《Micro》：From Nano to Smile: Applications, Innovations, and the Future of Nanotechnology in Dentistry—A Scoping Review
背景/目标：纳米技术已成为现代牙科中一个变革性领域，为更好的诊断、靶向药物递送、改进的修复材料、抗菌治疗和组织再生提供了新机遇。本范围综述概述了纳米技术在所有牙科专业中的应用范围、关键进展和未来方向，突出了新兴创新，并确定了主要的转化挑战和研究重点。方法：本综述遵循乔安娜·布里格斯研究所（JBI）的范围综述方法，并遵守PRISMA-ScR指南。该指南最初由Arksey和O’Malley（2005）提出，后由Levac等人（2010）更新，并由Peters等人（2020，2021）进一步完善，指导了整个过程。人群、概念和背景（PCC）框架用于指导资格标准。纳入的研究是报告纳米技术在任一牙科专业中应用的主要研究或综述，以英文发表，无日期限制。排除非同行评议来源、无全文的会议摘要、与牙科应用无关的研究以及非英文出版物。在PubMed/MEDLINE、Scopus和Web of Science中进行了全面的文献检索。经过标题和摘要筛选以及全文审查后，共纳入133项研究。结果：纳入的研究涵盖了广泛领域，如修复牙科、种植学、牙周病学、牙髓病学、药物递送、组织再生、口腔诊断、抗菌应用、修复学、正畸学以及新兴技术如纳米机器人和基于石墨烯的系统。最常报道的纳米材料是银纳米颗粒（AgNPs）、磷酸钙纳米颗粒（CaP NPs）以及聚合物纳米颗粒如PLGA和壳聚糖。此外，自2019年起出版物数量显著增加。结论：纳米技术为牙科的各个领域提供了变革性可能性。尽管如此，仍需解决纳米毒理学安全性、监管协调和有效临床应用等挑战。关键步骤包括标准化表征、收集长期安全性数据以及建立国际监管标准，以确保纳米牙科的安全采用。
1. 引言
纳米技术，涉及在1–100 nm尺度上设计、合成和应用材料与器件，已成为21世纪最具变革性的科学范式之一。其在牙科中的快速多样化应用，深刻改变了牙科材料、诊断和治疗方法的开发、操作及治疗应用方式。口腔疾病如龋齿和牙周病仍然是全球主要健康挑战，影响数十亿人。纳米技术为长期存在的临床问题提供了机制性解决方案，例如具有改善力学和美学性能的纳米复合树脂；促进更好骨整合的纳米结构种植体表面；用于靶向牙周和牙髓治疗的纳米药物递送系统；以及用于口腔癌早期检测的金纳米颗粒生物传感器。
纳米技术在牙科中的影响覆盖所有主要专业。在修复领域，纳米复合树脂作为纳米再矿化剂，已彻底改变了龋病管理。在种植学中，采用纳米结构表面和抗菌纳米涂层，有助于预防骨整合失败和种植体周围炎。在牙周病学和牙髓病学中，纳米药物递送系统和再生支架扩展了治疗选择。新兴创新，包括纳米机器人、基于石墨烯的纳米材料以及智能响应系统，代表了纳米牙科的未来。尽管取得这些进展，该领域仍面临关键挑战。关于纳米毒理学的担忧，包括遗传毒性、细胞毒性和环境影响，需要彻底的安全性评估。纳米药物的监管框架在不同地区之间不一致且碎片化。实验室突破与临床应用之间的差距仍然巨大。重要的是，纳米材料不仅具有添加性，还具有反应性，从而同时改善力学和抗菌性能；例如，它们可用于通过立体光刻技术制造牙科修复材料。
