低溫等離子體在鈦種植修復中的應用*

喬春元 陶江豐

種植修復是缺失牙修復常用的治療方式，相較于傳統修復，可以獲得更好的功能和美學效果，在臨床治療中的運用愈發廣泛，也逐漸成為學科研究的熱點。盡管種植修復的成功率高達95%[1]，但在種植修復過程中，存在諸多并發癥，如種植體松動、感染等[2]。種植體與周圍骨組織的牢固結合是保持穩定性的前提[3]，健康的骨結合界面是種植體能穩定發揮作用的關鍵[4]。種植體周圍感染、基臺螺絲松動等并發癥，可導致種植失敗。鈦因其優良的機械性能、耐腐蝕性和生物相容性，在種植修復中應用廣泛[5]，對鈦種植體材料表面進行微米或納米級的處理，有助于提高口腔種植體的成功率。本文旨在對近年來低溫等離子體在鈦種植修復治療中的應用作一綜述，以期為低溫等離子體的臨床應用和基礎研究提供參考和借鑒。

1.等離子體的基本性能及其分類

等離子體為氣體混合物在高能量作用下發生電離，產生的激發態分子、帶電粒子、活性氧、活性氮和紫外光子等物質的總和。根據溫度不同，可分為熱等離子體和低溫等離子體。高溫等離子體由電子和重粒子(離子和中性粒子)組成，電子從電磁場中獲得能量，通過碰撞向重粒子傳遞能量，重粒子向周圍環境中輻射能量，電子的質量比重粒子輕～103～104倍，因此等離子體的溫度取決于重粒子的溫度。低溫等離子體中電子和重粒子之間的碰撞頻率不足以建立溫度平衡，等離子體呈低溫狀態。熱等離子體能量高，其安全性難以保證，導致其在口腔實踐中應用局限。低溫等離子體具有低溫、安全、易擴散、應用簡便、環保等優點。隨著低溫等離子體物理學的發展，目前在口腔醫學領域應用廣泛，可用于治療齲病、牙髓病變，對牙齒漂白、種植材料表面處理、滅菌、去污均取得良好效果。

2.低溫等離子體在鈦種植修復中的作用

2.1 低溫等離子體促進鈦種植體與骨組織結合促進種植體早期骨結合、維持種植體-骨界面的長期穩定，可提高種植體的成功率[6]。外科手術后，種植體表面可接觸許多蛋白質和不同的細胞，包括炎癥細胞、骨髓基質細胞和成骨細胞，此過程會受到種植體表面理化性質(如粗糙度、潤濕性和孔隙率)的影響。

Hayakawa 等[7]的研究顯示應用等離子體技術將六甲基二硅醚(hexamethyldisiloxane，HMDSO)噴涂在純鈦圓盤表面能吸附更多的纖連蛋白(為細胞粘附蛋白)。應用等離子體對低模量β 型鈦合金表面進行氧化修飾，可以形成多孔結構，促進骨細胞的生長、爬行，且可以促進骨細胞的代謝活動，增加膠原蛋白的產生，并促進基質礦化[8]。應用等離子化的低壓氮氣處理種植體表面，可取代其表面的氧化層而形成氮化層，提高其表面硬度，并且不影響種植體的生物相容性。Ferraz 等[9]研究發現氮氣等離子體處理的鈦種植體表面具有良好的骨結合能力。與機械加工表面相比，鈦表面的氮化氧化物鍍層可以提高種植體周圍細胞的生長速度，促進成骨細胞的分化。

氬氣等離子體處理鈦表面可使其表面氧含量增加16%、碳含量減少23%，增加表面能，從而誘導細胞黏附、增殖、礦化，促進成骨功能，提高早期骨愈合率[10]。在關鍵的初期愈合階段，氬氣等離子體處理可促進鈦表面的成骨作用[10]。

既不破壞種植體表面，又能對其徹底清潔、重建利于骨誘導的表面微環境是目前研究的熱點和難點。粗糙表面有利于骨細胞的爬行和黏附，能促進骨細胞增殖、分化和礦化。應用1.0%O2/ Ar 等離子體處理，可使鈦表面接觸角從70～120°下降到0～10°,鈦表面潤濕性增加，但接觸角的減少取決于暴露時間和氣體成分[11]?；煊醒鯕獾牡入x子體處理后，活性成分和羥基官能團黏附于鈦表面，增加表面的親水性，有利于細胞黏附和保持代謝活力。我們可以推測鈦種植體植入前應用低溫等離子體處理，能較好地促進早期骨結合，具有良好的應用前景。

2.2 低溫等離子體促進鈦種植體與軟組織結合種植體基臺周圍軟組織不能嵌入種植體內，屏障作用薄弱[12]。種植體穿黏膜部分的軟組織整合可以隔絕種植體周圍牙槽骨與口腔環境的交通，形成屏障，防止損傷組織和細胞外源性致炎因子的入侵。

