文摘
环境破坏无疑是当今社会面临的最严重的问题之一。随着牙科专业人士,我们必须认识到,一些我们一直在使用的程序和技术可能带来的环境风险。使用和排放的重金属牙科设备污染环境和对生态系统构成严重威胁。由于独家性质纳米粒子,纳米技术是一个蓬勃发展的领域被广泛研究了污染物的修复。考虑到纳米颗粒具有较高的表面积与体积比明显更大的反应,他们一直很考虑环境修复。本文旨在确定重金属来源及其环境影响牙科并提供洞察纳米颗粒在环境修复的使用。虽然文献综述了各种无机纳米颗粒在环境修复功能,研究仍局限于实验室设备,需要更多的研究在纳米颗粒在环境修复的使用。
1。介绍
环境污染是目前国际社会的主要问题之一。工业和经济的快速发展导致了增加能源消耗,以及释放的有毒气体排放,危险废物进入环境(1]。环境等不同的污染物污染的有机金属化合物,无机金属离子、有机污染物和纳米粒子,包括重金属(2]。“重金属”这个名字是因为他们的高密度和原子量。最近,他们被称为金属化学元素和非金属导致严重危害到人类的健康和环境问题甚至在低浓度(3,4]。完成职业目标在牙医,牙医使用的材料和工具。不幸的是,某些组分,如生物医学浪费和使用重金属,可能威胁到生态系统。其中一个材料,银汞合金含有汞,银,和各种其他重金属,被广泛用作金属恢复性在牙科物质。鉴于其高含量的汞,其使用的安全性是有争议的5,6]。牙科以及家庭和城市垃圾收集废物,释放到环境污染土壤、水和空气(7]。因此,牙科医生最近更关心环境污染造成的牙科和各种方法去解决它。
纳米材料是小材料至少有一个维度测量在100海里(8]。因其体积小和大的活性表面,他们是很好的催化剂和吸附剂9,10]。并行的传统技术,纳米技术已经开发了一个伟大的关心的快速增长的使用纳米材料在环境修复。使用这些独特的特点以及cost-effectivity有效去除和降解环境污染物(11]。在本文,我们的目标是介绍和描述重金属污染从牙科和纳米粒子与更深的洞察他们的类型和他们的角色在环境修复。
2。从牙科重金属污染及其环境影响
以满足增加对环境的意识和责任,牙科专业人士从临床实践中应注意对环境的影响。虽然牙医单独产生少量的危险废物,垃圾积累的职业可能会对环境有严重的影响(12]。的一个主要问题是近年来重金属污染水体的影响,尤其是通过释放银汞合金。汞合金含有银,铜,锡,大多数情况下,汞,可以进入生态系统13,14]。汞合金崖管理可能会导致土壤污染,而废水从牙科诊所释放污染水。图1显示了牙科中的重金属来源造成污染。
汞占50%的汞合金的重量修复(15]。汞的生物蓄积,导致有害影响在人类和自然16]。银汞合金汞可以破坏环境等几个方面的废水从牙科办公室,人类排泄物,汞蒸气。本纳等人记录从牙科重金属废水的浓度,高浓度的重金属废水从牙科诊所超过允许的阈值限制在该地区。汞的浓度是最高的在所有的样本研究。此外,水银汞合金废料也报道称危险环境(17]。一旦环境中,细菌可以将它转化为甲基汞毒性更强的有机形式(18]。这种有机形式的汞可以进入食物链,造成不良影响的生物体(19]。口腔症状包括骨炎,齿龈炎,流涎,和口腔溃疡20.]。
银是一个额外的重金属可以通过不适当的丢弃到环境中流动牙科浪费。它可以出现在各种各样的废物在牙科设备。随着汞合金,也可以发现在x射线调停者和电影21]。牙科固定器的解决方案使用银硫代硫酸盐复合物,据报道17500次不如释放银离子[致命22]。尽管最少数量的银废料生成从牙科诊所,大多数废水机构授权预处理和利维银在废水的数量限制23]。
