纳米材料在口腔医学中的应用研究

纳米材料在口腔医学中的应用研究

赵辉

武警陕西总队医院，陕西西安， 710000

　　摘要：纳米材料是一种多功能新型材料，纳米粒子具有独特的性能，如比表面积大，物理、机械和生物特性以及抗菌作用等，使其加入可以有效改善材料的光學、化学、电学和力学性能。纳米材料可被应用于牙体牙髓，牙周组织工程，口腔外科和成像等中。
　　关键词：纳米颗粒;纳米技术;抗菌作用;再矿化 
　　1纳米材料在口腔医学中的应用 
　 1.1金属纳米颗粒的应用 
　　1.1.1银纳米颗粒  AgNPs具有抗菌活性，与不同的材料相结合可以产生额外的抗菌作用。由于AgNPs的体积小，它们容易穿透细胞膜，导致细菌失去活性。直径<10 nm的AgNPs的杀菌效果明显增强。AgNPs以细胞壁的肽聚糖为靶点，导致其结构改变，膜通透性增加，最终导致细胞死亡。AgNPs还可以与细菌蛋白质相互作用，阻止DNA的复制，从而限制细胞增长。AgNPs加入复合树脂和粘结剂可以避免在修复体表面和边缘形成生物膜。Cheng L等研究了不同浓度（质量分数分别为0.028%、0.042%、0.088%和0.175%）的AgNPs掺入复合树脂中对力学性能和生物膜形成的影响，确定含有0.042% AgNPs的复合材料的乳酸代谢产物为普通材料的1/3，而菌落形成的总数为普通材料的1/4。 
　　Zhang K等研究了AgNPs作为修复材料的生物相容性，将0.05%的AgNPs加入底物和粘接剂中，然后测试牙龈成纤维细胞的生存能力，AgNPs的加入并没有引起细胞毒性，并且显著提高了抗菌能力。因此，AgNPs可在不损害宿主的前提下，作为口腔抗菌药物应用于临床。　　此外，AgNPs应用于义齿基托聚合物中来治疗义齿性口炎也取得了满意的效果。Monteiro DR等分析了基托树脂中AgNPs的分布和释放，发现AgNPs主要分布在纳米复合材料的表面与微生物相互作用，因此在义齿中加入AgNPs可以预防黏膜组织相关的感染。AgNPs潜在的抗菌活性还可以有效地用于牙周治疗的局部给药。 
　　1.1.2金纳米颗粒  金纳米颗粒有抗菌和抗真菌作用。Regiel-Futyra A等研究出了一种新型的壳聚糖基AuNPs复合膜，对铜绿假单胞菌和金黄色葡萄球菌耐药菌均具有较高的抗菌活性。AuNPs对成骨细胞分化具有促进作用，将AuNPs涂在钛种植体表面以促进骨再生，来观察AuNPs在体外和体内对成骨细胞分化和促进骨再生的潜在影响，结果表明钛金Ti-Au可以用于种植体保存新生骨形成。但是AuNPs的成骨潜能有待进一步研究，以增强和加速种植体的骨整合。 
　　2.2金属化合物纳米材料的应用 
　　2.2.1氟化钙纳米颗粒  氟化钙纳米材料的应用是基于氟化钙的特性，继发龋是修复中最常见的问题，氟化物有助于预防龋齿的形成。氟化物在口腔唾液中形成氟化钙（CaF2）沉积在龋齿上，然而口腔中钙离子浓度极低，氟化钙接触有限。Sun L等研究了纳米级的CaF2作为不稳定的氟化物载体，并将其体外冲洗效果与氟化物进行了对比。CaF2 NPs的反应活性和溶解度均较CaF2有所提高，磷灰石中氟的吸收量增加。因此，CaF2 NPs作为不稳定的氟储存体，可以通过增加唾液中不稳定的氟化物含量，增强牙齿再矿化，降低牙本质的通透性。Xu HH等研究表明CaF2 NPs复合材料与与传统树脂相比可持续释放氟。这种新型复合材料释放氟的作用，可以用作牙齿缺损修复、骨折修复和改善继发龋。但充分了解其预防机制，还需要进一步的科学研究。 
　　2.2.2磷酸钙纳米颗粒  口腔医学治疗的研究前沿是如何保持牙齿的原始结构。因此，微创手术和再矿化治疗被广泛认可。将磷酸钙CaPO4 NPs（CPNPs）引入复合材料中，纳米颗粒大小为116 nm的CPNPs可潜在的增加Ca2+和PO42-的释放。与传统复合材料相比，含有CPNPs的复合材料可以中和乳酸溶液，使牙本质的矿化达到氟释放复合材料矿化的4倍左右。因此，新型CPNPs复合材料可用于预防龋病，树脂粘接剂和牙科美学材料中。 
　　2.3非金属纳米材料应用 
　　2.3.1纳米羟基磷灰石  纳米羟基磷灰石的应用是基于羟基磷灰石（HAP）具有的生物活性和支持骨生长的能力。Tschoppe P等用牛门牙制造脱矿模型，研究了HAPNPs牙膏对再矿化的体外作用。结果表明，含纳米羟基磷灰石的牙膏较含氟胺的牙膏对牙本质和牙釉质的再矿化作用增强。漂白后牙齿敏感的原因是牙本质和牙釉质的缺损。Browing WD等研究了HAPNPs对漂白牙齿敏感性的影响，得出结论使用含HAPNPs的牙膏可以在不使用任何脱敏剂的情况下降低漂白牙齿敏感性。 
　　纳米结构的HAP陶瓷由于其纳米级形态，其生物活性优于传统的HAP陶瓷。HAP NPs具有吸附DNA分子的能力，可作为有效的基因转染载体。由于其生物活性，HAP和氟磷灰石可作为生物相容性修复材料。研究表明，HAPNPs添加到玻璃离子水门汀（Fuji II GC）中，提高了GC的力学性能和与牙本质的粘接强度。因此，HAPNPs可作为不同修复材料的有益补充。 

　　有学者通过研究HAPNP对人牙周膜细胞（PDL）的影响，观察到HAPNPs能在一定程度上促进细胞增殖并可促进牙周组织再生。Yamada M等评价了纳米多晶羟基磷灰石形成的非微晶化钛表面，HAPNPs的加入使表面积增大，骨与种植体的结合增强，软组织减少。 
　 　　3总结及展望 
　　纳米粒子因其比表面积大，抗菌活性强，物理、机械和生物特性以及其独特的粒径，使其加入传统材料中可以有效改善材料的光学，化学，电学，和力学性能。因此，纳米技术已经广泛应用于各种医疗与牙科材料中。新型纳米材料开始在口腔医学领域的应用，对现有口腔材料的改性和创新具有重要意义。 
　　参考文献： 
　　[1]Choudhury H，Gorain B，Karmakar S，et al.Improvement of cellular uptake，in vitro antitumor activity and sustained release profile with increased bioavailability from a nanoemulsion platfor[J].Int J Pharm，2014，460（1-2）：131-143. 
　　[2]Singh AM.Nanodentistry：recent advances and their applications in prosthodontics[J].J Indian Prosthodont Soc，2018，18（Suppl 2）：S76. 
　　[3]Pérez-Guardiola A，Ortiz-Cano R，Sandoval-Salinas ME，et al.From cyclic nanorings to single-walled carbon nanotubes：disclosing the evolution of their electronic structure with the help of theoretical methods[J]. Physical Chemistry Chemical Physics，2019，21（5）：2547-2557.