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    根管封閉劑生物安全性評(píng)價(jià)方法及其應(yīng)用的研究進(jìn)展

    2014-04-15 09:20:16樸維英王成坤
    關(guān)鍵詞:安全性生物實(shí)驗(yàn)

    樸維英,陳 路,王成坤

    (吉林大學(xué)口腔醫(yī)院牙體牙髓病科,吉林長(zhǎng)春 130041)

    根管封閉劑生物安全性評(píng)價(jià)方法及其應(yīng)用的研究進(jìn)展

    Progress research on evaluation methods of biological safety and application of root canal sealer

    樸維英,陳 路,王成坤

    (吉林大學(xué)口腔醫(yī)院牙體牙髓病科,吉林長(zhǎng)春 130041)

    根管封閉劑臨床應(yīng)用前應(yīng)進(jìn)行生物安全性評(píng)價(jià),客觀檢驗(yàn)和評(píng)價(jià)根管封閉劑的生物安全性、選擇生物相容性高的材料應(yīng)用于臨床一直是牙體牙髓病學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。本文對(duì)根管封閉劑生物安全評(píng)價(jià)的必要性及其常用實(shí)驗(yàn)細(xì)胞和實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行綜述。

    根管封閉劑;生物安全性;細(xì)胞實(shí)驗(yàn)

    研究[1]證明:根管封閉劑的溶解產(chǎn)物能以半抗原的形式對(duì)根尖周組織產(chǎn)生影響,最終導(dǎo)致根管治療的失敗。臨床應(yīng)用的根管封閉劑種類(lèi)繁多,旨在通過(guò)改變理化性質(zhì)和充填方式提高根管封閉性能。但是,近年來(lái)隨著根充后疼痛的不斷出現(xiàn),根管封閉劑臨床應(yīng)用前的生物安全性評(píng)價(jià)受到人們的高度關(guān)注。體外細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)是根管充填材料生物學(xué)評(píng)價(jià)的篩選實(shí)驗(yàn)之一[2]。當(dāng)前,有關(guān)細(xì)胞毒性的定義尚無(wú)定論,一些學(xué)者將其等同于體外毒理,更多學(xué)者將其定義為外界毒物所致細(xì)胞數(shù)量的改變[3]。本文作者采用后一種觀念,就根管封閉劑生物安全性評(píng)價(jià)的必要性及細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行綜述。

    1 生物安全性評(píng)價(jià)的必要性

    根管充填的目的是通過(guò)嚴(yán)密的充填將機(jī)械及化學(xué)預(yù)備未能清除的細(xì)菌隔絕在根管系統(tǒng)內(nèi),同時(shí)阻斷根尖周的細(xì)菌進(jìn)入根管,防止其再感染[4]。因此,近年來(lái)出現(xiàn)很多旨在提高根管封閉性能的根管充填材料,如環(huán)氧樹(shù)脂類(lèi)根管封閉劑EZ-Fill,其特殊的雙向螺旋輸送器可將封閉劑甩入側(cè)副根管內(nèi),以求達(dá)到根尖3 mm良好的封閉[5];硅酮類(lèi)根管封閉劑Roeko Seal利用自身良好的流動(dòng)性和固化后0.2%體積膨脹達(dá)到根管封閉的效果[6]。

