齿科用镍铬合金材料的生物安全性能

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2013.08.022

摘要/Abstract

摘要：

背景：镍铬烤瓷合金在口腔修复中的应用广泛，合金中离子的释放对人体可能存在毒副作用或不良生物学反应。
目的：从齿科用镍铬合金材料中镍金属的细胞毒性、合金中镍离子析出量、临床安全性等方面做一阐述。
方法：检索2004至2009年PubMed数据库(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/PubMed)及万方数据库(http://www.wanfangdata.com.cn)有关齿科用镍铬合金材料生物安全性能的文献。英文检索词为“Ni-Cr alloy，cytotoxicity，prosthodontics，security”，中文检索词为“镍铬合金，细胞毒性，口腔修复，安全性”。保留14篇文章归纳总结。
结果与结论：镍铬合金临床应用时间长，由于其价格低廉，与金瓷结合效果较好，制作工艺相对容易，故在口腔修复中应用广泛。近年来镍铬合金的不良作用普遍受到关注，但尚无证据证明镍铬烤瓷有毒性离子释放析出于口腔唾液环境中，可能对口腔接触细胞及全身产生毒性反应；目前已知检测手段证明其在临床应用的许可范围内。在烤瓷全冠制作时应选用含铬质量系数高的镍铬合金。

关键词: 生物材料, 生物材料综述, 镍铬合金, 细胞毒性, 镍离子, 析出量, 烤瓷技术, 口腔修复, 毒性反应, 安全性

Abstract:

BACKGROUND: Nickel-chromium alloys have been widely applied in the oral restoration. Ions released from the alloy, however, exert a side effect or result in adverse biological reactions.
OBJECTIVE: To review the cytotoxicity of nickel metal used in nickel-chromium alloy, the amount of
precipitation of nickel ions from the alloy, and clinical safety of nickel-chromium alloy materials.
METHODS: A computer-based search of PubMed and Wanfang databases was performed for articles related to biological security of nickel-chromium alloys in the oral restoration published between 2004 and 2009. The key words were Ni-Cr alloy, cytotoxicity, prosthodontics, security in English and Chinese, respectively. Finally, 14 articles were included in result analysis.
RESULTS AND CONCLUSION: Nickel-chromium alloy has been clinically used for a long time. Because of its low price, good combination with gold porcelain, and relatively simple production process, the nickel-chromium alloy has been widely applied in the oral restoration. In recent years, adverse effects of nickel-chromium alloy have received widespread concern. But there is no evidence that the toxic ions released from nickel-chromium porcelain were precipitated in saliva environment, probably resulting in toxic reaction to cells exposed to the oral and the whole body. It has been proved that the nickel-chromium alloy can be allowed for clinical application. It should be noted that nickel-chromium alloys with higher content of chromium is preferred in the preparation of porcelain crowns.

Key words: biomaterials, biomaterial review, nickel-chromium alloy, cytotoxicity, nickel ions, the amount of precipitation, porcelain technology, prosthodontics, toxic reaction, security

中图分类号:

R318

郝钢. 齿科用镍铬合金材料的生物安全性能[J]. 中国组织工程研究, 2013, 17(8): 1461-1464.

Hao Gang. Biological security of nickel-chromium alloys in the dentistry[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2013, 17(8): 1461-1464.

图/表（结果） 1

2.1 镍的毒性及对人体危害 镍是人体必需元素之一，它参与脂类生物素、叶酸、维生素B12等的代谢。口腔唾液中镍的正常值为 0.173 2 μg/L，与人血清镍含量接近。口腔唾液是含有钙、镁、磷酸盐等多种离子的电解质溶液，呈弱酸性，金属修复体容易在唾液中发生电化学腐蚀，合金中的镍以离子形式游离于唾液中，与唾液中的电解质发生反应，产生溶性和/或不溶性的各种镍化合物。镍化合物浓度过高可能引发毒性反应，表现在致敏性、致癌性、生物毒性、胚胎毒性、免疫毒性等^[3]。金属的细胞毒性是通过离子化造成的，金属腐蚀过程中产生的离子与口腔黏膜细胞接触如不具有生物相容性，将直接造成局部细胞损害和系统损害^[4]。

2.1.1 细胞毒性镍(Ni²⁺)可降低DNA合成，抑制DNA的转录、复制，抑制细胞增殖能力，产生类似白细胞介素6，8介导的炎症前期反应，Ni²⁺可影响成骨细胞分化，铬离子(Cr⁶⁺)与铍离子(Be²⁺)同为毒性最大的离子，其次为Cr³⁺、Ni²⁺，Cr使细胞活性降低使细胞DNA合成及白细胞介素6分泌降低，可溶性白细胞介素2受体表达降低。Cr³⁺和影响成骨细胞的分化功能。Be铍能减弱细胞增殖，影响细胞的能量代谢(体外实验)。