铅是另一种常见的废物从牙科实践,必须妥善处理。铅盾牌,出现在电影包是传统摄影的副产品。也可以在围裙和项圈,用于减少辐射暴露在x射线过程。虽然金额相对较小,产生的浪费可以显著24]。即使在小数量,它是有毒的环境和造成不良的健康影响儿童和成人。牙科医生可以很容易地减少环境污染的铅回收铅的盾牌从电影包。此外,其他几个有毒重金属如锆、钴和铬广泛应用于牙科构成严重威胁环境(25]。
生命周期评估(LCA)可以用来作为一种手段来测量环境影响与生命周期的各个阶段(采矿、净化、和精炼)重金属等产品。数据生命周期库存(LCI)数据库提供广泛的能源使用和大量的信息生命周期环境影响较大的金属(26]。据报道,如果每公斤基础上相比,铂族金属和黄金现在对环境的负担最重,而铁、锰,钛被发现环境影响较低。比较全球年产量在2008年,铁和铝有最高的影响。大多数元素的环境影响主要是净化和精炼阶段(27]。
3所示。纳米粒子在牙科
多年来,在牙科取得进展牙科手术可靠、安全、快速、无痛。技术如纳米技术是一个伟大的影响恢复时间和治疗方法。他们通常拥有改善性能,因为他们的量子效应和增加表面积28]。纳米技术和纳米材料提供重要的范围在牙科提高牙科保健,治疗和预防口腔疾病。各领域的牙科纳米粒子被广泛研究如图2。一般来说,他们被用作齿密封材料,填料,恢复复合材料改善口腔健康。此外,nanoparticles-based药物释放系统用于牙科疾病的靶向治疗。纳米材料的各种应用程序在不同领域的牙科将在以下小节中描述。一些纳米粒子的当前应用程序的多个分支牙科表中列出1。
3.1。牙周治疗
疾病包括齿龈,牙槽骨,和周围的结缔组织被称为牙周疾病(47]。纳米材料可用于提供封装药物分子通过牙周疾病影响的感兴趣的领域。因此,减少dosage-related及时释放药物的副作用的影响局部区域(32]。纳米材料为调节药物释放试验包括空心球体,纳米管,纳米复合材料,核壳结构28]。壳聚糖是一种天然高分子,被认为是适合牙周炎的治疗由于其抗菌性能和交付杀菌药物的能力受影响的网站(48]。牙周炎症治疗triclosan-loaded纳米粒子已被证明是成功治疗牙周炎症(29日]。在小鼠体内报告表明,纳米强力霉素凝胶保护牙周外部经验后诱导牙周疾病(31日]。此外,纳米机器人是我们采取具有地域特点配置为工作和可以用来摧毁细菌菌斑(32]。
3.2。牙髓学的治疗
牙髓学涉及的治疗牙髓,疏松结缔组织组成,支持中心的牙本质牙(49]。纳米技术被应用于牙髓学领域。微生物往往抵制根管治疗和可能导致继发感染或填充后(49]。最近,《马可福音》的等人表示nanoparticle-based消毒与壳聚糖、氧化锌和银的有效去除微生物(33]。在紫外光照下,氧化锌纳米颗粒产生活性氧(ROS)如羟基自由基、过氧化氢(H2O2)和超氧化物(O2)。过氧化氢分子有能力通过细胞壁和产生氧化损伤细胞的安排(50]。
硅涂料含有银纳米粒子和bioceramic-based封口机含有硅酸钙、氧化锆、和磷酸钙是最近被用来增强处理、生物相容性和物理性质51,52]。再生牙髓学的方法,纳米尺度的组装聚麸胺酸(PGA)和poly-l-lysine (DGL)与抗炎一起使用激素减少牙髓发炎,促进再生牙髓成纤维细胞(34,35]。
3.3。矫正治疗
的牙齿正畸治疗包括纠正治疗不规则位置通过机械手段建立满意的面部轮廓(53]。括号的使用导致白斑病变发展(54]。纳米材料,如氧化钛和银结合正畸的抗菌效果(36]。此外,为了减少牙齿的摩擦和有效的运动,无机纳米粒子fullerene-like一直在涂层干燥润滑剂矫正线(37]。此外,氧化铝纳米材料已经被添加到增加塑料聚合物支架的机械强度(38]。
3.4。治疗方式
