牙膏配方的生物相容性与抗菌功效评估：从细胞毒性到临床选择策略

《Scientific Reports》：Comparative evaluation of the biocompatibility and antibacterial efficacy of various toothpaste formulations

本研究针对市售牙膏配方对口腔软组织潜在影响不明的问题，系统评估了12种牙膏对人牙龈成纤维细胞(hGF)的细胞毒性、凋亡和基因毒性效应，并比较其对变形链球菌(S. mutans)和鼠李糖乳杆菌(L. rhamnosus)的抗菌活性。研究发现牙膏配方间存在显著生物学差异，其中含氯己定的Klorhex(TP5)展现出最佳生物相容性谱（最高IC50值、无显著凋亡/基因毒性，且对S. mutans有效），而含胺氟化物的Meridol(TP8)细胞毒性最强。该研究为个性化牙膏选择提供了实验依据，特别适用于黏膜敏感或长期暴露人群。

　　

当我们每天刷牙时，可能从未想过牙膏中的成分除了清洁牙齿外，还会与我们的牙龈组织发生怎样的相互作用。事实上，牙膏中含有的表面活性剂、氟化物等化学物质在口腔中可停留数小时，其局部浓度可能高于唾液中的水平。随着市售牙膏配方的日益多样化，特别是氟化物浓度、表面活性剂系统和抗菌添加剂的变化，人们对这些产品生物安全性的关注也与日俱增。尽管牙膏被广泛认为是口腔清洁的必需品，但其中的一些成分，如月桂基硫酸钠(SLS)和氟化物，可能对软组织造成细胞水平的损伤。然而，关于不同配方牙膏对人体牙龈细胞的生物相容性及其抗菌效果的比较研究仍相对缺乏。

为了解决这一知识空白，来自土耳其伊兹密尔Tinazte佩大学和埃格大学的研究团队在《Scientific Reports》上发表了一项研究，对12种市售牙膏配方进行了全面的生物相容性和抗菌功效评估。这项研究不仅关注牙膏的细胞毒性，还深入探究了其诱导细胞凋亡和基因毒性的潜力，以及对两种主要致龋菌的抗菌活性。

研究人员采用了几项关键技术方法来开展这项研究。他们从两名健康个体获取人牙龈成纤维细胞(hGF)进行细胞培养，使用xCELLigence实时细胞分析系统连续72小时监测牙膏提取物对hGF的细胞毒性，并计算半抑制浓度(IC₅₀)。通过Annexin V和Caspase-3检测评估牙膏在IC₅₀浓度下诱导细胞凋亡的能力，利用γ-H2AX检测分析基因毒性效应。采用改良微量稀释法评估牙膏对变形链球菌(S. mutans)和鼠李糖乳杆菌(L. rhamnosus)的抗菌活性，以2,3,5-氯化三苯基四氮唑(TTC)还原作为代谢指示剂。

基于IC₅₀值的牙膏配方细胞毒性评估

研究发现，所有测试的牙膏配方均在hGF细胞中诱导了不同程度的细胞毒性。基于IC₅₀值（抑制50%细胞生物活性的浓度），牙膏的细胞毒性排名为：Meridol(TP8, 0.062) > Colgate Maximum Cavity Protection(TP2, 0.266) > Curaprox Enzycal(TP3, 0.296) > Sensodyne Pronamel for Kids(TP10, 0.359) > Sensodyne Multi Protection(TP11, 0.385) > ROCS Baby(TP6, 0.467) > ROCS Kids(TP7, 0.525) > Elmex Kinder(TP4, 0.745) > Aquafresh Little Teeth(TP12, 0.811) > Oral-B Pro Expert Stages(TP9, 1.016) > Colgate Total 12(TP1, 1.176) > Klorhex(TP5, 2.646)。统计分析显示这些差异具有显著性(p<0.05)。

牙膏配方对hGF细胞的凋亡效应

在IC₅₀浓度下，除Colgate Maximum Cavity Protection(TP2)外，其他牙膏均未诱导显著的凋亡效应(p>0.05)。TP2使hGF细胞的凋亡率显著增加， odds ratio(OR)为33.29(95% CI=1.96-566.61, p=0.015)。Caspase-3检测结果进一步证实，测试牙膏在IC₅₀浓度下未引起显著的凋亡效应。

