牙科合金的口腔微生物腐蚀

陈颖

摘要：牙科合金在口腔中容易发生多种形式的腐蚀，而微生物腐蚀是最常见的一种腐蚀方式，主要原因是由于口腔中存在大量的微生物，这就形成了一个十分复杂的电解质环境。细菌繁殖新陈代谢会分泌大量的有机酸和无机酸等酸性物质，导致牙科合金修复体表面的PH和介质组成的改变，加快金属的电化学反应过程，使金属表面易腐蚀。牙科合金材料的微生物腐蚀涉及材料学、腐蚀学及生物学等领域，是一项跨学科的综合交叉研究，近年来，不少学者针对口腔微生物对牙科合金的腐蚀作用做出深入的探索与研究。

关键词：牙科合金；微生物腐蚀

1引言

平时常见的镍铬合金、钴铬合金、钛(钛合金)和贵金属(合金)等在临床口腔修复中有着广泛的运用。这些合金修复体长时间存在于复杂的电解质酸性环境中，很容易发生各种形式的化学腐蚀，影响其在口腔中行使功能。口腔各种微生物对合金修复体造成的腐蚀、色泽变化等引起了业界的高度重视，文中就牙科合金的微生物腐蚀做出如下阐述，给予行业借鉴参考。

2腐蚀学基本理论

腐蚀是由于材料及所处的环境变化导致材料本身或特性发生改变的一种化学反应现象。金属腐蚀一般是指金属长期置于特定的外部环境，在金属表面或者临界面上发生的化学反应或者电化学反应，金属被氧化为离子状态，进而引起金属的变质或破坏。依据发生氧化腐蚀的过程特点，常见的金属腐蚀主要分为化学、电化学及物理腐蚀三种。

3微生物腐蚀

当金属环境中有微生物大量存在时，微生物的代谢产物呈酸性，为电化学腐蚀提供可能的条件，极易发生金属腐蚀，这一化学过程被称为微生物腐蚀。Gaines于1910年最早提出微生物参与金属腐蚀的过程，并发现这一过程中存在硫酸盐还原菌[1]。VonWolzogen Kuhr荷兰学者于从1922 年开始投入大量精力开展相关研究，发现硫酸盐还原菌在金属腐蚀中的重要作用。Postgate学者对硫酸盐还原菌的生理、生态、生化特征及营养需求进行大量研究，为深入研究微生物腐蚀奠定了坚实的基础。

3.1微生物腐蚀机制

微生物本身并不会对金属产生腐蚀，真正对金属起腐蚀作用的是微生物引发与催化的电化学反应。微生物腐蚀需要适合硫铁循环的微生物,包括嗜氧菌和厌氧菌等多种微生物所需的生长繁殖环境。微生物腐蚀中，(SRB)硫酸盐还原菌是最常见的一种细菌。

嗜氧菌和厌氧菌参与合金腐蚀的方式有所不同。嗜氧菌新陈代谢中产生有机酸和无机酸等腐蚀性物质，使细菌周围环境偏酸性，PH值降低，这就引发或催化金属腐蚀，有研究表示无机酸影响更明显。同时，由于嗜氧菌在新陈代谢中消耗了氧气，致使金属表面的生物膜形成了氧浓差电池，进一步催化金属腐蚀。

目前，有关硫酸盐还原菌发生金属腐蚀存在两种解释，一种是阴极去极化作用，另一种是硫化物促进腐蚀作用。依据VonWolzogenKuhr的理论解释，在缺氧情况下，氢化酶的硫酸盐还原菌可以在金属阴极表面使硫酸盐还原，加快阴极反应，同时使阳极溶解，加快金属腐蚀的过程[2]。

3.2微生物膜 (Biofilms)

生物膜是指在金属表面形成的一个有别于本体的介质环境，主要是由于周围环境中的微生物相互作用的结果。生物膜是多数微生物生长、发育、繁殖及衰亡的微生态环境，也是一种微生物的集合体。生物膜和金属基底间形成的氧浓差电池，加剧了金属局部腐蚀，是微生物腐蚀的关键影响因素。