2.1.2 对免疫系统的影响 Ni可导致超敏反应，可高达34%-65%，女性过敏率高于男性。

2.1.3 致癌性和致突变性 1987年国际癌症研究所(IARC)将镍及其化合物列为类致癌物，镍通过促进超甲基化，抑制组蛋白乙酰化，进一步使染色质浓缩，从而使基因沉默，其中癌基因(如：ras.myc)的激活，抑癌基因(如：RD.p53)的失活是致癌关键^[5]。Ni²⁺有使DNA自我修复功能改变和致癌效应。其对细胞行为功能的影响，改变了细胞周期的基本过程。细胞周期的失控是癌变的重要因素：Ni有轻、中度的基因突变性，能诱发鼻、肺癌的发生。Cr⁶⁺可进入细胞核转变为Cr³⁺引起DNA突变。

2.1.4 组织相容性 Ni-Cr合金全冠戴用后，可引起动物黏膜上皮细胞DNA发生明显损伤，且外周血淋巴细胞凋亡明显增加。有学者提出Ni在动物肝、肾及鼻咽黏膜中可能有蓄积倾向。

2.2 烤瓷冠中镍离子析出及对口腔环境的影响 目前临床应用的铸造镍铬合金重要成分为：Ni(77.95%)、Cr(12.6%)。牙科铸造合金在口腔内可能导致的不良生物学反应几乎都是因合金金属离子的释放而引起的。镍铬合金在唾液环境中的腐蚀是持续存在的[6]。国外学者发现，戴固定矫治器的患者颊黏膜中，Ni、Cr的浓度分别是正常人的3.4倍和2.8倍^[7]。国内学者研究发现镍铬合金中Ni含量越高，耐腐蚀能力越差，而Cr含量大于16%时很少腐蚀。高铬合金冠(Cr 26%、Ni 61.2%，法国)组其Cr、Ni离子释放于第4周达高峰，其后离子释放速度呈缓慢下降趋势^[8]。低铬合金冠组(Ni 77.95%、Cr 12.6%、Be195%，美国)Ni离子的析出呈持续缓慢上升趋势，不能形成连续的Cr₂O₃氧化膜，贫铬区易被腐蚀^[9]。实验证明镍铬合金即使在覆盖层的保护下，仍会释放Ni离子和Cr离子。在烤瓷和抛光后其抗腐蚀性能降低。在临床厚度范围内的遮色瓷层对镍铬合金在唾液环境中不具保护性^[10]。Be可降低Ni-Cr合金耐腐蚀性，当Ni-Cr合金中Be超过0.6%时易发生腐蚀并加快腐蚀速度^[11]。

2.3 镍铬合金毒性的体内外研究 国内学者通过体外实验得出结论：镍铬合金毒性评级0-1级(材料为Ni 62%，Cr 23%)无明显细胞毒性作用，未见短期全身毒性反应，溶血程度为0.385%，口腔黏膜刺激未见异常组织学反应。金长山等^[12]用细胞培养法评价自制镍铬烤瓷合金的细胞毒性，也证实镍铬烤瓷合金仅具有极微弱的细胞毒性，符合口腔材料临床应用的要求。有学者指出镍铬合金与人牙龈成纤维细胞直接接触引起的细胞损伤比析出的金属离子对细胞的损失大。Al-Hiyasat等^[13]证明合金重铸会显著增加其毒性水平，钴铬合金重铸比镍铬合金重铸更有害。多少年来学者们对镍铬烤瓷合金抗腐蚀性的改进研究一直没有停止过：如用溶胶-凝胶法制备的二氧化硅深层，提高Ni-Cr合金耐腐蚀性；用无氰镀金法镀金的镍铬合金表面稳定性明显提高，离子析出降低。文献报道在合金材料中添加一些电化学稳定的金属元素，有学者认为Cr、Co、Mo、Mg等元素能够提高合金抗腐蚀性，减少离子的析出量提高了金属的生物相容性。

2.4 贱金属烤瓷冠对于医学影像学的影响 镍铬合金修复体其比邻组织的MRI成像发生畸变，且随着镍铬合金修复体体积的增加，MRI影像上的伪影面积扩大产生伪影的层面增多。因此建议口腔内有镍铬合金固定修复体的患者在行MRI检查时应选择较低磁场强度及快速自旋回波序列进行扫描^[14]。一般认为，金属材料产生伪影的严重程度与它的铁磁性大小关系密切。目前，在国内口腔临床广泛应用于人造冠、固定桥制作的镍铬合金具有较强的铁磁性。众多学者的实验都发现镍铬合金使图像严重变形，边缘不整，是被测金属中对MRI成像干扰最明显的金属之一^[14]。

除材料本身影响外，伪影的大小与其植入体的几何形态密切相关。有研究认为，短丝、薄板状的植入体，无论梯度场方向如何，随着金属植入体长度的增加，纵向低信号强度的伪影呈线性增加；当植入体的宽度增加时，所产生的伪影也相应增加。该研究中，增加实验冠的数量，MRI影像上的伪影范围扩大，伪影层数增多。如果这种数量的改变是在向着梯度磁场场强的方向上，那么各层伪影面积的改变会更加明显，并且每个实验冠产生的伪影，范围都会有所扩大；涉及伪影的层数会明显增多，但每个实验冠产生的伪彩大小不会有明显改变。该研究结果显示口腔内镍铬烤瓷固定修复体的伪影主要出现在牙面下1/3，包括软硬腭、舌、颧骨、上颌窦底等处。因此，对于不涉及上述部位的MRI检查可不必拆除这类修复体。

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