１根管消毒
近年来低温等离子体在根管消毒方面的应用引起了研究者的兴趣。但传统的等离子体装置仍不能用于根管治疗，主要是由于根管的直径太小，等离子体笔很难有效地进入根管使其产生的活性成分很快衰变所致。国内外实验室争相研制在牙齿根管内部能产生等离子体喷流的微小装置，让气体在根管内放电产生低温等离子体，并发挥高效，无毒的杀菌作用。ＸｉｎＰｅｉＬｕ［４］等研制了针状等离子体装置，它简便安全且极易操作，且产生的等离子体可以直接放入牙齿根管中，不会引起过热、疼痛和组织损伤。在体外作用于引起根管再感染的主要微生物—粪肠球菌后的结果显示，针状等离子体可以有效杀灭根管内的细菌，并认为细菌的死亡主要与Ｏ和·ＯＨ自由基密切相关。ＣｈｕｎｑｉＪｉａｎｇ等［５］研究者运用Ｈｅ／１％Ｏ２气体纳秒脉冲放电产生了长度大于２ｃｍ直径小于２ｍｍ的细长等离子体，作用于根管内附着于管壁的细菌生物膜后显示等离子体处理区生物膜消失，玷污层被去除，暴露洁净的牙本质小管管口。ＺｈｏｕＸｉｎＣａｉ等［６］将大气压等离子体射流装置处理牙齿根管模型内接种培养的粪肠球菌生物膜样本发现当等离子体和５．２５％的ＮａＣｌＯ的共同作用具有最好的杀菌效果，说明等离子体载药后，两者之间有相互促进的作用。孙科等［７］比较辉光放电和介质阻挡放电两种低温等离子体装置产生的大气压低温等离子体对根管内粪肠球菌生物膜的杀菌效果，结果显示介质阻挡放电装置产生的低温等离子体杀灭根管内粪肠球菌更具优势。目前，研究者对低温等离子体杀灭根管内细菌及生物膜的具体机制还不清楚，关于细菌死亡的原因国内外有以下学说。１）胞膜破裂说：Ｍｏｎｔｉｅ等［８］认为脂肪酸的过氧化使细胞膜快速破裂。也有观点认为膜的破裂是由于电荷累积造成［９］，高速电子冲击在细胞膜上产生瞬间电势超过临界值而导致胞膜电荷分离，从而引起细胞膜破裂或功能受损，其通透性改变。２）生物大分子损伤说：Ｌａｒｏｕｓｓｉ等［１０］认为可能是活性粒子穿透外膜屏障，直接与胞内生命物质作用导致细胞死亡。主要有３个原因：１）不饱和脂肪酸受到·ＯＨ作用，发生脂质过氧化；２）蛋白质氧化；３）ＤＮＡ氧化形成加合物。３）亚致死说：Ｌａｒｏｕｓｓｉ等［１１］通过研究发现细菌经过等离子体处理后，对于很多物质的代谢能力减弱，在只含有这些营养成分的培养基上生长迟缓或者不能生长而死亡，所以认为等离子体可以改变微生物代谢酶的活性，使其不能正常生长。大多数学者认为胞膜破裂，内容物漏出是主要机制，但是，细胞膜破裂究竟是怎样发生的，反应如何进行有待于进一步研究。由于根管形态变化多样、侧副根管的存在、牙本质小管的存在等，低温等离子体中的活性成分是否完全杀灭残留于根管内的细菌还有待进一步实验证实；同时该项技术要进入临床应用之前，也需要研制出可以随根管形态变化而调节形状的新一代等离子体发生装置。
２牙美白
牙着色可分为外源性着色和内源性着色。冷光美白和激光漂白技术是临床上针对牙着色的主要治疗方法。运用的漂白剂主要有过氧化氢、过氧化脲和过硼酸钠，它们最终主要是依靠过氧化氢来发挥漂白作用，它在光、热、电离时分解的·ＯＨ或ＨＯＯ·自由基可以切断着色牙内有机大分子中未饱和的二价键（着色分子锁），将其氧化形成小分子物质，达到脱色或者颜色变浅的目的。但是目前的这些美白方法治疗时间长、漂白效果较差、易复发［１２］。近些年来，有些研究者将目光转向了低温等离子体技术。低温等离子体中含有大量活性基团和带电粒子，为加速美白过程和提高美白质量带来了曙光。