Guo 等研究發現氧氣等離子體處理可改善鈦及氧化鋯表面的成纖維細胞黏附[13]。Lee 等[14]用空氣大氣壓等離子體流處理鈦表面，隨著空氣流速的增加，其表面接觸角可降低至35°；鈦表面C-H 基團減少，氧結合物(如C=O,O-H，Ti-O)、氮及鈦含量增加，形成親水性表面，提高細胞黏附；空氣等離子體處理可增加鈦表面肌動蛋白和黏著斑蛋白的聚集。黏著斑蛋白參與了細胞黏附分子和肌動蛋白絲之間的連接，在細胞黏附、細胞形狀、細胞骨架發育的啟動和建立過程中起著重要作用[15]。黏著斑蛋白的聚集反映了建立細胞緊密黏附，誘導細胞爬行，促進細胞外基質三維結構的生長[16,17]?？諝獾入x子體流處理10s，可增加鈦表面的人牙齦成纖維細胞的黏附，但鈦表面粗糙度無明顯變化，可能是由于其表面含氧官能團增多，碳污染物減少[14]。Jeong 等發現低溫大氣壓等離子體處理鈦表面，其形態無變化，但可改善口腔軟組織細胞的生物學行為,利于形成良好軟組織整合，同時可控制種植基臺周圍發炎牙齦組織釋放細胞因子[18]。

2.3 低溫等離子體預防鈦種植體周圍炎的發生種植體周圍黏膜炎，是種植體周圍可逆性炎性病變，由菌斑積聚和細菌侵襲所致。種植體周圍黏膜炎繼續發展，可引起牙槽骨吸收等不可逆性損害。因此，抑制細菌黏附可有效預防種植體周圍感染(如種植體周圍炎)。Yoo 等[19]研究發現低溫大氣壓等離子體處理后，鈦表面的化學組成和形態發生改變，產生抑菌作用。光電子能譜分析顯示等離子體處理后種植體表面C-H 基團減少，形成親水性表面。親水性是生物材料的重要特征，因為在液體介質中的細胞需要與材料表面緊密接觸，以便更好地附著并促進細胞生長。

Yoo 等[19]用氬氣等離子體預處理鈦盤后，鈦表面的變異鏈球菌和金黃色葡萄球菌的黏附菌數量減少。隨著處理時間增加，黏附菌量越少；氬氣等離子體處理后，鈦表面細菌的黏附與生長受到抑制。這可能是等離子體中的化學物質間接作用于細菌導致的。等離子體中的自由基可改變變形鏈球菌的細胞大小和形態[20]。

種植體植入，唾液糖蛋白即黏附于鈦種植體表面，同時微生物定植于此。生物膜的形成在可誘發種植體周圍炎[21]。微生物細胞黏附于種植體表面，隨后分泌胞外聚合物，維持生物膜的結構，并為其內部細胞提供營養[22]。與浮游菌相比，抗菌劑對生物膜內的微生物殺滅能力更低。機械和/ 或化學菌斑控制可用于治療種植體周圍炎[23]，但單純種植體周圍機械刮治不足以完全根除裸露種植體表面的生物膜。

Ulu 等[24]發現與Er：YAG 激光相比，對鈦盤表面的金黃色葡萄球菌生物膜(7 天)低溫等離子體顯示出優越的滅活性能，低溫等離子體處理120s，生物膜內細菌量的清除＞6-log CFU，生物膜的質量減少62%，掃描電子顯微鏡下可見到受損和滅活的細菌細胞。多種低溫等離子體對鈦盤表面的表皮葡萄球菌生物膜具有殺滅作用，對生物膜的滅活率超過95%。介質阻擋放電等離子體幾乎可以完全清除鈦表面的金黃色葡萄球菌生物膜和大腸桿菌生物膜。Lee 等研究結果表明鈦種植體經低溫大氣壓等離子體處理有利于減少其表面的細菌黏附和生物膜[25]。由此我們可以預測低溫等離子體處理可以減少種植體感染引起的種植失敗，為種植體周圍炎的治療提供新策略。

2.4 低溫等離子體減少鈦種植修復的機械并發癥 種植基臺螺絲松動是常見的機械并發癥，目前種植材料和種植技術的發展，尚不能杜絕此種情況的發生[26]。種植基臺連接的穩定性可影響種植治療的預后，連接設計、使用材料的相容性、各部件間的密合度、唾液及其他物質的污染和螺絲的預加載均可影響基臺連接的穩定性[27]。經過技工室和臨床處理之后基臺螺絲復合體上存在碎屑，會降低各部件間摩擦系數，從而影響預負荷。

螺絲旋緊產生的回彈力可有效防止基臺松動，使用反向扭矩值間接測量種植體連接螺絲的預負荷。技工室加工過程中連接螺絲會形成不規則變形和污染物，經氬氣等離子體處理可完全有效地清除污物。而蒸汽清洗只能減少碎片狀污染物。Costanza 等[28]研究發現完全清潔的基臺螺絲和全新的基臺螺絲一樣，反向扭矩值可增加15%～25%；與新的基臺螺絲相比，氬氣等離子體聯合氯己定凝膠處理種植基臺螺絲復合體，表面更加清潔，表明種植基臺加工過程中產殘留污物的完全清除，可改善種植基臺螺絲復合體預負荷的維持，使螺絲松動最小化。

3.總結與展望

綜上所述，低溫等離子體處理可形成種植體親水性表面，促進結締組織、骨組織對種植體的黏附，有利于軟組織封閉和骨結合。此外，低溫等離子體處理后的鈦表面也可抑制細菌的黏附、生長，對鈦表面的生物膜顯示出優越的殺滅效果，可有效降低種植體周圍感染的發生率。低溫等離子體可有效清除種植基臺/ 螺絲加工過程中殘留污物，減少基臺螺絲的松動。在鈦種植修復領域，低溫等離子體的應用對提高種植成功率展現出了巨大潛力，應用前景廣泛。