范围综述非常适合描绘纳米牙科新兴且多样化的领域，帮助研究人员识别证据空白和研究重点趋势。虽然以往的范围综述已涉及纳米技术在牙科中的特定方面，但本综述采用符合JBI方法的方法，综合了来自133项研究的证据，涵盖所有主要牙科专业，从而对科学文献做出了更广泛和更全面的贡献。本综述旨在：(1) 绘制纳米技术在牙科各领域的应用图谱；(2) 识别纳米材料设计中的新创新；(3) 评估安全性和毒性证据；(4) 审查监管和转化障碍；(5) 概述未来研究方向。
2. 材料与方法
2.1. 研究设计
本范围综述遵循乔安娜·布里格斯研究所（JBI）的范围综述方法，并遵守PRISMA-ScR指南，基于Arksey和O’Malley（2005）框架，经Levac等人（2010）更新，并由Peters等人进一步细化。报告遵循系统综述和荟萃分析的首选报告项目（PRISMA-ScR）清单。检索从数据库建立至2026年4月，无出版日期限制。
2.2. 研究问题
主要研究问题如下：哪些纳米技术应用已在不同牙科专业中有记录？牙科中纳米材料设计正在涌现哪些创新？纳米技术在牙科中的主要转化挑战和前景是什么？
2.3. 资格标准
PCC框架：人群（P）：牙科患者、口腔组织及与口腔健康相关的实验模型。概念（C）：纳米技术中的应用、创新和材料，如纳米颗粒、纳米复合材料、纳米涂层、纳米器件、纳米尺度药物递送系统、纳米传感器以及使用纳米材料的组织工程支架。背景（C）：牙科和口腔保健，涵盖所有专业和设置，包括临床实践、实验室研究、临床前研究和教育环境。纳入标准：报告纳米技术或纳米材料在任何牙科专业或口腔健康环境中的应用、开发或临床转化的研究；原始研究、综述、系统综述和范围综述；以英文发表；无出版日期限制。排除标准：与牙科或口腔健康无关的研究；缺少全文的会议摘要；仅关注非牙科生物医学应用且与牙科无关的研究；重复研究。
2.4. 检索策略
在PubMed/MEDLINE、Scopus和Web of Science中的完整布尔检索字符串见补充文件。这些术语组合了关键词如“nanotechnology”、“nanoparticles”、“nano-dentistry”、“nanodentistry”、“dental”、“dentistry”和“oral health”，以及特定专业如“implant”、“periodontal”、“endodontic”、“restorative”、“orthodontic”、“prosthodontics”。使用了布尔运算符（AND， OR）。无出版日期限制。检索从数据库建立至2026年4月。使用Rayyan系统综述管理软件进行标题/摘要和全文筛选。
2.5. 研究筛选
两名独立评审员筛选标题和摘要，然后筛选全文。分歧通过共识或第三名评审员解决。该过程在PRISMA-ScR流程图（Figure 1）中概述。在标题和摘要筛选中，如果记录与牙科中的纳米技术应用无关、非英文或重复，则被排除；每个原因的排除数量详见图1。在全文审查中，排除非同行评议来源（如学位论文、未经同行评议的灰色文献）、方法学细节不足的研究以及超出牙科应用范围的研究。通过手动交叉引用纳入研究的参考文献列表、使用纳米技术在牙科中的术语进行有针对性的Google Scholar搜索以及灰色文献来源，额外识别了38条记录。
2.6. 数据提取与图表化
使用标准化表格收集数据，包括作者、出版年份、研究设计、牙科专业、纳米材料类型、主要发现和转化状态。转化状态定义为证据转化的阶段，分为体外（in vitro）、临床前（in vivo）或临床（clinical）。然后对每个领域内的数据进行叙述性和定量总结。
