種植修復(fù)體螺絲通道封閉材料聚四氟乙烯表面抗菌化修飾研究進(jìn)展

潘羽磊 林海燕

1.浙江中醫(yī)藥大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院，浙江杭州 310053；2.杭州醫(yī)學(xué)院存濟(jì)口腔醫(yī)學(xué)院，浙江杭州 311399

目前，隨著口腔種植外科技術(shù)和修復(fù)材料的不斷發(fā)展，種植義齒修復(fù)已經(jīng)成為臨床牙列缺失患者主流的修復(fù)方式。種植義齒具有諸多優(yōu)勢(shì)，如種植體與骨組織之間可形成牢固而持久的“骨結(jié)合”，從而有效防止牙槽骨吸收；具有良好的臨床療效和極高的患者滿意度等[1]。但由于目前使用的種植系統(tǒng)各結(jié)構(gòu)之間通過機(jī)械結(jié)構(gòu)連接，在種植修復(fù)體后期行使咀嚼功能時(shí)，口腔微生物可通過種植體–基臺(tái)或冠部封口樹脂聚合收縮產(chǎn)生的微間隙從口腔內(nèi)其他部位移植到種植螺絲通道內(nèi)部，從而發(fā)生細(xì)菌微滲漏，使其成為種植體周圍組織炎性反應(yīng)的潛在來源，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致周圍骨吸收[2-8]。針對(duì)這一問題，有臨床研究表明目前聚四氟乙烯（polytetrafluoroethylene，PTFE）聯(lián)合復(fù)合樹脂在控制微滲漏方面效果最佳，但以上兩種材料均缺乏明顯的抗菌效果且PTFE 表現(xiàn)出極強(qiáng)的疏水性和生物惰性[9-12]。因此，如何將PTFE 表面進(jìn)行改性使其具有抗菌性以降低種植中央螺絲通道內(nèi)有害微生物的種類和數(shù)量成為臨床亟需解決的關(guān)鍵問題。

1 聚四氟乙烯聯(lián)合樹脂封閉材料

1.1 PTFE

PTFE 是一種以聚四氟乙烯樹脂為制造原料，經(jīng)過特殊的拉伸工藝處理而成的氟化聚合物，其表面具有極細(xì)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，表面光滑，化學(xué)穩(wěn)定性好，是一種新的醫(yī)學(xué)高分子材料[13]。由于其物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，密封性好，黏附力和表面能較小，便于臨床操作，取出方便，是目前用于種植修復(fù)義齒中央螺絲通道密封的最佳材料之一[14]。

1.2 復(fù)合樹脂

目前臨床使用的復(fù)合樹脂主要由有機(jī)樹脂基質(zhì)和無機(jī)填料形成，其各項(xiàng)物理和化學(xué)性能與樹脂中無機(jī)填料顆粒的大小、形態(tài)及比例等有關(guān)。隨著口腔醫(yī)療技術(shù)的不斷發(fā)展，復(fù)合樹脂逐漸被用于口腔修復(fù)，填充直徑為0.1～100nm 的納米級(jí)無機(jī)填料可提高其力學(xué)和美觀性能[15]。目前復(fù)合樹脂除用于常規(guī)的牙體缺損修復(fù)外，在種植領(lǐng)域，可封閉螺絲固位型種植義齒冠部螺絲孔，但由于復(fù)合樹脂存在聚合收縮問題，產(chǎn)生的微間隙可導(dǎo)致口腔內(nèi)微生物自由進(jìn)出種植中央螺絲通道內(nèi)部，使其內(nèi)部成為微生物的生長(zhǎng)池。

1.3 PTFE 聯(lián)合樹脂封閉材料的優(yōu)缺點(diǎn)

研究顯示，采用人工唾液作為污染媒介，利用棋盤式DNA–DNA 雜交技術(shù)，對(duì)60 個(gè)種植單冠不同類型中央螺絲通道封閉材料進(jìn)行比較試驗(yàn)，通過5個(gè)分組（第1 組PTFE+牙膠；第2 組PTFE+復(fù)合樹脂；第3 組PTFE+臨時(shí)修復(fù)材料；第4 組棉球+牙膠；第5 組棉球+臨時(shí)修復(fù)材料）的密封性能分析發(fā)現(xiàn)，各組種植體中央螺絲通道內(nèi)均檢測(cè)到各類口腔微生物的存在[12]，其中，復(fù)合樹脂或牙膠聯(lián)合使用PTFE封閉螺絲通道的微生物計(jì)數(shù)最低。同時(shí)文獻(xiàn)顯示，PTFE 具有極強(qiáng)的抗腐蝕性和疏水性，耐高溫，可高壓滅菌及零摩擦系數(shù)、低機(jī)械強(qiáng)度和良好的抗壓縮性[16,17]。對(duì)螺絲固位型種植修復(fù)體，冠部螺絲孔采用復(fù)合樹脂修復(fù)材料進(jìn)行充填，該材料具有良好的美學(xué)特性和高強(qiáng)度以支持咀嚼應(yīng)力，且可隨時(shí)去除而不會(huì)對(duì)修復(fù)體結(jié)構(gòu)造成損壞。但無論是PTFE 還是復(fù)合樹脂，其本身均不具備抗菌性，在口腔復(fù)雜多菌的環(huán)境下，研發(fā)出具有抗菌效果的PTFE 抗菌復(fù)合帶是新的研究方向。

