硅和氟對人恒前磨牙釉質(zhì)脫礦影響的體外研究

劉振華，王 鐸，宮艷紅

(1.市中關(guān)村醫(yī)院口腔科，北京 100090;2.山東大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院牙體牙髓科，山東濟南 250012;3.山東省千佛山醫(yī)院口腔科，山東濟南 250010)

近年來，微量元素的防齲作用已受到很多學(xué)者關(guān)注并開展了相關(guān)研究［1－3］。有研究［4－5］發(fā)現(xiàn)硅可能是一類具有防齲功能的微量元素，能促進脫礦的牛牙本質(zhì)進行再礦化，但關(guān)于硅對人牙釉質(zhì)脫礦及再礦化的影響知之甚少，尤其對釉質(zhì)脫礦的影響未見相關(guān)報道。本研究以氟作為陽性對照，借助鈣溶出量測定、掃描電鏡觀察，研究硅對離體恒前磨牙釉質(zhì)脫礦的影響，為尋求低毒高效的防齲制劑提供參考。

1 材料和方法

1.1 主要試劑和儀器

分析純:乳酸、氟化鈉、Na2SiO3.9 H2O(天津廣成化學(xué)試劑有限);甲基纖維素(分析純，天津科密歐化學(xué)試劑開發(fā)中心)。90－2型定時恒溫磁力攪拌器(上海滬西分析儀器廠);恒溫水浴箱(上海醫(yī)療器械廠);JXA－840型掃描電鏡(JEOL，日本);CA92822－8000型全自動生化分析儀(Beckman，美國)。

1.2 釉質(zhì)標本的制備和脫礦

選擇因正畸拔除的前磨牙，體視顯微鏡(×10)下篩選無裂痕、缺隙、斑塊、齲損或充填物的牙齒123個，截根去髓，超聲清洗，制備釉質(zhì)塊標本，用耐酸指甲油在頰面中1/3處形成3 mm×4 mm實驗開窗區(qū)。將123個釉質(zhì)塊標本隨機分為對照組(去離子水)、1 mg/L 硅(Si)組(10.15 mg NaSiO3置去離子水中，定容至1000 mL，含硅1 mg/L)、1 mg/L氟(F)組(2.21 mg氟化鈉置去離子水中，定容至1000 mL，含氟1 mg/L)，每組41個。3組標本均按7 個時間點(1、8、12、24、48、72、168 h)分為7個亞組，除24、168 h亞組為8個標本外，其他亞組各制備5個釉質(zhì)塊標本。將3組標本分別置去離子水、1 mg/L硅溶液和1 mg/L氟溶液內(nèi)37℃8 h，然后取出，去離子水洗滌，每個標本分別浸泡于10 mL 0.1 mol/L 酸蝕凝膠［6］中，37 ℃ 恒溫箱孵育(pH 4.1)。

1.3 檢測

1.3.1 鈣溶出量的測定

Ca2+含量的測定采用全自動生化分析儀進行。各組 1、8、12、24、48、72、168 h 分別取 100 μL 的酸蝕凝膠，利用離子選擇電極作Ca2+測定，記錄結(jié)果，每個時間點5個標本。

1.3.2 掃描電鏡(SEM)觀察

每組在24、168 h各取3個標本進行觀察。所有標本用25 mL/L戊二醛(pH 7.3)固定，梯度乙醇脫水，真空干燥，粘臺，離子濺射噴金，用SEM在25 Kv、傾斜0～30°下觀察開窗區(qū)并拍照。

1.4 統(tǒng)計分析

用SPSS 11.0統(tǒng)計軟件對各時間點鈣溶出量進行單因素方差分析(ANOVA)，有統(tǒng)計學(xué)差異的再進行兩兩比較(SNK)，檢驗水準α=0.05。

2 結(jié)果

2.1 鈣溶出量檢測結(jié)果

在7個時間點，對照組與硅組的鈣溶出量無統(tǒng)計學(xué)差異(P﹥0.05)，而兩者與氟組則均有顯著差異(P﹤0.05)。表明脫礦前用硅對釉質(zhì)進行處理無明顯的抑制脫礦作用;而用低濃度氟(1 mg/L)處理后則可明顯的抑制脫礦(表1)。

2.2 掃描電鏡(SEM)觀察

分別觀察了脫礦24 h(圖1～3)、168 h(圖4～6)的各組標本表面，發(fā)現(xiàn)每組皆呈進行性破壞現(xiàn)象;筍狀突起上方、釉柱周邊與蜂巢底部見微球狀或球狀顆粒，并隨時間的延長數(shù)目增多并增大。

表1 3組在不同脫礦時間的鈣溶出量(mmol/L，)

表1 3組在不同脫礦時間的鈣溶出量(mmol/L，)

相同時間點組間相比，相同字母P＞0.05，不同字母P＜0.05

12 24 48 72 168對照組 0.53 ±0.038a 1.43 ±0.061a 1.44 ±0.051a 1.80 ±0.051a 2.07 ±0.029a 4.63 ±0.035a 8.72 ±0.035組別 脫礦時間(h)18 a Si組 0.56 ±0.031a 1.47 ±0.041a 1.49 ±0.035a 1.84 ±0.035a 2.11 ±0.035a 4.65 ±0.045a 8.76 ±0.032a F 組 0.44 ±0.021b 1.33 ±0.026b 1.35 ±0.022b 1.72 ±0.026b 1.92 ±0.032b 4.52 ±0.026b 8.60 ±0.045b

