综述：牙科修复用金属合金及其对口腔微生物组的影响：叙述性综述

《Dentistry Journal》：Metal Alloys Used in Dental Prosthetics and Their Impact on the Oral Microbiome: Narrative Review

　　

引言：现代医学（包括牙科）的基本原则之一是预防。然而，如果未开始治疗，可能会发生牙齿脱落，从而需要使用牙科修复体来恢复口腔系统的功能和美观。口腔微生物组是一个复杂的生态系统，对外部因素敏感，包括用于制造牙科修复体的生物材料。目的：本叙述性文献综述旨在识别和比较牙科中使用的各种金属合金，特别是高贵的（gold）、贵重的（silver–palladium）和贱金属（cobalt–chromium and nickel–chromium）合金以及钛（titanium）对口腔微生物组平衡和生物膜形成的影响。结果：分析表明，金、银和钯合金表现出最有利的生物相容性和抗菌性能，显著减少了生物膜积累。钛和钛基合金在健康条件下通常表现出中性特性，尽管其生物腐蚀产物可以在病理状态（如种植体周围炎）中改变微生物环境。相比之下，贱金属合金（cobalt–chromium and nickel–chromium）在酸性环境中极易受到生物腐蚀，这可能促进导致蛀牙和炎症的细菌生长，从而可能加剧口腔菌群失调。结论：材料的选择在维持口腔微生物稳态和预防牙菌斑相关疾病中起着关键作用。高贵的合金和钛比贱金属合金更具生物相容性。然而，需要进一步的长期临床试验和多物种生物膜模型来充分理解材料与微生物之间的这些相互作用。

3. Results and Discussion

3.1. 健康口腔微生物组
口腔微生物组是一个高度复杂且多样化的生态系统，对内外因素敏感。其动态变异与人类免疫状态密切相关，并作为与身体其他器官的通讯形式。从牙科修复学角度看，宿主因素和修复体设计因素均可导致显著变化。估计超过700种细菌定植于口腔，构成其微生物组。健康口腔中的主要细菌群包括Bacillota（原Firmicutes）、Actinomycetota（原Actinobacteria）、Pseudomonadota（原Proteobacteria）、Fusobacteria、Bacteroidota（原Bacteroidetes）和Spirochaetes，这些细菌占口腔微生物组的96%。Bacillota包括Lactobacillus spp.和Streptococcus spp.，其中Streptococcus mutans与龋病密切相关，通过产生有机酸酸化环境，而Streptococcus salivarius通过产碱控制酸碱平衡。Actinomyces属如Actinomyces isrealii和Actinomyces oris通过菌毛参与牙菌斑形成，作为种间桥梁。Pseudomonadota中Aggregatibacter actinomycetemcomitans与严重牙周炎相关。Fusobacterium nucleatum通过FadA黏附素与全身疾病和口腔疾病相关。Bacteroidota中Porphyromonas gingivalis和Tannarella forsythia属于“红复合体”，具有高毒力，与牙周疾病相关。Treponema denticola是螺旋体，同样与牙周炎相关。

3.2. 生物腐蚀和摩擦腐蚀机制
牙科修复材料暴露于口腔环境中的唾液、微生物、食物和温度波动，易发生腐蚀。腐蚀定义为金属与各种因素相互作用导致的逐步破坏，取决于合金类型、加工工艺和口腔卫生。细菌生物膜促进腐蚀，其中Streptococcus mutans通过产酸直接与金属反应，形成腐蚀电池。腐蚀电池包括不同氧浓度细胞、不同金属离子浓度细胞和钝化-活性细胞。腐蚀过程产生的酸为S. mutans等细菌的增殖创造理想条件，从而影响微生物组平衡。牙科合金还易受摩擦腐蚀，即摩擦学和腐蚀的动态结合。咀嚼和生物膜酸化可破坏保护性氧化层，增加离子释放，改变局部微生物环境。唾液的pH和成分（如柠檬酸和氟化物）对生物摩擦腐蚀具有模糊影响。

3.3. 牙科修复材料及其对口腔微生物组的影响

3.3.1. 金合金
金合金具有良好的化学惰性和延展性，常用于牙科修复。其高生物相容性通过直接证据支持：一项研究显示金冠表面细菌总数较对照样本减少约71%，但细菌比例无显著差异。金合金通过类过氧化物酶活性降解H₂O₂，破坏生物膜。其自钝化能力使其具有最低电化学电位和最佳耐腐蚀性。间接证据表明金纳米颗粒对Streptococcus mutans等龋病细菌有抑制作用，但金合金不改变细菌群落比例，因此不增加或减少特定菌株的生长风险。现有文献未能证明金合金降低牙周病变风险，但若保持适当清洁，金合金可长期维持口腔内稳定性。

3.3.2. 银-钯合金
银-钯合金作为金合金的替代品，于1973年引入，具有良好的耐腐蚀性。但直接关于银-钯合金对多物种口腔生物膜影响的研究几乎缺失。间接证据表明银离子具有抗菌特性，通过破坏细胞膜、蛋白质和DNA发挥杀菌作用。银涂层可抑制种植体周围炎相关的“红复合体”细菌（如P. gingivalis、T. denticola和T. forsythia）。银离子对S. mutans有接触杀伤作用，并产生ROS。银基生物材料可对抗S. oralis、S. sanguinis、P. gingivalis、S. aureus甚至C. albicans。然而，这些抗菌效应是否发生在固相银-钯合金中仍属推测。钯本身因理论缺乏生物相容性而存在争议。