假牙修复学涉及到牙齿的修复和替换和相关软、硬组织使用假牙,植入物,颌面修复(55]。聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)是最常用的义齿材料(56]。然而,有其使用的有关问题,如表面孔隙度、粘膜刺激,聚合物逐渐撤回(57]。纳米颗粒的应用,例如,铁或二氧化钛,已经证明降低溶胶的孔隙度,从而减少菌斑堆积(40]。为了提高力学性能,例如,抗弯强度,硬度,和较低的聚合收缩,纳米材料如二氧化锆、氧化铝,碳纳米管已使用(39,58,59]。
3.5。恢复牙科
纳米粒子最近被用于补充矿质、再生,预防牙科。纳米粒子的晶粒大小是更类似于自然牙齿。纳米粒子,如羟基磷灰石(HA)和无水磷酸氢钙(ACP)据报道相关形态和物质成分的牙釉质。因此,由于其表面积增加绑定,HA纳米粒子可以作为填充剂修复小凹陷搪瓷(41,42]。最近,更多的努力一直在强调发展一个强大的,持久的牙科纳米复合材料。杂交的ACP填料使用tetraethoxysilane (teo)据报道,加强与机场核心计划的双轴弯曲的复合材料填料(60]。此外,据报道,生物活性玻璃纳米颗粒突出在牙本质矿化和治疗牙本质过敏症(再生能力43,61年]。此外,混合纳米材料如银氟和氟化钠结合壳聚糖开发持续交付的抗菌药物和改进的相似性对搪瓷(44,45]。
纳米材料也用于牙髓细胞再生。Nanofibers-based支架1型胶原、纤连蛋白用于纸浆再生。的纳米纤维作为网格支持增长的牙髓的细胞(46,62年]。与牙齿干细胞注射胶原蛋白支架导致pulp-like组织建设(63年]。
除了纳米材料的应用,仍存在许多研究空白关于牙科的用法。确保关键物理、力学和化学性质的牙科植体及其表面改性对研究其治疗效果是至关重要的。虽然药物输送的概念已经得到了关注,它在很大程度上仍局限于短期释放药物的体外研究仅仅持续几周。观察到几个细胞和蛋白质往往覆盖和块drug-releasing植入物的表面,从而影响药物输送。此外,重要的是要确定和控制金属离子和纳米材料的增强剂的使用,以减少细胞毒性。
4所示。不同类型的纳米粒子
纳米材料被描述为物质和至少一个尺寸范围从1到100海里(64年]。有三种不同类别的纳米材料如纳米颗粒,纳米黏土,这种(图3)。纳米颗粒是研究一般的纳米材料,进一步分配为有机纳米粒子和无机纳米粒子(65年]。
4.1。有机纳米粒子
天然或合成的有机分子作为模板有机纳米粒子66年]。他们已经广泛用于临床。他们创建的主要药物输送,避免长期毒性的可能性引起的非降解性聚合物。有机纳米粒子如树枝状分子的必要性,脂质体,聚合物胶束,碳纳米材料是理解很久(67年,68年]。有机纳米粒子的关键特征是,他们提供相对简单路线药物封装(66年]。
壳聚糖是一种天然的生物相容性和生物可降解聚合物来自甲壳素。它被作为一个潜在的药物运载工具,提供许多优势。壳聚糖可以使用简单的制备方法制备壳聚糖改性的纳米粒子,可以使用许多治疗一些疾病的药物。壳聚糖纳米粒子有很多优势,包括低毒性和灵活的管理路线(69年]。
4.2。无机纳米粒子
无机纳米粒子被认为是无害的,不会引起排斥的,非常稳定相比,据报道,有机纳米粒子和可调表面和尺寸修改策略在药物输送系统(65年,70年]。它们包含金属氧化物或金属粒子在一个无机核心和包裹着一层有机壳。无机纳米粒子广泛用于bioimaging;药物释放;例如,治疗癌症治疗;和牙科复合材料(71年- - - - - -73年]。
