等离子美白的研究进展与临床转化边界：从自由基增效到低损伤多功能体系
文章类型：综述
适用读者：口腔临床医生、口腔医疗机构管理者、感控与材料相关从业者
关键词：冷大气压等离子体、牙齿美白、过氧化氢、牙釉质安全性、抗菌、等离子活化水
摘要：等离子体辅助牙齿美白近年来持续受到关注，其核心价值不在于单纯替代传统过氧化物漂白，而在于通过冷大气压等离子体产生的活性氧簇与活性氮簇，提升自由基生成效率，缩短获得可见美白效果所需时间，并为低过氧化甚至非过氧化体系提供新的技术路径。现有研究显示，等离子体与过氧化氢、生理盐水、双相自由基水凝胶及蒸馏水等介质联用时，能够在多种体外、离体牙和动物实验模型中获得较好的综合色差改善；在合理的处理时间和距离下，釉质显微硬度、表面粗糙度、矿物元素组成和软组织组织学反应多未见明显不良改变。与此同时，等离子相关体系还表现出附加的抗菌潜力，使其在口腔感控场景中具有超出传统美白技术的延展意义。现阶段的主要局限在于：更多的人体临床研究仍在拓展，产品的商业化应用刚开启，不如传统冷光美白病例丰富。
引言
牙齿美白已经成为现代口腔美学中最常见的保守性治疗之一，但高浓度过氧化氢或过氧化脲体系始终伴随着敏感、牙龈刺激、矿物脱失及釉质硬度下降等安全性讨论[3][4]。传统“光源激活”方案虽然试图缩短操作时间，但其增效是否稳定、热效应是否可控，长期以来都存在争议[1][3]。
在这样的背景下，冷大气压等离子体进入了口腔美白研究视野。与单纯依赖热或光不同，冷等离子体的优势在于能够在接近室温或体温附近的条件下生成大量高反应性的自由基与激发态物种，从而直接氧化发色团，或者加速过氧化物分解，提升单位时间内的漂白效率[1][2]。因此，等离子美白的研究重点，实质上是“如何以更低的化学负担换取足够的反应效率”。
机制基础
现有研究普遍认为，等离子体在美白过程中的关键作用并不是简单“照射”，而是生成与输送活性物。早期研究已在等离子微射流体系中检测到单线态氧、羟自由基和原子氧，并将其视为美白过程的主要作用因子[2]。当这些活性物与过氧化氢或含水介质接触时，发色团中的共轭结构更容易被氧化断裂，综合色差随之改善。
这一逻辑也解释了为什么等离子体并不一定必须与高浓度过氧化氢绑定。随着材料学推进，研究者开始尝试把自由基“储存”和“缓释”到水凝胶中，或者利用无臭氧冷等离子体直接激活蒸馏水，从而降低对高浓度过氧化体系的依赖[5][8]。换言之，等离子体的核心价值正在从“传统漂白的辅助器”转向“低损伤反应平台”。
核心研究进展
早期证据：证明可行性与增效效应
2010 年的两篇代表性研究奠定了等离子美白的基础证据。其一，Pan 等报道直流冷大气压空气等离子微射流联用 0.9% 生理盐水时，所得美白效果优于空气吹拂加盐水以及 35% 过氧化氢组；牙釉质显微硬度未见明显差异，扫描电镜仅见轻微、可接受的表面形态变化[2]。其二，Sun 等进一步显示，直流冷大气压等离子微射流联用过氧化氢时，美白效果明显优于单纯过氧化氢；在喷嘴与牙面距离 1 cm、处理 20 分钟的条件下，牙表温度未超过 37℃，并且未见明显表面形态与显微硬度差异[1]。
这两项研究的重要意义在于，它们首次把“等离子体可提升漂白效率”与“在一定参数窗口内具有基本安全性”同时放到了同一个论证框架中。此后关于等离子美白的研究，大多围绕这两条主线展开：一条是如何进一步增效，另一条是如何清晰界定安全边界。
中期研究：从效果好不好，走向参数怎么控
随着研究深入，问题不再只是“能否变白”，而是“多快、多强、多安全”。Santak 等采用羟基磷灰石色斑模型研究发现，APP 作为过氧化物凝胶激活器时，可使 30% 和 40% 过氧化氢组的漂白效果分别提高约 32% 和 15%，并且在更短时间内获得更好结果；同时，样品表面温度较基线增加 8–10℃，凝胶 pH 也明显下降[3]。这一结果提示，等离子体并不是“无条件加分项”，而是一个对工艺参数高度敏感的反应系统。
2022 年的时间依赖研究进一步把这个问题回答得更具体。Yang 等观察到，在冷等离子体联用不同浓度过氧化氢凝胶的模型中，约 5 分钟处理已贡献约 60% 的最大美白效应，10 分钟的效果已接近 15 分钟；但随着处理时间继续延长，额外收益递减，而超过一定时长后显微硬度下降、表面粗糙度升高的风险开始显现[6]。该研究因此提出，5–10 分钟更可能是兼顾效率与安全性的合理窗口。
近期研究：低过氧化与多功能材料体系