3. 结果
3.1. 纳入研究概述
经过检索和筛选过程，本范围综述共纳入133项研究。这些研究分为12个主题领域。最常报道的领域包括修复牙科（n=22）、种植学（n=18）和药物递送系统（n=16）。共识别出14种不同的纳米材料类型，其中银纳米颗粒（AgNPs，n=28）、磷酸钙/纳米羟基磷灰石（n=24）和聚合物纳米颗粒（n=20）是研究最频繁的。这些研究的时间范围从2004年到2026年，自2019年起出版物数量显著增加。表1按专业和纳米材料类型总结了关键研究。
3.2. 纳米材料分类与性质
牙科中的纳米颗粒通常根据其成分、尺寸、形状和表面化学进行分类。纳入研究中发现的主要类别在表2中总结，该表提供了牙科材料的详细分类，包括其类型、尺寸范围、物理化学性质和主要牙科用途。
3.3. 修复牙科中的纳米技术
3.3.1. 纳米复合树脂
龋齿仍是全球最常见的慢性疾病，影响约25亿人。将纳米尺寸填料（5–100 nm）加入树脂基体中，相比传统微混合复合材料，制备的复合材料具有更好的力学强度、更高的耐磨性和改善的美学效果。纳米纤维增强树脂复合材料是进一步的发展，研究表明其具有更高的弯曲强度和断裂韧性。
3.3.2. 纳米再矿化
磷酸钙纳米颗粒，特别是无定形磷酸钙（ACP）和羟基磷灰石（nHA），被广泛研究用于预防龋病和修复早期病变。Cheng等人（2017）引入了含有DMAHDM和纳米DCPD的新型抗菌和生物活性牙科树脂，该树脂在一年水老化后仍表现出持续抗菌活性和保持再矿化能力。
3.3.3. 抗菌修复材料
修复体-牙齿界面处的继发龋是修复失败的主要原因。掺杂纳米颗粒的粘接剂和复合材料，如AgNPs、ZnO NPs和季铵化合物（QACs），已显著减少变形链球菌生物膜形成。
3.4. 牙科种植学中的纳米技术
3.4.1. 纳米结构种植体表面
种植体表面的纳米拓扑结构显著影响蛋白质吸附、细胞粘附、成骨细胞分化和整体骨整合。通过等离子喷涂或电化学沉积涂覆纳米羟基磷灰石表面，已改善骨-种植体接触并加速愈合。
3.4.2. 用于预防种植体周围炎的抗菌纳米涂层
种植体周围炎是一种影响牙种植体周围组织的炎症性疾病，是种植体失败的主要原因。将AgNPs、ZnO NPs和TiO
2 NPs掺入种植体表面，对种植体周围致病菌表现出强大的抗菌效果。
3.5. 种植体表面的纳米尺度药物递送
将药物递送功能整合到种植体表面是一种创新的局部治疗策略。负载抗生素、生长因子或抗炎剂的纳米涂层种植体可提供持续、靶向的释放。
3.6. 牙周病学中的纳米技术
3.6.1. 金属纳米颗粒在牙周治疗中的应用
牙周病影响全球约45%至50%的成年人。银纳米颗粒（AgNPs）是牙周治疗中研究最多的金属纳米颗粒，对牙龈卟啉单胞菌和具核梭杆菌等病原体表现出广谱抗菌活性。氧化锌纳米颗粒（ZnO NPs）同时具有抗菌和抗炎作用，绿色合成方法可增强生物相容性。
3.6.2. 纳米牙周再生
牙周再生旨在通过生物活性支架和纳米药物递送系统恢复失去的结构，如牙槽骨、牙骨质和牙周韧带。纳米羟基磷灰石复合材料、静电纺纳米纤维支架和基于壳聚糖的纳米递送系统在临床前研究中显示出改善的再生效果。
3.6.3. 基于纳米颗粒的牙髓抗菌剂
根管系统的复杂结构阻碍了传统冲洗剂和药物效果。纳米颗粒制剂，包括AgNPs、ZnO NPs和壳聚糖纳米颗粒，能更好地渗透牙本质小管，并对粪肠球菌和混合生物膜具有持续抗菌活性。
