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关键词医院综合楼给排水系统 消防给水系统 门诊部分散设置给排水管道设备间 太阳能系统在医院建筑中的应用
中图分类号:C35文献标识码: A
1 工程简介
本工程为江苏省口腔医院门诊综合楼,地上十六层,地下三层。其中地下一层为配套服务用房及自行车库,地下二层为汽车库,地下三层一部分区域为水泵房,一部分区域平时为汽车库,战时为6级人防掩蔽所;地上部分一至十层为门诊楼,十层以上为教学和办公用房。设计日门诊病人2000人次,该项目总建筑面积约为45043平方米,建筑高度为65.85米,属于一类高层建筑。
2 系统简介
2.1 给水系统
由市政给水管网供给,从本工程东侧上海路上的市政给水管路上接入一根DN150的引入管,分两路,一路DN100的管道供应供本建筑生活用水,一路DN150的管道供应供本建筑消防用水,分别在生活和消防给水引入管上设置水表计量。市政最低水压0.20MPa。
本建筑生活给水采用分区供水,系统分区如下:-3~2层由市政供水管路直接供给;3~10层由低区变频供水设备增压供水;10层以上由高区变频供水设备增压供水。用水压力大于0.20MP的给水支管上设置减压阀减压。除此之外,冷却塔补水设有专用变频水泵,抽水增压至裙房顶冷却塔,冷却塔补水管上设置水表计量。低区、高区增压给水系统及空调补水系统设计秒流量分别为6.95l/s、3.87l/s及1.5l/s。按照业主要求,本建筑地上一至八层普通诊室分科室单独计量,九、十层VIP诊室设水表单独计量,十层以上办公区设水表单独计量,除此之外地下厨房用水单独设水表计量。给水系统示意图见图1
2.2 热水系统
热水系统采用分区供水,分区原则同冷水供给水系统。诊室及厨房生活用热水采用集中热水供应系统,以蒸汽作为热媒,采用汽水半容积式换热器换热后向本建筑热水管网集中供热。除此之外屋面设有太阳能集热器,集热面积约为430m2,作为生活热水的补充热源。热水设计供水温度60℃,设计回水温度55℃。热水供应系统回水管道上设回水泵,当温度低于55℃时,回水泵开启,加热至60℃关闭。其中厨房热水由单独一套半容积式热交换器供给,热水系统设置机械循环。热交换进水管上均设置水表;地上诊室部分由另外两套半容积式热交换器供给,热水系统设置机械循环,各科室热水供回水管上均设置水表计量热水用量。手术室热水采用容积式电热水器加热供给。生活热水系统高区设计秒流量为4.1l/s。热水系统示意图见图2
2.3排水系统
污水采用单立管排水系统(即设置伸顶通气管的排水系统)以及设有专用通气立管的双立管排水系统,连接6个及6个以上大便器的污水横支管和连接4个及4个以上卫生器且横支管大于12m的污水横支管上还需设置环形通气管。底层污水均单独排出;地下室水泵房、车库等处设置集水坑,用潜污泵提升污废水至室外排出。厨房上方有卫生间的地方结构降板处理。污水收集后,经整个院区集中的污水处理构筑物二级生化处理并消毒后排入东侧的市政污水干管。根据业主要求,诊室内牙科医疗设备排水采用真空排水系统,由专业厂家深化设计。地下室水泵房、车库、消防电梯等处设置集水坑,用潜污泵提升污废水至室外污水管。地下室内卫生间污水经过污水提升设备排至室外污水管,厨房内生活污水经过隔油提升一体化设备提升后排至室外污水管。
2.4 消防系统
消防水源采用市政自来水,采用一根DN150消防给水进水管。消防水池设计容积按满足一次火灾发生后,同时使用的消防系统最大设计流量和相应的火灾延续时间来计算。
在院区内本建筑南侧已有一消防水池,有效容积为400 m3,距离本建筑80米,可供本建筑室外消火栓消防使用,故本建筑消防水池设计容积按储存2小时室内消火栓用水量和1小时闭式自动喷水灭火系统的用水量之和计算,共计360m3。在屋面设有18 m3消防水箱1个,箱底标高为66.00米,可保证火灾初期的消防用水量。
