低温等离子体（Cold Atmospheric Plasma，CAP）近年来逐渐成为口腔医学领域受到关注的研究方向。从口腔微生物与生物膜控制、根管消毒，到种植体表面改性和牙齿美白，围绕低温等离子体的研究已经延伸至多个口腔应用场景。[1][2]
这些看似不同的应用为什么会与同一种技术产生联系？关键在于，低温等离子体并不是通过单一作用机制发挥作用。将视野扩大到整个口腔医学领域，可以看到一条已经持续多年的 Plasma Dentistry 研究脉络。
等离子体通常被称为继固态、液态、气态之后的“第四种物态”。当气体在外部能量作用下发生激发、电离等过程，会形成由电子、离子、中性粒子以及多种活性成分组成的复杂体系。[1]
与热等离子体不同，低温等离子体处于非热平衡状态。电子可以具有较高能量，而离子和中性粒子仍保持相对较低的温度，使体系能够在较低整体温度下维持较高的反应活性。[1][2]
在这一过程中，等离子体可以形成活性氧物种（ROS）、活性氮物种（RNS）、羟基自由基（·OH）等多种高反应活性物种。不同等离子源、工作气体、放电参数、作用距离以及周围环境，又会进一步影响这些活性物种的种类、浓度和作用方式。[1][3]
因此，低温等离子体的技术价值并不来自某一种粒子的单独作用，而在于等离子过程形成的复杂活性体系。微生物、生物膜、液体、生物组织和材料表面，都可以成为这种相互作用的对象，由此形成了低温等离子体在口腔领域不同方向的研究基础。
口腔是一个复杂的微生态环境。微生物不仅以游离状态存在，还会在牙齿、修复体和种植体等表面形成具有复杂结构的生物膜。如何作用于微生物及生物膜，也因此成为低温等离子体在口腔领域较早受到关注的研究方向之一。
相关研究已经涉及变形链球菌（Streptococcus mutans）、粪肠球菌（Enterococcus faecalis）、白色念珠菌（Candida albicans）、牙龈卟啉单胞菌（Porphyromonas gingivalis）等多种口腔相关微生物。系统综述显示，CAP 产生的 ROS、RNS 等活性成分能够作用于微生物，并对口腔生物膜产生影响。[3]
除了游离微生物，生物膜也是这一领域的重要研究对象。成熟生物膜具有由胞外聚合物等构成的复杂结构，微生物被包裹其中。低温等离子体产生的活性物种可以作用于生物膜及其中的微生物，这使其研究逐渐从单纯的“杀菌”延伸到菌斑生物膜控制。[1][3]
如果说普通表面的抗菌体现了 Plasma 对微生物和生物膜的作用，那么根管系统则进一步将这一技术带入更加复杂、狭窄的口腔环境。
根管系统并不是一个规则、笔直的管道，其中存在峡部、侧支、分歧以及牙本质小管等复杂结构，一些区域难以通过机械预备充分触及。因此，机械预备之外的微生物控制，一直是根管治疗中的重要研究内容。
低温等离子体以等离子射流形式进行作用，其在复杂微小空间中的应用由此受到关注。
2024 年针对低温等离子根管消毒的系统综述和 Meta 分析进一步汇总了这一领域的研究，其中 E. faecalis 是较为集中的研究对象。相关研究主要围绕 CAP 对根管内微生物和生物膜的作用，以及不同等离子参数和处理条件对抗菌效果的影响展开。[4]
从开放表面的微生物控制，到结构复杂的根管系统，低温等离子体在口腔抗菌领域的研究场景也在不断延伸。
低温等离子体在牙科领域的研究并不只有“杀菌”。
种植体表面研究展示了 Plasma 的另一种作用方式——改变材料表面的物理化学性质，特别是材料表面的润湿性。
种植体植入后，其表面会与体液、蛋白质及细胞发生一系列相互作用，材料表面的亲水性也因此成为种植体表面研究的重要指标。已有研究发现，非热大气压等离子体（NTAPP）处理可以降低钛种植体材料表面的接触角、提高亲水性，并促进成骨细胞在材料表面的黏附和铺展。[1][5]
相关研究还探索了在种植体植入前进行 Chairside Plasma Treatment 的可能性，使 Plasma Surface Treatment 从实验室材料改性进一步向实际操作场景延伸。[1]
这一应用很有代表性。如果说抗菌和根管研究主要体现了 Plasma 与微生物之间的相互作用，那么种植体表面亲水改性则展示了 Plasma 与材料界面的另一种相互作用。
牙齿美白是 Plasma–Liquid Interaction 在口腔领域具有代表性的研究方向之一。
早在 2009 年，Lee 等人就报道了非热大气压等离子体用于牙齿美白的研究。在 Plasma 与 H₂O₂ 联合作用的实验中，研究观察到了牙齿美白效果的增强，并对其中 ·OH 等活性物种的作用进行了分析。[6]
