檸檬酸鋅在口腔護理用品中的應用研究進展

丁觀軍 程吉平 晏 明 張 凱

(1.杭州皎潔口腔保健用品有限公司；2.浙江大學醫學院附屬口腔醫院綜合門診)

1 前言

鋅，在化學元素周期表中位于第4周期、第ⅡB族，原子序數為30，是人體必需的微量元素之一，在人體生長發育、內分泌等重要的生理過程中都起著極其重要的作用。通常，一個人體大概含有2克的鋅[1]，其中大約60%在肌肉組織中，約30%在骨組織中，大略5%在皮膚中，剩余的在其他器官組織。日常生活中的含鋅化合物不僅補充人體的鋅元素，還有預防和緩解疾病的作用。國內外都有使用含鋅化合物治療疾病的歷史。古代中國，爐甘石是以碳酸鋅為主的中藥材。《本草綱目》記載爐甘石為“止血，消腫毒，生肌，明目，去翳退赤，收濕除爛，同龍腦點治目中一切諸病”[2]。古埃及也有以鋅鹽局部消炎殺菌的記載。

在口腔護理領域中，Hanke[3]在上世紀40年代首先發現含鋅化合物具有抗牙菌斑的作用，能幫助防齲。隨后，檸檬酸鋅等化合物開始被加入牙膏中，幫助實現控制牙菌斑、緩解牙齦出血牙齦炎、抗牙結石等功能。按美國食品藥品監督管理局對控制牙菌斑和緩解牙齦炎功效成分的分類，檸檬酸鋅安全等級為Ⅰ，功效等級為Ⅲ[4]，是牙膏中一種安全有效的功效成分。本研究嘗試總結和分析近年來檸檬酸鋅在多個口腔功效方面的應用研究進展。

2 檸檬酸鋅功效作用的研究和分析

2.1 抑制口腔細菌，控制牙菌斑

牙菌斑是一種細菌性生物膜，很難被水沖去或漱掉，是口腔內包裹基質表面、或粘附牙面、牙齒間或修復體表面的軟而未礦化的細菌性群體[5, 6]。牙菌斑的生長，可分為三個階段，即牙面獲得性薄膜的形成、細菌的黏附和共聚、細菌大量繁殖產生擁有各種細菌微生物的復雜、成熟的 “社區”即牙菌斑。

活性物檸檬酸鋅，主要是介入牙菌斑生長的第二、三階段，通過抑制口腔細菌的生長，減少牙菌斑的形成。鋅化合物抗菌機理較多，主要有鋅離子溶出抗菌學說、接觸抗菌學說和納米抗菌學說等。檸檬酸鋅主要是以鋅離子溶出抗菌學說[7]為主，溶解的鋅離子與細菌接觸而產生抗菌作用。鋅離子溶出抗菌可通過：①破壞細胞膜功能；②使細菌蛋白質或酶類變性；③進入細菌細胞內的鋅離子也可能與核酸結合，破壞細胞的分裂繁殖能力，達到抑菌和殺菌的目的。一些體內和體外的實驗[8]都表明，鋅離子的抑菌作用可能是由于磷酸烯醇式丙酮酸磷酸轉移酶系統(PTS)和醛縮酵解酶及甘油醛脫氫酶中硫醇基團的氧化所致，也可能是由于鋅離子代替了激發酶活性所需的鎂離子所致；也有人認為鋅的抗菌作用可能是它與帶負電荷的細菌蛋白質之問非特異性相互作用的結果。

基于鋅離子溶出抗菌學說，許多文獻研究發現實際使用含檸檬酸鋅牙膏后，口腔鋅濃度很快就能提高，甚至能保留較長時間。Sun等人[9]臨床發現使用牙膏18小時后，含2%三水合檸檬酸鋅(ZCT)牙膏能有效顯著地提高牙菌斑內的鋅濃度，比對照組(普通含氟牙膏組)高了8.3ppm。BradingMG[10]臨床試驗發現使用含2%檸檬酸鋅和2%羥基磷灰石的牙膏(Anti-Age)10分鐘后，測試者牙菌斑中鋅離子平均濃度為253.3ppm，顯著高于陽性對照，能有效幫助控制牙菌斑。

