《Journal of Stomatology Oral and Maxillofacial Surgery》：Effect of Cold Atmospheric Plasma on the Bacterial Load and Surface Chemistry of Bio-Oss?: An Ex Vivo Study of Graft Decontamination
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冷大气等离子体（CAP）处理对受大肠杆菌污染的Bio-Oss?骨移植材料无显著杀菌效果，但改变了其表面化学性质。研究通过CFU定量、SEM和XPS分析发现，CAP在5-15分钟处理时长下未能有效减少细菌载量，但使表面羧基减少和氧含量增加。表面改性可能影响材料湿性和细胞交互作用，但需进一步优化参数和验证模型。
Fatih KARAYUREK|Benosch SHAHID|?mer Orkun CEVIZCIOGLU|Salih VEZIROGLU|Oral Cenk AKTAS|J?rg WILTFANG|Aydin GULSES
内夫谢希尔哈吉贝克塔斯韦利大学，牙周病学系，土耳其内夫谢希尔
摘要
背景
Bio-Oss?是一种源自牛的骨替代材料，常用于颌骨增量手术。骨移植后的感染会带来临床挑战，并可能影响移植物的存活。本研究探讨了冷大气等离子体（CAP）处理对被粪肠球菌污染的Bio-Oss?的影响，并评估了这种处理可能对移植物性能相关的表面化学性质产生的变化。
方法
Bio-Oss?海绵状块被切割、灭菌，并用粪肠球菌污染5天。样品分为四组：未经处理的对照组以及分别接受5分钟、10分钟和15分钟CAP处理的组，使用KinPen Med设备（Neoplas Med，德国），该设备以高纯度氩气（5 L/min）运行，输出功率为5 W，喷嘴与表面之间的距离约为10毫米。通过菌落形成单位（CFU）量化细菌负荷，并使用扫描电子显微镜（SEM）和X射线光电子能谱（XPS）评估表面特性。
结果
CFU分析显示，对照组和CAP处理组之间没有统计学上的显著差异（单因素方差分析，p = 0.79）。SEM图像证实，无论处理时间如何，所有样品表面都存在细菌。XPS分析显示，与未经处理的Bio-Oss?相比，CAP处理后的样品表面羧基含量降低，氧含量增加。这些结果表明，CAP改变了材料的表面化学性质，但在所测试的参数下未能有效减少细菌污染。
结论
CAP处理并未显著减少被粪肠球菌污染的Bio-Oss?上的细菌数量。其效果有限可能与材料的多孔结构和等离子体在液相中的淬火效应有关。然而，观察到的表面变化可能会影响材料的润湿性和细胞相互作用。这些发现仅限于所使用的体外模型，在临床应用前需要进一步研究，包括使用有效的消毒对照、混合细菌生物膜和优化的等离子体参数。
引言
选择合适的骨替代材料用于牙科种植学中的增量手术取决于多种因素，包括手术类型、骨缺损的大小、患者因素以及治疗牙医的偏好。自体骨因其成骨和成骨诱导特性而仍是金标准，但其使用受到供体部位并发症和供应限制的影响。
Bio-Oss?是一种商业化的牛源骨替代材料，在牙科种植学中广泛应用。由于其结构与人类松质骨相似且具有良好的生物相容性，常用于嵴骨增量和引导骨再生手术[[1], [2], [3]]。
即使进行了适当的外科规划和预防措施，颌骨增量手术后骨替代材料的感染也可能导致严重并发症。细菌污染可能发生在手术期间或术后，而术前或术后卫生条件不佳会进一步增加这一风险。患者相关因素如吸烟、糖尿病或免疫缺陷也会影响移植物的愈合[4]。常见的临床症状包括肿胀、发红、疼痛、脓液形成、异味和发热[5]。未控制的感染可能会延迟愈合或导致移植材料部分丢失[6]。