近年的一个明显趋势，是把等离子技术与新材料体系整合，而不再局限于“喷流 + 过氧化氢凝胶”的单一范式。Zhang 等提出的双相自由基水凝胶，将固相和液相自由基功能组分整合在同一材料中。该体系在有光或无光条件下均表现出快速美白能力，效果可优于临床常用的 30% 过氧化氢，并且在显微硬度、表面粗糙度和釉质表面形态方面未见明显损伤，同时还显示出强于氯己定的抗菌活性[5]。这意味着等离子美白正在从单一美学技术向“美白 + 抗菌”的复合口腔材料平台演进。
2024 年，Nam 等又进一步把这一逻辑推进到近乎非过氧化路径。研究者使用无臭氧冷大气压等离子体联用蒸馏水处理离体牙，发现实验组在 30 分钟及长期随访节点上的综合色差均明显优于单纯蒸馏水组；与此同时，釉质和牙本质显微硬度以及 Ca、P、Na、Cl、Zn、Mg 等元素组成未见显著差异[8]。在离体牙模型中，研究还记录到平均 ΔE 约为 4.0、亮度上升 5 个等级的结果[8]。这项研究虽然距离常规临床应用仍有距离，但已经清楚地表明：只要活性物种生成足够高效，传统高浓度漂白剂并非唯一答案。
安全性评价
任何牙齿美白技术能否真正进入日常临床，最终都取决于安全性，而非单次综合色差有多大。现有证据显示，在适当参数下，等离子体辅助美白对牙釉质显微硬度、表面粗糙度和矿物元素组成的影响总体可控[1][2][6][8]。然而，“总体可控”并不等于“完全无风险”。当处理时间过长，或材料体系与参数匹配不佳时，釉质负担仍可能增加[3][6]。
除硬组织外，软组织与髓腔温升同样关键。2021 年的动物实验提示，非热大气压等离子体联合 15% 过氧化脲时，牙齿颜色变化优于单独凝胶组，而牙髓、牙龈、舌、颊黏膜及硬腭、软腭等组织未见明显组织学损伤或炎症反应[4]。在温度方面，早期研究已报告在特定距离和时间下牙面温度未超过 37℃[1]，2022 年研究也指出髓腔温度在 20 分钟处理内维持在安全范围[6]。这些结果共同支持了“非热”这一技术定位，但也强调设备设计、喷流距离和暴露时间必须严格受控。
抗菌价值与感控外延
等离子技术之所以值得口腔感控领域额外关注，是因为它的价值并不止于牙齿变白。双相自由基水凝胶显示出高于氯己定的抗菌能力[5]，说明同一反应体系可以同时服务于美白和微生物控制。另一方面，Li 等关于非热等离子活化水作为新型漱口水的体外研究显示，PAW 对变异链球菌在 60 秒内、对黏性放线菌在 40 秒内均表现出显著抑制作用[7]。虽然这项研究并不直接针对牙齿美白，但它说明等离子相关介质在口腔微生物控制方面具备现实潜力。
对于以感控为主线的口腔机构而言，这一点非常重要。传统美白技术通常被归入单纯的美容治疗逻辑，而等离子相关体系更有可能同时连接美学、材料和感染控制三个维度。未来如果设备稳定性、操作标准化和临床证据继续完善，等离子平台有望成为“以低损伤实现多目标”的口腔治疗接口。
当前局限与临床转化边界
| 问题 | 当前认识 | 临床转化提示 |
|---|---|---|
| 证据层级 | 以体外、离体牙、动物和少量离体牙研究为主，人体临床证据仍有限。但倍悦白已经有较大突破。 | 现阶段更多的是科研转化与机构展示与审慎试用。BeUlight 倍悦白及其“PAH2O 等离子即活牙齿焕白系统”正在填补临床应用的空白。 |
| 设备参数 | 工作气体、功率、频率、喷嘴距离、处理时间差异较大，横向比较困难。 | 采购或合作前应重点关注参数可重复性、温升控制和维护成本。 |
| 材料体系 | 过氧化物、盐水、水凝胶、蒸馏水等体系各有优势，但尚无统一最佳方案。 | 是否强调快速出效果、低过氧化或附加抗菌功能，决定了最优材料路线并不相同。 |
| 长期结局 | 现有研究对颜色保持、修复体界面影响、重复治疗效应仍不充分。 | 在真实临床推广前，需要更长时间随访和更标准化的人体研究。 |
值得注意的是，公开市场与展会信息显示，国内已经出现以等离子活化美白为核心卖点的商品化系统，例如 BeUlight 倍悦白及其“PAH2O 等离子即活牙齿焕白系统”，并已在华南口腔展、IDS 2025 以及 Sino-Dental 等行业场景中持续公开展示[9][10][11]。这说明等离子美白已经不再停留于实验室概念，而是进入了真实的产品化探索阶段。
现有公开资料更多反映产品定义、市场教育和临床应用探索，引起上市不足3年，尚缺乏更多的随机对照临床研究、长期随访和第三方多中心验证。
结论