室内消火栓消防给水系统采用临时高压给水系统,消火栓系统成环状管网,由两台消火栓消防泵(一用一备,位于消防泵房内)自消防水池抽水增压供给。室内消火栓系统竖向设高低2个供水分区:地下3层至9层为低区,10层及以上部分为高区。在低区室内消火栓供水的主管上设置静压减压阀,保证低区的静水压力在100m以内。各区凡出水压力大于等于50m的消火栓,均采用稳压减压型的消火栓。室内消火栓系统共设有2个水泵接合器。
室内消火栓设置在建筑内门厅、走道等明显易于取用的地点,其间距保证同层有2支水枪的充实水柱同时达到室内任何部位。室内消防给水管均联成环状,并用阀门分成若干独立段,以保证检修时关闭的竖管不超过一条,在水平环状管网上引出的单个消火栓前均设一个DN65的检修阀门。
自动喷水灭火系统采用临时高压给水系统,由两台喷淋消防泵(一用一备,位于消防泵房内)自消防水池抽水增压供给。每个防火分区的喷淋管道自成系统,在每个防火分区的水平总管上设1个水流指示器及信号阀门,消防控制中心的控制屏上显示出每个报警阀和每个防火分区的供水总管上阀门的启闭状态,以及喷头动作时火灾所在的层数和区域。报警阀及压力开关的运行情况也都能在消防控制中心的控制屏上显示出来。
闭式玻璃球喷头均采用快速响应喷头,除厨房采用93℃温级喷头外,其余均为68℃温级喷头。
闭式自动喷水灭火系统单个报警阀控制的喷头数不超过800个,系统共设有7组湿式报警阀,集中设在一层报警阀间内。
3 特点探讨
3.1 门诊楼部分给排水设备管井的设置
由于本工程门诊楼各门诊科室需要单独给水计量,且用水点较为分散。传统的给水系统是在楼层集中设置一个主管井,给水系统通过在楼层吊顶内设置的水平干管输送到门诊部的各个用水点,该种方式的特点是占用楼层的空间小,节省了医院门诊的有效建筑面积,但是存在以下缺点:1.由于楼层只设有一个给水主管井,且给水干管均吊顶内敷设,楼层内各科室用水检修,操纵均不方便。2.由于给水干管沿楼层布置,大大增加了给水系统的管道管长,增加了系统的造价。经过与院方的沟通本建筑门诊部在楼层分科室设有设备检修管道间,且尽量保证管道维修间上下对齐,便于给水立管的安装,同时也有利于楼层给水支管的维护和管理。具体平面布置见图3
3.2 太阳能热水系统在医院建筑中的应用
因本工程市政压力较低,因此冷水直供至地上2层,3至10层有低区变频供水泵组供给,其中9,10二层由于是VIP诊室,且用水点与标准诊室布置不同且用水要单独计量,所以9,10二层单独设置系统。考虑到冷热水水压平衡及屋面集热面积的限制,在十层及十六层屋面分别设置12 m3和10 m3集热水箱及太阳能集热器组成的热水预热系统,通过减压阀减压后经过2套半容积式立式热交换器供应门诊楼生活热水。根据对太阳能的利用方式分别为直接加热和间接加热两种方式。直接加热指所用热水直接经过集热器加热,而间接加热指通过介质换热加热所用热水,该系统需采用承压式集热器。间接加热一次水与二次水不接触,冷,热水平衡较为容易,但是集热效率低于直接加热系统。因为本建筑热水系统主要用于门诊楼诊室洗手之用,对水压要求不高,故采用直接加热的系统,热水系统上通过设置减压阀来调节冷热水的水压平衡。
英文名称:Chinese Journal of Geriatric Dentistry
主管单位:解放军总医院
主办单位:解放军总医院口腔医学教研室
出版周期:双月刊
出版地址:北京市
语
种:中文
开
本:大16开
国际刊号:1672-2973
国内刊号:11-5010/R
邮发代号:82-633
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创刊时间:2002
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关键词:干细胞 口腔医学 应用 特点
中图分类号:R78 文献标识码:B 文章编号:1004-7484(2011)05-0064-02
干细胞具有自我更新、多向分化潜能和高度增殖、无限分裂的特点。按照不同的分化阶段,可将干细胞分为:胚胎干细胞(embryonic stem cell,ESC) 及成体干细胞(adult stem cell,ASC)两类。胚胎干细胞有两种来源:1从受精卵分裂发育成囊胚时的内层细胞团;2从胎儿早期生殖嵴中分离得到的生殖嵴细胞,这两种胚胎细胞均可分化为所有类型的体细胞,有的甚至可以独立分化为完整的机体。成体干细胞主要存在于各种成人组织中,参与组织更新及创伤修复等过程。干细胞作为一项新兴技术,其应用于临床主要有:1细胞替代治疗;2基因治疗;3组织工程。但目前干细胞应用在临床的技术还很少,尚处于起步阶段,很多研究仅仅限于动物模型治疗阶段。本文就近年来干细胞在口腔医学中的研究与应用特点做一综述。