金纳米粒子(国民生产总值)生物医学应用的广泛使用,因为其独特的和多面功能74年]。与黄金不同粒子,国民生产总值的颜色从红色到紫色的不同取决于不同质量介于1和100 nm和不同的形式65年,75年]。nanoshells gnp的各种形状包括团簇,纳米棒,nanocages。国民生产总值的黄金核心定义了基本特征,而周围的涂层可以改变与生物环境(稳定和互动76年]。国民生产总值不同的大小和形状可以用生物、物理和化学手段。
1951年,Turkevich等人展示了一种合成方法,通过添加柠檬酸氢生产国民生产总值tetrachloroaurate (HAuCl4)在沸水中77年]。该方法进一步加强在后续研究控制粒径的国民生产总值(78年]。国民生产总值的生物合成是一种相对较新的和有前途的领域。许多植物和微生物可以参与国民生产总值的合成分泌多种酶导致金离子的减少79年,80年]。随着有效的生物相容性,无害的,,和高表面体积比国民生产总值有能力猝灭荧光(81年]。
量子点(量子点)nanosemiconductor粒子有一个核心的重金属和有机化合物的涂层。他们配备了光学和电子特性82年]。量子点的主要特点是耐光性和发光。他们被用作替代有机荧光染料在生物传感和成像(83年]。自顶向下的处理和自底向上的方法用于量子点合成。x射线光刻技术和离子注入的两种方法是自顶向下的方法,和湿化学方法和汽相方法是自下而上的两种方法(自组装方法)的方法(84年]。量子点由于高昂的光学特征和可能的毒性,一般不用于药物释放,而是用作bioimaging代理遵守特定的ATP和谷胱甘肽(85年,86年]。
银纳米粒子(AgNPs)是由银原子。它们的大小范围从1到100 nm。他们是广泛使用在各个领域,因为他们的特殊的化学和光学等物理特性,热、电和生物属性(87年]。其广泛的应用程序包括抗菌药物,光学传感器、药物输送、医疗设备涂料、抗癌剂,纺织品88年- - - - - -90年]。其卓越的性能及应用需求AgNPs的合成的各种方法。最常见的一种方法生产AgNPs减少银盐使用减少代理像罗勒属圣所(91年,92年]。据报道,准备的生物AgNPs描绘高产,溶解度和稳定性。为了确保安全问题、毒性或生物相容性,必须评估(各种纳米材料的特点93年]。
碳的原子序数是6和6个电子,填补1 s2, 2 s2,2 p2原子轨道。它可以杂交,形成sp, sp2,sp3轨道(94年]。碳纳米管是管状sp2 nanocarbon材料制成的卷起的石墨烯(95年]。可以是单壁碳纳米管储(SWCNTs)的直径小于1 nm或微(热合)直径达到超过100海里(96年,97年]。大部分的碳纳米管的性质类似于石墨。几个技术已经开发的合成碳纳米管等碳电弧放电技术,化学蒸汽沉积、激光消融技术(94年]。而外墙与不同的有机材料可以修改,可以利用内部中空的一个核心封装选择药物不会引起排斥的目标目的(65年]。
二氧化硅纳米粒子(SiNPs)是一群不同的纳米粒子与一组不同的属性。介孔二氧化硅纳米粒子(msn)亚型SiNPs是研究最多的。它们包含多孔二氧化硅粒子的渠道与孔径大小介于2和50 nm。msn大部分都消耗在药物释放和生物医学的使用98年,99年]。可调的孔径大小和监管的介孔结构帮助药物溶解,进一步防止药物结晶。因为他们的生物相容性,无害,生物降解性,SiNPs拥有药用潜力巨大。最常用的生产方法是长铁楔的过程和微乳液One hundred.]。据报道,监管和有针对性的交付选项的设计可以提高治疗效果,同时减少不良和毒性作用101年]。
5。纳米材料在环境修复
