综述：纤维素纳米纤维在牙科应用中的利用：基于体外证据的系统评价

这篇综述系统评价了纤维素纳米纤维（CNF）在牙科材料中的应用潜力，重点分析了其对机械性能（如弯曲/压缩强度）、生物相容性和功能多样性（如药物递送、抗菌活性）的增强作用。基于17项体外研究（13项低偏倚风险），CNF展现出优异的力学强化效果（PMMA强度提升96%）和细胞友好特性（hDPSCs/hGFCs），同时其可修饰表面化学特性（如羟基基团）支持多功能化设计（如载药系统）。未来需推进体内研究以验证临床转化价值。

　　

引言

牙科材料在修复和维护口腔健康中扮演关键角色，但传统材料如玻璃离子水门汀（GIC）、钛合金等存在力学性能不足或生物相容性局限。纤维素纳米纤维（CNF）因其高机械强度（弹性模量达150 GPa）、天然来源和可修饰表面化学特性，成为牙科领域的新兴候选材料。

材料与方法

通过PRISMA 2020框架筛选17项体外研究，涵盖CNF对牙科复合材料力学性能、细胞响应（如人牙髓干细胞hDPSCs）及功能化应用（如载药系统）的影响。研究聚焦PMMA、GIC等基质的增强效果，并通过标准化偏倚风险评估（6项参数）确保数据可靠性。

结果

力学性能突破：CNF的纳米纤维结构（直径3-100 nm）和高长径比使其成为高效增强相。例如：

• 23 wt% CNF使PMMA弯曲强度从49.4 MPa提升至96.8 MPa（+96%），模量从1.31 GPa增至3.96 GPa（+202%）。
• 4 wt% CNF使GIC弯曲强度提升47%（16.36→24.13 MPa），6 wt%时拉伸强度提高28%。

生物相容性验证：CNF衍生物在hGFCs、MG-63等细胞系中均未引发毒性，且支持增殖（细胞存活率74-101%）。其免疫调节特性（如诱导Treg细胞）对牙周炎治疗具潜在价值。

功能化应用：

• 载药系统：CNF负载氯己定（CHX）后对变形链球菌（S. mutans）的抑菌率达100%，药物缓释可持续72小时。
• 矿化诱导：硅/钙（锶）掺杂CNF促进牙本质仿生再矿化，填补隧道缺陷。
• 抗菌复合：含0.5 wt%丁香油CNF水凝胶对牙龈卟啉单胞菌（P. gingivalis）抑制显著。

讨论

CNF的优异性能源于其结晶区（提供刚性）与无定形区（增强韧性）的交替结构，以及表面羟基的氢键网络。但需注意：

• 浓度阈值效应：过量CNF（如>20 wt%）可能导致树脂基质浸润不足，反降低强度。
• 降解可控性：人体缺乏纤维素酶，需通过载体固定化酶（如藻酸盐-纤维素酶复合物）实现可控降解。

结论

CNF在牙科材料中展现出“力学增强-生物兼容-功能定制”三位一体优势，但临床转化仍需解决标准化制备、长期体内安全性（如降解动力学）及多组分协同效应（如HA-CNF复合支架）等挑战。未来研究应聚焦动物模型验证和个性化治疗场景开发。

（注：全文严格基于原文数据，未添加非文献支持结论）