1资料和方法
1.1 资料来源
中国知网数据库,共计相关文献42篇。
1.2资料筛选方法
排除重复发表、时间较早及类似研究的文献,共收入9篇文献作为本次综述的重点。
2 结果
共有9篇文献对6种口腔干细胞做了实验室的基础研究,现分述如下:
2.1 牙髓干细胞(dental pulp stem cells,DPSCs)
Gronthos[1]等于2000年首次提出了牙髓干细胞概念,开创了颅颌牙科研究的新领域。DPSCs在正常情况下是处于静息状态,使牙髓中细胞的新陈代谢和功能维持稳定,但当有外界原因对牙髓组织进行刺激或损害时,DPSCs可分化成牙本质细胞,对牙髓进行修复和重建。目前,主要通过体外诱导牙髓细胞的方法进行牙髓干细胞的研究。刘宏胜[2]等从人年轻恒牙里分离、培养出牙髓间充质细胞,该细胞具有一般间充质干细胞多具有的表面特征和具有较高的增殖能力,在体外诱导下具有多向分化的潜能。Gluhak[3]等人证实:细胞外基质磷酸糖蛋白和细胞分化具有相关性, 当DPSCs分化时,细胞外基质磷酸糖蛋白下调。这说明细胞外基质磷酸糖蛋白可作为研究成牙本质分化的时DPSCs的检测指标。陆家瑜[4]等通过体外诱导乳牙牙髓干细胞分化为成骨细胞的实验得出:人牙髓干细胞呈集落状生长,有细胞克隆形成,细胞表型具有多样性。Iohara[5]等人将狗的DPSCs联合骨形成蛋白后回植到己行牙髓切断术的牙后,经过一定的时间后形成了修复性牙本质。Gronthos S [6]总结这些实验认为:在牙髓中存在的一大群定向分化的前体细胞里,可能存在着一小部分多能牙髓干细胞,它们具有高度的增殖能力,而且能够自我更新。
2.2 骨髓基质干细胞
Modino[7]等人认为:骨髓基质干细胞可替代牙间充质,经与胚胎牙上皮细胞作用后形成牙胚,被证明是目前可唯一被用于牙组织工程的非牙源性细胞。同时该细胞具有体外可大量扩增和多分化潜能,这一特点将使其成为颌骨组织工程中最具前景的种子细胞。
2.3 脱落乳牙牙髓干细胞
Miura等[8]从人脱落乳牙的牙髓组织中分离出单克隆干细胞:脱落乳牙干细胞,它具有很高分化能力。这是首次从人类乳牙中获得干细胞,乳牙干细胞与血液中的干细胞相似。体外培养显示出它比骨髓基质干细胞具有更强的增殖、倍增率和克隆形成率。
2.4 牙周膜干细胞
Seo[9]等人取成年人牙周膜组织采用酶消法制成单细胞悬液经体外培养,分离出了牙周膜干细胞。经体外培养后的牙周膜干细胞增殖率高于骨髓基质干细胞和牙髓干细胞。因为牙周膜干细胞与牙周组织关系密切、性能特殊,它在实现真正意义上的牙周组织再生及重建具有重要的作用。
2.5 根尖干细胞
正在萌发的根尖部有一特殊的的组织――根尖牙。其具有分化能力和高增殖潜能,被认为是牙组织工程中较有潜力的种子来源。
2.6 唾液腺干细胞
有学者认为:起源相同的肝脏干细胞、胰腺干细胞与唾液腺干细胞,在组织定位、分化潜能、特异标志物、分化调节等方面均大致相似,参照肝脏、胰腺干细胞研究是唾液腺干细胞研究的方向。
3 讨论
总的来说,口腔干细胞研究还处于相对初级的阶段,对口腔干细胞的分离、培养、鉴定、横向分化特点研究较少。随着更进一步的研究,希望能发现更多口腔特有干细胞,建立相对完整的干细胞库,给口腔组织工程研究提供更多的干细胞来源,推进口腔干细胞从试验阶段发展到临床应用阶段。
参考文献
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[6] Gronthos S,Brahim J, Li W, et al. Stem cell properties of human dental pulpstem cells[J]. Dent Res, 2002, 81(8): 531-535.