    迄今為止,應(yīng)用最廣的充填材料為馬來(lái)膠,其具有輕微的抗菌性能和一定程度的組織刺激性。Cardoso等[7]發(fā)現(xiàn):將馬來(lái)膠植入Wistar大鼠皮下,8和60 d組大鼠均出現(xiàn)輕微的炎癥反應(yīng),這可能與其高含量的氧化鋅有關(guān)。常用的根管封閉劑有氧化鋅丁香油水門(mén)汀類(lèi)、氫氧化鈣類(lèi)、玻璃離子類(lèi)和樹(shù)脂類(lèi)。氧化鋅丁香油糊劑(ZOE)雖然有抑菌、安撫和麻醉的作用,但與牙膠、根管牙本質(zhì)無(wú)粘接性,與水反應(yīng)溶解出Zn2+,根管封閉性能差[8]。此外,已經(jīng)證實(shí)該類(lèi)根管封閉劑固化后釋放甲醛,細(xì)胞毒性較大[9],且毒性呈劑量依賴(lài)性,隨著丁香油量的增加毒性增加,延緩根尖周組織病變愈合甚至再次引發(fā)根尖周組織病變[10]?;谝陨喜蛔?ZOE已逐漸退出主流應(yīng)用。氫氧化鈣類(lèi)根管封閉劑具有良好的生物相容性,可促進(jìn)根尖周骨質(zhì)的愈合。但有實(shí)驗(yàn)[11]表明:大量Ca2+的釋放可引起細(xì)胞毒性;且由于氫氧化鈣的電離,導(dǎo)致封閉劑溶解,完整性破壞,根尖封閉性降低[12],故不適合用于成人的永久根管充填,主要用于蓋髓術(shù)、根尖誘導(dǎo)成形術(shù)和根管消毒等。玻璃離子類(lèi)根管封閉劑中的玻璃離子與牙體組織羥基磷灰石中的鈣產(chǎn)生化學(xué)螯合作用,具有一定的化學(xué)粘結(jié)性。Ketac Endo是一款可注射型玻璃離子類(lèi)封閉劑,表面張力低,流動(dòng)性好,曾于20世紀(jì)80年代較多應(yīng)用于國(guó)外臨床。有實(shí)驗(yàn)[13-14]表明:Ketac Endo具有良好的生物相容性,但與牙膠(0.19 Mpa)和牙本質(zhì)(0.8 Mpa)粘接較弱[15],且持續(xù)釋放氟離子,溶解性大,根尖封閉性差[16]。此外,因?yàn)樯袩o(wú)玻璃離子的溶劑,根管再治療時(shí)難以將其去除,使得這類(lèi)根管封閉劑使用較少。

    目前國(guó)內(nèi)臨床常用的樹(shù)脂類(lèi)根管封閉劑是環(huán)氧樹(shù)脂類(lèi)根管封閉劑AH-plus,能與牙本質(zhì)形成良好的粘結(jié)[17],能明顯提高根尖封閉性,但與牙膠尖之間的惰性結(jié)合使其無(wú)法避免牙膠尖與封閉劑界面的微滲漏。近年來(lái)出現(xiàn)了生物陶瓷類(lèi)根管封閉劑iRoot-SP,被稱(chēng)為是生物相容性最好的材料。iRoot-SP以生物玻璃為基質(zhì),含有硅酸鈣、磷酸鈣、氫氧化鈣和氧化鋯等成分。可與牙本質(zhì)小管內(nèi)的水分發(fā)生水化反應(yīng)固化[18],固化過(guò)程中有2%~3%的體積膨脹而達(dá)到根管系統(tǒng)的3D充填,固化后無(wú)體積改變,對(duì)牙本質(zhì)小根管不會(huì)產(chǎn)生任何壓應(yīng)力。但對(duì)其細(xì)胞毒性的研究報(bào)道比較少。

    由此可見(jiàn),目前臨床常用的根管充填材料的性能尚未達(dá)到Grossman理想根管充填材料的標(biāo)準(zhǔn)。在臨床操作過(guò)程中,根管充填材料可能通過(guò)根尖孔及其他通道與牙周和根尖周組織接觸,也可能釋放一些毒性成分,對(duì)牙周和根尖周組織甚至全身健康產(chǎn)生影響。部分材料在混合初期,結(jié)固的幾小時(shí)、幾天或幾周時(shí)有毒性,甚至有些材料滲出有害成分長(zhǎng)達(dá)數(shù)年。因此,在臨床應(yīng)用前,對(duì)根管充填材料生物安全性評(píng)價(jià)的研究十分必要。

    2 根管封閉劑生物安全性檢測(cè)常用細(xì)胞

    2.1 實(shí)驗(yàn)細(xì)胞種類(lèi)用于根充材料細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)的細(xì)胞分2種:一種是原代細(xì)胞系,如牙周成纖維細(xì)胞和成骨細(xì)胞、牙髓細(xì)胞和牙齦成纖維細(xì)胞等;另一種是已建株細(xì)胞系,如小鼠肺成纖維細(xì)胞(L929)、小鼠胚胎成纖維細(xì)胞(3T3細(xì)胞)及癌細(xì)胞等。原代細(xì)胞系能較好地模擬口腔狀況,但提取和體外培養(yǎng)過(guò)程較復(fù)雜,不易培養(yǎng)傳代。有實(shí)驗(yàn)[19]表明:采用消化培養(yǎng)法提取原代細(xì)胞時(shí),胰酶消化會(huì)損傷細(xì)胞,消化時(shí)間超過(guò)20 min,可消化掉細(xì)胞表面的蛋白質(zhì),使細(xì)胞表面的通透性升高,活力下降。建株細(xì)胞系并非口腔細(xì)胞,與口腔環(huán)境有一定的差異,但容易生長(zhǎng)傳代、性質(zhì)穩(wěn)定。根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織的要求,已建株細(xì)胞作為材料毒性測(cè)試的靶細(xì)胞,簡(jiǎn)單易得、重復(fù)性好,且較原代細(xì)胞稍敏感,更適合于根管充填材料的細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn),且二者差異對(duì)最終材料的毒性分級(jí)并無(wú)影響。Franz等[20]報(bào)道:原代牙齦組織纖維細(xì)胞和L929細(xì)胞用于細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn),其結(jié)果并無(wú)較大差異。Huang等[21]用牙周成纖維細(xì)胞和V79細(xì)胞比較不同種類(lèi)根充糊劑細(xì)胞毒性時(shí)發(fā)現(xiàn):總體結(jié)果具有一致性且V79細(xì)胞更敏感。