ＰｅｎｇＳｕｎ等［１３］对大气压直流低温等离子体的美白作用进行了研究，结果显示短时间内（１０ｍｉｎ或２０ｍｉｎ），等离子体可以促进过氧化氢凝胶的美白效果。Ｌａｂ色度系统对处理前后的牙齿进行颜色测定和分析时，等离子体处理组△Ｅ的改变是单纯过氧化氢凝胶处理后的两倍或三倍；同时，通过电子自旋共振检测自由基，发现等离子体处理双氧水后的·ＯＨ自由基峰值是单纯双氧水的两倍，因此推断低温等离子体可以加速过氧化氢分解，生成更多的·ＯＨ自由基并发挥其氧化着色大分子的功能。ＨｙｕｎＷｏｏＬｅｅ等［１４］研究结果也显示，低温等离子体也可以引起牙齿表面的蛋白物质的变性，使其与牙齿疏松连接或脱离，加速美白产生。ＰｅｎｇＳｕｎ等［１３］检测低温等离子体处理时牙齿表面的温度为３７°Ｃ左右，并用验证实验证明此温度对美白无明显影响。虽然，低温等离子体和过氧化氢一起美白的治疗时间短、漂白效果好，但是仍没有脱离过氧化氢的环境。高浓度过氧化氢仍然有引起牙体硬组织微观结构上的改变，对成纤维细胞有毒性，引起细胞活性降低等副作用。因此，脱离过氧化氢，单纯用低温等离子体中的活性自由基进行美白效果评价是下一步牙齿美白研究的重要方向。
３口腔生物材料的表面修饰
低温等离子体表面处理具有效果显著，成本低廉，无污染等诸多优点，在高分子聚合物及其他材料的改性处理中取得了良好的效果。低温等离子体的气体温度一般保持在在３００～５００Ｋ，压力则为１３０～１３４０Ｐａ，其对材料的表面修饰仅在于表面几百纳米的范围，在不会改变材料的基本性能的基础上，对材料的表面起到一个活化的作用，改变材料的湿润性，细胞相容性等等，使其生物活性发生变化。有学者［１５］通过低温等离子体对口腔陶瓷材料进行作用，通过扫描电镜、Ｘ光电子能谱测试仪、Ｘ射线衍射仪和体外成骨细胞培养对材料类骨磷灰石的形成和表面生物活性进行测定，发现低温等离子体有利于材料表面类骨磷灰石的形成，并最终提高了陶瓷材料的生物活性。吴峻岭等［１６］将氧低温等离子体作用于口腔非金属桩核修复系统－纤维桩，观察纤维桩－树脂核之间粘结强度的变化，认为纤维桩中的高分子聚合物基质与导入系统的氧发生了化学反应而产生含氧基团，使表面分子链上产生极性，大大提高了其润湿性能，从而提高了纤维桩和核树脂之间的粘结力。卢光等［１７］对比了ＮＨ３、ＣＯ２和Ｏ２低温等离子体表面修饰聚羟基丁酸戊酸脂材料的生物活性，应用气泡法对接触角进行测量，光电子能谱分析表面元素，荧光染色、电镜和ＭＴＴ法分析了接种细胞的增值情况，发现修饰后的膜在接触角、细胞形态及细胞增殖状况各方面性能得到明显改善，证明了ＮＨ３、ＣＯ２和Ｏ２低温等离子体在材料表面引入了活性基团，有效地提高了材料的细胞相容性，为组织工程血管的表面修饰提供了一种有效的方法。在口腔医学领域，低温等离子体被用来建立高分子聚合体表面湿润模型［１８］和提高树脂基托的湿润性及粘结性时［１９］，均取得满意效果。等离子体作用材料表面的机理非常复杂，处理效果易受多因素影响，如处理气体的选择，处理的时间，处理后样品的后续处理等等，导致的最终结果大有差异，同时最终检测方法未标准化，也是急需解决的问题。定量化的检测手段和明确反应基团的原理将是等离子体材料表面改性研究未来的重点。
４低温等离子体消融