3.3.3. 钴-铬合金
钴-铬合金属于贱金属合金，用于制作骨架义齿和金属烤瓷修复体。其耐腐蚀性较高，但口腔生物膜可引起点蚀腐蚀，尤其Streptococcus细菌在酸性环境中促进元素释放，增加嗜酸菌和产酸菌数量，有利于龋病细菌增殖。添加铜的CoCrCu合金通过3D打印制备，显示出杀灭细菌和抑制生物膜形成的能力，同时保持生物相容性。然而，金属烤瓷修复体与促炎细胞因子升高相关，间接促进炎症相关细菌增殖。当前文献缺乏标准化定量指标，难以建立Co-Cr降解产物与特定微生物组变化的直接因果关系。总体而言，Co-Cr合金腐蚀风险较高，微生物产酸可破坏Cr₂O₃钝化层，其正面影响尚不明确。

3.3.4. 镍-铬合金
镍-铬合金在1930年代引入，但逐渐被钴-铬合金取代，因其高收缩率和镍的过敏毒性。镍离子通过与O、N、S原子结合发挥毒性，可引发IV型超敏反应。口腔生物膜加速Ni²⁺溶出，引发点蚀腐蚀，促进龋病细菌增殖。Actinomyces viscosus和Candida albicans可诱导合金腐蚀。Streptococcus spp.（如S. sanguinis和S. mutans）增加镍离子释放，为生物膜发展创造有利条件。镍离子还通过炎症反应和细胞毒性影响牙周组织，导致牙龈增生和慢性炎症，增加CD3 T细胞数量。Ni-Cr合金的细胞毒性高于Co-Cr合金，但镍与宿主免疫系统在口腔微生物组背景下的相互作用仍存在知识空白。

3.3.5. 钛合金
钛及其合金因其机械强度、生物相容性和耐腐蚀性成为现代牙科修复的首选材料。TiO₂钝化层提供屏障，但细菌如S. mutans可促进钛腐蚀，尤其在较高浓度下。钛对某些Streptococcus spp.具有抗黏附性，但在病理条件下，腐蚀产物导致骨吸收和炎症刺激。一项研究显示，健康种植体区域Prevotella和Haemophilus较多，钛溶解较少；而种植体周围炎中溶解钛、Veillonella spp.和Streptococcus spp.增加。Ti-Cu合金通过铜离子释放抑制P. gingivalis生物膜形成。钛无内在抗菌性，细菌可定植，但尚无证据表明存在“钛特异性微生物组”。

3.4. 非金属和现代美学材料
陶瓷材料具有高美学性和生物相容性，但表面粗糙度影响生物膜形成。VITA Enamic等聚合物渗透陶瓷显示出较低细菌黏附性。聚芳醚酮（PAEK）材料如PEEK和PEKK在牙科中应用，其微生物影响尚不完全清楚。一项研究显示PEEK和钛具有相似的细菌黏附性，但PEEK促进生物膜生长时T. denticola数量较低。

3.5. 临床意义和未来方向
临床决策需考虑患者个体情况：高龋风险或侵袭性牙周炎患者应优先选择高贵的金合金或银-钯合金；对金属过敏或高龋敏感者应避免贱金属合金。钛种植体在特定环境下可能转向致病微生物组，需加强长期随访。未来研究应转向多物种生物膜模型和长期前瞻性临床研究，采用高通量16S rRNA测序捕捉细微微生物变化。

3.6. 研究局限性
现有研究主要依赖体外方法，无法完全模拟口腔环境的动态缓冲特性。单物种模型（如S. mutans或P. gingivalis）忽略了多物种生物膜的协同作用。观察期短，缺乏长期慢性生物腐蚀和金属离子释放影响的数据。临床队列样本量小，患者基线差异大，限制结果推广。

3.7. 讨论
口腔健康依赖于共生菌与致病菌的平衡。Bacillota、Actinomycetota和Pseudomonadota等主要细菌群在平衡中起关键作用。修复材料可破坏这一平衡，促进生物膜形成、腐蚀或金属离子释放。有机酸加速贱金属合金生物腐蚀，创造有利于嗜酸菌和龋病细菌的微环境，而金或钛合金对微生物组成影响较小。但需谨慎解释，因现有文献多为体外研究，且体内研究样本量小、观察期短。

3.8. 结论
高纯度贵金属合金（金、银-钯）表现出最有利的临床特性：金合金减少总菌数达70%且不改变比例；银-钯合金通过破坏细胞膜对龋病和牙周病原体产生强效非选择性抗菌作用。钛和Ti-Cu合金在健康条件下具有高生物相容性和中性特性，但病理环境中钛溶解增加与致病微生物组相关；Ti-Cu显著抑制P. gingivalis生物膜。贱金属合金（Co-Cr、Ni-Cr）效果最差，与最高菌群失调风险相关：微生物产酸破坏钝化层，导致严重生物腐蚀和点蚀，释放的镍离子具有高细胞毒性并诱导组织增生，腐蚀产物促进龋病Streptococcus spp.增殖。