3D打印义齿树脂的构建方向与白色念珠菌粘附：不同制造方法对表面粗糙度及微生物定植的影响分析

《BMC Oral Health》：The effects of fabrication methods and build orientation on Candida albicans adhesion on 3D-printed and conventional denture resin: an in vitro comparative study

本研究针对传统与数字化义齿制造方法在白色念珠菌(Candida albicans)生物膜形成风险方面的差异，系统评估了自聚合、热聚合、切削与3D打印四种树脂的表面粗糙度参数(Ra、Rdq)及其对微生物粘附的影响。通过扫描电镜(SEM)、结晶紫染色和阿尔新蓝测定发现：3D打印组（特别是45°和90°构建方向）因表面微粗糙度(Rdq)最高而呈现最强微生物粘附，而切削组与0°打印组凭借最低粗糙度展现出最优抗粘附性能。该研究为临床选择低生物膜风险的义齿材料提供了关键实验依据。

　　

在口腔修复领域，义齿性口炎是佩戴活动义齿患者常见的临床问题，其发生与义齿表面白色念珠菌(Candida albicans)生物膜的形成密切相关。这种真菌可附着于义齿基托树脂的孔隙与粗糙表面，形成难以清除的生物膜，不仅引发局部黏膜炎症，更可能对免疫功能低下患者造成系统性感染风险。随着计算机辅助设计/计算机辅助制造(CAD/CAM)技术逐步替代传统义齿制作工艺，明确不同制造方法对微生物粘附的影响成为临床关注的焦点。然而，关于何种制造方式或打印参数能够有效抑制微生物定植，现有研究仍存在争议。

为厘清制造工艺与微生物粘附间的关联，首尔国立大学的研究团队在《BMC Oral Health》发表了一项体外对比研究，系统分析了四种树脂制造方法（自聚合、热激活聚合、切削加工与3D打印）以及3D打印构建方向（0°、45°、90°）对白色念珠菌粘附行为的影响。研究人员通过表面形貌表征、微生物培养与生物膜定量分析，揭示了表面微粗糙度而非平均粗糙度是决定微生物粘附的关键因素。

本研究主要采用以下关键技术方法：首先通过共聚焦激光扫描显微镜(CLSM)量化表面粗糙度参数（Ra、Rdq），并利用静滴法测定水接触角；其次使用扫描电镜(SEM)观察微生物形态，结合结晶紫染色与阿尔新蓝法定量生物膜生物量与多糖含量；最后通过CLSM结合Concanavalin A/Hoechst双染色测量菌体细胞壁厚度。所有实验均采用首尔国立大学保藏的白色念珠菌菌株(KCTC 7270)进行标准化接种培养。

表面理化特性表征

CLSM三维扫描热图与剖面曲线显示，3D打印组表面呈现高度不规则隆起与凹陷，其微粗糙度参数Rdq值（65.3°）显著高于其他组别（p<0.0001）。尽管自聚合组与3D打印组的平均粗糙度Ra值相近（约0.18μm），但后者因层积线产生的 speckled patterns（斑点状图案）导致微生物锚定位点显著增加。切削组则展现出最均匀的表面形貌，Ra（0.051μm）与Rdq（28.6°）均为最低。亲水性分析显示各组水接触角无统计学差异（约179.6°），表明表面能并非影响粘附的主因。

树脂类型依赖性生物膜增殖

SEM图像中，3D打印组表面可见密集真菌菌丝网络，而切削组仅见零星孢子。结晶紫染色光密度(OD)值进一步证实：3D打印组生物膜生物量最高（OD₅₉₅=2.797），切削组最低（OD₅₉₅=0.305），自聚合与热聚合组介于其间。阿尔新蓝法检测多糖含量结果趋势一致，3D打印组OD₆₂₀=0.077显著高于切削组0.044（p<0.0001），表明高粗糙度表面促进胞外基质分泌。

打印方向依赖性生物膜增殖

通过调制打印角度发现，0°组因层积方向平行于基底，表面仅见方格纹理而无明显沟槽；45°组则出现显著层间阶梯与斑点状粗糙，Ra值最高（0.211μm）；90°组虽Ra值低于45°组，但二者Rdq值无显著差异，且微生物粘附水平相近。结晶紫检测显示0°组OD₅₉₅=1.135显著低于45°（2.561）与90°组（2.412）（p<0.01），证明微粗糙度（Rdq）比平均粗糙度（Ra）更能预测粘附强度。

CLSM可视化与细胞壁厚度分析

Concanavalin A染色显示45°与90°组菌体密度显著高于0°组（p<0.0001），但三组细胞壁厚度无统计学差异（p>0.05），提示表面粗糙度影响初始定植密度而非真菌毒力表型。

本研究结论强调，义齿树脂制造方法及其微观几何特征直接调控白色念珠菌的粘附行为。切削加工与0°方向3D打印因表面微粗糙度最低，可显著降低生物膜形成风险；而高Rdq值的3D打印树脂（尤其45°/90°方向）需通过精细抛光与强化清洁以控制感染。研究首次明确Rdq参数较Ra更能表征微生物粘附潜力，为CAD/CAM义齿临床工艺选择提供了量化依据。尽管体外实验无法完全模拟口腔环境，该成果仍为开发低生物膜亲和性义齿材料指明了优化方向，对预防义齿性口炎具有重要临床意义。