臨床研究發現使用牙膏提高口腔鋅濃度的同時，能有效地抑制口腔細菌產生，能減少牙菌斑指數，并且減輕色素沉積。Sreenivasan等人[11]臨床試驗發現使用1%檸檬酸鋅牙膏后，實驗組中牙菌斑、口腔粘膜、舌和唾液等的厭氧菌和鏈球菌指數比基準線下降24%～52%，比對照組效果更顯著，同時羥基磷灰石片上原位生成的生物膜也能被顯著地抑制。Hu D等人[12]臨床試驗也發現類似結果：用1%檸檬酸鋅牙膏刷牙14天后，其牙菌斑、舌、頰黏膜和唾液部位的厭氧菌數分別減少38.56%、23.57%、26.24%和29.1%，與對照組變化存在顯著差異，這表明使用檸檬酸鋅牙膏能有效地減少口腔全部位的細菌。周某等人[13]通過臨床試驗還發現與空白對照相比，含2%檸檬酸鋅牙膏能顯著地抑制住人牙鄰面菌斑的出現，且牙膏使用后立即或連續使用7天后，采用原子吸收光譜法測定鋅元素在菌斑的濃度分別是80.11ppm和44.63ppm。由于檸檬酸鋅在抑菌方面的顯著作用，李娜等人更是[14]發現臨床使用較低檸檬酸鋅濃度溶液(0.75%)也可顯著抑制牙齒外源性色素沉積在牙面。

另外，檸檬酸鋅作為活性物可與其他抑菌劑如三氯生互配，共同作用，有效抑制牙菌斑。Hall等人[15]臨床試驗證實使用含2%檸檬酸酸鋅和0.3%三氯生牙膏12小時后，牙菌斑中的鋅和三氯生濃度分別是149.1μg和8.6μg；經過早晨使用和一天設定的飲食后，牙菌斑中的鋅和三氯生濃度仍然保持在94.7μg和4.1μg，高于其背景濃度，顯示其有助于幫助口腔抑菌和緩解口腔環境pH值下降等問題。

控制和減少牙菌斑必定是個長期艱巨的日常任務。究其原因口腔不可能成為一個無菌的環境，也不能把所有的細菌都消滅。所以，堅持控制牙菌斑和細菌總量，平衡口腔細菌，構建健康的口腔微生物生態群是人類群體口腔護理的現實需要。

2.2 緩解口氣問題

口氣問題是指從口腔中散發出的臭氣，它嚴重影響人們的社會交往和心理健康，WHO已將口臭作為一種疾病來進行歸類。口氣問題比較復雜，一般是指口腔細菌分解食物殘渣等，造成難聞氣味的散發，通常多數的口氣問題都來自牙周袋、蛀牙洞和舌背[16, 17]。緩解口氣問題一般可由四方面來解決：①清潔舌面、清除牙漬[17]；②刺激或促進刺激唾液分泌[18]；③抑制口氣病源菌；④減少或抑制難聞氣體的散發。

使用檸檬酸鋅牙膏，口腔鋅離子濃度能在一段時間內維持在一定的范圍，其祛味功效作用分兩方面：一方面，鋅離子能抑制口氣病源菌的生長，減少難聞氣體的產生；另一方面，通過鋅離子與巰基的結合，一些難聞氣體變成非揮發性產物，減少了難聞氣體的散發。

多項臨床研究也證實了含檸檬酸鋅牙膏能抑制口腔致臭細菌和緩解口氣問題。P.X.U.等人[19]臨床試驗和實驗研究發現含2%檸檬酸鋅牙膏能有效地抑制口腔細菌和致臭細菌，效果至少持續12小時；鋅元素能被吸附到羥基磷灰石(牙齒主要無機材料)表面，抑制細菌和牙菌斑生長。陳敏珊等人[20]臨床試驗發現檸檬酸鋅及PVM/MA共聚物的牙膏能有效降低口腔中的揮發性硫化物(VSCs)水平及唾液、舌苔中產生硫化氫氣體的細菌數量。X L.I.等人[21]臨床發現使用一周后，跟普通含氟牙膏相比，含2%檸檬酸鋅牙膏能有效顯著地降低12小時(白天或黑夜)后的口氣。

