序論：好文章的創(chuàng)作是一個(gè)不斷探索和完善的過程，我們?yōu)槟扑]一篇山西醫(yī)學(xué)中納米材料的應(yīng)用范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質(zhì)，帶來更深刻的閱讀感受。

口腔健康的維護(hù)是口腔醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中一項(xiàng)重要的內(nèi)容。傳統(tǒng)牙科材料因其局限性可能導(dǎo)致相關(guān)的并發(fā)癥并導(dǎo)致治療的失敗。近年來隨著納米材料的研究發(fā)展與應(yīng)用，全面地促進(jìn)了口腔健康，改善口腔功能，提高生活質(zhì)量，使口腔醫(yī)學(xué)的發(fā)展更上新的臺(tái)階。納米技術(shù)最初由RichardFeynman提出，是研究結(jié)構(gòu)尺寸在1~100nm范圍內(nèi)材料的性質(zhì)和應(yīng)用的一種技術(shù)。由于納米材料的微粒特性及其物理化學(xué)方面的特性優(yōu)勢(shì)，體積效應(yīng)、表面效應(yīng)、量子尺寸、量子隧道以及介電限域是納米材料所涵蓋的5大效應(yīng)，所以納米材料的化學(xué)和機(jī)械性能都較傳統(tǒng)材料優(yōu)越[1]。隨著近年來對(duì)納米材料研究的深入，其已經(jīng)廣泛應(yīng)用于包括牙齒再礦化、抑制致病菌生長、預(yù)防并控制口腔感染性疾病的發(fā)生與發(fā)展、牙體牙周、正畸、修復(fù)等口腔臨床治療中[2]。本文擬就常見的納米材顆粒在口腔醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用和研究進(jìn)展作一綜述。

1納米材料的作用機(jī)理

納米顆粒包括具有納米尺寸的球形、立方體或針狀顆粒。目前使用的納米顆粒包括納米孔、碳納米管、納米膠囊、納米環(huán)、納米微球和樹狀大分子[3]。納米顆?？梢耘c聚合物結(jié)合或涂布在不同生物材料表面。納米顆粒直徑越小，其比表面積越大，機(jī)械性能和抗菌作用越強(qiáng)[4]。納米顆粒具有靶向抗菌特性，對(duì)宿主的副作用最小，使其可以作為抗菌藥物的載體。目前提出了多種納米顆粒的抗菌機(jī)制，包括金屬離子釋放[5]、氧化應(yīng)激[6]和非氧化機(jī)制[7]。帶正電荷的納米顆粒被靜電吸引到帶負(fù)電荷的細(xì)菌細(xì)胞膜上，這種吸引改變了細(xì)胞壁的滲透性，導(dǎo)致細(xì)胞膜破裂和細(xì)胞器滲漏。納米顆粒相對(duì)于傳統(tǒng)抗菌藥物的優(yōu)點(diǎn)是不受抗生素耐藥機(jī)制的影響，因?yàn)樗鼈兣c細(xì)菌細(xì)胞壁形成直接接觸，而不穿透細(xì)胞壁。

2納米材料在口腔醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用

2.1金屬納米顆粒的應(yīng)用

2.1.1銀納米顆粒

AgNPs具有抗菌活性，與不同的材料相結(jié)合可以產(chǎn)生額外的抗菌作用[8]。由于AgNPs的體積小，它們?nèi)菀状┩讣?xì)胞膜，導(dǎo)致細(xì)菌失去活性。直徑＜10nm的AgNPs的殺菌效果明顯增強(qiáng)[9]。AgNPs以細(xì)胞壁的肽聚糖為靶點(diǎn)，導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)改變，膜通透性增加，最終導(dǎo)致細(xì)胞死亡。AgNPs還可以與細(xì)菌蛋白質(zhì)相互作用，阻止DNA的復(fù)制，從而限制細(xì)胞增長[10]。AgNPs加入復(fù)合樹脂和粘結(jié)劑可以避免在修復(fù)體表面和邊緣形成生物膜。ChengL等[11]研究了不同濃度（質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.028%、0.042%、0.088%和0.175%）的AgNPs摻入復(fù)合樹脂中對(duì)力學(xué)性能和生物膜形成的影響，確定含有0.042%Ag－NPs的復(fù)合材料的乳酸代謝產(chǎn)物為普通材料的1/3，而菌落形成的總數(shù)為普通材料的1/4。ZhangK等[12]研究了AgNPs作為修復(fù)材料的生物相容性，將0.05%的AgNPs加入底物和粘接劑中，然后測(cè)試牙齦成纖維細(xì)胞的生存能力，AgNPs的加入并沒有引起細(xì)胞毒性，并且顯著提高了抗菌能力。因此，AgNPs可在不損害宿主的前提下，作為口腔抗菌藥物應(yīng)用于臨床。此外，AgNPs應(yīng)用于義齒基托聚合物中來治療義齒性口炎也取得了滿意的效果。MonteiroDR等[13]分析了基托樹脂中AgNPs的分布和釋放，發(fā)現(xiàn)Ag－NPs主要分布在納米復(fù)合材料的表面與微生物相互作用，因此在義齒中加入AgNPs可以預(yù)防黏膜組織相關(guān)的感染。AgNPs潛在的抗菌活性還可以有效地用于牙周治療的局部給藥。

