紫光LED联合银离子与钙磷基因载体涂层增强种植体周围炎管理的创新研究

针对种植体周围炎治疗中钛表面消毒与骨整合重建难题，日本东北大学团队开发了400 nm紫光LED联合银离子（Ag+）的协同杀菌方案，通过羟基自由基（·OH）生成实现高效消毒，并创新性采用电流辅助钙磷（CaP）基因载体涂层促进BMP-2表达。该研究证实Ag+-LED处理可恢复钛表面亲水性（接触角降低），且30 μA电流5分钟涂布的CaP/BMP-2组在体外（ALP活性提升）和体内（14天移除扭矩提高）均显著增强早期骨整合，为种植体功能化再处理提供多维度解决方案。

　　

随着全球种植牙治疗的普及，种植体周围炎发病率逐年攀升，成为口腔医学领域的重大挑战。传统治疗手段如激光疗法、超声刮治等虽能部分清除感染，但难以彻底消除钛表面生物膜，且消毒后钛表面的生物相容性恢复和骨再整合问题长期悬而未决。更棘手的是，现有功能化涂层技术多限于种植体植入前的预处理，对于已发生感染的体内种植体缺乏有效处理方案。

针对这一系列难题，日本东北大学等机构的研究团队在《Scientific Reports》发表了一项突破性研究。他们创新性地将可见光杀菌、金属离子催化与基因治疗相结合，开发出集高效消毒与骨诱导于一体的综合治疗方案。研究团队首先利用400 nm紫光LED激发银离子产生羟基自由基，实现钛表面快速灭菌；随后通过电流辅助沉积技术，在消毒后的钛表面构建携带BMP-2基因的钙磷纳米颗粒涂层，从而赋予种植体促进骨再生的能力。

研究主要采用四种关键技术：电子自旋共振（ESR）光谱检测羟基自由基生成；电感耦合等离子体发射光谱（ICP-OES）定量钙磷涂层沉积量；碱性磷酸酶（ALP）活性分析和茜素红染色评估体外成骨分化；以及大鼠股骨植入模型进行移除扭矩测试验证体内骨整合效果。

结果部分
Bactericidal effect and radical generation
研究发现银离子（Ag⁺）与紫光LED联用对浮游金黄色葡萄球菌的杀菌效果显著，100 μM浓度即可实现3 log₁₀CFU减少，ESR检测证实该过程通过羟基自由基介导。而铜（Cu²⁺）、铁（Fe³⁺）离子组虽有一定杀菌作用，但未检测到自由基信号。对钛表面生物膜，Ag⁺-LED处理在800 μM时杀菌效果达3 log₁₀CFU，显著优于单独银离子处理。

Titanium surface properties
接触角测试显示，Ag⁺-LED处理组（55.3°）与未污染组（52.1°）无显著差异，而生物膜组达78.6°。SEM观察证实处理后的钛表面完全清除细菌残留，表面电荷检测发现10 mA电流可使钛表面负电荷增加16倍，为后续CaP涂层奠定基础。

CaP coating on titanium surface
电流参数优化实验表明，30 μA电流作用5分钟（总电荷5.4 C）时CaP沉积量最大。基因转染效率测试显示，电流处理不影响CaP/mCherry质粒的转染效率（荧光细胞占比约35%）。功能评估中，CaP/BMP-2组在30天累计ALP活性达其他组的2.1倍，钙结节沉积量在28天时显著高于对照组（p<0.01）。

Osseointegration of titanium screw
大鼠植入实验显示，CaP/BMP-2组14天移除扭矩值（0.82 N·cm）显著高于其他组（p<0.05），组织学观察到直接骨接触。但28天时各组差异消失，提示该技术主要促进早期骨整合。

讨论与意义
该研究的创新性体现在三方面：首次证实400 nm可见光与银离子的协同杀菌机制；开发出适用于体内种植体的电流辅助CaP涂层技术；通过BMP-2基因转染实现钛表面生物学功能化。相较于传统紫外光（UVC）处理，紫光LED更具临床安全性，而电沉积CaP的方法突破了现有涂层技术无法用于体内种植体的限制。

研究局限性在于仅使用单一菌种（金黄色葡萄球菌）模型，未来需验证对临床多菌种生物膜的效果。电流参数优化（如脉冲式供电）和长期安全性评估也将是后续研究方向。这项技术为种植体周围炎治疗提供了从灭菌到骨再生的一体化解决方案，尤其对已发生骨整合失败的病例具有重要临床价值，有望改写当前种植体维护的国际指南。