超声光动力联合疗法抑制牙科器械表面细菌生长的机制研究及新型消毒设备开发

针对牙科器械微生物污染问题，巴西研究团队开发了超声光动力灭活装置（UPID），通过甲基蓝（MB）介导的光动力疗法（PDT）结合660 nm LED照射，显著降低白色念珠菌、金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的菌落数（p<0.001），为医疗器械无毒消毒提供了新方案。

　　

在牙科诊疗中，器械消毒不彻底导致的交叉感染一直是临床难题。传统化学消毒剂如过氧乙酸虽有效，但存在腐蚀器械、引发细菌耐药性等弊端。而光动力疗法（Photodynamic Therapy, PDT）通过光敏剂（如甲基蓝Methylene Blue, MB）与特定波长光（660 nm）产生活性氧（如单线态氧¹
O₂
），能非特异性杀灭微生物且不易诱发耐药，为器械消毒提供了新思路。然而，现有PDT设备对复杂结构的牙科器械（如正畸钥匙Prosthetic Braces, PB和手术导板Prototyped Surgical Guides, PSG）处理效果有限。

为解决这一难题，巴西圣保罗州立大学的研究团队设计了一款超声光动力灭活装置（Ultrasonic Photodynamic Inactivation Device, UPID），该设备结合超声波清洗与LED光照射，可同时对PB和PSG进行消毒。研究证实，UPID处理20分钟后，PB表面的白色念珠菌（Candida albicans）、金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）和大肠杆菌（Escherichia coli）菌落数分别降低至0.58、0.58和0.33 CFU（p<0.001），效果接近0.2%过氧乙酸，且无化学残留风险。相关成果发表于《Photodiagnosis and Photodynamic Therapy》。

关键技术方法
研究采用ATCC标准菌株（C. albicans 10231, S. aureus 25923, E. coli 25922），通过UPID进行PDT处理：①MB（100 μM/L）孵育20分钟；②660 nm LED照射（0.30 J/cm²
）；③菌落计数（CFU）结合Shapiro-Wilk和Mann-Whitney-U检验分析数据。PSG组额外比较了30分钟PDT（0.45 J/cm²
）与过氧乙酸的效果。

研究结果

1. PB消毒效果
   PDT处理后，PB表面的微生物负荷显著下降：S. aureus从1325.50±31.69 CFU降至604.17±96.57 CFU（20分钟）和272.83±73.42 CFU（30分钟），且不同菌种间无统计学差异（Kruskal-Wallis p>0.05）。

2. PSG消毒效果
   PDT对PSG的消毒效率略低于过氧乙酸（p<0.001），但20分钟照射即可达到临床可接受的灭菌水平（<1 CFU）。值得注意的是，延长照射时间未显著提升效果，提示能量密度优化比单纯延长时间更重要。

3. 机制分析
   MB通过插入核酸结构产生活性氧，其660 nm吸收峰与LED光源匹配。尽管革兰阴性菌（如E. coli）外膜可能阻碍MB渗透，但超声空化作用增强了光敏剂渗透性，这是UPID的创新点之一。

结论与意义
该研究首次证实UPID联合PDT可有效灭活牙科器械表面的多重耐药菌和真菌。相较于化学消毒，PDT无腐蚀性、不诱发耐药，尤其适合热敏感材料（如PSG）的消毒。未来研究可探索更高功率密度或新型光敏剂以进一步缩短处理时间。这一技术为临床器械消毒提供了安全、环保的替代方案，对控制种植体周围炎等口腔感染具有重要意义。