2 聚四氟乙烯表面改性

針對(duì)臨床上目前發(fā)現(xiàn)的中央螺絲通道內(nèi)因厭氧菌長(zhǎng)期代謝產(chǎn)生異味和種植體周圍炎發(fā)生的潛在因素，同時(shí)因PTFE 表面疏水性極強(qiáng)、表面能低、接觸角大和不粘性等缺點(diǎn)，對(duì)PTFE 表面改性和增加其抗菌性的方法研究刻不容緩。近年來，國內(nèi)外學(xué)者采用各種手段和方法對(duì)PTFE 進(jìn)行表面修飾，并將其活化，從而促進(jìn)其在生物醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展[18]。

2.1 鈉–萘絡(luò)合物改性

目前，對(duì)PTFE 表面改性最成熟的方法就是使用鈉–萘絡(luò)合物進(jìn)行處理。其基本原理為：鈉–萘絡(luò)合物萘基負(fù)離子與PTFE 發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，碳氟鍵斷裂，使其失去一氟，形成一個(gè)中性基團(tuán)，交聯(lián)形成碳碳單鍵或碳碳雙鍵[19,20]。鈉–萘絡(luò)合物可提高PTFE 表面的黏附性和親水性，從而提高其生物相容性，但處理后會(huì)改變表面的顏色和物性[21]。

2.2 高溫熔融法改性

將PTFE 的表面經(jīng)極高溫處理后，引入活性強(qiáng)、易黏合的無機(jī)填料，如二氧化硅等，從而提高其表面能量，并改善PTFE 表面的粘結(jié)能力，在使用高溫熔融法處理PTFE 表面時(shí)，需要根據(jù)產(chǎn)品的情況，選擇合適的熱硫化粘結(jié)[22]。

2.3 離子束注入法改性

利用離子槍，向PTFE 表面注入數(shù)百乃至數(shù)千伏特的高能離子束，使其發(fā)生一系列物理、化學(xué)反應(yīng)，改變其表面組成及結(jié)構(gòu)，提高其表面性質(zhì)[23]。Lee等[24]利用Ar 離子修飾PTFE，結(jié)果表明，該方法可增加其表面粗糙度，從而進(jìn)一步提高粘結(jié)性。離子束注入技術(shù)是一種不會(huì)污染環(huán)境、不會(huì)對(duì)材料本身造成熱損害的改性工藝方式，具有一定的優(yōu)越性。

2.4 等離子體處理改性

在電場(chǎng)中，對(duì)處于極低壓環(huán)境下的氣體，當(dāng)電磁強(qiáng)度達(dá)到一定閾值時(shí)，氣體將會(huì)從氣態(tài)轉(zhuǎn)化為等離子體狀態(tài)，產(chǎn)生的電磁粒子處理PTFE 表面可使其表層發(fā)生一系列物理化學(xué)改變，將生物活性分子結(jié)合到表面，改善和優(yōu)化其材料表面性能，增加表面潤(rùn)濕性。等離子體處理只需要極少的改性時(shí)間且對(duì)材料本身的物理特征不產(chǎn)生影響[25-28]。

2.5 仿生化修飾

近幾年來，材料表面的仿生化修飾一直是人們關(guān)注的焦點(diǎn)[29]。其基本原理是將大分子蛋白質(zhì)、多糖、細(xì)胞基質(zhì)等生物活性物質(zhì)導(dǎo)入材料表面，在材料表面形成一種生物轉(zhuǎn)化膜，從而提高其生物相容性[30-32]。PTFE 表面仿生化修飾改性是一種對(duì)材料本身特性沒有任何改變的“微創(chuàng)”改性方式，可增加材料表層的活性自由基，改善其表面惰性，因此仿生化修飾是目前PTFE 表面改性的熱點(diǎn)研究方向。

