摘要 钛是目前应用最广的口腔医用金属材料之一。然而，传统的钛及钛合金不具备抗菌性能，当置于微生物环境(如人体口腔)中时，易黏附细菌而引起感染，例如种植体周围炎、正畸后牙釉
钛是目前应用最广的口腔医用金属材料之一。然而，传统的钛及钛合金不具备抗菌性能，当置于微生物环境(如人体口腔)中时，易黏附细菌而引起感染，例如种植体周围炎、正畸后牙釉质脱矿及牙龈炎、口腔颌面外科手术后感染等。世界卫生组织颁布的《院内感染防治实用手册》的数据显示，全世界每天有超过 1 400 万的院内感染患者，其中约 60%与植入物感染有关[1]。因此，学者们制备出新型抗菌钛合金，此类材料兼备金属材料的理化性能与生物材料的抗菌性能，近年来在医用材料领域备受关注。本文就抗菌钛合金的种类、抗菌成分和机制及其在口腔医学领域的研究进展进行综述。
1 抗菌钛合金概述
抗菌钛合金是指通过表面改性或整体改性的方法，向传统钛合金中添加抗菌成分，从而具备了抗菌性能的钛合金。
1.1 抗菌钛合金的抗菌机制抗菌钛合金的抗菌功能主要来自于加入其中的抗菌剂，常用的抗菌剂分为有机抗菌剂和无机抗菌剂两大类。有机抗菌剂一般包括抗生素类抗菌剂(庆大霉素、阿莫西林等)和非抗生素类抗菌剂(氯己定、抗菌肽、高分子聚合物等)，此类抗菌剂需借助载体(羟基磷灰石涂层、壳聚糖等)涂覆到钛合金表面，其相关抗菌机制明确，但也存在着不耐高温、易诱导耐药菌产生以及涂层的有效时间较短等缺陷。无机抗菌剂包括金属元素抗菌剂(银、锌、铜等)、金属化合物抗菌剂(TiO2、TiN 等)以及非金属元素抗菌剂(氟等)，此类抗菌剂可添加在钛合金表面或合金内，具有广谱抗菌性、良好的稳定性和耐热性。以下主要对无机抗菌剂的抗菌机制做出介绍。
1.2 抗菌钛合金的分类根据抗菌剂在钛合金材料中分布的位置，可将抗菌钛合金分为涂层型和合金型两类。涂层型抗菌钛合金是以钛合金为基底材料，通过物理法(等离子体浸没离子注入法等)、化学法(溶胶凝胶法等)、电化学法(微弧氧化法等)等处理方式，将抗菌剂涂覆于钛合金表面，为钛合金制备一层具有抗菌作用的表面改性层。涂层型抗菌钛合金的抗菌效果良好，但缺点是涂层大多不耐磨，难以进一步加工成型。合金型抗菌钛合金是在钛合金整体中直接加入抗菌剂而制备成的抗菌合金，其常用的处理方法是真空电弧熔炼法和粉末冶金法。合金型抗菌钛合金的抗菌剂一般为金属元素，如铜、银等，这些元素的抗菌相可在合金中均匀分布，具有稳定持久的抗菌性能。
2 抗菌钛合金在口腔医学中的应用
2.1 口腔种植领域种植义齿是目前牙列缺损和牙列缺失的首选治疗方案。种植体周围炎症是最常见的种植后并发症，包括种植体周围粘膜炎和种植体周围炎，其发生与口腔中的菌斑生物膜关系密切。种植体周围炎和牙周炎的致病菌类似，主要为牙龈卟啉单胞菌、具核梭杆菌和伴放线聚集杆菌等。种植用基台和种植体大多由纯钛制成，无法抑制感染发生，为降低植入后感染的发生率，学者们开发出具有抗菌性能的种植用钛合金材料。
2.1.1 载药涂层抗菌钛合金 面对种植治疗后可能存在的感染问题，传统的全身给药方式存在着用药量大、局部药物浓度低等缺点，为此学者们研究开发了具有载药涂层的抗菌钛合金材料，其将药物通过不同的载体负载到钛合金表面，实现了局部给药的目的。此类材料的载体有羟基磷灰石、二氧化钛纳米管、壳聚糖以及 pH 敏感性载体(水凝胶、微球、脂质体)等，药物加载方法有物理吸附法、仿生共沉积法以及层层自组装法等。