3.6.4. 再生牙髓学与纳米支架
再生牙髓学旨在恢复未成熟恒牙的牙髓-牙本质复合体活力。由静电纺纳米纤维、自组装肽水凝胶和纳米HA复合材料制成的纳米支架，创造仿生环境，支持牙髓干细胞附着、增殖和分化。
3.7. 药物递送系统中的纳米技术
3.7.1. 聚合物纳米颗粒
PLGA纳米颗粒因其生物降解性、生物相容性和可定制的药物释放特性，在牙科中作为聚合物药物载体被广泛研究。壳聚糖纳米颗粒具有天然黏膜粘附性、抗菌性和生物降解性，适用于口腔内药物递送。
3.7.2. 脂质基纳米颗粒
脂质体和固体脂质纳米颗粒（SLNs）是牙科药物递送的生物相容性和可降解平台，可有效携带局部麻醉剂、抗炎剂和抗菌药物。
3.7.3. 树枝状大分子
这些高度支化的树状纳米结构具有精确定义的架构，优势包括高载药量、功能化表面和用于牙科应用的受控释放。
3.7.4. 智能和刺激响应性纳米递送系统
能够响应局部刺激（包括pH、温度、光和酶活性）的智能纳米材料，代表了牙科药物递送中增长最快的创新前沿。例如，pH敏感纳米颗粒在牙科生物膜中发现的酸性环境中特异性释放抗菌剂，实现靶向载体治疗。
3.8. 组织再生中的纳米技术
3.8.1. 骨再生
纳米羟基磷灰石（nHA）复合材料是常规骨再生的领先支架，具有骨传导性和与天然骨矿物质的相似结构。Zhang等人（2018）强调纳米颗粒增强支架是硬组织工程中最有前景的未来方向。
3.8.2. 软组织和牙周再生
纳米构造支架在牙周韧带和牙龈再生模型中改善了细胞附着、增殖和组织形成。新兴方法包括个性化、组织特异性熔融电纺支架掺入纳米颗粒，代表了协调硬组织和软组织再生的有前景途径。
3.9. 口腔诊断与癌症检测中的纳米技术
3.9.1. 金纳米颗粒生物传感器
金纳米颗粒（AuNPs）具有独特的表面等离子体共振特性，能够高灵敏度检测唾液和组织活检中的口腔癌生物标志物。基于AuNP的生物传感器对唾液生物标志物（包括IL-8、TNF-α和VEGF）的检测限已达到飞摩尔（fM）级别。
3.9.2. 基于表面增强拉曼散射（SERS）的唾液诊断
表面增强拉曼散射（SERS）结合等离子体纳米颗粒，可对微创唾液样本中的口腔癌生物标志物进行超灵敏、多重检测。Puravankara等人（2025）开发了一种SERS等离子体液滴检测方法，用于使用唾液进行非侵入性早期口腔癌筛查。
3.10. 牙科中的抗菌纳米技术
3.10.1. 银纳米颗粒（AgNPs）
AgNPs是牙科中研究最广泛的抗菌纳米材料之一，对细菌、真菌和病毒具有广谱活性。其机制包括破坏膜、产生活性氧（ROS）和释放银离子。
3.10.2. 氧化锌纳米颗粒（ZnO NPs）
ZnO NPs通过活性氧（ROS）生成、锌离子释放和膜破坏，表现出抗菌、抗真菌和抗生物膜效果。使用植物提取物的绿色合成方法生产的ZnO NPs具有更好的生物相容性和更低的细胞毒性。
3.10.3. 纳米复合材料与组合策略
纳米复合抗菌系统将金属纳米颗粒与聚合物、有机抗菌剂或光敏剂结合，提供协同抗菌效果并降低耐药风险。
3.11. 修复学和正畸学中的纳米技术
3.11.1. 纳米增强义齿材料
由聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）制成的传统义齿基托易受念珠菌定植、断裂和耐磨性降低。添加AgNPs、ZnO NPs、TiO
2 NPs和纳米氧化锆可增强抗真菌、力学和美学性能。特别是纳米氧化锆，为固定修复体提供了更高的强度、半透明性和相容性。
