牙本質小管堵塞并誘導再礦化的研究進展

朱軒言,田子璐,王惠敏,楊宇斌,朱 松

牙本質過敏癥(dentin hypersensitivity，DH)是指暴露的牙本質小管在受到溫度、壓力、化學、滲透壓變化等刺激時引起的短暫、尖銳的疼痛的癥狀，且這種癥狀不能歸咎于其他任何形式的牙齒缺損或病理變化[1]。DH是一種常見的癥狀，發生率為4.8%～62.8%[2]，牙周病患者的發生率更高。DH可以發生于任何年齡，主要在30～40歲，并可累及任何牙齒，其中尖牙和第一前磨牙最易受累[3]。

1 病因及發病機制

牙本質的暴露，磨耗、磨損、酸蝕、不良習慣等導致牙釉質的缺失或牙周炎引起的牙齦萎縮，以及一些醫源性因素，如牙齒漂白、牙根平整術和牙周外科手術等，都可以導致牙本質過敏[4]。目前主要有3種機制解釋DH：①神經終末傳導學說，②牙本質細胞傳導學說，③液體動力學說。其中由Braennstroem和Astroem 提出的液體動力學說被大多數人支持。有證據表明暴露的牙本質受到外界刺激時，牙本質小管內的液體會膨脹或收縮從而出現移動，速度最快可達4 mm/s，液體的快速移動引起牙髓淺表成牙本質細胞周圍A-δ牙髓神經纖維的機械感受器興奮，刺激牙髓神經，從而引起牙本質過敏[5-6]。

2 治療DH的原理

目前治療DH的原理主要有兩種：①通過改變牙髓感覺神經興奮性，從而阻斷牙髓神經活動。有報道含鉀鹽的制劑在臨床應用有治療DH的作用，鉀鹽通過增加神經纖維周圍細胞鉀離子的濃度，從而阻斷牙髓神經的疼痛傳導。但體外研究顯示鉀離子的這種作用是短暫并可逆的[4]。②堵塞牙本質小管，從而抑制牙本質小管內液體的流動。據報道牙髓組織壓力為15 cm H2O(1.47 kPa)，比周圍口腔壓力高，一旦包裹牙本質的牙釉質或牙骨質被破壞，一些牙本質液就會緩慢地滲入口腔[7]。牙本質小管的數目和半徑與牙本質液流動有關，因此也與牙本質過敏的程度有關。液體流量與牙本質小管半徑的4次方成正比。所以任何堵塞牙本質小管的方法都被認為可以減輕DH的疼痛[8]。各種脫敏劑通過將不溶物質沉淀到牙本質表面，或形成沉淀物堵塞牙本質小管，從而減少外部刺激對牙本質液體流動的影響，達到治療DH的效果。一些證據表明，相比于神經纖維的去極化，以堵塞牙本質小管為基礎的藥物可以更快地緩解DH[9]。研究表明粘接劑易受牙本質液體滲透的影響，導致粘接強度顯著降低。牙本質小管被堵塞的同時，抑制了牙本質內液體的流出，有利于粘接[10]。此外，細菌物質會利用開放的牙本質小管到達牙髓，從而引起牙髓的炎癥，堵塞牙本質小管可以保護牙髓組織[11]。綜上所述，當今研究因此更多地偏向于堵塞牙本質小管從而治療DH。本文介紹了堵塞牙本質小管并誘導其進一步礦化從而治療DH的方法。

3 堵塞牙本質小管并誘導礦化

3.1 納米羥基磷灰石

納米羥基磷灰石(nano-hydroxyapatite，n-HAp)是口腔硬組織的主要結構之一，具有優良的生物活性，可以誘導細胞的自然反應和礦化過程。因此，n-HAp是一種非常理想的天然牙本質小管堵塞材料[12]。它具有水化性和潤濕性，能夠在適當的濃度下釋放鈣離子和磷酸根離子[4]。n-HAp晶體可以在幾分鐘內堵塞牙本質小管，并在幾小時內形成礦化層，作為鈣離子和磷酸根離子的供源，以維持過飽和狀態，為牙本質小管內繼續再礦化提供條件[13]。有體外實驗結果表明，n-HAp在牙本質小管內沉積了一層較厚的羥基磷灰石，并在牙本質表面形成一層均勻且不滲透的膜，阻礙外界刺激進入牙髓，從而消除DH癥狀。兩周時間大部分牙本質小管被堵塞，如果增加n-HAp的使用次數，有可能堵塞更多牙本質小管[4]。有研究顯示80 nm n-HAp對牙本質小管的堵塞效果優于300 nm n-HAp[14]。還有研究顯示使用不同粒徑和形貌的n-HAp處理牙本質，短棒狀堵塞效果最佳，說明n-HAp對牙本質小管的堵塞作用也與其形貌有一定的關系，并不是單純粒子越小，效果越好[15]。

