Regesi再生硅材料提升牙本質表面硬度的研究

王 健 胡 方 郭創洲 鄭海霞

(北京幸福益生再生醫學科技有限公司，北京 101200)

牙齒敏感主要是因為牙釉質磨損或者剝離，導致牙本質小管暴露，隨著溫度、壓力、滲透壓和化學劑等局部環境改變，導致牙本質小管中的液體快速移動，刺激牙質細胞周圍的神經，并引起疼痛[1]。臨床上經常采用的治療方法有兩種，一是通過高濃度鉀離子阻止神經對疼痛的傳導；二是封閉暴露的牙本質小管，切斷刺激因素通過牙本質小管進入，從而達到治療的效果。

Regesi再生硅材料是由鈣、磷、硅、氧組成的無機礦物質粉體，遇到體液后，其表面狀況隨時間而動態變化，形成碳酸羥基磷灰石(HCA)層，具有良好的生物相容性[2]。鈣磷硅氧組成的無機礦物質材料使用在牙齒脫敏方面的研究較多[3-4]，但是，其對牙本質硬度的提升效果暫無報道。牙齒脫礦后，牙釉質剝離，牙本質承擔了咀嚼的功能，此時，牙本質的硬度對健康生活影響相當密切。本研究采用Regesi再生硅材料制作牙齒脫敏劑處理牙本質片，系統研究牙本質表面硬度的變化，探討Regesi再生硅材料提升牙本質硬度的作用原理。

1 材料和方法

1.1 材料

Regesi再生硅材料脫敏劑(組成:15%的Regesi再生硅材料，甘油，聚乙二醇，北京幸福益生再生醫學科技有限公司)，35%的磷酸溶液(上海麥克林生化有限公司)，人工唾液(依據ISO TR10271-2011配制)，X射線粉末衍射儀(XRD，DMAX-RB，日本理學)，場發式掃描電鏡(SEM，NOVA NanoSEM 450，FEI公司，荷蘭)，HX-1000TM自動轉塔維氏硬度計(上海精密儀器儀表有限公司)，恒溫振蕩器(常州恩培儀器制造有限公司)。

1.2 試驗方法

1.2.1 牙本質片處理：選擇新鮮拔出或近期拔出的第三磨牙，用手持器械清除牙垢和附著的軟組織，在75%乙醇中浸泡至少15 min，以與牙長軸垂直的角度，切取牙本質片，使其形成一個厚度為1.0 mm的牙本質片。將牙本質片置于35%的磷酸溶液中30s后取出，立即用純化水將酸蝕劑沖洗干凈，并用超聲清洗儀清洗10 min，吹干。

1.2.2 實驗樣本處理：將空白組牙本質片作為對照組，另外3組牙本質片作為試驗組。試驗組使用蘸有Regesi再生硅材料脫敏劑的小毛刷，在干燥的牙本質表面同向均勻涂布2 min后，清理牙本質片表面殘留脫敏劑，其中一組不經過人工唾液處理，另外兩組放置于人工唾液中浸泡24 h、48 h。牙本質片從中間部位掰斷，一半用于牙本質片表面小管封閉率觀察，另一半的斷面用于脫敏劑封閉牙本質小管深度觀察。牙本質表面和斷面均經過噴金后，在掃描電鏡下觀察各組牙片的封閉情況，并對牙本質小管計數(牙本質小管口封閉數/小管口總數)和封閉深度計量。

1.2.3 維氏硬度測試：采用維氏硬度儀，在固定載荷和加載時間分別為100g和10s的條件下，進行對照組和試驗組牙本質片進行硬度測試。每片樣品選中間部位一條直線，固定間隔打7個點，異常點去除，求取平均值[5]。

1.2.4 Regesi再生硅材料脫敏劑礦化處理：稱量 1 g Regesi再生硅材料脫敏劑樣品，分散在裝有30 ml人工唾液的瓶中，將反應瓶置于恒溫振蕩器，設定溫度為 37 ℃、轉速 175 r/min；分別浸泡0 h、24 h和48 h后，樣品經抽濾、清洗，60 ℃干燥。采用X射線粉末衍射儀(XRD，DMAX-RB，日本理學)對礦化后樣品進行物相分析。

1.2.5統計學分析：用SPSS19.0統計軟件對數據進行統計學處理，用單因素方差分析計量析比較各組小管口封閉數目比、封閉深度及硬度，所有數據均以平均數±標準差表示，并LSD法兩兩比較，檢驗水準為α=0.05。

2 結果分析

根據掃描電鏡觀察:對照組牙本質片表面整潔，牙本質小管輪廓清晰，并且全部開放，管口直徑約為2.5-5μm，如圖1-①所示；圖1-②為牙本質試片涂抹脫敏劑未經過人工唾液浸泡組，圖中可見部分并未完全封閉的牙本質小管，但是管口內部存在較多的填充物；圖1-③和圖1-④分別為涂抹Regesi再生硅材料脫敏劑，并在人工唾液中浸泡24 h和48 h，圖中表面牙本質小管幾乎完全封閉，在人工唾液中浸泡48 h組的封閉程度優于24 h處理組。