圖1 氟組，釉柱中心首先被不完全溶解，凹陷底部見散在分布的微球狀顆粒(箭頭示)(×3500)

圖2 對照組，釉柱中心部分被溶解(較F組多)，凹陷底部見散在分布的微球狀顆粒，數(shù)目比F組少(箭頭示)(×3500)

圖3 硅組，釉柱中心首先被溶解，且溶解較多;蜂巢狀結(jié)構(gòu)的凹陷底部顆粒狀結(jié)構(gòu)較模糊(箭頭示)(×3500)

圖4 氟組，釉柱中心溶解較徹底，周邊質(zhì)相對較完整，蜂窩結(jié)構(gòu)底部見球狀沉積物，數(shù)目較多(箭頭示)，周邊沉積物已連接成片(×3500)

圖5 對照組，釉柱中心溶解徹底，周邊質(zhì)出現(xiàn)溶解斷裂，有的已不完整;蜂窩結(jié)構(gòu)底部見微球狀沉積物，周邊見沉積物(×3500)

圖6 硅組，釉柱中心有的已溶解很深，周邊質(zhì)斷裂不完整，但仍可辨出蜂窩結(jié)構(gòu);蜂窩結(jié)構(gòu)底部及周邊見球狀沉積物，數(shù)目較氟組多(×3500)

3 討論

早期齲的發(fā)生是釉質(zhì)脫礦與再礦化交替進行的動態(tài)過程，通過抑制釉質(zhì)脫礦、促進再礦化可以達到防治早期齲病的目的。釉質(zhì)中無機物占總重量的96%～97%，其存在的形式主要是羥基磷灰石的結(jié)晶［化學(xué)式為Ca10(PO4)6(OH)2］，其中鈣的含量相對恒定，約為釉質(zhì)重量的34.3%。將牙齒置酸性環(huán)境中，羥磷灰石可發(fā)生分解，釋放出鈣離子，進入酸蝕凝膠內(nèi)。因而通過檢測酸蝕凝膠內(nèi)鈣離子含量，可以準確反映牙齒組織的酸蝕脫礦情況。同樣將事先用F、Si制劑處理后再做脫礦實驗，通過檢測脫礦液內(nèi)鈣離子的變化可以分析出F、Si制劑對脫礦作用的影響。

硅是人體必需的14種微量元素之一。近期有研究發(fā)現(xiàn)硅是一種強的礦化誘導(dǎo)劑，Saito等［4－5］利用不同的離子對脫礦的牛牙本質(zhì)進行再礦化，發(fā)現(xiàn)硅能顯著降低礦化誘導(dǎo)時間，是比氟、鈣、磷還要強的礦化誘導(dǎo)劑。早在1970年，Carlisle［6］發(fā)現(xiàn)在骨的鈣化前沿有大量的硅存在，并提出硅在骨的礦化初始階段發(fā)揮一種生理作用。隨后Carlisle［7］在雞和鼠身上進行的動物實驗證實:低硅飲食會導(dǎo)致動物的生長和骨骼發(fā)育不良，缺硅大鼠骨發(fā)育受阻，顱骨變小，釉質(zhì)受損，并見牙齒色素沉著，補硅后情況明顯改善。

氟化物有效防齲已得到公認［8］，本研究同時借助對照組和F組初步觀察了硅對離體恒前磨牙釉質(zhì)脫礦的影響。對鈣離子釋放量的統(tǒng)計分析以及掃描電鏡觀察再一次證實了氟對釉質(zhì)脫礦的抑制作用;而1mg/L Si并不能像氟一樣抑制釉質(zhì)表面的鈣離子釋放，沒有明顯的抑制脫礦作用，這與谷松年等［9］發(fā)現(xiàn)Si的抗齲作用并不是由于Si對釉質(zhì)脫礦的抑制所引起的實驗結(jié)果一致。而谷松年等發(fā)現(xiàn)Si的抗齲功能可能是下列原因所致:①由于硅與鈣離子交換生成的復(fù)合物覆蓋在牙面上，提高了釉質(zhì)的抗酸能力，同時與鈣離子的交換提高了釉質(zhì)飽和度，促進了再礦化;②硅膠在牙齒的表面形成保護膜，有一定的物理屏障作用，從而隔絕酸對牙齒的侵蝕，增強了釉質(zhì)的抗酸脫礦能力;

掃描電鏡結(jié)果顯示雖然釉質(zhì)呈進行性破壞現(xiàn)象;但筍狀突起上方、釉柱周邊與蜂巢底部見微球狀或球狀顆粒，并隨脫礦時間的延長數(shù)目增多并且直徑增大;而且發(fā)現(xiàn)Si組雖然釉柱呈現(xiàn)嚴重的破壞，但釉柱上的沉積物卻較對照組多，甚至比F組多。這種現(xiàn)象再次證實了釉質(zhì)早期齲過程并不是一個簡單的脫礦過程，而是一個脫礦與再礦化的交替過程，而Si組釉柱破壞嚴重，但沉積物多的現(xiàn)象可能是鈣被置換出來，提高了釉質(zhì)飽和度;同時硅作為礦物質(zhì)沉積核心的穩(wěn)定性異源基質(zhì)，使初始晶核穩(wěn)定的成長為鈣磷的晶體核心，從而加快形成礦化沉積所需要的穩(wěn)定晶核，加速周圍飽和溶液再礦化［10］，同時沉積物的具體成分還需進一步研究。

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