[7] Modino S A, Sharpe P T.Tissue engineering of teeth using adultstem cells[J]. Arch Oral Biol, 2005, 50(2): 255-258.
【关键词】复发性口疮;一氧化氮;一氧化氮合酶
Clinual study on the relationship between recurrent aphtha and serum NO NOS
MA Wen bin,LI Nan,XIE Wen zhong,et al.Kaifeng Stomatological Hospital & Kaifeng Stomatological Prevention Institutes,Kaifeng 475000,China
【Abstract】 Objective To discuss that the outbreak of recurrent aphtha has relation to the rise of serum NO,NOS level.Methods From 1999 to 2000,we compared the serum NO and NOS levels of 120 recurrent aphthae patients to 50 healthy people,and analyzed the differences of the serum NO and NOS between the two groups.Results For the serum NO level and NOS level:In the outbreak phase,the figures are 115±19.6 μmol/L、42.27±5.58 μmol/L respectively; in the diapauses of recurrent aphtha,they are 81.26±12.15 ,36.12± 7.40 seperately; in the healthy contrast group,they are 70.4±16.3 μmol/L and 32.8±7.8 μmol/L.The indexes of the outbreak phase group are higher than those of the healthy contrast group,tNO=2.736,pNO
【Key words】 Recurrent aphtha; NO; NOS
一氧化氮(NO)是一种毒性极强、不稳定、易扩散、半衰期极短(3~5 s)化学性质极为活泼的自由基,在体内具有广泛的生物学特性,参与免疫、神经、消化、循环、骨骼等多种系统的生理及病理过程[1 4]。80年代末至今,NO的基础和临床研究涉及到包括口腔医学在内的医学免疫、神经、消化、循环各个领域[1 6]。研究表明:免疫、神经、消化、循环等与复发性口疮的发病有关[7 12],我们自1999~2000年,对收集的120例复发性口疮患者,50例健康献血者的血清中NO及NOS的水平进行了对照研究,现报告如下。
1 资料与方法
1.1 一般资料
1.1.1 复发性口疮患者选择标准:①就诊前2~3 d末服相关药物,如抗生素类、消炎镇痛类、激素类、免疫抑制类药等,以避免此类药对血清中一氧化氮(NO)、一氧化氮合酶(NOS)可能产生影响;②排除身体异常状态,如妊娠、贫血、消化性溃疡、急性感染、肿瘤等,对血清一氧化氮(NO)、一氧化氮合酶(NOS)可能产生的影响;③选取典型的复发性口疮患者,病史在1年以上,每月至少发生1次,至少2次以上发病史,每次疼痛在4 d以上,每次溃疡在1周以上,就诊时口疮发作在3 d之内。从1999~2000年门诊共收集复发性口疮患者120例,男70例,女50例,年龄15~60岁。
