Dostie等设计了一种配方为0.3%西曲溴铵+0.1%氯己定+0.5% EDTA的新型药物,并将其与生理盐水、四环素糊剂、1%氯己定凝胶、35%磷酸凝胶的抗菌效果进行对比,遗憾的是,这些药物的杀菌效果均不佳。另有学者发现低体积分数的香芹酚(0.06%)和4-松油醇(0.24%)对钛片表面的菌斑具有良好的抗菌效果,而高体积分数的香芹酚(0.26%)和4-松油醇(0.95%)具有类似于氯己定的细胞毒性,因此药物体积分数的控制对其使用至关重要。

    Giannelli等研究光动力疗法对钛片表面的金黄色葡萄球菌和大肠埃希菌脂多糖的影响,结果显示光动力疗法能够有效地清除钛片表面的细菌和脂多糖,且不破坏表面结构。还有研究证实,光动力疗法能够有效清除钛片表面99%以上的伴放线聚集杆菌。光动力疗法兼具良好的杀灭和去除菌斑生物膜的能力,且破坏性小,可以实现精确医疗,有望成为一种理想的辅助治疗方式。然而,目前尚没有一种理想的化学药物在高效去除菌斑生物膜的同时能恢复材料表面的生物相容性,仍需进一步探索。

    2.3 物理化学联合去污研究

    物理和化学去污方法均存在一些不足之处。物理去污方法的不足在于:1)种植体微观的粗糙表面是去除细菌及其产物的主要障碍,单纯的机械手段无法有效地清除污染物;2)手工刮治器械和超声洁治器械均不能进入种植体螺纹之间的底部;3)单纯机械处理后,由于菌斑生物膜和内毒素的存在,植体表面的生物相容性不能完全恢复。

    化学去污的主要不足在于目前尚未寻找到理想的药物。物理去污侧重于对异物的清除作用,而化学去污则主要起到杀灭微生物的作用,在实际临床工作中,通常联用物理和化学去污手段以实现疗效的最大化。为了模拟临床常用的治疗手段,Lee等对污染的钛片分别进行刮治+生理盐水、刮治+生理盐水+超声震荡、刮治+生理盐水+0.12%氯己定浸泡等处理,对比表面脂多糖残留和成骨细胞黏附的情况,结果显示,刮治+生理盐水+超声震荡组脂多糖的残留量最少,细胞黏附数量最多,但仍未达到满意的效果。物理化学联合的去污手段,能弥补两者自身存在的不足,使得去污效果达到最大化,但目前相关的体外研究较少,尚未形成一套成熟的联合治疗体系,有待进一步深入研究。

    3.展望

    目前我国种植体周围炎的患病率仍处于较高的水平,如何预防和治疗该疾病,是目前口腔临床医学所面临的巨大挑战。有学者提出,种植体表面菌斑生物膜的积聚是种植体周围疾病的高危因素,适当的菌斑管理是预防和治疗该疾病的关键。基于现有的体外研究可以发现,常压等离子体、激光、空气喷砂、光动力疗法在杀菌或清除菌斑生物膜方面的效果较好,且不破坏材料表面的形貌,是具有前景的治疗方式;手工刮治或超声洁治存在破坏表面结构的风险,其临床使用受到争议。

    化学药物局部作用的时间有限,在高浓度环境下往往具有细胞毒性,尚未发现理想的药物;采用物理化学联合治疗方案,结合翻瓣术、根向复位瓣术或引导性骨组织再生术,是临床手术治疗种植体周围炎的常用手段,这也是未来研究的一大热点。遗憾的是,目前尚无一种能够恢复污染种植体表面生物相容性的治疗手段,种植体周围炎的治疗仍十分困难,在种植体黏膜炎阶段进行有效的治疗,阻断疾病的进一步发展,可作为种植体周围炎防治的新思路。

编辑: 陆美凤

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