在牙膏中，檸檬酸鋅可與一些活性物如精氨酸[22]、西吡氯銨和甘草酸二鉀[23,24]共同作用，在緩解口臭和改善牙齦問題方面，能擁有比普通牙膏更顯著的功效作用。

2.3 抗牙結石

牙結石是一種形成于自然牙面或牙修復體上黏附的、鈣化的或正在鈣化的團塊，通常是由牙菌斑鈣化形成的，其無機質占70%～90%，主要有磷酸鈣75.9%，碳酸鈣3.1%及少量其他物質，有機質為蛋白質和類脂質等[25, 26]。

文獻研究[27]表明除了提前抑制牙菌斑外，鋅離子能有效地緩解或減少牙結石的形成，可作用在磷酸鈣礦化過程中，具體過程分三方面：①參與或干涉通常存在于牙結石中磷酸鈣晶體的形成；②促進水溶解性更好的磷酸鈣鹽形成，如磷酸三鈣等；③吸附在已經生成的磷酸鈣晶面上，限制其進一步生長。Barrea等人[28]采用EXAFS方法揭示在人體環境合成磷酸鈣過程中，鋅離子有效參與，能與磷酸鈣中的鈣離子進行置換。Legeros等人[27]發現鋅離子低濃度時可抑制二水合磷酸二鈣、磷酸三鈣等晶體的生長，高濃度時可幫助形成非晶態磷酸鈣和鋅取代的磷酸三鈣。Bigi等人[29]通過XRD和IR方法研究發現鋅離子能幫助抑制形成羥基磷灰石，同時參與磷酸鈣的合成，幫助形成水溶性更好的白磷鈣石(β磷酸三鈣)。

多項臨床試驗也證實檸檬酸鋅牙膏能有效地抑制牙結石。Stephen等人[30]三年臨床實驗發現含0.5%三水合檸檬酸鋅牙膏與對照相比能顯著地抑制口腔牙結石。Gilbert等人[31]發現含0.5%三水合檸檬酸鋅牙膏能有效傳遞到牙面和牙菌斑上，能幫助抑制牙菌斑。Segreto等人[32]三個月臨床試驗得出含0.5%三水合檸檬酸鋅牙膏能有效地抑制牙菌斑，期間沒出現副作用。

在與其他活性物互配方面，檸檬酸鋅也有不錯的表現。葉馨俊等人[33]臨床研究報道含0.3%檸檬酸鋅和0.75%抑菌純(三氯生)牙膏不僅能改善牙齦出血指數，減少菌斑指數，緩解牙齦炎，還能減少牙結石指數。

2.4 緩解牙齦問題

牙齦問題中，菌斑性牙齦炎中最常見的疾病，起因于牙菌斑，主要位于游離齦和齦乳頭，進一步發展，可侵犯硬組織，最終可成為牙周炎。齦牙結合部堆積的牙菌斑及其中的有害物質長期作用于牙齦，引起炎癥，加上牙石等其他因素，加重菌斑堆積及牙齦的炎癥[25]。牙菌斑中主要致病菌為變形鏈球菌、黏放線菌、具核梭桿菌和中間普氏菌等。

檸檬酸鋅在緩解牙齦問題方面的作用，主要體現在兩個方面：①抑制牙菌斑，抑制牙結石的發展，尤其是齦下牙結石對牙齦組織的侵犯；②抑制牙齦炎致病菌(牙齦卟啉單胞菌、具核梭桿菌和中間普雷沃菌[34]等)生長，減少有毒物質的產生，緩解牙齦牙周問題。

