【正文】 塑性納米溶膠制劑超越了外科植入手術(shù)的局限性，使植入體具有與天然材料相同的表面特性和同質(zhì)性 。 納米技術(shù)又稱分子納米技術(shù)或分子工程是指通過各種物理或化學(xué)方法制造出 ，當(dāng)前納米技術(shù)的革命性發(fā)展使其成為科學(xué)和技術(shù)領(lǐng)域最活躍的學(xué)科。 1 第 12 章 納米材料在口腔醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用 概述 口腔材料在口腔科學(xué)的發(fā)展過程中起著巨大的推動作用，每一次口腔材料的進(jìn)步都會推動口腔科學(xué)向前邁進(jìn)一大步，口腔科學(xué)的每次劃時代的進(jìn)步都是和新的口腔材料在口腔科的應(yīng)用聯(lián)系在一起的。對于納米材料開發(fā)與應(yīng)用的強(qiáng)烈興趣在于它們有可能通過對材料結(jié)構(gòu)的處理在材料的電學(xué)、化學(xué)、機(jī)械和光學(xué)性能產(chǎn)生令人驚奇的提高[3]。作為藥物載體或診斷試劑等的納米材料，由于是一種多分散系統(tǒng)，或膠體分散系統(tǒng)，其中分散相顆粒的大小尺度為納米數(shù)量級 。在防齲涂料中加入納米化粘結(jié)劑及防齲組分，可大大提高材料的粘結(jié)能力。納米材料在口腔醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的研究應(yīng)用剛剛開始，隨著人們對納米材料所具有的獨(dú)特性能的深入認(rèn)識和開發(fā)，預(yù)期將會有更快、更大的發(fā)展?？谇粡?fù)合樹脂材料是一種由樹脂基質(zhì)加入經(jīng)過表面處理的無機(jī)填料和引發(fā)體系復(fù)合而成的粘結(jié)性修復(fù)材料。再是口腔的化學(xué)和機(jī)械環(huán)境金玉苛刻，唾液中的各種酶和微生物，來自食物的酸，都將侵蝕牙齒和破壞修復(fù)物，牙體和牙體修復(fù)物還要承受咀嚼行為帶來的壓力等諸多因素的影響，就必須重點(diǎn)考慮選擇有效的修復(fù)材料，才能達(dá)到修復(fù)牙體缺損的目的。三十多年來復(fù)合樹脂已在基質(zhì)、無機(jī)填料、固化方式等方面做了許多改進(jìn)，其物理機(jī)械性能和操作性能已得到很大提高，但仍然存在收縮大、耐磨性差、強(qiáng)度低的缺點(diǎn)。m 到 5~，無機(jī)填料的含量和粒度對復(fù)合樹脂的物理機(jī)械性能有直接的影響，特別是對材料的聚合體積收縮、耐磨性、熱膨脹系數(shù)和吸水性影響較大。②納米微?？梢酝ㄟ^“微軸承”作用，減小摩擦力，并可填充摩擦副表面的微坑和損失部位，起到修復(fù)作用。在聚合物中加入納米微粒比一般的復(fù)合樹脂具有更好的耐磨性 [2,610]。由于納米金剛石的小顆粒減少了較大顆粒填料之間的空間，增加填料間的延續(xù)性，同時納米金剛石表面具有的極性基團(tuán)與樹脂基質(zhì)極性基團(tuán)發(fā)生分子間作用力，再加上納米金剛石的高硬度，將納米金剛石作為無機(jī)填料以適當(dāng)比例加入復(fù)合樹脂中可以大大提高復(fù)合樹脂的耐磨性能和撓曲強(qiáng)度。由于這些團(tuán)塊與基質(zhì)粘接不良造成在水中填料粒子很易游離出來，隨著時間的推移，以納米粒子作填料的樹脂表面出現(xiàn)缺陷和孔隙，這通常被認(rèn)為是填料粒子的松解。 (3) 納米 SiO2填料 [2,20]：納米 SiO2的問世，為牙科 樹脂基復(fù)合材料的合成提供了一條新的途徑。 7 經(jīng)處理過的 SiO2 粒子表面與基體間有較好的界面結(jié)合，黏合力高。 ②提高耐磨性和改善材料表面的光潔度：由于納米 SiO2 的高流動性和小尺寸效應(yīng)，使材料表面更加致密細(xì)潔，摩擦系數(shù)變小，加之納米顆粒的高強(qiáng)度，使材料的耐磨性明顯提 高。納米 TiO2 的比表面積大，非配對原子多，活性高，與樹脂發(fā)生化學(xué)或物理結(jié)合的可能性大，增加了粒子與樹脂的界面結(jié)合，因而可承擔(dān)一定的載荷，吸收大量的沖擊能。