近年来，冷大气等离子体（CAP）在生物医学研究中成为一种有前景的工具。CAP已显示出对各种牙科和种植材料的抗菌、抗炎和表面改性作用，表明其有可能用于骨移植物的消毒。尽管CAP在相对光滑的种植体或钛表面上显示出抗菌效果，但其对高度多孔的异种骨替代材料（如Bio-Oss?）的效果仍需进一步研究。这类材料的复杂小梁结构和保液能力可能从根本上影响等离子体与表面的相互作用及抗菌效果。因此，目前尚不清楚在金属种植体表面上观察到的抗菌效果是否可以推广到多孔移植材料。在移植体感染管理方面，解决这一问题具有临床意义。
然而，预防也起着至关重要的作用。这包括无菌手术技术、预防性抗生素使用、术后仔细的口腔卫生护理以及向患者提供明确的指导，以尽量减少感染风险。总体而言，术后密切监测患者情况以及患者与治疗牙医之间的良好沟通对于及早发现并适当处理潜在感染至关重要。
CAP是一种在正常空气压力和低温下产生的特殊等离子体[7]。近年来，冷CAP在生物医学应用领域的研究显著增加，人们正在积极探索其新的治疗用途。文献中描述了多种用于生物医学目的的等离子体来源[8]。
CAP的抗菌效果、影响细胞活性的能力以及促进组织再生的能力使其成为多个医学领域（包括牙科、口腔和颌面外科，如根管消毒和种植体表面消毒）中一种有前景的治疗方法[[9], [10], [11]]。
本研究探讨了CAP处理是否可以有效消毒受污染的Bio-Oss?。此外，还研究了CAP处理对Bio-Oss?本身的影响。先前的研究表明，CAP的暴露时间和等离子体喷射与材料表面之间的距离是影响抗菌效果的关键因素。基于这些发现，选择了三种不同的暴露时间（5分钟、10分钟和15分钟），以评估临床相关条件下的潜在时间依赖性效应。
部分内容
小节
去蛋白的牛源松质骨替代材料块（Bio-Oss?海绵状，Geistlich Biomaterials，德国，图1）使用精密金刚石带锯（Exakt，Norderstedt，德国）切割成10毫米×10毫米×1毫米的均匀切片。在进一步处理之前，所有样品均通过高压灭菌器（Vacuklav 24，Melag，柏林，德国）进行灭菌。
细菌污染程序
为确保细菌污染，将粪肠球菌（ATCC 29212）在脑心浸液（BHI）培养基中培养过夜
结果
污染5天后，在Bio-Oss?表面观察到成对的球形结构。这些主要成对的球形菌落与粪肠球菌的形态一致。Bio-Oss?未经CAP处理，其表面结构不规则且粗糙（图3a）。不同CAP处理时间下，Bio-Oss?表面的细菌数量没有差异（图3b和3c）。CAP处理
讨论
过去二十年里，CAP在牙科和生物医学研究中的使用显著增加。对其抗菌效果和材料性能影响的体外测试对于确定其潜在的临床应用至关重要。颌骨增量手术后骨替代材料的感染可能导致严重并发症。本研究假设CAP可以在颌骨增量手术过程中对受污染的骨替代材料进行消毒。
本研究调查了
结论
在本体外试验模型的限制以及所测试的特定等离子体参数下，CAP并未显著减少Bio-Oss?上的粪肠球菌污染。尽管观察到了表面化学变化，但其生物学意义尚不确定，需要进一步验证。因此，这些发现应被视为初步结果，未来需要结合优化的等离子体设置和经过验证的抗菌方法进行进一步研究。
作者贡献
所有作者均已阅读并同意发表的手稿版本。
概念构思：A.G.和J.W.；方法学：B.S.；软件：?.O.C.、S.V.；验证：B.S.和F.K.；撰写和初稿准备：F.K.；撰写-审稿和编辑：A.G.和O.C.A.；可视化：S.V.；监督：J.W.
数据可用性声明
作者声明本手稿中呈现了实验数据。如需，作者也可提供原始数据。
伦理
由于本研究是在体外进行的，因此无需伦理委员会批准。
CRediT作者贡献声明
Fatih KARAYUREK：撰写 – 初稿，验证。Benosch SHAHID：验证，方法学。?mer Orkun CEVIZCIOGLU：软件。Salih VEZIROGLU：可视化，软件。Oral Cenk AKTAS：撰写 – 审稿与编辑。J?rg WILTFANG：监督，概念构思。Aydin GULSES：撰写 – 审稿与编辑，概念构思。