多項臨床試驗已經證實檸檬酸鋅牙膏能控制牙菌斑、抑制牙結石和緩解牙齦問題。Schafer等人[35]臨床試驗發現含使用18小時后，2%檸檬酸鋅牙膏能比對照牙膏更顯著地減少牙菌斑指數；使用3個月后，與陽性對照0.3%三氯生牙膏類似，能有效地抑制牙菌斑，更能比其顯著地改善牙齦指數。Negovetic Vranic等人[36]臨床試驗發現與對照組相比，采用含5%硝酸鉀和0.5%檸檬酸鋅牙膏能顯著地減小牙菌斑指數和緩解牙齦出血。牙菌斑的逐步累積，能導致牙齦出血和牙齦炎問題。Sidharth Shankar等人[37]臨床發現與含硝酸鉀和三氯生牙膏相比，使用含5%硝酸鉀、0.3%三氯生和2%檸檬酸鋅牙膏1周能顯著地減低牙菌斑指數和牙齦指數，改善口腔健康狀況。Kim等人[38]采用臨床試驗發現睡前使用含0.5%三水合檸檬酸鋅、0.05%氯化十六烷吡啶(西吡氯銨)和0.01%甘草酸二鉀牙膏2周或4周后，除了牙石指數(CL)，所有指數包含齦乳頭、齦緣、附著齦指數(PMA)，牙齦指數(按Loe和Silnes方法，LGI)、牙齦指數(按Talbott, Mandel和 Chilton方法，TGI)、病人口腔衛生實施指數(PHP)和菌斑指數(PI)，都顯著地改善，優于對照組，表明其在減輕牙齦牙周問題方面有著巨大的作用。

2.5 對齲齒問題的作用

在防齲方面，含氟牙膏是現有公認的黃金選擇。檸檬酸鋅既能抑菌產酸，又能減少羥基磷灰石(牙釉質主要無機材料)的溶解度，似乎是一個潛在的防齲活性物。但在含氟牙膏的基礎上，一些體外和臨床試驗沒發現檸檬酸鋅對牙齒脫礦和再礦化存在公認的一致的積極結果。在一些體外試驗[39]、齲病動物試驗[40]和臨床試驗[41]中, 添加檸檬酸鋅和氟的牙膏沒有一致性地顯示出更佳的防齲能力。這緣由可能是鋅離子存在雙面作用，某種程度上既可幫助抑制牙齒的脫礦，又減弱了牙齒的再礦化[42]。一方面，檸檬酸鋅可通過抑菌改變口腔酸環境或參與牙齒磷酸鈣作用，幫助減少或抑制牙齒脫礦。Delfanti等人[43]臨床試驗發現口腔牙菌斑中鋅的濃度基線是19.0 ppm，但使用2%三水合檸檬酸鋅牙膏12后，牙菌斑中鋅濃度變成183.7 ppm，前后兩者存在統計學意義的差異；采用先刷牙、后吃碳水化合物和檢測乳酸的方法，發現與陰性對照組相比，2%三水合檸檬酸鋅牙膏能顯著地減小牙菌斑中乳酸的濃度。Mohammed等人[44]采用體外實時試驗驗證了少量鋅離子即可幫助抑制牙齒的脫礦，并且鋅離子濃度與脫礦程度的對數線性關系說明牙釉質表面磷酸根位點的飽和度限制了其溶解和脫礦。另一方面，檸檬酸鋅也參與氟對牙釉質再礦化的進程，影響氟的功效[45]。在未來，進一步研究如何增強含鋅牙膏在氟防齲過程中的積極作用，仍然有積極意義。

3 總結

幾十年來，體外實驗和臨床試驗文獻都證實在口腔護理產品中檸檬酸鋅能有效地抑制口腔致病菌、控制牙菌斑、緩解口氣問題、抗牙結石、緩解牙齦問題等功效作用，更能與其他多種抑菌成分(三氯生、西吡氯銨等)共同作用，取得類似的功效作用。在防齲方面，檸檬酸鋅對含氟牙膏防齲功效(再礦化和抑制脫礦方面)的作用沒有出現行業一致公認的積極效果。這歸因于檸檬酸鋅材料的兩個因素：①檸檬酸鋅本身的抑菌消炎作用；②檸檬酸鋅與牙齒硬組織之間的生物物理化學作用。文獻調研發現在牙膏配方中，檸檬酸鋅的含量一般在0.5%～2%之間，才能在抑制口腔致病菌、控制牙菌斑、緩解口氣問題、抗牙結石、緩解牙齦問題等功效方面有積極作用。