3.11.2. 正畸学中的纳米技术
正畸装置面临细菌生物膜积聚、托槽失效和摩擦导致牙齿移动效率低下等问题。用纳米颗粒涂覆弓丝、开发纳米复合托槽以及在透明矫治器中掺入纳米银，可减少生物膜形成并提高力学性能。
3.12. 纳米牙科的新兴创新
3.12.1. 纳米机器人与纳米机器人学
纳米机器人是能够在口腔内进行靶向导航和治疗的自洽或半自洽纳米尺度装置，代表了纳米牙科的前沿时代。早期原型设想用于破坏生物膜、精确递送药物和实现实时诊断。
3.12.2. 基于石墨烯的纳米材料
石墨烯及其衍生物，包括氧化石墨烯（GO）和还原氧化石墨烯（rGO），正作为多功能纳米材料涌现，应用于抗菌涂层、牙科复合材料增强和生物传感。Roma和Hegde（2024）强调了其在这些应用中的潜力。
3.12.3. 晶须纳米材料
陶瓷晶须是纤维状纳米结构，已被用作牙科复合材料和陶瓷的增强材料，改善断裂韧性和弯曲强度。
3.12.4. 杂化纳米结构
将多种纳米材料组合成集成系统——杂化纳米结构——为具有抗菌、再矿化和再生能力的多功能牙科材料提供了新方法。
3.13. 纳米毒理学与安全性考虑
3.13.1. 遗传毒性与细胞毒性
纳米颗粒如银、氧化锌和二氧化钛可通过DNA损伤、氧化应激和线粒体损伤等机制诱导遗传毒性效应，如表3所示。剂量-反应关系对于理解纳米毒性的浓度依赖性方面至关重要。
3.13.2. 环境与系统影响
牙科纳米材料在环境中的去向，以及经口腔暴露或从修复体和种植体中释放后的体内分布，引发了健康担忧。Kumah等人（2023）在其范围综述中强调需要更多长期安全性数据。
3.14. 监管框架与临床转化
3.14.1. 当前监管格局
纳米材料和纳米药物的监管在不同地区差异很大，美国食品药品监督管理局（FDA）、欧洲药品管理局（EMA）和国际标准化组织（ISO）提供了不同且往往不协调的指南。Halamoda-Kenzaoui等人（2022）指出了评估纳米药物的困难，强调了标准化物理化学表征方法的重要性。
3.14.2. 转化挑战
Dordevic等人（2021）概述了当前将纳米药物从研究转化为临床应用的障碍，包括放大挑战、可重复性问题和监管不明确。Chojnacka和Mikulewicz（2026）审查了智能和生物活性牙科生物材料的转化途径，重点关注生物相容性和灭菌标准。
3.14.3. 安全设计原则
Kraegeloh等人（2018）提倡在纳米材料开发中采用安全设计原则，建议从初始设计阶段就纳入危害评估、暴露减少和功能增强的框架。
4. 讨论
4.1. 主要发现
本范围综述绘制了牙科中纳米技术广泛且快速发展的领域，综合了截至2026年4月发表的133项研究数据。应用范围从纳米复合树脂和纳米结构种植体表面，到智能药物递送系统和口腔癌生物传感器，凸显了纳米牙科在所有临床专业中的巨大潜力。这一潜力增强了纳米技术、修复牙科、种植学和药物递送等领域，符合这些领域对更好材料的持续需求。银纳米颗粒（AgNPs）和磷酸钙纳米颗粒（CaP NPs）因其抗菌和再矿化特性，成为研究最广泛的纳米材料。新兴应用如智能纳米材料、纳米机器人、基于石墨烯的系统和集成纳米传感器显示转化前景，但目前缺乏广泛的临床数据。
4.2. 与现有文献的比较
以往关于牙科中纳米技术的综述主要集中于特定专业或材料类别。本范围综述通过同时提供跨多个牙科专业、纳米材料类型、安全问题和监管挑战的综合综合，拓宽了现有文献。发现智能和刺激响应性纳米材料是快速增长创新，这与纳米医学的总体趋势一致。