②氧化 鉭納米粒子 [2,21]：目前對替代銀汞合金的長效、高分子齒科修復(fù)材料的需求日益增長，但是當(dāng)前的修復(fù)樹脂固有缺陷是缺乏診斷水平的阻隔射線的特性。納米 Ta2O5作為易混合的填料加入樹脂中可形成操作性好、可阻隔射線的復(fù)合樹脂，其中填料所 占比例較大。這是因?yàn)?Al2O3粒徑小，比表面積很大，表面原子多，易與高分子鏈發(fā)生物理或化學(xué)結(jié)合。這種商品名為“ Filtek Supreme”的納米復(fù)合樹脂上市時間較短，還沒有可靠的獨(dú)立研究數(shù)據(jù)，我們靜待各方面的反映來判斷是否如 3M ESPE所說超強(qiáng)的抗磨耗性、強(qiáng)度以及拋光性能 [22]。這可能與納米顆粒能夠吸收紫外線有關(guān)，但需進(jìn)一步的研究 [22,23]。這些加入的納米顆粒不僅增強(qiáng)了材料的機(jī)械性能，還可增強(qiáng)其電學(xué)性能 [24]。Bond NT 這一第五代牙本質(zhì)粘結(jié)樹脂 ，它 將納米技術(shù)與牙本質(zhì)粘結(jié)技術(shù)相結(jié)合，切實(shí)提高了粘結(jié)樹脂的強(qiáng)度， 粘結(jié)力達(dá) 25MPa， 延長了使用壽命。納米填料具有完美的大小尺寸，能滲透進(jìn)入牙釉質(zhì)因酸蝕產(chǎn)生的微孔中，也 10 能滲入最小的牙本質(zhì)小管中。在干態(tài)環(huán)境下，納米級 HA對粘接劑體系得粘接拉伸強(qiáng)度起到增強(qiáng)作用，增強(qiáng)作用與填料的濃度呈拋物線關(guān)系，在填料濃度達(dá)到 8%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）時，增強(qiáng)作用最為明顯，在濕環(huán)境下的粘接拉伸強(qiáng)度也有一定增強(qiáng)作用。 （ 2）納米雜化樹脂 POSS（ polyhedral oligomeric silsesquioxane）基體 [2]：POSS 的混入能顯著改變基體的性能，能增強(qiáng)熱穩(wěn)定性，提高強(qiáng)度和耐久性，提高使用溫度及其他有益性能的改變。偶聯(lián)劑分子有序組合體的質(zhì)點(diǎn)大小或聚集分子層厚度已接近納米數(shù)量級，可以提供形成“量子尺寸效應(yīng)”超細(xì)微粒的適合場所與條件，而且分子聚集體本身也可能有類似“量子尺寸效應(yīng)”，表現(xiàn)出與大塊物質(zhì)不同的特性。m， 有的甚至超過 30181。以納米級顆粒作為填料使偶聯(lián)劑更易于滲入牙本質(zhì)小管從而使樹脂與牙本質(zhì)小管壁間具有更好的適應(yīng)性，因此認(rèn)為納米級顆粒作為填料的牙本質(zhì)偶聯(lián)劑可使粘接劑與牙本質(zhì)間具有非常好的適應(yīng)性。傳統(tǒng)陶瓷材料應(yīng)用于口腔領(lǐng)域主要是制作人工關(guān)節(jié)、骨螺釘、人工冠橋修復(fù)體和牙種植體表面涂層等方面，但由于晶體粒徑較大、氣孔大，其脆性及彈性模量較大，影響了在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域尤其是在口腔醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用。 隨著納米技術(shù)的廣泛應(yīng)用，利用納米技術(shù)改造傳統(tǒng)口腔陶瓷材料，納米陶瓷隨之產(chǎn)生。于是，科學(xué)家們正致力于用納米材料來改造傳統(tǒng)陶瓷材料，使之成為具有全新功能的納米陶瓷材料，因此口腔納米材料的研究已成為當(dāng)前的熱點(diǎn)之一。納米陶瓷的結(jié)構(gòu)系由基元和界面元共同組成，這與粗晶材料相比，是一個全新的概念。納米粒子尺 寸很小，但表面積大。 （ 3）納米陶瓷的超塑性 陶瓷材料由于其屬于離子鍵及共價鍵，晶面滑移系統(tǒng)少，其本質(zhì)上是一種脆性材料，但在納米效應(yīng)的影響下，納米陶瓷在應(yīng)力作用下能 產(chǎn)生異常大的拉伸變形而不發(fā)生破壞，這一種特征被稱為超塑性。 （ 4）納米復(fù)合陶瓷 復(fù)合材料就是兩種或兩種以上的不同化學(xué)性質(zhì)或不同組織相的物質(zhì)以微觀或宏觀的形態(tài)組合而成的材料。 ② 微裂紋的產(chǎn)生和擴(kuò)展。 （ 5）納米復(fù)合牙科陶瓷 全瓷冠由于其美觀，生物相容性好，化學(xué)性能穩(wěn)定，導(dǎo)熱、導(dǎo)電性差，不刺激牙髓，耐磨蝕，表面光滑，不易附著菌斑，因此是一種理想的牙體修復(fù)材料。例如，（ 1）納米顆粒團(tuán)聚：由于納米顆粒的高表比面積、高表面活性，燒結(jié)時在燒結(jié)活化能驅(qū)動下，粉體表面離子將發(fā)生擴(kuò)散和遷移，納米粒子產(chǎn)生團(tuán)聚閉孔，影響瓷體強(qiáng)度；（ 2）納米晶粒長大：如果晶粒分布寬，則燒結(jié)過程中較大的晶粒吞噬較小的晶粒而長大，或存在嚴(yán)重的晶界污染。納米陶瓷材料的晶粒小，材料的內(nèi)在氣孔大大減小，一方面提高了柔韌性、強(qiáng)度和可塑性，另一方面使其彈性模量接近天然骨，極大的提高了力學(xué)相容性和生物相容性。碳納米材料主要包括碳納米管和氣相生長碳纖維。但是如果施加足夠的剪切力，天然的藍(lán)寶石和金剛石也同樣易碎和易于折斷。 （ 2）磁性固位技術(shù)是近年來發(fā)展起來的一種修復(fù)體固位技術(shù)，現(xiàn)已成為改善口 15 腔、頜面修復(fù)體固位的重要手段，在臨床上得到廣泛的應(yīng)用。硬金屬基體上通過 IBAD 制備 TiN 納米薄膜，可獲得高硬度、高耐磨性的表面。 [44] （ 3）張文云等 [45]利用纖維結(jié)合納米粒子共同增強(qiáng)齒科丙烯酸樹脂，取得了很好的效果。 SiO2的加入，復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度提高最多，當(dāng) SiO2含量為 5％時，彎曲強(qiáng)度提高 ％。 （ 4）義齒樹脂有機(jī)械性能好、色澤好、易加工等優(yōu)點(diǎn)，在臨床上廣為應(yīng)用，但義齒戴用后，由于口腔微環(huán)境的改變，義齒表面易粘 附細(xì)菌，進(jìn)而形成菌斑，刺激臨近組織造成義齒性口炎等各種病理損害。 （ 5）一種新型的由納米復(fù)合樹脂制成的義齒人工牙已應(yīng)用于臨床，該材料具有高度可拋光性及良好的抗壓、抗沖擊能力（ stain and impact resistant）。 Suzuki基于他對 12種已上市的義齒人工牙的體外比較研究提出：納米復(fù)合樹脂義齒人工牙（ Veracia， Shofu）與傳統(tǒng)樹脂義齒人工牙相比具有更好的表面硬度和抗磨耗性能，但與微米級填料樹脂（ microfilled posite）和 crosslinked acrylic denture teeth 無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異 [48]。在齲病的發(fā)生過程中，只有成熟的菌斑才具有 17 致齲力，而蔗糖依賴性粘附、集聚則是菌斑成熟必不可少，在此過程中，葡聚糖結(jié)合蛋白（ glucanbinding proteins,Gbps）與葡糖基轉(zhuǎn)移酶（ GTFs）通過特定的活性部位與葡聚糖結(jié)合，其疏水端與變形鏈球菌體相連，從而將變形鏈球菌緊密地結(jié)合在一起，形成“三明治”樣結(jié)構(gòu)，使菌斑結(jié)構(gòu)致密；這樣就具備了齲發(fā)生的局部環(huán)境，使齲得以發(fā)生。但經(jīng)粘膜使用蛋白和多肽疫苗，常產(chǎn)生弱的免疫反應(yīng)。它增加細(xì)胞的滲透力是通過影響上皮細(xì)胞的細(xì)胞間和細(xì)胞內(nèi)途徑，且是一種可逆的方式。殼聚糖 質(zhì)粒復(fù)合體形成納米顆粒，具備緩釋效能，還可延長疫苗的作用時間。然而優(yōu)質(zhì)的磷灰石晶體并非化學(xué)純的羥磷灰石，他們往往還有一些雜質(zhì)元素，如 HCO3 、Cl 等，并在一定程度上有 Ca的空位存在。 納米材料在牙髓病和根尖周病中的應(yīng)用 1 在活髓保存方面的應(yīng)用 [6264] 活髓保存對維持牙齒的正常生理代謝功能有著重要意義，蓋髓治療是 其主要手段之一。當(dāng)充填材料與洞壁或蓋髓材料與牙髓之間的界面存在微滲漏就可能引起牙髓再感染穿髓孔處不能完全形成修復(fù)性牙本質(zhì)橋，導(dǎo)致牙齒持續(xù)處于炎癥 、敏感狀態(tài)。 