此后，围绕 Plasma + H₂O₂ 的研究逐渐出现不同的技术形式。2010 年，Sun 等人研究了直流冷大气压空气等离子微射流与 H₂O₂ 联合用于牙齿美白。[7]
2013 年，Nam 等人发表了一项题为《High-efficiency tooth bleaching using non-thermal atmospheric pressure plasma with low concentration of hydrogen peroxide》的研究，将非热大气压等离子体与低浓度 H₂O₂ 联合应用于牙齿美白。[8]
从这些研究可以看到，“Plasma + H₂O₂”以及“Plasma + 低浓度 H₂O₂”并不是近年来才出现的概念，而是已经持续研究多年的 Plasma Tooth Bleaching 技术方向。
近年来，这条研究路径还进一步延伸到 Plasma-Activated Water（PAW）和自由基调控体系。Zhang 等人构建了一种两相自由基水凝胶（TP-GEL），将 N-TiO₂ 与等离子活化水整合于水凝胶体系，使材料具备自由基吸收、储存、产生和释放能力。在该实验体系中，H₂O₂ 浓度低于 3%，同时观察到了较高的牙齿美白效率和抗菌活性。[9]
从早期 Plasma 直接辅助 H₂O₂，到低浓度 H₂O₂ + Plasma，再到 Plasma-Activated Water 以及自由基材料体系，研究形式不断变化，但其中存在一条清晰的技术主线：利用等离子体产生和调控高反应活性物种，介入牙齿美白的氧化反应过程。
过氧化氢（H₂O₂，HP）是牙齿美白中常用的氧化剂，其作用与过氧化物参与的氧化反应密切相关。在这一过程中，羟基自由基（·OH）等高反应活性物种被认为发挥着重要作用。
Kawamoto 和 Tsujimoto 对 H₂O₂ 牙齿漂白机制的研究发现，随着 H₂O₂ 浓度增加，可检测到的 ·OH 也随之增加，并提出羟基自由基在过氧化氢牙齿漂白过程中具有重要作用。[10]这也构成了 Plasma 与牙齿美白之间重要的技术结合点。
低温等离子体本身具有产生和调控高反应活性物种的能力。当 Plasma 与水、H₂O₂ 等液相体系发生相互作用时，可以影响液相中的活性物种生成过程。早期 Plasma + H₂O₂ 牙齿美白研究已经观察到 ·OH 等活性物种的变化，而后续 Plasma-Activated Water 等研究，则进一步将关注点延伸到等离子体如何改变液相体系的反应状态。[6][7][9]
ESR spectrum of ·OH adducts：Plasma treatment 后，DMPO–·OH 信号接近翻倍。
因此，Plasma 与牙齿美白的结合，并不是简单地在传统牙齿美白过程中增加一个“等离子设备”，而是利用 Plasma Activation 介入美白体系本身的反应过程。
在传统过氧化物美白体系中，提高 HP 浓度是增强氧化反应条件最直接的技术手段之一。Plasma Activation 则引入了另一种效率来源：通过促进高反应活性物种的生成和利用，提高美白体系本身的反应活性，从而减少对单纯提高过氧化物浓度这一技术路径的依赖。
在这一技术逻辑下，BeUlight 倍悦白将低温等离子活化技术与 ≤3% HP 美白体系相结合，构建“Plasma × ≤3% HP”的等离子牙齿焕白技术路径。通过低温等离子体对“水 + ≤3% HP”进行现场激活，促进羟基自由基（·OH）及其他活性氧物种（ROS）的生成，并将现场制备的活化体系进一步转化为用于专业牙齿美白的高活性凝胶。
这一过程中，Plasma Activation 并不提高 HP 浓度，而是在 ≤3% HP 的低浓度基础上提升体系的反应活性。因此，“≤3% HP”与“Plasma Activation”并不是两个彼此独立的产品特点，而共同构成了“低浓度·高活性”的技术逻辑。
从口腔抗菌与生物膜控制、复杂根管环境，到种植体表面亲水改性和牙齿美白，低温等离子体已经在多个口腔方向形成持续的研究脉络。牙齿美白并不是一个脱离这些研究背景而独立出现的 Plasma 应用，而是 Plasma Dentistry 发展过程中具有代表性的技术方向之一。
对于牙齿美白而言，这条技术路径带来的变化在于：获得更高的反应活性，不再只有提高过氧化物浓度这一种思路。通过 Plasma Activation 提升低浓度体系的反应活性，也为专业牙齿美白提供了一条不同的技术路径。
参考文献
