新型小型脉冲电磁场装置调控种植体相关感染的微生物组：口腔健康新希望

为解决牙种植体相关感染治疗难题，瓜鲁柳斯大学研究人员开展小型脉冲电磁场（PEMF）装置研究，发现其能有效控制感染，为临床应用提供新思路。

　　

牙种植体感染困境与新希望：PEMF 装置的奇妙之旅

在现代医学中，牙种植体成为口腔修复的重要手段，为无数缺失牙齿的患者带来了新希望。它凭借高成功率和良好的临床持久性，在口腔康复领域占据重要地位。然而，当这些小小的种植体进入口腔这个复杂的 “微生物王国” 时，麻烦也随之而来。口腔中近千种微生物 “虎视眈眈”，一旦种植体暴露在口腔环境中，微生物便会迅速黏附、聚集，形成多微生物生物膜。这层生物膜就像微生物的 “坚固堡垒”，不仅会引发炎症反应，导致周围组织受损，还会逐步侵蚀支持骨，最终致使种植体松动、脱落，导致治疗失败。据统计，20 - 45% 的患者会受到种植体相关感染的困扰，这不仅给患者带来身体上的痛苦，还造成了沉重的经济负担。更糟糕的是，目前针对这一问题，医学界还没有统一有效的治疗方法，就像在黑暗中摸索，急切地寻找那束照亮前路的光。

为了攻克这一难题，来自瓜鲁柳斯大学（Guarulhos University）等多个机构的研究人员踏上了探索之旅，他们将目光聚焦在脉冲电磁场（Pulsed electromagnetic field，PEMF）技术上。PEMF 技术在生物医学领域早已有所应用，它就像一个神奇的 “魔法棒”，能通过特定的电磁信号调节生物反应。此前，它在癌症治疗、骨关节炎缓解和伤口愈合等方面都展现出了一定的潜力。但在牙种植体相关感染领域，PEMF 技术的作用还未被充分挖掘，尤其是它对微生物多样性的调控作用，更是一个神秘的 “未知领域”。研究人员希望通过他们的努力，揭开 PEMF 技术在这一领域的神秘面纱，为牙种植体相关感染的治疗开辟新的道路。

经过一系列严谨而深入的研究，研究人员发现 PEMF 技术就像是种植体的 “保护神”。它不仅不会影响种植体材料的表面性能，还能促进唾液蛋白吸附，为后续的组织修复创造良好条件。更重要的是，PEMF 能有效控制晚期多微生物生物膜的积累，调节生物膜的微生物组成，减少与种植体感染密切相关的关键病原体数量，甚至使一些有害病原体消失不见。在体内实验中，PEMF 处理组的微生物多样性降低，有益菌增多，有害菌减少，这一结果无疑为种植体相关感染的治疗带来了新的曙光。这些发现为 PEMF 技术在临床中的应用提供了有力的理论支持，有望成为控制种植体相关感染的有效策略，让更多患者摆脱病痛的折磨。该研究成果发表在npj Biofilms and Microbiomes期刊上。

研究人员为了开展这项研究，采用了多种先进的技术方法。在体外实验中，他们使用了多微生物生物膜模型，以人类唾液作为微生物接种源，模拟口腔真实环境，观察 PEMF 对生物膜生长和组成的影响。同时，运用扫描电子显微镜（SEM）直观地观察生物膜的形态和分布，通过棋盘式 DNA - DNA 杂交技术检测生物膜中特定细菌种类的存在和水平。在体内实验方面，招募了 5 名健康志愿者，让他们佩戴含有激活和未激活 PEMF 装置的腭部器具 3 天，然后采集样本进行 16S rRNA 测序，分析口腔微生物组的组成变化。此外，还运用电化学测试评估 PEMF 对种植体材料电化学性能的影响，通过蛋白质吸附实验检测 PEMF 对生物反应的影响。

下面来详细看看研究结果：

• PEMF 激活对装置表面性能无影响：研究人员对小型 PEMF 装置激活 30 天后的表面性能进行了全面检测。结果发现，连续脉冲发射并未改变装置的化学组成、表面粗糙度和润湿性。有趣的是，PEMF 激活组的唾液蛋白吸附量显著增加，这表明 PEMF 在不影响材料物理化学性质的同时，能促进关键的生物反应，即蛋白吸附。
• PEMF 对装置电化学行为无显著影响：通过开路电位（OCP）分析、电化学阻抗谱（EIS）和动电位极化实验等电化学测试发现，PEMF 对愈合装置的耐腐蚀性和电化学性能没有显著影响。这一结果证实了 PEMF 作为治疗方式应用于生物医学植入物的安全性和可靠性。
• PEMF 减少体外多微生物积累并调节生物膜组成：在体外多微生物实验中，PEMF 在生物膜形成早期（24 小时）对微生物积累没有影响，但在晚期（72 小时）显著降低了微生物水平细胞计数，且不影响细菌代谢。进一步分析发现，PEMF 能显著降低 25 种细菌的水平，包括牙龈卟啉单胞菌（Porphyromonas gingivalis）等厌氧病原体，使生物膜的微生物组成更趋向于健康状态。
• PEMF 改变体内生物膜的微生物组谱：体内实验中，通过 16S rRNA 测序分析发现，PEMF 处理组的微生物多样性降低，且与对照组相比，有 25 种细菌仅在对照组中存在，30 种细菌仅在 PEMF 处理组中存在。一些与疾病相关的细菌，如普雷沃菌属（Prevotella）和卟啉单胞菌属（Porphyromonas）的部分物种，仅在对照组中出现；而与健康相关的放线菌属（Actinomyces）的部分物种，仅在 PEMF 处理组中出现，这表明 PEMF 能调节口腔环境中生物膜的微生物组成，减少有害病原体。
• PEMF 影响细菌共现网络和代谢途径：通过构建细菌共现网络发现，PEMF 改变了细菌之间的相互作用关系。在对照组中，重要的种植体周围病原体如卟啉单胞菌属与其他物种的联系更多；而 PEMF 处理组的网络结构更为复杂。此外，通过 PICRUSt2 分析预测微生物的基因功能发现，PEMF 处理组中多环芳烃降解、维生素 B6 代谢等途径更为丰富，这表明 PEMF 能调节细菌的代谢途径，影响细菌的生存和生长。

研究结论和讨论部分指出，PEMF 技术在控制和调节与牙种植体感染相关的多微生物生物膜方面展现出了强大的潜力。它成功抑制了关键病原体的生长，调节了生物膜的组成，使其更趋向于健康状态，同时还不影响装置的表面性能和电化学行为。然而，目前 PEMF 调节微生物相互作用和减少生物膜积累的具体机制尚未完全明确，还需要进一步深入研究。此外，虽然 PEMF 在这项研究中表现出色，但仍需通过临床试验进一步验证其在实际临床应用中的有效性和耐久性，以及对疾病控制的具体影响。尽管存在这些挑战，但 PEMF 技术无疑为种植体相关感染的治疗带来了新的希望，为未来的临床治疗提供了一个极具潜力的方向，有望成为解决这一难题的有力武器。