生物活性玻璃封閉牙本質小管的體外研究

岳陽麗，馬貴霞，陳藝鑫，劉翠麗

(鄭州大學第一附屬醫院 牙體牙髓科，河南 鄭州 450052)

牙本質敏感癥在臨床上較為常見，目前的抗敏治療方法主要是在牙本質小管中形成沉淀和降低神經傳導性兩個途徑[1]。生物活性玻璃(bioactive glass，BG)是一種近年來被用于多種醫療領域的磷硅酸鹽類物質，所含的SiO2、Na2O、CaO、P2O5等成分在遇到體液環境時能游離出鈣、磷離子，這些游離離子會沉積在牙本質表面形成羥基磷灰石，造成牙本質小管的阻塞而用于治療牙本質敏感[2-3]。此前的研究大多集中于BG與其他不同類型的脫敏材料比較，較少對不同種類BG作用效果進行對比。本實驗選擇了均屬于45S5型的奧敏清和BioMinF兩種BG，在體外通過掃描電鏡對其牙本質小管封閉效果進行評價，并對BG作用后的樣本進行酸蝕和磨損處理，比較其對牙本質小管阻塞作用的影響。

1 材料與方法

1.1 主要材料和儀器BioMinF粉末(直徑10～20 μm，BioMin技術有限公司，英國)；奧敏清粉末(直徑10～20 μm，北京大清生物有限公司，中國)；氯銨T(分析純，天津市光復精細化工研究所)；檸檬酸(天津博迪化工股份有限公司)；砂紙(德國勇士)；毛刷(大號，TPC，東莞立港醫療器械有限公司)；恒溫水浴箱(SHH.W21 Cr.600，北京長安科學儀器廠)；掃描電子顯微鏡(QuantaTM250 FEG，捷克)；離子濺射儀(Ted Pella 108 Auto，美國)；電動牙刷(Oral-B D12.013)。

1.2 敏感牙本質模型的制備實驗所需的90顆磨牙來自鄭州大學第一附屬醫院牙槽外科拔除的完整阻生智齒，無齲壞及裂紋，附著的軟組織和牙石刮除干凈，4 ℃氯銨T溶液中浸泡保存，時間<120 d。在距離釉牙骨質界上方1 mm處先用金剛砂車針垂直于牙體長軸磨除釉質，然后在暴露的牙本質面根方3 mm處去除牙根，制備厚度為3 mm的牙本質盤90個。選用碳化硅砂紙逐級濕潤打磨合面及牙髓面至1 000目，直至表面光滑平整。為辨別牙本質盤的合面，采用指甲油對髓腔側進行標記，標記后的牙本質盤置于60 g·L-1檸檬酸溶液中浸泡2 min以去除玷污層。

1.3 實驗分組與處理按隨機數表法將90個樣本依據不同的處理分為9組，每組10個樣本，具體實驗流程如圖1。所有樣本處理后均用去離子水沖洗30 s，然后浸入37 ℃人工唾液中保存，每2 d更換1次。涂擦BG和刷牙均固定在上午9點及下午5點各操作1次。磨損組使用電動牙刷以約1.5 N的壓力在冠方牙本質表面刷牙處理，頻率為7 600次·min-1，均由同一人操作，以保持力度手法一致。酸蝕組樣本則于每日下午5點將樣本浸入pH≈2.5的可口可樂飲料中5 min。各組處理后每組隨機選取9個樣本用于橫剖面觀察，另1個在牙本質盤兩側磨一導向溝劈開，用于縱剖面觀察。

圖1 實驗流程

1.4 形態觀察所有樣本干燥，導電膠粘固，噴鉑。掃描電鏡(scanning electron microscope，SEM)觀察牙本質橫剖面和縱剖面形態。

1.5 牙本質小管暴露率的計算橫剖面觀察時每個樣本隨機選取1張，每組共9張圖像，將圖像導入Image-Pro Plus 6.0圖像分析系統，定義其灰度值。用軟件測出管口暴露部分總面積之和，該照片所有區域總面積之和，計算牙本質小管的暴露率[4]?？v剖面觀察時從每組1個樣本中隨機選取4張圖像測量小管內堵塞物的封閉深度。