纳米材料有较高的反应活性,因此,效率比更大、更重。由于其高的表面体积比此外,与传统方法相比,纳米材料有能力控制独特的表面化学,使他们由官能团功能化或嵌入能够针对特定分子的关注(污染物)有效的补救。使用的材料在修复过程中不得污染自己的另一个原因。因此,生物可降解材料的使用是令人兴奋的在这一领域的应用。一些纳米材料在环境修复的功能如表所示2。
5.1。金属纳米材料
金属和金属氧化物,如金、银、氧化钛和铁氧化物是最探索纳米粒子对环境修复(114年]。AgNPs公认的抗菌性能,因此被广泛提出了废水的处理102年,103年]。银离子被报道改变细胞膜的结构和增加其渗透率(105年]。银离子显示改善紫外线失活的病毒和细菌,因为他们是光敏的紫外线照射的发生率[106年]。的大小和形状AgNPs被证明影响它们的属性和功能。朋友等人报道,三角AgNPs显示抗菌结果比奈米棒AgNPs和nanosphere AgNPs [129年]。目前研究主要集中在整合AgNPs与其他金属氧化物等材料和聚合物产生的复合来提高效率104年]。
铁纳米粒子取代使用大量水处理的铁基结构。他们已经提出了地下水修复报告时有效地减少和沉淀金属离子(107年]。金纳米粒子允许去除无机汞在饮用水。最初缩减到零价汞离子条件和涂在金纳米粒子的表面(108年,130年]。
金属氧化物广泛调查环境修复是二氧化钛(TiO2)。TiO2纳米粒子用于空气净化和自清洁表面以及废水处理,因为它们的属性如无毒性,semiconductivity、能量转换、光催化性能(109年,131年]。罗德里格斯证明黄金和TiO的复合2纳米粒子中高效脱硫(110年]。纳米粒子与其他过渡金属离子掺杂来提高光催化降解。Ag-doped TiO2表明纳米纤维的光降解增加2-chlorophenol下紫外线处理(111年]。此外,钛,钛氧化物的无机化合物,介绍了为消除污染物的112年]。TiO2纳米粒子也用作催化剂有害大气二氧化硫(SO2)转化为硫通过化学反应。因此,TiO2纳米粒子被广泛用于还原和氧化转化污染物在空气和水中。另一个金属氧化物,氧化锌(氧化锌)作为吸附剂去除重金属(113年]。氧化锌显示铜离子的去除率较高,和氧化锌nanosheets据报道很好吸收铅的能力(114年]。此外,据报道,氧化锌中表现出很强的对广谱抗菌性的细菌(132年]。不同类型的纳米材料参与环境补救见图4。
5.2。硅纳米材料
介孔二氧化硅纳米材料有几个优势,旨在环境修复如过度的表面积,相当大的孔隙体积,简单的表面改性,和孔隙大小可调115年]。因为他们的特殊性能作为吸附剂,msn已经在一系列的研究中用于污染物纠正,特别是在天然气领域。Amino-functionalized和thiol-functionalized msn已经扣除消费的重金属废水中(116年]。Amine-modified干凝胶的二氧化硅纳米材料被用于治疗二氧化碳等污染物和H2年代从天然气118年]。此外,废水除有机染料报道使用硅基材料。通过各种化合物因为羧酸形成氢键,介孔二氧化硅是携带各种物质,像金属离子污染物,和染料等一些金属离子的去除2 +、Cd2 +、有限公司2 +,倪2 +(117年]。此外,二氧化硅纳米粒子已经修改了2,6嘧啶二羧酸和消费作为一种吸附剂中扣除汞离子水溶液中(119年]。
5.3。碳基纳米材料
富勒烯、碳纳米管和石墨烯的碳基纳米材料的不同结构配置。各种调查报告确定的使用环境修复。深色等人表明,调整亲水富勒烯(C60)可以用来杀死从水中有毒微生物通过光催化过程(120年]。有趣的是,据报道富勒烯储氢,碳碳键转化为碳氢键(120年]。据报道,富勒烯的合成C60与聚乙烯吡咯烷酮表现出抗菌特性,用于水消毒。富勒烯有可能在膜技术由于其易于功能化、高强度、高的电子亲和能,等。121年]。