1.1.2 对照组选择标准 ①、②与复发性口疮患者相同 ③无复发性口疮及其他口腔粘膜病 ④健康献血者,经健康检查,无心、肝、肺、肾、胃异常,无慢性病史,无性病、艾滋病。从1999~2001年的献血者中选50例,男30例,女20例,年龄18~50岁。经统计学检查,二组的性别构成及平均年龄无统计学差异,具有可比性。
1.2 研究方法 两组均于清晨空腹采静脉血样,立即于4℃离心,分离出血清, 20℃低温保存,于1个月内待测。选用南京建成生物工程研究所的NO,NOS试剂盒,按其操作常规在RA 50半自动生化分析仪之540波长处比色,吸光度值与NO,NOS含量成正比,并计算求之。
2 结果
表1
发作期复发性口疮患者与健康对照者血清NO,NOS
水平的比较(x±s μmol/L)
nNONOS
复发性口疮120115.00±19.60**42.27±5.58**
健康对照5070.40±16.3032.80±7.80
注:**P
表2
复发性口疮患者发作期于间歇期血清NO,NOS
水平的比较(x±sμmol/L)
发作期间歇期t p
NO115.00±19.6081.26±12.1516.027
NOS42.27±5.5836.12±7.407.269
血清NO,NOS水平复发性口疮患者发作期高于健康对照者,高于间歇期 。复发性口疮患者发作期血清NO,NOS水平升高与复发性口疮发作有关。
3 讨论
复发性口疮患者发作期血清NO,NOS浓度升高,我们认为其具有致病意义,原因有以下几点:
3.1 致痛作用[4] 复发性口疮的发作均伴疼痛,研究认为,NOS过度表达合成NO增多,是导致局部疼痛的重要因素。其致痛的途径有:①促进致痛物质如前列腺素(PG)、白三烯(LT)、P物质(SP)、降钙素基因相关肽(CGRP)等释放;②抑制内源性抗痛物质活性,如生长抑素等;③直接作用于伤害感受器,最终引起局部组织疼痛。局部疼痛程度与其中NO的含量多少有关,高水平NO与疼痛具有重要关系。
3.2 局部微循环障碍[2 5] NO是一种强烈的扩血管因子,过量的NO打破了扩血管因子与缩血管因子之间的平衡,加速了炎症时的血流动力学的紊乱,如促进血管扩张,增强了血管的通透性和渗漏,造成局部红肿。大多数炎症相关物质与NO及NOS关系密切,直接或间接通过NO发挥作用,导致血管扩张、组织水肿、皮肤温度升高等炎症表现。
3.3 细胞毒作用
[2 4,13]:过量的NO可与靶细胞的金属蛋白相结合,直接介导细胞毒作用,其损伤机制有:①与线粒体呼吸链或DNA合成酶铁部分结合,导致亚硝基化,从而抑制线粒体合成酶Ⅰ和Ⅱ电子传递,抑制乌头酸酶、核糖酶和DNA限速酶活性,阻止细胞分裂;②对嘌呤和嘧啶碱基有脱氨基作用,导致DNA突变和断裂;③与超氧化物结合形成氧化亚硝酸盐,自发释放OH 、NO2 ,通过自由基链合成反应,导致含疏基蛋白和脂质过氧化,而促进炎症损伤靶细胞;④可引起3 磷酸甘油醛脱氢酶核糖基化,封闭糖酵解过程而阻断ATP产生,从而抑制细胞生长。
3.4 抑制免疫[3,5] NO在高浓度下对抗原提呈细胞活性和T细胞增殖起抑制作用。NO供体对人T细胞和人T细胞克隆分泌Th1、Th2、相关细胞因子都有抑制作用。
3.5 诱导促炎细胞生长因子的产生[2 4]在炎症反应中,NO作为活化的巨噬细胞释放的一种细胞毒效应因子,可诱导活化的炎细胞如巨噬细胞、白细胞等产生促炎细胞因子如TNF α 、IL 1等,并可通过正反馈产生更多的NO。NO介导和促进炎症的有力证据是在多种炎症性或免疫性动物实验模型中,NO浓度显著升高,抑制NO合成可使典型的炎症症状得到明显改善。