2 結果

2.1 SEM觀察

2.1.1兩種BG橫剖面掃描電鏡觀察形態 A1組只有少數牙本質小管堵塞，管口及管腔深處有不規則的沉積物，最小管徑約為0.79 μm；B1組中多數牙本質小管出現阻塞，且管口多數完全封閉，開放的牙本質管口少見，最小管徑約為0.59 μm。A2組、B2組的牙本質表面完全被堵塞，不能觀察到牙本質小管結構。A3組又重新出現了開放的牙本質管口，牙本質小管基本完全封閉，最小管徑約0.61 μm；B3組與BioMinF長效組表面形態相似，管口呈完全阻塞狀態。A4組牙本質小管呈現部分開放狀態，開放處最小管徑約為0.80 μm；B4組重新看到了開放的呈弧形的牙本質小管口，且小管的管徑明顯增加，開放處最小管徑約為0.48 μm，小于B1組。見圖2。

注：A—A1組；B—B1組；C—A2組；D—B2組；E—A3組；F—B3組；G—A4組；H—B4組。

圖2 奧敏清、BioMinF各亞組的牙本質橫剖面形態(SEM，×8 000)

2.1.2兩種BS縱剖面形態 A1組牙本質小管口表淺處可見疏松沉積物，深度可達1.36 μm，管腔深處無沉積物；B1組的管腔沉積物較為致密，且附著位置較深，可達管腔內7.62 μm，封閉物與管壁連接緊密。A2組的沉積物也位于管口附近，且與管壁無明顯空隙，深度可達3.61 μm；B2組牙本質小管表面有一層較厚沉積物沉積于小管口，最深處可達11.76 μm。經過磨損作用后的A3組牙本質表面沉積物呈疏松的顆粒狀，與管壁間存在大量散在間隙，最深處只有2.36 μm。經過磨損作用后的B3組的牙本質小管內堵塞物與周圍管壁無間隙存在，附著致密，堵塞深度能達到6.72 μm。酸蝕作用后的A4組小管口部分開放，沉積物呈疏松顆粒狀，沉積物最深處只有1.13 μm；酸蝕作用后的B4組與A4組的管腔沉積物形態相似，但沉積物最深處的深度可達5.20 μm。見圖3。

注：A—A1組；B—B1組；C—A2組；D—B2組；E—A3組；F—B3組；G—A4組；H—B4組。

圖3 奧敏清、BioMinF各亞組的牙本質縱剖面形態(SEM，×8 000)

2.1.3C組橫剖面及縱剖面形態 橫剖面可見牙本質表面清潔光滑，小管完全開放呈圓形，管徑為2.80～4.14 μm?？v剖面可見小管平行排列，管內未見阻塞物。見圖4。

注：A—C組橫斷面；B—C組縱剖面。

圖4 C組牙本質橫斷面及縱剖面形態(SEM，×8 000、×10 000)

2.2 牙本質小管暴露率的結果分析各組樣本的牙本質小管暴露率結果如表1所示，其中C組牙本質小管暴露率為(16.00±2.33)%，均大于A、B各亞組(P<0.05)。對A、B各對應亞組的小管暴露率進行成組t檢驗，結果顯示A1>B1、A2>B2、A3>B3、A4>B4(P<0.01)；對同一種BG各亞組小管暴露率進行方差分析，結果顯示組間總體差異有統計學意義(P<0.01)；LSD法兩兩比較結果顯示A1>A2、A4>A2、A4>A3、B1>B2，差異有統計學意義(P<0.05)；A2與A3、B2與B3、B2與B4、B3與B4之間差異無統計學意義(均P>0.05)。

