钛是目前应用最广的口腔医用金属材料之一。然而，传统的钛及钛合金不具备抗菌性能，当置于微生物环境（如人体口腔）中时，易黏附细菌而引起感染，例如种植体周围炎、正畸后牙釉质脱矿及牙龈炎、口腔颌面外科手术后感染等。世界卫生组织颁布的《院内感染防治实用手册》的数据显示，全世界每天有超过1 400 万的院内感染患者，其中约60%与植入物感染有关［1］。因此，学者们制备出新型抗菌钛合金，此类材料兼备金属材料的理化性能与生物材料的抗菌性能，近年来在医用材料领域备受关注。本文就抗菌钛合金的种类、抗菌成分和机制及其在口腔医学领域的研究进展进行综述。

1 抗菌钛合金概述

抗菌钛合金是指通过表面改性或整体改性的方法，向传统钛合金中添加抗菌成分，从而具备了抗菌性能的钛合金。

1.1 抗菌钛合金的抗菌机制

抗菌钛合金的抗菌功能主要来自于加入其中的抗菌剂，常用的抗菌剂分为有机抗菌剂和无机抗菌剂两大类。有机抗菌剂一般包括抗生素类抗菌剂（庆大霉素、阿莫西林等）和非抗生素类抗菌剂（氯己定、抗菌肽、高分子聚合物等），此类抗菌剂需借助载体（羟基磷灰石涂层、壳聚糖等）涂覆到钛合金表面，其相关抗菌机制明确，但也存在着不耐高温、易诱导耐药菌产生以及涂层的有效时间较短等缺陷。无机抗菌剂包括金属元素抗菌剂（银、锌、铜等）、金属化合物抗菌剂（TiO2、TiN 等）以及非金属元素抗菌剂（氟等），此类抗菌剂可添加在钛合金表面或合金内，具有广谱抗菌性、良好的稳定性和耐热性。以下主要对无机抗菌剂的抗菌机制做出介绍。

对于金属元素抗菌剂的抗菌机制，目前主要有离子抗菌机制和接触抗菌机制两种观点。离子抗菌机制的观点认为，重金属离子通过破坏细菌细胞膜的完整性使其内容物泄露、催化产生活性氧簇（reactive oxygen species，ROS）干扰DNA 和蛋白质功能、抑制细菌细胞呼吸过程这三种方式发挥抗菌作用［2］。以钛银合金为例，接触杀菌机制的观点认为合金中的Ti2Ag 相可直接作用于细菌细胞壁及细胞膜上的膜蛋白和糖蛋白，影响正常代谢和物质交换，严重时会直接破坏细菌的细胞壁和细胞膜，使细胞质外流，导致细菌活性下降，甚至死亡［3］。金属化合物抗菌剂中的二氧化钛是光催化型抗菌剂，经紫外线照射后，其价带中的电子被激发到导带中，同时价带形成空穴，构成电子空穴对，价带中的空穴与水发生反应产生羟基自由基（-OH），导带中的电子可以还原氧气产生超氧阴离子（O2-），这些具有强氧化能力的产物可分解细菌内的脂类和蛋白质等，进而杀灭细菌［4］。非金属元素中的氟元素可通过抑制细菌代谢及菌斑形成、防止脱矿及促进再矿化两种方式提高牙齿的抗龋能力［5-6］。

1.2 抗菌钛合金的分类

根据抗菌剂在钛合金材料中分布的位置，可将抗菌钛合金分为涂层型和合金型两类。涂层型抗菌钛合金是以钛合金为基底材料，通过物理法（等离子体浸没离子注入法等）、化学法（溶胶凝胶法等）、电化学法（微弧氧化法等）等处理方式，将抗菌剂涂覆于钛合金表面，为钛合金制备一层具有抗菌作用的表面改性层。涂层型抗菌钛合金的抗菌效果良好，但缺点是涂层大多不耐磨，难以进一步加工成型。合金型抗菌钛合金是在钛合金整体中直接加入抗菌剂而制备成的抗菌合金，其常用的处理方法是真空电弧熔炼法和粉末冶金法。合金型抗菌钛合金的抗菌剂一般为金属元素，如铜、银等，这些元素的抗菌相可在合金中均匀分布，具有稳定持久的抗菌性能。

根据抗菌钛合金能否释放抗菌剂，可将其分为主动抗菌型和被动抗菌型两类。主动抗菌型钛合金可释放负载的抗菌剂，如抗生素、氯己定、铜等，其抗菌效果比较明显，但有些抗菌剂的释放时间较短，仅可预防种植体相关的早期感染，对晚期感染的作用有限。被动抗菌型钛合金不释放抗菌剂，其通过接触杀菌或抑制细菌黏附的方式产生抗菌作用，可采用改变材料表面的物理化学特性或改变氧化层的晶相结构等方式实现抗菌层的制作，如增加钛合金氧化层中锐钛矿相和金红石相氧化钛的比例［7］或制备超亲水钛合金［4］等，此类抗菌钛合金可防止生物膜形成，从根源上抑制感染的发生，但相关研究较少。

2 抗菌钛合金在口腔医学中的应用

2.1 口腔种植领域

种植义齿是目前牙列缺损和牙列缺失的首选治疗方案。种植体周围炎症是最常见的种植后并发症，包括种植体周围粘膜炎和种植体周围炎，其发生与口腔中的菌斑生物膜关系密切。种植体周围炎和牙周炎的致病菌类似，主要为牙龈卟啉单胞菌、具核梭杆菌和伴放线聚集杆菌等。种植用基台和种植体大多由纯钛制成，无法抑制感染发生，为降低植入后感染的发生率，学者们开发出具有抗菌性能的种植用钛合金材料。

文章来源：《特种铸造及有色合金》 网址: http://www.tzzzjyshjzz.cn/qikandaodu/2021/0730/827.html