以Linge为代表的学者认为生物膜的形成在细菌粘附与菌斑积聚方面起着重要的作用。由于生物膜对多种物质的传递影响很大，尤其是从溶液到金属的溶解氧，在生物膜界面下，大量的氧被消耗，就形成了厌氧环境，这就更有利于厌氧菌的生存繁殖，比如硝酸菌的发酵形成了硫化氢，加速了金属局部的腐蚀[3]。

4牙科金属对合金的微生物腐蚀

人体口腔环境是一个十分复杂的电解质环境，可直接影响口腔合金修复体表面或界面的PH值及介质的化学性能，加速合金修复体的腐蚀。口腔环境中的PH值越小，合金修复体腐蚀的速度更快，会溶解出更多的金属离子。以Willershausen为代表的学者使用扫描电镜观察，发现口腔中的多种细菌影响口腔合金修复体材料的变化，当然也与自身材料特性有关。由于口腔环境十分复杂多变，多种细菌存在相互影响、相互作用，所以综合得出，口腔微生物对合金修复体的腐蚀失泽缺乏特殊性。以Vaidyanathan为代表的学者多年研究认为，口腔中的镍、铬、铜、铝、铁、钯、锌等合金修复体对口腔中的微生物十分敏感，很容易氧化失去原有光泽，其中，放线共生放线杆菌影响最大。他还建议更多学者投入精力探索不同的微生物对合金修复体的腐蚀作用[4]。

国内以宋应亮为代表的学者针对不同口腔微生物对口腔合金修复体的腐蚀失去光泽做了深入细致的研究，选取白色念珠菌、放线共生放线杆菌血清b型(Aay4)、远缘链球菌g型和牙龈卟啉菌等单种微生物进行研究，分别作用于钛75合金、纯钛、钴铬合金和镍铬合金等临床常见的口腔合金修复体，分析合金修复体的腐蚀失泽过程。结果如下：钛75合金、Aay4对纯钛修复体表面颜色变化明显，有很明显的腐蚀性光泽出现，而且发现钛75合金的腐蚀不受钝化的影响；白色念珠菌对镍铬合金、钴铬合金、铸钛合金修复体的腐蚀失泽表现非常集中，聚集在黄绿区域内，而且对镍铬合金、铸钛合金修复体腐蚀影响最大；牙龈卟啉菌加速纯钛、钛75合金修复体表面的腐蚀失泽；纯钛、钛75合金加速钴铬合金、铸钛、镍铬合金等金属表面失泽，但仅限黄绿区域[5] 。

牙科合金修复体在口腔中发生微生物腐蚀，一个必要条件是微生物要在合金表面或界面粘附出现电解质化学腐蚀环境。一般认为，修复体材料表面的粗糙程度及个人口腔卫生习惯会影响微生物在材料表面或界面的粘附，细菌多粘附于粗糙表面的沟痕等不平整部位，良好的口腔卫生环境大大减少细菌的滋生与粘附，会在一定程度上影响口腔合金修复体的腐蚀。目前，有关微生物通过什么样的方式粘附到合金表面或界面、合金表面的微生物生态情况及生命轨迹、有关微生物影响合金修复体的腐蚀机制等都不明确，迫切需要口腔医生开展更多的临床实验研究，攻克牙科合金修复体的口腔微生物腐蚀难题。

[1] Liang CH. An introduction to metal corrosion. Beijing:Machinery Industry Press. 19991 1-3[梁 成浩主编.金属腐蚀.学导论。北京:机械工业出版社，19991 1-3]

[2]杜一立,李进，崔连军,赵哲军.生物膜在B30合金微生物腐蚀中的作用[].腐蚀科学与防护技术，2007, 19 (6):401-405.

[3] 麻健丰,刘劲松,张大风，等. 3种牙科铸造金属模拟唾液浸泡后粗糙度的变化[办上海口腔医学, 2007, 163);307-310.

[4] 闫雪冰，目培军.下颌第二磨牙C形根管的CT研究(J].北京口腔医学, 2008, 16(1):54- -s5.

[5] 范兵,边专,樊明文.牙体牙髓临床治疗I. C形根管的形态、识别和治疗[D.中华口腔医学杂志，2006,41 (2):118-120.