    2.2 實(shí)驗(yàn)細(xì)胞培養(yǎng)MTT實(shí)驗(yàn)細(xì)胞培養(yǎng)多采用單層細(xì)胞培養(yǎng)法。多層細(xì)胞培養(yǎng)方法復(fù)雜和難度大,其準(zhǔn)確性、可重復(fù)性和適用范圍有待于進(jìn)一步核實(shí)。雖然Moharamzadeh 等[22]在檢測(cè)樹(shù)脂材料細(xì)胞毒性時(shí),證實(shí)多層細(xì)胞培養(yǎng)在評(píng)估口腔材料安全性方面較單層細(xì)胞能更好地模擬實(shí)際環(huán)境。但Vajrabhaya等[23]在評(píng)估6種根充材料的細(xì)胞毒性時(shí)發(fā)現(xiàn):多層細(xì)胞培養(yǎng)法對(duì)于評(píng)估根尖周組織無(wú)特殊意義。

    3 根管封閉劑生物安全性評(píng)價(jià)常用細(xì)胞實(shí)驗(yàn)方法

    3.1 同位素標(biāo)記法同位素標(biāo)記法包括有鉻釋放法、H3-leucine摻入法、I125-UdR-釋放法和放射性核苷酸前體物摻入法等。該方法能較深入細(xì)致地了解細(xì)胞受材料毒性影響而產(chǎn)生的分子水平變化,但方法復(fù)雜、結(jié)果受較多因素影響,且與其他體外法無(wú)明顯相關(guān)性[24]。

    3.2 分子濾過(guò)法分子濾過(guò)法通過(guò)評(píng)價(jià)材料對(duì)單層細(xì)胞琥珀酸脫氫酶活性的影響以檢測(cè)細(xì)胞毒性,用于短期內(nèi)評(píng)價(jià)有輕度毒性的材料[25]。該方法可同時(shí)觀察材料的原發(fā)性及繼發(fā)性細(xì)胞毒性,快速簡(jiǎn)便、敏感可靠,易推廣,但存在強(qiáng)行影響析出產(chǎn)物從材料中擴(kuò)散的缺點(diǎn)。

    3.3 流式細(xì)胞術(shù)該方法主要針對(duì)單一生物材料,分析材料對(duì)體外培養(yǎng)細(xì)胞生物合成方面的影響。利用鞘流原理,使被熒光標(biāo)記的單個(gè)懸浮細(xì)胞排成單列,按重力方向流動(dòng)。細(xì)胞被激光照射后發(fā)射熒光,檢測(cè)器可逐個(gè)對(duì)細(xì)胞的熒光強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)定。根據(jù)熒光粒子發(fā)出的光量子而定量測(cè)定細(xì)胞中DNA水平,檢測(cè)快捷而方便,便于分析,發(fā)展?jié)摿Υ蟆?/p>

    3.4 甲噻唑四唑氮(MTT)比色法MTT是一種黃色可溶性染料?;罴?xì)胞線粒體中的琥珀酸脫氫酶能使外源性MTT還原為水不溶性的藍(lán)紫色結(jié)晶甲瓚顆粒并沉積在細(xì)胞中。二甲基亞砜(DMSO)能溶解細(xì)胞中的甲瓚,通過(guò)測(cè)定其吸光度(A)值,可間接反映活細(xì)胞數(shù)量及細(xì)胞代謝活性的強(qiáng)弱。在一定細(xì)胞數(shù)范圍內(nèi)(200~5×105),MTT結(jié)晶形成的量與細(xì)胞數(shù)成確定的直線回歸關(guān)系[26]。因此可利用A值降低程度反映材料析出液的細(xì)胞毒性大小。