低温等离子体消融术又称冷融切技术（Ｃｏｂｌａｔｉｏｎ），通过强射频电场使刀头和组织间的电解液形成等离子体薄层，利用低温等离子体薄层中的加速带电粒子打断组织的分子键，使靶组织以分子为单位解体，使目标组织细胞直接气化或变性、坏死、脱落。其工作时组织表面温度一直保持在５５℃以下，不灼伤周围组织，恢复快；因系低温下汽化，只作用于目标组织的表层或黏膜下层细胞，保护黏膜且减轻疼痛，有微创、有效、高安全性的特点。自２０世纪９０年代末始将Ｃｏｂｌａｔｉｏｎ技术引入口腔领域，用于治疗阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征（Ｏｂｓｔｒｕｃ－ｔｉｖｅｓｌｅｅｐａｐｎｅａｈｙｐｏｐｎｅａｓｙｎｄｒｏｍｅ，ＯＳＡＨＳ）。ＯＳＡＨＳ是具有潜在危害的一种睡眠疾病，其发病原因是上气道发生狭窄和阻塞，通常发生在鼻及鼻咽部、口咽部及舌根部等多个平面。传统手术方法是悬雍垂腭咽成形术，但疗效仅有４０％左右。利用Ｃｏｂｌａｔｉｏｎ术可以局部消融鼻甲、软腭、悬雍垂和舌根组织等多个平面，使得治疗处组织发生凝固性坏死，然后瘢痕收缩使体积缩小，达到扩大气道的目的。Ｃｏ－ｂｌａｔｉｏｎ手术在治疗ＯＳＡＨＳ方面取得了良好的临床效果，２０世纪末其疗效报道从４６％～７８％不等［２０］。Ｐｏｗｅｌｌ等［２１］１９９７年应用Ｃｏｂｌａｔｉｏｎ开展软腭打孔减容手术治疗ＯＳＡＨＳ病人，多导睡眠监测显示平均最低气道压及平均睡眠效率明显改善，７４％患者生活质量提高。随后的研究进一步发现，单纯的软腭打孔减容术对中、重度患者效果并不理想，而且阻塞原因、部位判断不明确，手术方式单一、缺乏个体化方案等因素易影响手术疗效。目前认为，在明确阻塞平面后，严格掌握适应证的情况下，采用多部位、多平面的Ｃｏｂｌａｔｉｏｎ治疗［２２］，显示了其微创和一期手术中同时解决多平面阻塞的独特优点，结果明显优于单纯打孔，为轻中度ＯＳＡＨＳ患者首选外科治疗方法，是重度ＯＳＡＨＳ患者补充治疗的有效方法。另外，Ｃｏｂｌａｔｉｏｎ也开始应用于血管畸形和口腔肿瘤的治疗。传统手术治疗儿童舌淋巴管畸形，创伤较大，复发率高，切除过多影响到舌功能及发音。Ｃｏｂｌａｔｉｏｎ手术治疗利用ＥＶａｃ７０刀头直接消融至舌黏膜下层，术后１ｄ即能进食，创面愈合快，随访１年未见复发，舌外形和功能均未受影响［２３］。ＰｓａｌｔｉｓＡ［２４］把Ｃｏｂｌａｔｉｏｎ应用于舌、口底、口咽、喉癌及下咽癌的治疗，并与ＣＯ２激光切除作对比，认为手术时间较短，出血小、碳化少，术后复发时间延长，激光只能作直视下切割，Ｃｏｂｌａｔｉｏｎ可变换多角度，适用于Ｔ１～Ｔ３口腔、口咽部恶性肿瘤。但目前应用于头颈肿瘤的报道，特别是恶性肿瘤手术的病例数还不多，远期疗效有待观察。随着设备研究的开发完善，治疗手段进一步联合应用，低温等离子体在外科消融治疗中会得到更广阔的前景。
５低温等离子体抑制癌细胞
Ｆｒｉｄｍａｎ等［２５］研究显示ＦＥ－ＤＢＤ可以引起黑色素瘤癌细胞的凋亡，通过一系列的复杂生物化学反应使癌细胞在作用后几小时到几天后发生细胞死亡。细胞凋亡中大分子以可控的模式分解为小碎片，细胞降解的同时不会损害周围的细胞，也不会引起感染的发生。黑色素瘤细胞在接受低温等离子体作用后发生继发的破坏和凋亡的这些结果，提示低温等离子体在治疗癌症方面具有杀死癌细胞的潜力。如果可以利用它选择性地标记癌细胞，与正常细胞区分开来，将会在治疗癌症中有重大意义。随后，为了深一步研究低温等离子体的抑癌机理，众多学者纷纷进行了相关研究工作。Ｌｅｅ等［２６］认为等离子体处理可以导致细胞从基底脱落，诱导黑素瘤细胞的死亡、抑制整合蛋白α２，４，以及细胞表面ＦＡＫ的表达，并使得机动蛋白纤维成为扩散状。Ｙａｎ等［２７］利用气压等离子体射流能有效地抑制癌细胞的增殖，等离子体处理后癌细胞的周期被抑制在Ｇ２／Ｍ期，且这部分细胞随培养时间的增加会发生凋亡。Ｋｉｍ等［２８］研究发现等离子体诱发癌细胞的凋亡并导致ＤＮＡ破坏和Ｍｉｔｏｃｈｏｎｄｒｉａ的功能紊乱，活化了促进细胞凋亡的蛋白质，即细胞凋亡蛋白－３．且处理过后的细胞积累了ｇａｍｍａ－Ｈ２ＡＸ（ＤＮＡ双链裂解的标志）以及相应地出现了ｐ５３肿瘤消除基因。Ｓｅｎｓｅｎｉｇ等［２９］认为低温等离子体可以产生以上作用均是其中的活性氧集团在发挥主导作用。
