综述：纳米酶作为根管治疗中的抗菌剂

目标：传统的根管消毒剂在根除生物膜相关感染方面面临显著局限性，包括无法有效破坏胞外聚合物（EPS）以及对牙本质结构产生潜在的不利影响。纳米酶是一类具有内在模拟酶特性的纳米材料，代表了根除病原体和应对生物膜相关感染的一种有前景的替代方法。本叙述性综述旨在全面概述金属及金属氧化物纳米酶、其分类和抗菌作用机制，并评估其在根管治疗中应用的证据。
搜索策略：纳入的研究侧重于基于金属的纳米酶系统在根管消毒和根尖周愈合背景下的抗菌效应。
引用来源：检索了三个数据库（PubMed、Google Scholar、Scopus），收录了从 2004 年 1 月 1 日至 2025 年 11 月 30 日发表的同行评审文章，包括实验室研究、临床调查和综述。
研究选择标准：纳入了调查基于金属的纳米酶在牙髓病学中显示抗菌或抗生物膜活性的研究，范围涵盖从体外到临床研究。
包含的数据要素：对研究中的纳米酶特征、实验结果（抗菌和抗生物膜效应）、纳米酶机制以及临床适用性进行了分析。
总体结论：基于金属和金属氧化物的纳米酶具有多方面的抗菌机制，包括纳米酶催化活性（活性氧生成）以及纳米颗粒与微生物的直接相互作用（破坏细菌膜、干扰代谢过程）。尽管其具有有前景的抗菌和抗生物膜潜力，但据研究人员所知，迄今为止仅有 9 项研究专门调查了基于金属的纳米酶在牙髓病学中的应用，这凸显了一个具有巨大未来发展潜力的新兴研究领域。

引言部分指出，根管系统的微生物感染是根尖周炎发生的根本原因，因此清除微生物群、感染及发炎的组织和碎屑是根管治疗的关键。然而，由于复杂根管解剖结构内生物膜的形成，微生物的根除极为复杂。生物膜是由胞外聚合物（EPS）包裹和保护的表面附着型微生物群落，EPS 不仅作为扩散屏障使生物膜对抗菌剂的耐受性比浮游微生物高出至少 1000 倍，还具有促炎性。目前的金标准冲洗剂次氯酸钠（NaOCl）和氯己定（CHX）虽能杀菌，但难以彻底根除生物膜细菌，且高浓度 NaOCl 可能损害牙本质胶原。相比之下，金属及金属氧化物纳米颗粒（NPs）因其独特的抗菌机制和纳米尺度效应成为替代方案，特别是具有内在模拟酶活性的纳米酶。

纳米酶系统基础部分阐述了纳米酶作为天然酶的稳定且经济的替代品，兼具纳米材料的优势（如荧光、光热效应）和酶的功能（抗菌、抗氧化、抗炎）。在根管环境中，纳米酶能在酸性及蛋白水解条件下保持催化活性，并穿透牙本质小管。研究人员将纳米酶按成分分为四类：金属基（如金、银、钯、铂）、金属氧化物基（如 Fe₃O₄、TiO₂、CeO₂）、碳基以及杂化纳米酶。按催化机制则可分为四类：过氧化物酶（POD）样纳米酶将过氧化氢（H₂O₂）转化为高反应性的羟基自由基（·OH）；氧化酶（Oxidase）样纳米酶不依赖 H₂O₂直接介导底物氧化；过氧化氢酶（CAT）样纳米酶分解 H₂O₂以减轻氧化应激；超氧化物歧化酶（SOD）样纳米酶则清除有害的超氧阴离子（·O₂^-），兼具抗菌和抗炎作用。

在抗菌机制方面，纳米酶通过催化效应和非催化效应发挥双重作用。催化效应主要包括：调节和产生活性氧（ROS），通过 POD 样或氧化酶样活性不可逆地损伤细菌膜、DNA 和蛋白质；生成次卤酸，模拟天然卤过氧化物酶氧化卤离子产生抗菌物质；以及降解胞外 DNA（eDNA），破坏生物膜结构。非催化效应即纳米颗粒的固有效应，涉及静电作用破坏细菌屏障、导致膜完整性受损和细胞泄漏、靶向胞质成分（如 DNA 和酶）、使酶失活及蛋白质损伤、扰乱金属离子稳态以及通过 Fenton 型反应非酶促地生成 ROS。此外，纳米酶还能通过物理化学相互作用穿透并破坏生物膜基质，干扰多糖、外膜蛋白及 eDNA 的功能。

为了增强疗效，研究人员开发了外部刺激激活的抗菌纳米酶。光热疗法（PTT）利用近红外光产生局部热能并加速 Fenton 反应；光动力疗法通过光敏剂产生细胞毒性 ROS；声动力疗法利用超声波的空化效应和机械效应增强催化性能。此外，pH 响应型和 ATP 响应型纳米酶能够根据感染部位的酸性微环境或 ATP 水平实现按需激活，提高治疗的时空特异性。

在根管消毒的应用部分，文献检索确定了 9 项符合标准的金属基纳米酶研究。其中，具有 POD 样活性的 Fe₃O₄纳米酶研究最为广泛。Bukhari 等人发现 Fe₃O₄纳米酶结合 H₂O₂在清除牙本质小管内生物膜方面优于 NaOCl 和 CHX。Hwang 等人开发了基于 Fe₃O₄的催化抗菌机器人，通过磁场引导实现“杀灭 - 降解 - 移除”的一体化操作。为解决外源性 H₂O₂的局限性，研究者设计了自供 H₂O₂的 Fe₃O₄-过氧化钙水凝胶系统，实现了持续的 ROS 释放。Prussian blue（PB）负载的中孔硅酸钙纳米颗粒通过诱导类铁死亡机制杀灭粪肠球菌。双金属锌铁纳米酶（ZFNs）通过优化电子结构提高了催化效率。Babeer 等人进行了首个临床试验，使用 FDA 批准的 Ferumoxytol（FMX）结合 H₂O₂治疗慢性根尖周炎，显示出与 NaOCl 相当的消毒效果且无不良反应，同时促进干细胞增殖。Tran 等人开发的纳米酶壳层微胶囊实现了在复杂根管内的靶向导航和局部催化。最后，PB/CeO₂纳米复合材料通过协同效应增强了 Fenton 反应效率。

结论与展望部分强调，尽管纳米酶代表了根管消毒的范式转变，但仍面临诸多挑战。大多数纳米酶依赖外源性激活剂，限制了其在复杂根管解剖结构中的实际应用。目前仅有一项临床研究验证了 FDA 批准的纳米酶制剂，缺乏长期安全性数据。潜在的安全隐患包括 ROS 对宿主组织的氧化损伤、金属离子的意外释放以及纳米颗粒穿透细胞与遗传物质相互作用的风险。未来的研究方向应集中在提高底物选择性、评估复杂多菌种生物膜模型、进行长期生物相容性研究以及探索更安全的新型金属平台上。