纳米载银无机抗菌材料在口腔修复中的应用研究
口腔微环境在正常情况下,多种微生物会处于动态平衡状态。而不健康的饮食、卫生习惯或机体免疫下降时,会导致口腔微环境失衡并引发诸如龋损、牙周病等,最终将导致牙体或牙列缺损。如何修复牙体或牙列缺损并恢复其功能及美观度,且不打破口腔微环境的动态平衡是口腔治疗需要重点解决的问题。活动义齿修复是牙列缺损常见的修复方式之一,其所用的修复材料主要为聚甲基丙烯酸甲酯。该材料结构疏松,临床上容易导致活动义齿基托断裂;此外,该材料碳氢元素含量较高,便于细菌、真菌等致病微生物的粘附、繁殖,继而引发口腔感染[1]。为了解决基托易断裂的问题,临床上主要通过在材料中添加金属网或纤维来改善材料的硬度,但微生物粘附感染等问题未得到有效解决。近年来,研究人员在基托树脂材料中添加不同的纳米抗菌剂后,不仅其抗菌效果得到了较大改善,且抗高温能力、粉体细度、分散性和功能效应等也均得到了充分发挥;此后,研究人员利用特殊技术将具有抗菌作用的Ag+通过物理吸附和离子交换等方法固定在无机纳米载体上,利用纳米载体粒子较高的表面活性和较大比表面积,制备出了粒径在10~100 nm的新型材料,即纳米载银无机抗菌材料。经研究发现,添加Ag+的新型材料整体抗菌效果有明显提高[2];微米级抗菌剂的最小抑菌浓度是纳米级的4倍,表明纳米载银无机抗菌材料比普通载银无机抗菌材料具有更好的抗菌性能[3-4]。本文就纳米载银无机抗菌材料在口腔修复中的应用研究进展作一综述。
1 纳米载银无机抗菌材料的抗菌性及安全性
抗菌剂材料可分为有机和无机两大类,前者因其抗热性差而主要用于常温及加工温度不高条件下的食品保鲜等领域,而后者因其良好的耐高温特性,则被广泛应用到需要高温处理的产品中。Ag+具有良好的抗菌能力,在纳米载银无机抗菌材料中,既能发挥银的抗菌作用,还具有纳米无机抗菌剂的优点[5-6]。
纳米载银无机抗菌材料作为一种广谱抗菌材料,其抗菌机制除了Ag+本身的杀菌能力外,还包含接触式杀菌和光催化反应假说两种机制,即通过Ag+的杀菌作用和催化作用,破坏细菌细胞膜的完整性,使其胞质外漏,还通过抑制细菌新陈代谢酶的合成而阻碍其生化反应,破坏和干扰细菌DNA或RNA的复制和翻译,最终导致使细菌因丧失生物学活性而达到抗菌的效果[7-8]。
研究证实,纳米载银无机抗菌材料对常见的口腔致病菌具有高效的抗菌作用。有学者通过对载银抗菌剂材料的抗菌活性进行研究发现,添加有纳米银的抗菌材料对变异链球菌、粘性放线菌、乳酸杆菌、白色念珠菌、金黄色葡萄球菌和大肠埃希菌等口腔致病菌均具有明显的杀灭作用[9-10]。张林祺等[11]分别对3种不同载银抗菌剂的抗菌性进行研究发现,该3种材料对变异链球菌、粘性放线菌、乳酸杆菌等牙体牙周致病菌均有明显的抗菌效果。方明等[12]分别用试管液体稀释法和琼脂稀释法检测了6种载银无机抗菌剂对6种口腔常见致病菌的抗菌性,结果显示6种无机抗菌剂对实验菌株均有不同程度的抗菌性。贾春丽等[5]采用球磨法制备含有0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%和3.0%(质量分数)纳米载银无机抗菌剂的室温固化PMMA材料,经检测发现,添加纳米载银无机抗菌剂的材料具有良好的抗菌效果,且其抗菌率随抗菌剂的含量增加而提高;当抗菌剂的含量为2.0%时,材料的抗菌效果和机械性能最好。
生物安全性方面研究发现,添加2%(质量分数)的纳米载银室温固化PMMA材料对雄性小鼠生殖系统无显著影响;由于该材料对人体的正常细胞无破坏杀伤作用,却能通过破坏微生物的电子传输、呼吸和物质运输三大系统而导致细菌死亡[13]。
2 常见的纳米载银无机抗菌剂
纳米载银无机抗菌剂通过载体的纳米改性,不仅能发挥Ag+的杀菌或抑菌性能,还能保持纳米材料的特性,使材料的抗菌性和使用期限得到提高。目前,研究较多的有纳米载银沸石、纳米载银二氧化钛(TiO2)、纳米载银二氧化硅(SiO2)和纳米载银氧化锌(ZnO)等无机抗菌剂。
2.1 纳米载银沸石
沸石是一种碱金属或碱土金属的铝硅酸盐化合物,具有硅氧四面体和铝氧四面体共用氧原子构成的三维骨架环状立体结构,其微孔孔道结构可以有效的容纳Ag+,使其成为银系抗菌剂的载体。但有研究发现,具有抗菌性能的含银沸石材料所杀灭的微生物会吸附在其材料表面,而使其失去了再杀灭病菌的能力[14-15]。研究人员利用沸石阳离子交换性能,将Ag+引入到沸石结构中制得载银沸石无机抗菌剂,不仅解决了纯银沸石易变色、综合性能差等缺陷,抗菌性等功能也得到了提升[16]。陆漓等[17]通过熔融共混法将纳米载银沸石添加到聚丙烯(PP)中,成功制得纳米载银沸石抗菌剂/PP复合材料,其对大肠杆菌、枯草牙孢杆菌、腊样牙孢杆菌和微球菌的抑菌圈直径均大于0.7 cm,表明纳米载银沸石无机抗菌剂具有良好的抑菌作用。
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