圖1 空白組，0h組，24h組，48h組牙本質小管封閉率

使用牙本質小管封閉數/小管總數，分別計算各組牙本質小管封閉率。經過人工唾液浸泡0h、24h和48h的牙本質小管封閉率，均顯著高于對照組(P<0.05)。涂抹脫敏劑不經過人工唾液浸泡的封閉率(93.5±6.3)%，經過24h人工唾液浸泡后，牙本質小管封閉率可達到(98.7±1.1)%，經過48h處理后，牙本質小管基本完全封閉，封閉率達到100%。根據單因素方差分析，0h、24h和48h處理的3組封閉率差異顯著，具有統計學意義(P<0.05)，LSD法兩兩比較，24 h和48 h組間差異無統計學意義(P>0.05)，均顯著高于0 h組(P<0.01)。

脫敏劑涂抹在牙本質片上后，在人工唾液中浸泡時間不同而牙本質小管內礦化深度不一。如圖2-⑤為未處理的對照組，圖中牙本質小管斷面輪廓清晰，小管呈條狀平行排列，管內光滑無任何堵塞物。圖2-⑥為涂脫敏劑但未經過人工唾液處理組，牙本質小管口被沉積物幾乎完全封閉，內部沒有填充物出現。圖2-⑦為涂脫敏劑后經過人工唾液24h處理組，牙本質小管口部完全封閉，封閉深度增加，管內深處出現較多填充物沉積。圖2-⑧為涂脫敏劑后48 h處理組，牙本質片表面覆蓋物致密，管內深出現大量填充物，致密的填充在牙本質小管中，如圖中箭頭所示。

圖2 空白組，0h組，24h組，48h組牙本質小管封閉深度

經過測量牙本質片斷面暴露的牙本質小管填充深度，在48h處理后牙本質小管中的深度可達30±9.1μm，與對照組比較，單因素方差分析3組間差異有統計學意義(P<0.05)。根據LSD法兩兩比較，0h和24h組間差異具有統計學意義(P<0.05)，并且顯著低于48 h處理組，差異具有統計學意義(P<0.05)。

采用維氏硬度儀探索經過不同時間人工唾液處理組的表面硬度變化，采用100g的載荷對牙本質片進行硬度測試，每片樣品選中間部位一條直線，固定間隔打7個點，異常點去除，求取平均值。結果如圖3所示，空白對照組、0h、24h和48h處理組的硬度值分別為(51.7±16.4) N/mm2、(79.3±27.1) N/mm2、(109.5±21.9) N/mm2、(228.8±32.3) N/mm2。相比于空白對照組，使用Regesi再生硅材料脫敏劑后牙本質表面硬度顯著提高，試驗組均具有統計學意義(P<0.05)，隨著人工唾液處理時間延長，牙本質片硬度呈增加趨勢，0h和24h硬度值增加幅度較小，兩兩比較顯示0h和24h組間差異無統計學意義，并均顯著低于48h處理組(P<0.05)。

圖3 經過0h、24h和48h人工唾液浸泡礦化處理的牙本質片表面硬度

為了進一步驗證牙本質片經人工唾液處理后，牙本質硬度出現變化的原因，我們對Regesi再生硅材料脫敏劑進行0h、24h和48h人工唾液浸泡礦化實驗，由于脫敏劑基質易溶于水，在人工唾液中礦化后收集的固體物僅為Regesi再生硅材料，對礦化后的樣品進行XRD物相測試，圖4是未浸泡處理樣品(0 h)和經過24h、48h人工唾液處理的Regesi再生硅材料XRD圖譜。

圖4 X射線衍射圖 0 h(未處理)、24 h、48 h人工唾液處理

由圖4可知，未處理的Regesi再生硅材料顯示出較寬廣、彌散的衍射峰，說明Regesi再生硅材料是非晶態材料。經過24 h和48 h處理樣品的圖譜在26°、33°處出現了尖銳的衍射峰，說明樣品有晶相析出，根據比對，在26°、33°、40°、50°分別對應于羥基磷灰石(HAP, PDF#54-0022)的(213)、(313)、(323)、(423)晶面衍射，說明樣品經過人工唾液處理形成了HAP晶相；經48 h處理后在26°、33°衍射峰的強度明顯強于24 h的樣品。