3 聚四氟乙烯表面改性后抗菌化修飾

在對(duì)PTFE 表面改性增加其粘結(jié)性、親水性和生物活性后，還需在其表面裝備一種具有長(zhǎng)效廣譜抗菌作用的抗菌劑與之結(jié)合，形成PTFE 抗菌復(fù)合帶。當(dāng)細(xì)菌侵入時(shí)，復(fù)合帶能夠抑/殺菌或通過釋放抗菌劑主動(dòng)抑/殺菌，減少種植修復(fù)體中央螺絲通道內(nèi)的微生物，保護(hù)種植體周圍軟硬組織免受侵害。

3.1 胍類抗菌劑

胍類抗菌劑因其分子結(jié)構(gòu)式中具有生物活性的烷基胍而得名。目前使用較多的胍類抗菌劑有氯己定。氯己定化學(xué)名為1,6–雙（正對(duì)氯苯雙胍）己烷，是一種陽離子雙縮胍，呈堿性，可與有機(jī)酸、無機(jī)酸形成鹽類，如醋酸氯己定、葡萄糖酸氯己定和鹽酸氯己定等。氯己定性質(zhì)穩(wěn)定，無臭、有苦味，難溶于水。氯己定對(duì)細(xì)菌繁殖體具有殺滅作用，對(duì)革蘭陽性菌的殺滅作用較革蘭陰性菌強(qiáng)。在各種抗菌劑中，氯己定具有極佳的抑菌作用，因此在醫(yī)藥、食品安全等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用[33,34]。

3.2 高分子類抗菌劑

高分子類抗菌劑主要通過其本身攜帶的抗菌官能團(tuán)和電荷來實(shí)現(xiàn)其抗菌效果，這些抗菌官能團(tuán)可通過單體均聚或共聚引入，也可通過接枝的方式引入?，F(xiàn)常用的高分子類抗菌劑主要有殼聚糖，是目前發(fā)現(xiàn)的自然界中唯一一種氨基多糖，對(duì)多種微生物都具有顯著的抑制作用。殼聚糖自身安全，無毒，易于微生物降解，殺菌效果和生物相容性良好[35]。因此，殼聚糖及其衍生物的抑菌研究和應(yīng)用前景廣泛。目前，對(duì)其作用機(jī)制的研究主要集中在以下三個(gè)方面：第一，殼聚糖在遺傳上有阻斷mRNA、蛋白質(zhì)生成和抑制微生物轉(zhuǎn)錄的作用；第二，殼聚糖能夠破壞微生物表面輸送營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致微生物發(fā)生營(yíng)養(yǎng)障礙而凋亡；第三，殼聚糖可形成一層保護(hù)膜包被在材料表面，阻止各類微生物在其表面黏附和生存[36]。

3.3 納米金屬類抗菌劑

納米抗菌材料是一種具有抗菌性的新材料，目前主要使用銀、銅、鋅等幾種金屬離子，其中銀離子的抗菌性最好[37]。納米銀不但能透過細(xì)菌的細(xì)胞膜，且能通過電荷釋放出的陽離子破壞細(xì)菌的細(xì)胞結(jié)構(gòu)及生成氧自由基，進(jìn)而殺滅細(xì)菌。因此，納米銀具有廣泛的殺菌性，可有效抑制革蘭陽性菌和陰性菌的繁殖，且不會(huì)引起細(xì)菌的耐藥性，比抗生素類藥物更具有應(yīng)用前景[38-40]。納米銀顆粒是基于納米技術(shù)開發(fā)的一種新型納米材料，其粒度在1～100nm，由于其具有良好的抗菌、催化作用，在醫(yī)藥、食品、催化劑、半導(dǎo)體材料、水質(zhì)凈化等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用[41]。

4 總結(jié)與展望

骨結(jié)合的理論確立以后，修復(fù)治療的高成功率已成為口腔種植方式的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，但如何進(jìn)一步提高種植修復(fù)長(zhǎng)期穩(wěn)定的效果，是目前種植領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。面對(duì)人體口腔這個(gè)復(fù)雜的有菌環(huán)境，很難消除因咬合力導(dǎo)致機(jī)械結(jié)構(gòu)微動(dòng)形成的微間隙，因此在臨床已使用且封閉效果最佳的PTFE 上添加有效的抗菌劑，是一種新的發(fā)展方向。目前對(duì)PTFE 表面進(jìn)行改性，改善其表面特性，裝備抗菌效果，成為口腔材料領(lǐng)域新的研究熱點(diǎn)，但將來是否能應(yīng)用于口腔臨床，仍需要大量的基礎(chǔ)和臨床實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。綜上所述，PTFE 表面改性的方法和所裝備的抗菌劑有多種，但各方法均有一定的局限性，因此如何在現(xiàn)有的研究成果上不斷改進(jìn)，使應(yīng)用于臨床的PTFE 抗菌復(fù)合帶具有安全、長(zhǎng)效、廣譜的抗菌效果，還需要不斷思考、不斷嘗試和不斷探索。