SWCNTs或热合,碳纳米管已经被研究最多的碳基材料环境修复。他们可以轻松携带其他化合物的选择性和强大的吸附剂133年]。Adsorbent-based净化过程是广泛应用于饮用水净化被污染的空气和(134年]。Anitha等人证明了功能化SWCNTs对铜等重金属离子有较高的吸附能力2 +,Hg2+,Cd2+和铅2 +(122年]。此外,纳米复合材料,如MWCNTs-ZrO2,MWCNTs-Fe2O3,MEWCNTs-AL2O3,MWCNTs-FE3O4,MWCNTs-MnO2菲2O3被有效地用于重金属离子的扣除的吗3 +、铬6 +、铅2 +、镍2 +,铜2 +(123年- - - - - -126年]。
石墨烯具有一层薄的六角形的碳原子,据说是巨大的力量。Tabish等人制造有用的多孔石墨烯作为吸附剂去除3 +从水中离子效率为80% (127年]。减少氧化石墨烯功能化的演绎不同重金属污染物存在于水溶液像铅2 +、铜2 +、铬3 +和光盘2 +(128年]。同样的,进行了几项研究石墨烯纳米复合材料的设计与各种化合物和雇佣的演绎不同的重金属离子存在于水。
6。纳米材料在环境修复的局限性
尽管纳米材料有非凡的属性,如效率高和反应活性,他们有限制,防止他们被大规模用于环境治理。相信他们对环境的不利影响。之后他们的毒性和对生态系统和人类健康的影响是主要的问题。除了上述风险,挑战纳米材料的再生和重用将极大地影响治疗的成本。此外,严酷的和有毒的条件环境应用程序降低纳米粒子的结构。除此之外,需要明确的纳米材料分类用于环境治理的更好的理解不同的纳米材料的性质和功能。
7所示。未来的发展方向
除了努力有关病人的福祉和牙医在牙科诊所(135年,136年),几次已经在调查不同的技术提供更好的口腔护理。就是这样一个发展纳米材料的掺入到牙科。解决尚未解决的问题在未来的发展与牙科材料需要使用抗菌素概念利用纳米材料或nanocoatings nanoceramics改善,发展混合牙科植入物,和nanobiosensing系统,这将提高他们的结构可靠性和损害控制。此外,据说nanobiomineralization方法产生重大影响牙齿硬组织的再生,和这一主题在未来有望增长。
纳米材料提供了许多优点,如更大的敏感性、实时检测、小样本大小,可移植性,和更低的成本在环境修复。除了金属和金属氧化物纳米材料,nanomembranes发现在水处理中的应用。纳米纤维和纳米复合材料最近被建议作为有效的污染废水的吸附。然而,这些纳米材料的大规模生产和广泛的应用仍然是未知的。有改进的空间生产的纳米材料,可以选择性地去除污染物,有更大的阻力和稳定,毒性较低。
8。结论
很明显,纳米粒子极大地影响牙科研究和治疗程序,导致更好的口腔卫生保健在不久的将来。有足够的空间发展和完善的牙科材料使用纳米技术及其在牙科新领域的应用。因此,有一个紧迫的担忧的释放重金属废物牙科诊所。纳米颗粒可能会提供一个更可持续的和全面的方法来解决这个严重的问题。然而,仍有需要进一步改进关于纳米技术环境修复。大部分的研究都是在实验室里进行设置,因此,众多的研究需要在现实情况完全了解纳米材料可以显著帮助环境修复。
数据可用性
使用的数据来支持本研究的发现没有提供,因为没有生成新的数据。
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突。
确认
作者要感谢院长以来的科学研究https://doi.org/10.13039/501100007613R2021-XX Majmaah大学支持这项工作。作者没有得到金融支持研究本文的作者和/或出版。