2.1.2金納米顆粒

金納米顆粒有抗菌和抗真菌作用。Regiel-FutyraA[14]等研究出了一種新型的殼聚糖基AuNPs復(fù)合膜，對(duì)銅綠假單胞菌和金黃色葡萄球菌耐藥菌均具有較高的抗菌活性。AuNPs對(duì)成骨細(xì)胞分化具有促進(jìn)作用，將AuNPs涂在鈦種植體表面以促進(jìn)骨再生，來觀察AuNPs在體外和體內(nèi)對(duì)成骨細(xì)胞分化和促進(jìn)骨再生的潛在影響，結(jié)果表明鈦金Ti-Au可以用于種植體保存新生骨形成[15]。但是AuNPs的成骨潛能有待進(jìn)一步研究，以增強(qiáng)和加速種植體的骨整合。

2.2金屬化合物納米材料的應(yīng)用

2.2.1氟化鈣納米顆粒

氟化鈣納米材料的應(yīng)用是基于氟化鈣的特性，繼發(fā)齲是修復(fù)中最常見的問題，氟化物有助于預(yù)防齲齒的形成。氟化物在口腔唾液中形成氟化鈣（CaF2）沉積在齲齒上，然而口腔中鈣離子濃度極低，氟化鈣接觸有限[16]。SunL等[17]研究了納米級(jí)的CaF2作為不穩(wěn)定的氟化物載體，并將其體外沖洗效果與氟化物進(jìn)行了對(duì)比。CaF2NPs的反應(yīng)活性和溶解度均較CaF2有所提高，磷灰石中氟的吸收量增加。因此，CaF2NPs作為不穩(wěn)定的氟儲(chǔ)存體，可以通過增加唾液中不穩(wěn)定的氟化物含量，增強(qiáng)牙齒再礦化，降低牙本質(zhì)的通透性。XuHH等[18]研究表明CaF2NPs復(fù)合材料與與傳統(tǒng)樹脂相比可持續(xù)釋放氟。這種新型復(fù)合材料釋放氟的作用，可以用作牙齒缺損修復(fù)、骨折修復(fù)和改善繼發(fā)齲。但充分了解其預(yù)防機(jī)制，還需要進(jìn)一步的科學(xué)研究。

2.2.2磷酸鈣納米顆粒

口腔醫(yī)學(xué)治療的研究前沿是如何保持牙齒的原始結(jié)構(gòu)。因此，微創(chuàng)手術(shù)和再礦化治療被廣泛認(rèn)可。將磷酸鈣CaPO4NPs（CPNPs）引入復(fù)合材料中，納米顆粒大小為116nm的CPNPs可潛在的增加Ca2+和PO42-的釋放。與傳統(tǒng)復(fù)合材料相比，含有CPNPs的復(fù)合材料可以中和乳酸溶液，使牙本質(zhì)的礦化達(dá)到氟釋放復(fù)合材料礦化的4倍左右[19]。因此，新型CPNPs復(fù)合材料可用于預(yù)防齲病，樹脂粘接劑和牙科美學(xué)材料中[20]。

2.2.3二氧化鈦納米顆粒

二氧化鈦納米顆粒TiO2NPs，在可見光或紫外光照射下具有特殊的光催化性能，在醫(yī)學(xué)和牙科領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。TiO2的殺菌活性與在水中光催化反應(yīng)形成羥基自由基有關(guān)，羥基自由基的形成破壞肽聚糖細(xì)胞膜上的多不飽和磷脂，最終侵入細(xì)胞，破壞DNA[21]。ElsakaSE等[22]研究了不同濃度TiO2NPs的物理和抗菌性能。SunJ[23]等觀察了在復(fù)合樹脂中加入TiO2NPs可以提高樹脂的性能，粘結(jié)強(qiáng)度和力學(xué)性能。ThomasA等[24]還研究了TiO2NPs對(duì)引起牙菌斑的微生物的抗菌能力。TiO2NPs在上述作用機(jī)制下表現(xiàn)出良好的抗菌活性，而游離TiO2對(duì)微生物沒有作用。TiO2NPs對(duì)細(xì)菌和真菌均有較大的抑制作用。TiO2NPs的濃度達(dá)到15mg/ml時(shí)，可以有效控制引起牙菌斑的微生物。