牙膏配方对hGF细胞的基因毒性效应

γ-H2AX检测结果显示，所有测试牙膏在IC₅₀浓度下均未诱导显著的DNA双链断裂(p>0.05)，表明这些配方在测试条件下不具有基因毒性。

牙膏配方的抗菌功效

抗菌实验显示，不同牙膏对两种致龋菌的抑制效果存在明显差异。对变形链球菌(S. mutans)抗菌效果最强的牙膏包括：Colgate Total 12、Colgate Maximum Cavity Protection、Klorhex、ROCS Kids和Sensodyne Pronamel for Kids。对鼠李糖乳杆菌(L. rhamnosus)抗菌效果最强的为Meridol和Elmex Kinder。

研究结论和讨论部分强调，测试的牙膏配方在细胞毒性和抗菌性能方面表现出显著变异性。研究发现，几种配方显示出强大的抗菌效果，但这些效果常常伴随着增加的细胞毒性，特别是在含有强效表面活性剂系统的产品中。在十二种配方中，Klorhex(TP5)显示出最有利的生物学特征，其特征是最高的IC₅₀值（最低细胞毒性）、没有显著的凋亡或基因毒性效应，以及对S. mutans有效的抗菌活性。基于生物相容性和抗菌功效的综合评估，TP5似乎是临床使用的最合适选择，特别是对于黏膜敏感性增加或长期接触牙膏的个体。

讨论部分深入分析了可能影响牙膏生物相容性的成分因素。表面活性剂类型是影响细胞毒性的关键因素之一。含有月桂基硫酸钠(SLS)的配方（如Colgate Total 12和Colgate Maximum Cavity Protection）显示出较强的抗菌效果，但也伴随着较高的细胞毒性。而含有椰油酰胺丙基甜菜碱(CAPB)的配方通常被认为刺激性较低，但本研究中的Meridol(也含CAPB)却表现出最强的细胞毒性，表明配方中的其他成分（如胺氟化物/氟化亚锡）也可能贡献于毒性效应。

氟化物在牙膏中的双重作用也值得关注。虽然氟化物是防龋的基石，但研究显示氟化物可能诱导氧化应激、线粒体功能障碍和细胞活力降低，特别是在长时间或高浓度暴露条件下。这表明在牙膏配方设计中需要平衡氟化物的防龋效益与其对软组织的潜在影响。

研究还发现，抗菌效果强的牙膏并不总是具有最佳的生物相容性特征。例如，虽然含SLS的牙膏对S. mutans表现出优异的抗菌活性，但其细胞毒性也相对较高。这一发现强调了在选择牙膏时需要权衡抗菌效果与生物相容性，特别是对于长期日常使用的情况。

该研究的临床意义在于，牙膏配方的差异可能对口腔软组织相容性产生实质性影响。含有SLS等阴离子表面活性剂的产品在体外显示出较低的生物相容性，表明在黏膜敏感、复发性阿弗他口炎或上皮屏障受损的患者中使用时需谨慎。相反，酶基或低泡配方显示出相对较高的生物相容性，支持它们适用于儿童用户和易受刺激的个体。

研究的局限性包括其体外实验设计，不能完全代表口腔环境；72小时暴露时间不模拟真实刷牙的短暂、间歇性性质；仅使用来自两个供体的牙龈成纤维细胞；以及仅测试有限数量的牙膏配方。此外，口腔特有的生物学因素，如血液循环、唾液成分、黏膜屏障、肌酸水平和正常微生物菌群的存在，在调节口腔对有害物质的保护能力方面起着关键作用。

总之，这项研究为理解牙膏配方的生物相容性提供了重要见解，表明牙膏选择应优先考虑整体配方特征，倾向于那些表现出低细胞毒性、无显著凋亡或基因毒性效应以及足够抗菌活性的产品，而不是仅仅关注单个活性成分。基于生物相容性和抗菌功效的综合评估，Klorhex(TP5)似乎是临床使用的最合适选择，特别是对于黏膜敏感性增加或长期接触牙膏的个体。这些发现有助于临床医生在推荐牙膏时做出更明智的决策，促进个性化口腔护理。