4.3. 临床意义
本综述的临床意义在所有牙科专业中都很重大：修复牙科：临床医生需要认识到纳米填充和纳米混合复合材料用于后牙修复的增强性能。种植学：纳米结构种植体表面是已确立的进展，可改善骨整合并降低种植体周围炎风险。牙周病学：纳米药物递送系统和再生支架为难治性牙周炎提供了有前景的辅助治疗。牙髓病学：基于纳米颗粒的冲洗剂和再生支架拓宽了复杂根管手术和牙髓再生病例的治疗选择。口腔医学：金纳米颗粒生物传感器和基于SERS的唾液诊断对口腔癌早期检测具有重要潜力。药物递送：纳米控释系统促进靶向、持续的治疗递送，同时最小化全身副作用。
4.4. 局限性
本范围综述存在一定局限性。由于旨在绘制总体证据而非评估单个研究质量，因此未包含正式质量评价。尽管完成了PRISMA-ScR报告清单，但未对单个研究进行正式质量评价，因为质量评估不是JBI范围综述方法的强制要求。纳入体外、体内和临床研究导致异质性。出版过程可能倾向于包含阳性结果的研究。此外，该领域的快速发展意味着某些近期进展可能未被充分捕捉。将综述限制在英文出版物可能排除了相关非英文研究。
4.5. 未来方向
基于此证据图谱，确定了以下未来研究重点：纳米毒理学安全性：迫切需要关于牙科纳米材料系统分布和生物相容性的长期体内研究。临床转化：需要进行临床试验以评估纳米增强牙科材料的临床有效性和安全性，缩小转化差距。监管协调：制定关于牙科纳米材料标准化表征、安全性测试和审批流程的国际共识至关重要。智能与响应系统：优先开发和验证针对口腔环境设计的刺激响应性纳米材料。纳米机器人学：需要继续研究用于靶向生物膜控制、药物递送和实时诊断的牙科纳米机器人。可持续性：应将绿色合成方法和生命周期评估整合到纳米材料开发中。个性化纳米牙科：将纳米技术与基因组学、微生物组学和人工智能（AI）相结合，用于个性化牙科治疗，是一个新兴领域。
5. 结论
本综合综述绘制了纳米技术在牙科中的作用、创新和前景的当前证据，涵盖所有主要领域的研究。纳米技术已显著改变牙科材料科学、药物递送、诊断和组织再生。它在龋病管理、种植体骨整合、牙周治疗、牙髓病学和口腔癌检测等领域为长期临床挑战提供了解决方案。在所审查的纳米材料中，银纳米颗粒（AgNPs）、磷酸钙纳米颗粒（CaP NPs）和聚合物纳米颗粒如PLGA和壳聚糖是最常报道的，每种材料在多个牙科专业中显示出独特优势。AgNPs在牙髓病学、种植学和修复牙科中表现出广谱抗菌活性；CaP NPs提供了骨再生和种植体涂层所必需的生物相容性和骨传导性；基于PLGA的系统实现了牙周和牙髓治疗的受控药物释放。这些纳米材料共同代表了纳米牙科研究的转化核心。纳入的研究涵盖修复牙科、种植学、牙周病学、牙髓病学、口腔医学、口腔颌面外科、修复学、正畸学、儿童牙科、药物递送、组织再生和诊断——证明了纳米技术在所有牙科学科中的普遍适用性。值得注意的是，自2019年起出版物显著增加，反映了对纳米材料临床潜力的日益认可，部分受到合成、表征和靶向递送策略进展的推动。尽管取得进展，实验室研究与临床实施之间的转化差距仍是核心挑战。关于纳米毒理学——包括细胞毒性、遗传毒性和环境持久性——以及缺乏协调的国际监管框架的担忧需要紧急关注。应对这些挑战需要牙科研究人员、材料科学家、临床医生、监管机构和行业利益相关者之间的协调合作，以制定标准化表征协议、长期安全性数据和基于证据的监管路径，确保纳米技术在临床牙科实践中安全且公平地应用。