n-HAp雖然獲得了一些具有前景的體外實驗結果，但n-HAp的穩定性和力學性能較差，強度較低，脆性大，結晶度較高，并且在中性pH條件下溶解度低，需要酸性pH環境釋放離子。據報道，許多離子可以取代羥基磷灰石中的鈣、磷酸鹽或羥基離子生成羥基磷灰石的取代產物。碳酸化羥基磷灰石和鍶羥基磷灰石等取代產物比n-HAp更易溶解，導致結晶度和某些材料性能的改變，包括相穩定性和反應性[16]。應用各種有機和無機材料對n-HAp表面進行改性，不僅可以賦予其新的功能，還可以提高n-HAp的生物活性[17]。

聚酰胺-胺型樹枝狀高分子(polyamidoamine dendrimer，PAMAM)具有較低的毒性、較好的生物相容性和較大的比表面積，是一種優良的成核模板，能快速吸收鈣和磷離子，有望為羥基磷灰石的改性提供一個理想的載體[18]。在體外，具有不同類型官基團的PAMAM樹狀大分子可以調節HAp納米結構的大小和形狀[19]。有研究成功地用含有羧基末端的PAMAM對n-HAp進行了水基化改性，新產物擁有有機和無機材料的優點以及理想的生物相容性，進入牙本質小管后能與膠原纖維交聯，并在表面羧基的幫助下誘導HAp形成，進一步填充牙本質小管的間隙，從而有效堵塞牙本質小管[17]。

介孔二氧化硅納米顆粒(mesoporous silica nanoparticles，MSNs)是孔徑為2～6 nm，直徑為50～300 nm的多孔顆粒，由于其具有穩定的結構、較大的比表面積、良好的吸附性、熱穩定性和化學穩定性，在生物醫學方面得到應用，被廣泛用作藥物、基因和功能性納米顆粒的載體[20]?？紤]到MSNs獨特的性質和n-HAp的礦化潛力，有研究設計合成了含有這兩種成分的生物復合材料。實驗結果顯示n-HAp@MSNs可以有效堵塞牙本質小管，小管內的管狀晶體與管壁緊密結合，堵塞深度比單獨使用MSNs處理更好。n-HAp@MSNs不僅具有優異的牙本質小管堵塞能力，而且具有良好的耐酸穩定性和再礦化潛力[21]。

由于僅僅使用n-HAp堵塞牙本質小管維持的時間較短，效果不理想，所以有研究將來自非膠原蛋白的兩個酸性肽簇相結合起來，設計了一種膠原/鈣雙親和肽E8DS。其中8個連續的谷氨酸殘基的基序來自骨唾液蛋白，為E8DS提供了高負電荷，并通過離子機制直接與羥基磷灰石表面的鈣離子結合。其余的殘基來自牙本質基質蛋白1中的功能序列，通過靜電作用與位于膠原纖維間隙區的E1帶結合。該結構的特點有助于肽固定在膠原纖維的間隙區，增加間隙區的電荷負性。從而吸引Ca2+，逐步改善膠原纖維的再礦化過程。實驗證實了E8DS與牙本質膠原基質具有長期較強的親和力，可以穿透膠原基質，深度可達5 μm[22]。

3.2 生物活性玻璃

生物活性玻璃(bioactive glasses，BGs)主要成分為SiO2-CaO-Na2O-P2O5，堵塞牙本質小管后，可以釋放鈣、磷離子并形成羥基碳酸鹽層，誘導牙本質小管再礦化[18]。文獻報道BGs可以堵塞大約90%的牙本質小管，但是這些堵塞物強度較低，并且刷牙容易被去除[23]。