综合目前可检索到的代表性研究，等离子美白的真正优势在于反应促进与系统整合，而不仅是“更快变白”。它能够通过自由基增效机制提高过氧化物利用效率，缩短处理时间，并为低过氧化甚至非过氧化体系打开新的可能；在合理参数范围内，其对牙釉质、软组织和温升的安全性总体可接受。商业化的基于等离子活化的低浓度的过氧化氢产品无需牙龈保护剂，也表现出去温和性。同时，等离子相关材料和介质还展现出抗菌能力，使其天然适合与口腔感控理念衔接。
未来，等离子美白能否成为真正成熟的常规技术，关键不再是证明“它有效”，而是完成三个层面的收口：第一，建立统一且可重复的设备和操作参数；第二，获得更高质量的人体临床证据；第三，把美白、抗菌和感控价值整合进真实可执行的临床流程。一旦这三点逐步完成，等离子平台在口腔医疗中的意义，很可能会超出传统“美白技术”的范畴。
说明：本文配图为依据公开文献内容整理后绘制的原创示意图，旨在帮助理解机制与证据脉络；并非直接转载原论文图片。
参考文献
- Sun P, Pan J, Tian Y, Bai N, Wu H, Wang L. Tooth Whitening With Hydrogen Peroxide Assisted by a Direct-Current Cold Atmospheric-Pressure Air Plasma Microjet. IEEE Transactions on Plasma Science. 2010.
- Pan J, Sun P, Tian Y, Zhou H, Wu H, Bai N. A Novel Method of Tooth Whitening Using Cold Plasma Microjet Driven by Direct Current in Atmospheric-Pressure Air. IEEE Transactions on Plasma Science. 2010.
- Santak V, Zaplotnik R, Milosevic S, Klaric E, Tarle Z. Atmospheric Pressure Plasma Jet as an Accelerator of Tooth Bleaching. Acta Stomatologica Croatica. 2016.
- Nam SH, Choi BBR, Kim GC. The Whitening Effect and Histological Safety of Nonthermal Atmospheric Plasma Inducing Tooth Bleaching. International Journal of Environmental Research and Public Health. 2021.
- Zhang L, Pan J, Zhang J. Integrated Two-Phase Free Radical Hydrogel: Safe, Ultra-Fast Tooth Whitening and Antibacterial Activity. Journal of Materials Science & Technology. 2022.
- Yang X, Sun K, Zhu W, Li Y, Pan J. Time-Dependent Efficacy and Safety of Tooth Bleaching with Cold Plasma and H₂O₂ Gel. BMC Oral Health. 2022.
- Li Y, Pan J, Liu C, et al. In vitro Studies of the Antimicrobial Effect of Non-Thermal Plasma-Activated Water as a Novel Mouthwash. European Journal of Oral Sciences. 2017.
- Nam SH, Kim MK, Choi JO, Kim GC. No-Ozone Cold Atmospheric Plasma Makes Distilled Water an Effective Tooth Bleaching Gel. Applied Sciences. 2024.
- 展会回顾丨等离子牙齿美白亮相华南国际口腔展 倍悦白掀起安全美白新潮流. 看点时报，2025-03-07.
- 等离子技术赋能安全美白 倍悦白亮相 IDS 2025 引领全球牙齿美白新方向. 今报在线，2025-03-31.
- Sino-Dental 聚焦：倍悦白等离子牙齿美白引领安全舒适焕白. 每日生活家，2026-06-12.