2.1.2 载无机抗菌剂涂层的抗菌钛合金 载无机抗菌剂涂层的抗菌钛合金是通过不同载体将无机抗菌剂负载到钛合金的表面而制备成的。研究表明，负载纳米银颗粒涂层的纯钛材料，其体外抗菌效果可持续 30 d，对牙龈卟啉单胞菌、伴放线聚集杆菌、中间普氏菌等均表现出优异的抗菌效果，可有效预防种植术后早期感染[11]。Aranya 等[12]研发的载锌/磷酸钙复合涂层的纯钛材料可有效抑制牙龈卟啉单胞菌的活性及生物膜的形成，同时促进成骨细胞黏附，增强骨组织结合。Zhang 等[13]的研究显示，经钽表面修饰的纯钛材料可下调与细菌黏附、侵袭相关的基因表达，从而杀灭牙龈卟啉单胞菌和具核梭杆菌。虽然载无机抗菌剂涂层的抗菌钛合金研究广泛，但是大部分无机抗菌剂的抗菌机制还有待进一步阐明。
2.1.3 合金型抗菌钛合金 合金型抗菌钛合金是在钛合金整体中直接加入金属抗菌剂，使材料本身具有抗菌性能的钛合金，目前此类材料在种植义齿方面的研究较少，加入的抗菌剂以铜为主。
2.2 口腔正畸领域镍钛合金和金属纯钛常被用于制作托槽、弓丝、保持器、微种植体等，然而镍钛合金中析出的镍离子易导致过敏，同时矫治装置的存在妨碍了口腔自洁，增加了患者口腔卫生维护的难度，菌斑在矫治器周围堆积可造成牙釉质脱矿、龋病和牙龈炎。此外，细菌产酸会致使弓丝强度降低、与托槽之间的摩擦力增大，甚至影响矫治效率。
2.3 口腔颌面外科领域钛合金在口腔颌面外科广泛应用于钛板、牵张成骨装置、人工关节假体等植入材料中。在口腔颌面外科围术期，一般会预防性应用抗生素，而抗生素的使用如同一把双刃剑，在有效杀菌的同时，也易导致菌群失调。一旦出现菌群失调，患者抵抗力较低时，很容易造成术后感染，此类感染的病原菌以金黄色葡萄球菌和大肠杆菌为主。
3 结 语
除了可在前述种植义齿、正畸矫治以及口腔颌面外科植入材料中应用，颌面赝复体的固位材料、可摘局部义齿基托及卡环、金属基底冠等均可尝试采用抗菌钛合金制作，以抑制细菌的黏附增殖，从根本上降低微生物感染性疾病的发生几率。但是目前关于抗菌钛合金的动物实验较少，一些抗菌剂的抗菌机制不够明确，且对抗菌剂释放浓度和时间进行控制的方法并不完善。期待随着研究的不断深入，这些问题会逐步得到解决，并进一步推动抗菌钛合金在口腔医学领域的临床应用。
参考文献
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[3] Shi A, Zhu C, Fu S, et al. What controls the antibacterial activity of Ti⁃Ag alloy, Ag ion or Ti2 Ag particles?[J]. Mater Sci Eng C Ma⁃ ter Biol Appl, 2020, 109: 110548. doi: 10.1016/j.msec.2019. 110548.
《抗菌钛合金在口腔医学中应用研究进展》来源：《口腔疾病防治》，作者：范东阳1，2，3 ， 王强4 ， 周怡君2 ， 李斯文1，2，3 ， 冯旭5 ， 刘春冉2 ， 崔家森2 ， 孙宏晨2
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