PAMAM和BGs都可以有效地治療DH，有研究成功將PAMAM和介孔生物活性玻璃納米粒子(mesoporous bioactive glass nanoparticles，MBN)結合形成新材料PAMAM@MBN。PAMAM@MBN可以有效地改善DH，在牙本質小管的堵塞和再礦化方面具有更好的效果[18]。此外，由于MSNs具有較大的比表面積/質量比，但缺乏生物活性；而BGs的比表面積小于MSNs，卻具有較大的生物活性[24]，有研究設計了生物活性玻璃納米顆粒包覆介孔二氧化硅納米顆粒，其在牙本質小管的堵塞和牙本質小管的再礦化方面比BGs更為有效[20]。

現在已有多種生物活性玻璃被研制用于體外實驗評估。例如報道顯示，磷酸二鈣生物玻璃與30%磷酸混合可以堵塞牙本質小管，深度為60 μm；納米氧化鈣顆粒與30%磷酸混合甚至能達到100 μm的深度[22]； 80S生物活性玻璃粉末和20%、30%、40%的磷酸混合，可以堵塞牙本質小管的深度為30.7～62.6 μm[25]；一種生物活性玻璃的商業產品PerioGlas?與20%或30%磷酸混合，可以堵塞牙本質小管的深度為68～74 μm[26]；與30%和40%磷酸混合的介孔生物活性玻璃糊劑，堵塞的深度可以大于80 μm[27]。

3.3 沒食子酸/金屬離子絡合物

含有鄰苯三酚的沒食子酸(gallic acid，GA)是一種天然的、廉價的、豐富的、可食用的化合物，可在蔬菜和水果中制取，具有潛在的誘導牙本質小管再礦化的功能。為了加速GA的交聯，有研究將GA和金屬離子或金屬氧化物混合在一起形成穩定可逆的絡合物，用于治療DH?？梢栽? min內形成GA/金屬離子絡合涂層覆蓋并滲透進入牙本質小管，堵塞近60%的牙本質小管。然后GA/金屬離子絡合物在牙本質小管內誘導其再礦化，吸收鈣、磷離子促進HAp緊密堆積的生長。其中沒食子酸/Fe3+絡合物堵塞牙本質小管的效果最好，7 d牙本質小管堵塞率約為87%[28]。有研究比較了532 nm半導體泵浦固體激光、沒食子酸/Fe3+絡合物和3種市售牙本質脫敏劑對牙本質小管的堵塞作用，結果表明沒食子酸/Fe3+絡合物處理后的樣本牙本質液體流量減少的最多，幾乎所有的牙本質小管都被阻塞。在沒食子酸/Fe3+絡合物處理的牙本質的斷裂亞表面，鄰近的管周牙本質由沒食子酸/Fe3+絡合物連接[29]。

4 總 結

Grossman在1935年提出了治療DH的一些標準：治療措施應對牙髓無刺激性，施用相對無痛，容易進行，起效迅速，有效期長，無染色效果，持續有效。到目前這些標準依然適用，但大多數治療都未能滿足這些標準中的一項或多項標準[30]。

現在有許多通過堵塞牙本質小管治療DH的方法已經被證實有效，并在臨床上得到了應用，例如樹脂粘接劑，激光，草酸鹽，Gluma，氟化物，鍶，Novamin，精氨酸和CaCO3等[22, 31-32]。但這些單純堵塞牙本質小管治療DH的方法并沒有達到令人滿意的效果，因為堵塞的牙本質小管在抵抗酸蝕和磨損的能力較差，即使治療有效，牙本質的敏感也會經常復發[33-34]。而誘導礦化往往需要一定的時間，例如8 DSS肽吸引鈣磷離子形成礦化物需要約1周的時間，起效較慢是誘導礦化的一個不足之處[35]。堵塞牙本質小管并誘導其再礦化的方法將機械堵塞牙本質小管和誘導礦化兩種方法相結合，可以在短時間內堵塞牙本質小管，迅速減輕牙本質敏感的癥狀，并在未來的一段時間內持續發揮作用，誘導牙本質小管內的再礦化。但目前關于堵塞牙本質小管并誘導其再礦化的方法研究大多基于體外實驗，動物實驗和臨床試驗的研究相對不足，由于體外實驗環境和口腔內實際的環境有所差異，所以還需要進一步的研究，證實這些方法在實際口腔環境下的有效性。