3.6 NO参与复发口疮的可能机制[1 4,7 13] 目前许多文献认为复发性口疮是微生物抗原、毒素或其他抗原物质引起的人体第Ⅲ型(免疫复合物型)和第Ⅳ型(细胞介导的迟发型)超敏反应。其中产生的细胞因子如:白介素(IL)、干扰素(IFN)、肿瘤坏死因子(TNF)可激活组织中细胞,如巨噬细胞、中性粒细胞、肥大细胞、淋巴细胞、内皮细胞、血管平滑肌细胞、血小板、成纤细胞、神经细胞等过度表达iNOS(诱导型NOS)阳性,一旦表达,可较长时间、持续催化NO合成,产生大量NO发挥其毒性、炎性,免疫调节作用,直接或间接引起组织损伤。大量产生的NO可通过正反馈促进组织及炎细胞产生NO,导致破坏的持续发展。口腔黏膜溃疡是复发性口疮的主要表现,近来,动物试验证明:采用适量脉冲Nd:YAG激光照射口腔黏膜溃疡能有效降低组织中NO、NOS活性含量,能起到治疗口腔黏膜溃疡的作用[14]。因此认为局部iNOS活性增高产生大量NO产生毒性作用直接或间接的参与复发性口疮的发作。有研究表明:雷公藤多甙、皮质类固醇和环孢素能抑制iNOS表达。甲氨喋呤能通过抑制二氢叶酸还原酶,阻碍四氢生物喋呤的合成来影响NOS活性,非类固醇抗炎药如阿斯匹林和水杨酸钠一定程度上能抑制iNOS直接乙酰化抑制iNOS活性。四环素可降低巨噬细胞表达iNOS蛋白和抑制NO产生。这些药物又是治疗复发性口疮的传统药物。其治疗机理由此看来也与抑制NO产生有关。
3.7 展望 探讨NO,NOS与复发性口疮发病学的关系,从分子水平揭示复发性口疮的发病机制,无疑对其防治提供了新方法、新思路。但NOS有原生型NOS与诱导型NOS之分,原生型NOS存在于组织中主要起生理保护作用,而诱导型NOS主要与疾病有关,所以,开发研究针对选择性抑制iNOSmRNA和蛋白表达阳性和阻抑其合成途径的药物,将为复发性口疮的防治开辟一片新天地。
参考文献
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[关键词]抗菌不锈钢;口腔医学;感染
不锈钢材料因其具有良好的刚性、加工成型性、耐腐蚀性以及生物相容性,并且价格低廉,已广泛应用于医疗器械及人体植入材料。在口腔医学中,不锈钢材料可用来制作正畸托槽、弓丝和微种植体,义齿支架、卡环,颌骨夹板等。口腔是多种微生物共同定植的复杂环境,不锈钢材料在口腔中的存在可能改变局部微生态构成,使口腔致病菌增多或毒力增强,从而导致感染性疾病的发生。抗菌不锈钢是近年来研究发展的一类新型材料,通过在不锈钢中添加抗菌元素,使其既可作为结构材料,又具备功能材料的抗菌作用,因此被广泛应用于公共保健设施、食品加工设备、医疗器械及其他卫生敏感领域。抗菌不锈钢具有广谱抗菌、抗菌时效长、不产生耐药性以及生物相容性好等优点,大大拓展了医用不锈钢的临床应用范围。本文将就抗菌不锈钢在口腔医学领域的研究进展及应用作一综述。
1抗菌不锈钢概述
1.1抗菌不锈钢的抗菌原理
抗菌不锈钢的抗菌性能来源于其加入的抗菌物质,如抗菌剂、光催化剂及抗菌金属元素。研究表明,金属离子都具有不同程度的抗菌能力,综合安全性考虑,学者们认为银的抗菌效果最好,其次是铜和锌[1]。目前金属离子抗菌的原理尚不完全清楚,普遍接受的抗菌机理为“接触式杀灭”[2,3],即细胞接触金属离子后死亡。Ag+、Cu2+等金属离子在有氧的情况下可催化相关反应产生活性氧簇(reactiveoxygenspecies,ROS)。ROS的作用对象是细胞存活所必需的基本成份,如细胞膜蛋白、脂类,尤其是细胞膜磷脂中的不饱和脂肪酸。以铜为例,Cu2+从金属析出后与细菌直接接触,最先引起细胞膜损伤,使细胞膜的脂质过氧化,细胞膜电位消失,细胞呼吸停止,同时细胞膜的完整性遭到破坏,导致细胞膜穿孔,细胞内容物外泄;随即Cu2+进入细菌细胞内,使酶类等蛋白质变性,甚至DNA降解,从而损伤细胞的正常组成及其功能,达到抑制细菌生长繁殖或消灭细菌的目的。
1.2抗菌不锈钢的种类