６低温等离子体促进凝血
创伤治疗中凝血是一个非常重要的概念，近来新兴的低温等离子体技术并不是通过热效应来达到凝血的目的，它是在不损伤周围组织的前提下通过调节特定凝血机制来达到凝血作用。在体外凝血试验中，ＦＥ－ＤＢＤ可明显加速凝血［３０］。健康捐赠者的血液样本置于不锈钢器皿表面，经过大约１５ｍｉｎ凝固，而对血液样本进行１５ｓ的低温等离子体处理后，凝固时间缩短为１ｍｉｎ以下。ＦＥ－ＤＢＤ用于体外器官的凝血实验也取得了类似的效果。当它作用于人类脾脏切口处３０ｓ后，结果发现切口处血液凝固。检测处理区域的温度显示仍然保持在室温（甚至用ＦＥ－ＤＢＤ处理５ｍｉｎ），并且伤口处仍保持湿润。在体内凝血试验中，等离子体同样有效。Ｆｒｉｄｍａｎ等［３１］在ＳＫＨ１小鼠身上的隐静脉和尾部静脉切口处进行１５ｓ的ＦＥ－ＤＢＤ作用后均可见明显凝血效果。低温等离子体促进凝血的具体生物化学通路仍不清楚，研究者从已经观察到的事实推测了许多可能的机理［３０］。首先，低温等离子体通过触发自然的凝血机制而不是热效能来发挥作用；其次，实验中观察到钙离子的释放和血液ＰＨ值发生变化，这些都会引起凝血的发生。最后，低温等离子体对血液蛋白选择性作用并能够促进血小板活化、纤维蛋白丝生成，启动凝血进程。凝血块形态学变化通过扫描电镜进一步得到证实，即等离子体并不是通过“ｃｏｏｋ”血液，而是启动和促进了正常的凝血机制发挥作用。凝血一连串反应的第一步为血小板的活化和聚集，随后纤维蛋白原转变为纤维蛋白丝。
７其他应用
Ｓｔｏｆｆｅｌｓ等［３２］发明了一种可以手持的针形低温等离子体发生装置，包括直径０．３ｍｍ的针头，直径０．８ｍｍ甲基丙烯酸甲酯的导管，长约１０ｃｍ。在装置的尾部以１３．５６ＭＨｚ的频率产生低温等离子体，用来治疗龋病时发现它可以有效灭活变形链球菌等致龋菌；并初步研究了它对口腔内真核细胞如成纤维细胞、上皮细胞等作用的生物化学原理。等离子体治疗也已经逐步应用于慢性龈炎、口腔黏膜局部创伤、溃疡、慢性感染并发症、种植体周围炎和其他一些软组织黏膜类疾病。
８结论与展望
综上所述，低温等离子体在口腔医学上的应用研究不仅仅局限于根管治疗、牙齿美白、生物材料修饰、组织消融等，它已经作为一种未来更精细的医学治疗手段，在肿瘤治疗、凝血、龋病、牙龈炎、黏膜病等诸多方面进入初步研究阶段。但是，将低温等离子体初步的研究结果转化为临床应用仍面临很多困难，主要是因为低温等离子体因气体种类、发生功率、作用时间、暴露方式等因素使其产生的生物效果不同；我们对低温等离子体发生时复杂的物理化学反应知之甚少，而且低温等离子体和细胞、组织、器官乃至机体之间作用的的生物化学原理仍未明了。我们在将低温等离子体应用于临床实验观察的同时，应该深入研究其作用机理，以便为低温等离子体技术的广泛应用提供理论经济期刊依据。总之，低温等离子体应用于口腔临床治疗还有许多问题需要解决，但其在口腔医学上的应用前景是十分光明的。
作者：柏娜 朱智敏 单位：口腔疾病研究国家重点实验室 四川大学华西口腔医院修复科