2 在根管治療方面的應(yīng)用 根管治療是治療牙髓壞死和各種根尖周病最有效的方法， 其最終目的是將根管系統(tǒng)嚴(yán)密充填，嚴(yán)密封閉根管系統(tǒng)，根充材料永久性或長時間的存留于人體內(nèi)，材料與根尖周組織相接觸而發(fā)生相互作用，以防止和治療根尖周病變。nHAPA66 是一種新型仿生材料，在組織成分、結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能上與天然硬組織相似。但有些根管治療經(jīng)多次換藥仍不能達(dá)到根充標(biāo)準(zhǔn)，稱為難治性根尖周炎。其主要成分為浮石載鋅載銀及其納米分散體系穩(wěn)定劑。整個復(fù)合納米抗菌劑在發(fā)揮抗菌作用的同時自身主體材料消耗甚少，維持了結(jié)構(gòu)的完整性和穩(wěn)定性，其抗菌性理論外推值達(dá) 5~10 年以上。自體骨移植修復(fù)拔牙創(chuàng)雖可取得較好的效果，但存在取材困難、增加手術(shù)創(chuàng)傷等弊端；異體骨或異種骨則存在免疫排斥問題。膠原基納米骨是根據(jù)仿生原理制備的納米級框架材料，具有與天然骨松質(zhì)類似的三維孔洞網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，植入體內(nèi)后有利于營養(yǎng)的輸送、細(xì)胞的遷移和生長及隨后的新骨形成。在臨床中應(yīng)用 nHAC 植入拔牙創(chuàng)可以減少牙槽嵴萎縮，縮短骨愈合時間，從而提高義齒修復(fù)的成功率和縮短缺牙時間。 PAMAMD 是一種人工合成的新型納米材料，最早由美國化學(xué)家 Tomalia 博士在 1985 年發(fā)明，直徑范圍為 1~11nm。 納米材料在口腔生物學(xué)中的應(yīng)用 利用納米微粒進(jìn)行細(xì)胞分離 [75] 生物細(xì)胞分離是生物細(xì)胞研究中的一個重要技術(shù)，它關(guān)系到能否快速獲得所研究的細(xì)胞標(biāo)本，與以往的細(xì)胞分離技術(shù)相比較，利用納米微粒進(jìn)行細(xì)胞分離可以實(shí)現(xiàn)快速、高效 制備細(xì)胞標(biāo)本的目的。這種方法易分離的原因在于一般病毒尺寸為 80100nm，細(xì)菌為幾百 nm，而細(xì)胞尺寸更大些，而納米包覆體的尺寸約為 30nm，因此膠體溶液在離心作用下很容易產(chǎn)生密度梯度，實(shí)現(xiàn)細(xì)胞分離。 22 利用納米微粒的光學(xué)性能實(shí)現(xiàn)細(xì)胞染色 [76] 細(xì)胞染色在研究細(xì)胞 生物學(xué)中具有十分重要的作用。先制備尺寸范圍為 3— 40nm的金納米微粒，再用金納米微粒制備其抗體復(fù)合體。由于金納米微粒的光吸收和光散射能呈現(xiàn)自身的特征顏色，所以這種金納米復(fù)合抗體用白光或單色光照射，在顯微鏡下觀察使它所結(jié)合的細(xì)胞局部器官呈現(xiàn)出金納米微粒的特征顏色，實(shí)現(xiàn)細(xì)胞局部染色，達(dá)到觀察、分辨、研究細(xì)胞結(jié)構(gòu)的目的。 納米材料在口腔預(yù)防中的應(yīng)用 納米羥基磷灰石在牙膏中的應(yīng)用 [77] 納米羥基磷灰石是顆粒尺寸在 1~100nm 之間的羥基磷灰石，與普通羥基磷灰石相比，由于納米羥基磷灰石尺寸小、比表面積大及量子尺寸效應(yīng)，使之具有普通羥基磷灰石不具備的特殊性能，因此被稱為活性羥基磷灰石。納米羥基磷灰石微?？煞忾]牙本質(zhì)小管治療牙本質(zhì)過敏。盡管如此，有效的預(yù)防仍必不可少，位于咬合面下的含納米機(jī)器人的牙粉通過刷牙或牙膏可每天檢查齦上和齦下的牙 表面至少一遍，將收集的有機(jī)代謝毒物轉(zhuǎn)化為無害的蒸汽，并且可不斷清除牙結(jié)石。同時，納米機(jī)器人還可以防止口臭，因?yàn)榧?xì)菌腐敗是造成口臭的核心代謝過程。 ③ 口腔修復(fù)材料會在物理機(jī)械性能、化學(xué)性質(zhì)、生物特性方面不斷改進(jìn)，以滿足 24 人們的不同的生理和心理要求。 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