3 討論

Regesi再生硅材料是一種生物活性材料，由鈣磷硅氧元素組成，根據不同制作方法調節材料的鈣磷比例，鈣磷比例1.5～1.8之間，接近牙齒和骨骼[6]。使用Regesi再生硅材料脫敏劑，涂在有過敏反應的牙齒上后，表面層和進入牙本質小管里的Regesi再生硅材料會被唾液包圍，與唾液發生鈣、磷離子交換，Regesi再生硅材料表面形成硅凝膠層，硅凝膠層作為基底吸附鈣、磷離子在表面沉積，形成羥基磷灰石，從而實現封閉牙本質小管的目的。

Zhong Y等[7]研究了含有生物活性玻璃的樣品在封閉牙本質小管方面的效果，結果顯示含生物活性玻璃的脫敏劑能夠顯著降低牙本質小管的通透性；West等[8]對分別含有生物活性玻璃和含有精氨酸的脫敏牙膏在封閉牙本質小管的效果方面進行了對比研究，結果表明含有生物活性玻璃溶液的牙膏能夠有效封閉牙本質小管。馬騫等[9]研究不同方法使用生物活性玻璃脫敏劑對牙本質小管封閉作用，結果表明不同方法使用生物活性玻璃對敏感牙本質小管均有較好的封閉效果。史舒雅等[10]研究了生物活性玻璃脫敏劑使用1個月封閉牙本質小管，生物活性玻璃類脫敏劑能快速起效，降低滲透性。

實驗中牙本質片在酸蝕后，表面牙本質小管完全暴露，單純使用Regesi再生硅材料脫敏劑，不經過人工唾液浸泡組的封閉率(93.5±6.3)%，經過24h和48h人工唾液浸泡后，牙本質小管封閉率可達到(98.7±1.1)%和100%。隨著在人工唾液中處理的時間延長，封閉率呈上升趨勢，在48h人工唾液處理組的封閉率均可達到100%，同時24h和48h處理后牙本質小管的封閉深度可以達到10.2±1.6μm和30±9.1μm，其變化趨勢和牙本質小管封閉率基本一致。

實驗采用維氏硬度儀探索經過不同時間人工唾液處理組的表面硬度變化，結果表明，空白組牙本質片的平均維氏硬度為(51.7±16.4) N/mm2，使用Regesi再生硅材料脫敏劑后，牙本質片表面硬度提高到(79.3±27.1) N/mm2。經過24h處理表面硬度提高到(109.5±21.9) N/mm2，提升幅度較小，但是經過48 h處理樣品的表面硬度大幅升高到(228.8±32.3) N/mm2。

結合牙本質小管的封閉率和封閉深度變化，牙本質片表面硬度均隨著封閉深度的增加而提高，其中，長時間人工唾液處理的牙本質表面硬度顯著變化。針對牙本質以上變化現象，對牙齒脫敏劑處理后樣品進行了X射線衍射圖譜分析，結果如圖4所示，生物玻璃為非晶態材料，遇到人工唾液后有晶相析出[11]，圖譜中26°、33°、40°、50°分別對應于羥基磷灰石晶面衍射，說明Regesi再生硅材料經過人工唾液處理形成了羥基磷灰石晶相；經48h處理后在26°、33°衍射峰的強度明顯強于24h的樣品，說明在48h生成的羥基磷灰石晶相更多。

由XRD衍射圖譜的結果可以證明經過24h處理后牙本質表面硬度提升幅度顯著小于48h處理的原因，Regesi再生硅材料在牙本質小管中填充的越來越致密，充實了牙本質片的表面結構，減小牙本質片的表面粗糙度等影響牙本質片硬度測試的因素[12]，導致牙本質片表面硬度得到顯著提升。經過人工唾液處理后，Regesi再生硅材料表面形成針狀羥基磷灰石，隨著處理時間延長晶體結構更加完整，形成對牙本質小管均勻支撐，隨著羥基磷灰石形成數量增加，羥基磷灰石在牙本質中填充更加致密，可以有效抵抗壓力載荷沖擊，更加穩固牙本質表面形態，使得表面硬度進一步提升。

正常牙本質主要由有機物和無機物組成，其中無機物主要是羥基磷灰石，正常牙本質的羥基磷灰石特征衍射峰的峰形、位置、高度和大小和Regesi再生硅材料經過人工唾液生成的羥基磷灰石基本一致[13]，說明Regesi再生硅材料可以促使脫礦的牙本質再礦化，誘導生成新的羥基磷灰石和正常牙本質成分幾乎相似，且新形成的礦物質更穩定，能夠耐受酸性刺激，可形成良好的骨性結合。

綜上所述，Regesi再生硅材料脫敏劑可以快速封閉牙本質小管，隨著接觸人工唾液的時間延長，礦化反應不斷進行，Regesi再生硅材料表面形成碳酸羥基磷灰石，與牙本質構成牢固的骨性結合，牙本質小管的封閉深度和牙本質表面硬度大幅度提升，為臨床牙齒過敏和牙本質暴露的治療提供理論基礎。