表1 樣本分組及牙本質小管暴露率

3 討論

敏感牙本質模型是體外篩選和測試脫敏劑的可靠模型，其建立是評價牙本質小管封閉效果的關鍵步驟。本實驗在制備敏感牙本質模型時選用60 g·L-1的檸檬酸溶液去除玷污層，處理后牙本質表面清潔無碎屑，牙本質小管完全開放，與文獻報道一致[5-6]。

奧敏清是一種45S5型BG，主要成分為磷硅酸鹽，微粒直徑小于20 μm，其與水和唾液接觸后釋放出Ca2+、PO34-、CO24-等離子，這些離子可與液體中的氫離子發生快速交換，在BG顆粒表面形成硅醇鍵，這些分子進一步聚合形成了二氧化硅富集層。由于該層隔絕了液體的影響，前述離子分子相互作用在其表面形成無定型磷酸鈣鹽層，進而促進了羥基磷灰石的結晶，這些結晶物可以阻塞于牙本質小管從而隔絕牙本質小管的刺激[7]。已有多個研究證實，奧敏清能顯著緩解牙本質敏感癥狀[8-9]。BioMinF是一種新型45S5型含氟BG，主要成分為氟磷硅酸鹽，其粉末中含有22.38%～23.63% Na2O，25.27%～27.16% CaO，9.77%～12.72% P2O5，36.1%～37.42% SiO2，2.03%～3.51% CaF2(均為質量分數)。添加的CaF2與液體反應時能以緩慢可控的速度釋放氟離子，促進氟磷灰石的形成。氟磷灰石晶體較大，晶格更穩定，在酸中的溶解度低于羥基磷灰石。有研究證實含氟BG可以增強酸源性齲病釉質組織的抗酸能力[10]。

本實驗中，A1組、B1組的牙本質小管暴露率均小于C組，表明奧敏清或BiominF均能達到有效封閉牙本質小管的作用。掃描電鏡結果顯示，A1組可見較多完全開放的小管，部分阻塞的小管也以開放為主，堵塞物呈顆粒狀且與牙本質小管壁連接不緊密，有弧形孔隙存在。B1組僅見少量完全開放的牙本質小管，其余小管部分阻塞或完全阻塞，阻塞物質沿小管壁邊界分布且與管壁連接較為緊密，管口直徑明顯縮小，B1組阻塞物到達的深度較A1組更深。牙本質小管暴露率A1>B1(P<0.01)，這提示即刻處理時BioMinF對牙本質小管的封閉效果優于奧敏清。A2組與B2組的橫剖面形態相似，皆表現為完全阻塞的牙本質小管，但縱剖面顯示B2組的阻塞深度大于A2組。牙本質小管暴露率A1>A2、B1>B2(P<0.05)，這提示隨著作用時間的延長，兩種BG的封閉效果更加顯著。牙本質小管暴露率A2>B2(P<0.01)，這提示長效處理時BioMinF對牙本質的封閉效果仍優于奧敏清。A3組大部分小管仍被阻塞，僅少量牙本質管口可見微孔隙；B3組的牙本質小管仍處于完全堵塞狀態，與B2組相似。牙本質小管暴露率A2組與A3組、B2組與B3組差異無統計學意義，表明正常的刷牙磨損并不能影響兩種BG的封閉作用。A4組與A2組相比，表面形態變化明顯，大部分牙本質管口開放，但管腔內部可見較疏松的片狀阻塞物，縱剖面顯示阻塞深度明顯減小。牙本質小管暴露率A4>A2(P<0.05)，提示酸蝕2周會降低奧敏清對牙本質小管的封閉效果。B4組的形態較酸蝕前的B2組相比變化較小，僅部分牙本質管口出現了弧形裂隙。B4組的牙本質小管暴露率雖較B2組略有增加，但差異無統計學意義，表明酸蝕2周對BioMinF的封閉效果無影響。

綜上所述，奧敏清與BioMinF兩種BG均能顯著降低牙本質小管的暴露率，有效封閉牙本質小管，且均具有較好的耐磨性；BioMinF在抗酸蝕方面性能更優異。