2.3非金屬納米材料應(yīng)用

2.3.1納米羥基磷灰石

納米羥基磷灰石的應(yīng)用是基于羥基磷灰石（HAP）具有的生物活性和支持骨生長的能力。TschoppeP等[25]用牛門牙制造脫礦模型，研究了HAPNPs牙膏對(duì)再礦化的體外作用。結(jié)果表明，含納米羥基磷灰石的牙膏較含氟胺的牙膏對(duì)牙本質(zhì)和牙釉質(zhì)的再礦化作用增強(qiáng)。漂白后牙齒敏感的原因是牙本質(zhì)和牙釉質(zhì)的缺損。BrowingWD等[26]研究了HAPNPs對(duì)漂白牙齒敏感性的影響，得出結(jié)論使用含HAPNPs的牙膏可以在不使用任何脫敏劑的情況下降低漂白牙齒敏感性。納米結(jié)構(gòu)的HAP陶瓷由于其納米級(jí)形態(tài)，其生物活性優(yōu)于傳統(tǒng)的HAP陶瓷[27]。HAPNPs具有吸附DNA分子的能力[28]，可作為有效的基因轉(zhuǎn)染載體。由于其生物活性，HAP和氟磷灰石可作為生物相容性修復(fù)材料。研究表明[29]，HAPNPs添加到玻璃離子水門?。‵ujiIIGC）中，提高了GC的力學(xué)性能和與牙本質(zhì)的粘接強(qiáng)度。因此，HAPNPs可作為不同修復(fù)材料的有益補(bǔ)充。有學(xué)者通過研究HAPNP對(duì)人牙周膜細(xì)胞（PDL）的影響，觀察到HAPNPs能在一定程度上促進(jìn)細(xì)胞增殖并可促進(jìn)牙周組織再生[28]。YamadaM等評(píng)價(jià)了納米多晶羥基磷灰石形成的非微晶化鈦表面，HAPNPs的加入使表面積增大，骨與種植體的結(jié)合增強(qiáng)，軟組織減少[30]。

2.3.2殼聚糖納米顆粒

理想的納米顆粒應(yīng)該是無毒的、可生物降解的、在不同組織中均具有生物惰性的。為了避免金屬納米顆粒的不良影響，許多研究小組將注意力集中在有機(jī)納米顆粒上，如殼聚糖（CS）。通過引入殼聚糖納米顆粒（CSNPs），開發(fā)出了用于釋放生物活性分子的新型藥物載體。ChronopoulouL等[31]發(fā)現(xiàn)在中性pH條件下CSNPs能包裹氯己定（CHX），且具有緩釋性（至少48h）。初步研究表明，CS-GSH-CHX-NPs具有化學(xué)表面親和力，可以吸附在人體牙齒表面。因此，CSNPs可應(yīng)用于日?？谇蛔o(hù)理和干預(yù)治療。早期牙釉質(zhì)齲損也可以使用CSNPs進(jìn)行再礦化。CSNPs的抗菌作用在根管治療中也取得了成功。研究表明與氫氧化鈣相比，CSNPs能顯著降低糞腸球菌的數(shù)量[32]。低分子量的CS對(duì)變形鏈球菌的抑菌作用也很高[33]。變形鏈球菌是與齲齒有關(guān)的最常見的細(xì)菌之一，控制其生長可以有效地預(yù)防齲齒。此外，CSNPs也被用于腫瘤細(xì)胞的成像和藥物輸送系統(tǒng)[34]。聚合物納米顆粒在牙科的不同領(lǐng)域均具有應(yīng)用潛力，但是將其應(yīng)用于臨床還需要進(jìn)一步的研究。

3總結(jié)及展望

納米粒子因其比表面積大，抗菌活性強(qiáng)，物理、機(jī)械和生物特性以及其獨(dú)特的粒徑，使其加入傳統(tǒng)材料中可以有效改善材料的光學(xué)，化學(xué)，電學(xué)，和力學(xué)性能。因此，納米技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各種醫(yī)療與牙科材料中。新型納米材料開始在口腔醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用，對(duì)現(xiàn)有口腔材料的改性和創(chuàng)新具有重要意義。相信在不久的將來通過人們對(duì)納米材料進(jìn)一步探索與研究，更新型的，更適合口腔醫(yī)學(xué)的新材料將會(huì)誕生，會(huì)給口腔醫(yī)學(xué)帶來更美好的明天。

作者:繆婧 劉暢 王旭 王秀梅 單位:哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院牙體牙髓科