[1] Lata S, Chakravorty S, Mitra T, et al. Aurora Borealis in dentistry: The applications of cold plasma in biomedicine. Materials Today Bio. 2022;13:100200. doi:10.1016/j.mtbio.2021.100200.
[2] Gherardi M, Tonini R, Colombo V. Plasma in Dentistry: Brief History and Current Status. Trends Biotechnol. 2018;36(6):583–585. doi:10.1016/j.tibtech.2017.06.009.
[3] Bernhardt T, Semmler ML, Schäfer M, Bekeschus S, Emmert S, Boeckmann L. The Antimicrobial Effect of Cold Atmospheric Plasma against Dental Pathogens—A Systematic Review of In-Vitro Studies. Antibiotics (Basel). 2021;10(2):211. doi:10.3390/antibiotics10020211.
[4] Sanesi L, Puca V, Caponio VCA, et al. Disinfection of Dental Root Canals by Cold Atmospheric Plasma: A Systematic Review and Meta-analysis of Dental Biofilm. Front Oral Health. 2024;5:1483078. doi:10.3389/froh.2024.1483078.
[5] Duske K, Koban I, Kindel E, et al. Atmospheric plasma enhances wettability and cell spreading on dental implant metals. J Clin Periodontol. 2012;39:400–407. doi:10.1111/j.1600-051X.2012.01853.x.
[6] Lee HW, Kim GJ, Kim JM, Park JK, Lee JK, Kim GC. Tooth bleaching with nonthermal atmospheric pressure plasma. J Endod. 2009;35:587–591. doi:10.1016/j.joen.2009.01.008.
[7] Sun P, Pan J, Tian Y, et al. Tooth whitening with hydrogen peroxide assisted by a direct-current cold atmospheric-pressure air plasma microjet. IEEE Trans Plasma Sci. 2010;38:1892–1896. doi:10.1109/TPS.2009.2039585.
[8] Nam SH, Lee HW, Cho SH, et al. High-efficiency tooth bleaching using non-thermal atmospheric pressure plasma with low concentration of hydrogen peroxide. J Appl Oral Sci. 2013;21:265–270. doi:10.1590/1679-775720130016.
[9] Zhang L, Pan J, Zhang J. Integrated two-phase free radical hydrogel: Safe, ultra-fast tooth whitening and antibacterial activity. J Mater Sci Technol. 2022;100:59–66. doi:10.1016/j.jmst.2021.05.029.
[10] Kawamoto K, Tsujimoto Y. Effects of the hydroxyl radical and hydrogen peroxide on tooth bleaching. J Endod. 2004;30(1):45–50. doi:10.1097/00004770-200401000-00010.