根据抗菌物质或抗菌相在不锈钢材料中的分布,抗菌不锈钢可分为涂层型及合金型。涂层型抗菌不锈钢是指以不锈钢为基体,通过喷涂、离子注入、溶胶-凝胶等工艺将具有抗菌功能的材料涂覆于不锈钢表面,如表面涂氟、洗必泰、Ti、Ag等[4]。涂层型抗菌不锈钢的缺点是其抗菌性可能随着抗菌涂层的磨损和剥脱而衰退。合金型抗菌不锈钢是指在不锈钢材料中添加抗菌金属元素,一般添加Cu、Ag,经过特殊热处理使不锈钢表面与内部均匀分布着抗菌相。相比涂层型抗菌不锈钢,合金型抗菌不锈钢具有稳定且持久的抗菌性能。抗菌不锈钢还可根据不锈钢所含抗菌金属元素来分类,如含银、含铜抗菌不锈钢。Ag+具有很强的抗菌性能,其抗菌活性是Cu2+的100倍、Ni2+的800倍,少量的银即可发挥出优良的抗菌效果,具有广谱抗菌性,并且几乎不产生耐药性。但由于银的价格较贵,目前研究及应用较多的是含铜抗菌不锈钢。铜是人体必不可少的微量元素,作为许多金属蛋白和酶类的辅助因子参与多种生理和代谢过程,适量铜元素的添加能赋予不锈钢材料强烈而广谱的杀菌功能,且生物相容性良好,对材料的力学性能、加工性能及抗腐蚀性等几乎没有影响。
2抗菌不锈钢在口腔医学中的研究与应用
2.1抗菌不锈钢应用于正畸矫治
正畸矫治用托槽、弓丝、带环、微种植体以及绝大多数附件均由不锈钢材料制成。固定矫治装置在口腔中的存在,使局部微生态环境改变,口腔致病菌大量增殖,从而导致牙釉质脱矿、龋病、牙龈炎及种植体周围炎等疾病的发生。为此,学者们致力于开发具有抗菌性能的固定矫治用不锈钢材料。2.1.1载Ag涂层抗菌不锈钢固定矫治最常见的细菌源性不良反应为牙釉质脱矿。在不采取任何预防措施的情况下,牙釉质脱矿的发病率高达80%以上。研究显示,变形链球菌(Streptococcusmutans)、乳杆菌、放线菌等与牙釉质脱矿有关,其中S.mutans是最重要的致龋菌。另外,固定矫治附件使牙周致病菌更容易在龈缘处堆积,引发牙龈炎、种植体周围炎等。牙龈卟啉单胞菌(Porphyromonasgingi-valis)作为一种证据充分的牙周致病菌,是牙龈炎、种植体周围炎的优势菌。研究证实,添加银离子的正畸矫治用不锈钢材料可有效抑制口腔致病菌的生长。有学者的体外实验证明镀Ag涂层不锈钢托槽对S.mutans具有强抗菌性[6-7]。Mhaske的体外研究显示,镀Ag涂层不锈钢弓丝对嗜酸乳杆菌(Lactobacillusacidophi-lus)有明显的抗黏附性和抗菌性[8]。Metin-Gürsoy等[9]进一步证实,纳米银涂层的不锈钢托槽在动物模型中可有效抑制S.mutans的生长并降低平滑面龋的发生。Morita的体外研究分别检测了镀银涂层正畸固定保持器对S.mutans和远缘链球菌(S.sobrinus)2种致龋菌以及P.gingivalis、中间普式菌(Prevotellain-termedia)、具核梭杆菌(Fusobacteriumnucleatum)3种牙周致病菌的抗菌性能,在径向扩散实验中,所有镀银涂层组周围2mm内均无细菌生长[10]。2.1.2光催化活性抗菌不锈钢光催化抗菌材料主要为N型半导体材料,最常见的是TiO2型光催化剂,其在光照作用下会产生电子空穴,表面的空穴与吸附的水分子及氢氧根离子生成具有强氧化能力的羟基自由基(•OH),分解细菌体内的蛋白质和脂类,使细菌失去活性死亡,达到抗菌目的。有学者发现,在正畸弓丝表面覆盖一层TiO2后可以有效的抗S.mutans和P.gingivalis黏附[11]。Shah等[12]也发现,经TiO2表面改性的不锈钢托槽对L.acidophilus有较强的抗黏附和抑制生长作用。张晟等[13]进一步通过载入具有光学诱导还原作用的贵金属Ag作为纳米TiO2的活性剂,提高了纳米TiO2的光催化性能,使纳米Ag/TiO2涂层托槽在微弱光甚至无光照条件下同样产生抗P.gingivalis的效果,并且证明纳米Ag/TiO2能够降低P.gingivalis重要毒力因子———牙龈素的活性,其可能的机制为纳米TiO2产生的强氧化性自由基干扰牙龈素蛋白酶的合成及纳米Ag与牙龈素的巯基结合进而使牙龈素失活。