高强度聚焦超声（HIFU）清除钛表面变形链球菌生物膜的体外验证：一种潜在的种植体周围炎非手术治疗新策略

本研究针对种植体周围炎（PI）中钛（Ti）表面生物膜难以清除的临床难题，创新性探索高强度聚焦超声（HIFU）技术的去污潜力。通过体外模拟实验，证实20W HIFU处理2分钟可显著降低变形链球菌（S. mutans）生物膜活性（MTT检测代谢活性降低76%），并在粗糙钛表面形成完全去污区域（SEM观察）。该研究为PI非手术治疗提供了无辐射、无气溶胶的新型物理干预思路，发表于《International Journal of Implant Dentistry》。

　　

种植体周围炎（Peri-implantitis, PI）被称为现代口腔医学的"顽疾"，全球每年约900万颗种植体中20%受其困扰。这种由细菌生物膜驱动的疾病会导致种植体周围骨吸收，最终导致修复失败。尽管现有治疗手段繁多，但从钛表面彻底清除生物膜仍是未解的难题——传统机械刮治仅能去除53-73%的菌斑，而激光、光动力疗法等辅助手段效果有限。更棘手的是，种植体复杂的表面微结构为细菌提供了绝佳庇护所，使得临床医生如同在"微观迷宫"中作战。

在这项发表于《International Journal of Implant Dentistry》的研究中，Minh Dien Tran^1*团队另辟蹊径，将医学领域广泛应用的高强度聚焦超声（High-intensity focused ultrasound, HIFU）技术引入口腔种植领域。这种非侵入性技术原本用于肿瘤消融，其通过254kHz超声波产生≥3.968机械指数（MI）的空化效应，既能穿透组织直达靶点，又不会产生辐射或气溶胶。研究人员大胆假设：HIFU的空化作用能否"震碎"牢牢附着在钛表面的细菌堡垒？

研究团队采用三步走策略：首先通过原子力显微镜（AFM）和扫描电镜-能谱（SEM-EDS）表征钛片表面特性；随后优化HIFU参数（0/10/20/30W，2分钟）并评估其对钛表面形貌的影响；最终用10天龄的S. mutans生物膜模型验证去污效果。关键技术包括：双荧光/反射共聚焦显微镜（FR-CLSM）实时观测生物膜分布，流式细胞术（FCM）定量活/死菌比例，以及晶体紫（CV）和MTT法分别检测生物量和代谢活性。

Ti表面表征与HIFU参数优化

通过SEM观察到氧化铝喷砂（AB）钛片表面呈现<10μm的尖锐沟壑，能谱检测到铝残留。AFM定量显示AB组基础粗糙度（Sa=842nm）显著高于机械抛光组（M），而20W HIFU处理后AB组Sa值激增至1207nm（p<0.05），提示特定能量可暴露更细微的表面结构。

HIFU生物膜清除效果

SEM图像显示20W HIFU处理区域出现"空白地带"（图5黄色方框），FR-CLSM三维重建证实AB表面生物膜厚度减少。定量数据更具说服力：流式细胞术显示M组细菌总数下降76%，AB组下降59%；MTT法测得代谢活性降低对应为68%和54%。值得注意的是，粗糙表面对生物膜的保护作用凸显——AB组残余菌量始终高于M组。

这项研究首次在体外证实HIFU对钛附着生物膜的清除能力，其意义远超实验室发现：

1. 1.

   机制创新：突破传统机械刮治思维，利用空化效应实现"无接触"清创，为难以触及的种植体螺纹内部去污提供可能；

2. 2.

   临床潜力：20W/2min参数下钛表面温度仅上升4°C，避免热损伤风险，符合临床安全要求；

3. 3.

   方法学贡献：建立FR-CLSM与FCM联用方案，为后续多菌种生物膜研究提供模板。

讨论中作者坦承局限：单菌种模型未能反映PI中复杂的"红色复合体"（Red complex）菌群互作，平面钛片也与真实种植体三维结构存在差异。但正如编辑推荐所述，这项原理验证性研究为开发手持式HIFU牙科手机指明了方向——未来或可通过水介质传导超声波，穿透龈沟液直达种植体表面，实现"隔山打牛"般的精准去污。当牙科医生们还在与种植体表面的"微观沟壑"苦战时，这项研究或许正在开启种植体周围炎治疗的新纪元。