2.1.3含Cu抗菌不锈钢微型支抗钉目前使用的支抗钉材料一般为纯钛、钛合金及不锈钢。钛的骨结合能力强,但其材质较脆易折断,且价格较高。不锈钢具有良好的延展性和强度,可抵抗一定程度的旋转力,降低微型支抗钉折断的风险。学者已证实,不锈钢合金与钛合金具有相近的组织相容性和稳定性[14-15]。但微型不锈钢支抗钉脱落率较高,种植体周围炎是主要的影响因素之一[16]。因此开发抗菌不锈钢微型支抗钉具有重要的临床意义。张丹等[17-18]评估了含铜不锈钢(304-Cu、316L-Cu)体外抗P.gingivalis的能力及细胞毒性,结果表明含铜不锈钢与不含铜医用304不锈钢相比,前者对P.gingivalis有更强的抗菌性,并且二者的细胞毒性无显著差异。有学者将医用纯钛、医用不锈钢和含铜抗菌不锈钢分别与人骨肉瘤细胞共培养120h,根据5级毒性评价标准对各组细胞毒性进行评价,结果显示三者的细胞毒性等级均为0级[19]。徐璐[20]等证明316L-Cu不锈钢有利于血管内皮细胞黏附及增殖,并有效降低血管内皮细胞的早期凋亡率。Li等的研究显示,316L-Cu不锈钢较传统不含铜316L不锈钢可通过抑制TNF-α、IL-1β等炎症因子,从而减少白细胞的招募、浸润,降低血管支架植入后的炎症反应[21]。以上结果提示,含铜不锈钢具有较好的生物相容性,可作为传统不锈钢微型支抗钉的替代材料,具有良好的应用前景。
2.2抗菌不锈钢应用于口腔颌面外科
不锈钢材料在口腔颌面外科学领域应用也较为广泛,例如正颌手术、唇腭裂修复手术及骨折固定用克氏针、夹板等。Liu等[22-23]研究显示,纳米银颗粒和聚乳酸-羟基乙酸共聚物共涂层的不锈钢植入体在感染的大鼠股骨腔中可有效抑制金黄色葡萄球菌和铜绿假单胞菌,同时可诱导骨的形成。其机制可能是通过促进人类骨髓基质干细胞迁移、启动ERK1/2信号并上调成骨性相关基因的表达,增强成骨向分化。铜也是研究较广泛的抗菌及骨诱导元素。有学者在模拟体液实验中发现,随着Cu2+的释放,316L-Cu不锈钢可有效抑制大肠杆菌生长[24,25]。铜离子还可以刺激机体细胞释放多种生长因子,进而促进成骨细胞分化及钙盐的沉积[26]。有学者研究表明,317L-Cu不锈钢同样具有良好的生物相容性并对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌具有抗菌性,且具有比钛合金更强的成骨能力[27-28]。Wang等[29]通过体内外实验证明,317L-Cu不锈钢在早期阶段,Cu2+通过促进TNF-α的分泌从而调节NF-κB信号通路和Caspase3,引起植入物周围的炎症反应和细胞凋亡;但随着组织的愈合,炎症反应和凋亡显著降低,提示317L-Cu不锈钢异物反应较小。镁基金属在人体内降解会引起周围环境的碱性增加,从而破坏细菌的生存条件,起到杀菌的作用。Robinson,杨柯等[30-31]学者均证实镁基金属在体内可以杀死大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等常见感染细菌。Sutsha等[32]通过体外实验,综合考虑抗菌性和生物相容性后得出,含2mol%镁的羟基磷灰石/甲壳素共涂层316L不锈钢具有强抗菌性,革兰阳性菌(如金黄色葡萄球菌)对镁含量的增加更为敏感。Sutsha等[33]还发现,羟基磷灰石/甲壳素共涂层316L不锈钢随着表面硅质量分数的增加,抗金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的能力增强,且当硅的质量分数为1%时,表面活性最佳,可诱导类骨样羟基磷灰石层的形成。
3展望