    國(guó)際上評(píng)價(jià)細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)方法優(yōu)劣的指標(biāo)之一是生物學(xué)終點(diǎn)及可重復(fù)性。MTT法的生物學(xué)終點(diǎn)是線粒體,其病變是細(xì)胞受損最靈敏的指征,能十分靈敏地反映被測(cè)材料對(duì)細(xì)胞造成的毒性損害程度,且該方法操作簡(jiǎn)單,可重復(fù)性好,可用于大批量測(cè)試。其不足之處是必須使用材料的浸提液進(jìn)行細(xì)胞毒性的測(cè)定。Grossman曾提出理想的根充糊劑應(yīng)不溶于組織液。但大多數(shù)根充糊劑在一定程度上是可溶解的[27-28]。有研究[29]顯示:新型根管封閉劑MTA Fillapex和Endosequence BC也有一定的溶解性。因此, MTT法測(cè)定根充糊劑的細(xì)胞毒性切實(shí)可行。

    根管封閉劑細(xì)胞毒性測(cè)定的模塊制作尚無(wú)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),采用不同的標(biāo)準(zhǔn)(質(zhì)量/體積;表面積/體積)將對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響。為了更好地模擬口腔實(shí)際情況,將實(shí)驗(yàn)材料分為2組,即新鮮組和固化組;首先按根充糊劑的產(chǎn)品說(shuō)明制備糊劑,制作樣本,新鮮組將制備后的糊劑立即置于浸提液中,固化組則靜置一段時(shí)間,待材料凝固達(dá)到最終的的化學(xué)結(jié)構(gòu)后再置于浸提液中;每種根管封閉劑有各自的凝固時(shí)間,這樣分組可以測(cè)定每種根管封閉不同狀態(tài)下的細(xì)胞毒性。一些研究[30-31]表明:細(xì)胞毒性效應(yīng)取決于有毒性單體的釋放。對(duì)于樹(shù)脂類(lèi)根充糊劑進(jìn)行根管充填操作時(shí),材料處于不完全聚合狀態(tài),在其聚合過(guò)程中很有可能釋放親水性的單體直接導(dǎo)致根尖周組織的損傷。樹(shù)脂類(lèi)材料的聚合不完全,凝固后材料的細(xì)胞毒性效應(yīng)依賴(lài)于局部單體的濃度和洗脫動(dòng)力學(xué)。Esteban等[32]比較4種甲基丙烯酸酯類(lèi)樹(shù)脂根充糊劑時(shí)發(fā)現(xiàn):新鮮實(shí)驗(yàn)組細(xì)胞活性較凝固組差,但組內(nèi)各材料細(xì)胞毒性的大小具有一致性。基于材料本身的理化性質(zhì),這種材料處理方式使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更有說(shuō)服力、更可信。

    值得注意的是:采用浸提液的材料處理方法評(píng)價(jià)單一實(shí)驗(yàn)材料的細(xì)胞毒性時(shí)存在結(jié)果偏低的不足。Pereda等[33]證實(shí):離子的擴(kuò)散程度和作用時(shí)間呈線性關(guān)系,濃度分布隨徑向距離增大而減少。在一定體積的浸提液中,離子濃度達(dá)到臨界值后,離子擴(kuò)散相對(duì)停止。就時(shí)間依賴(lài)性而言,在某一時(shí)間點(diǎn)一定體積浸提液中有毒離子濃度是均一穩(wěn)定的,不再隨時(shí)間的變化而改變。而事實(shí)上,根充糊劑中的有毒成分會(huì)隨著糊劑的溶解不斷釋放到根尖周組織,導(dǎo)致組織損害。液體均一穩(wěn)定的性質(zhì),也無(wú)法體現(xiàn)毒性物質(zhì)導(dǎo)致細(xì)胞損傷的徑向依賴(lài)性,其忽略了距離材料近的地方毒性物質(zhì)離子濃度大、細(xì)胞毒性也大的事實(shí)。但對(duì)于多種材料的細(xì)胞毒性比較實(shí)驗(yàn)則不存在這一問(wèn)題,只要組內(nèi)材料處理方式相同,不會(huì)影響實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的總體趨勢(shì),實(shí)驗(yàn)結(jié)果是可靠而有意義的。一些根充糊劑細(xì)胞毒性比較實(shí)驗(yàn)[10,34-35]均證實(shí):AH-plus細(xì)胞毒性較低,生物相容性較好。

    綜上所述,任何根充材料均有一定的細(xì)胞毒性,根充材料的生物安全性評(píng)價(jià)十分必要。體外細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以為臨床應(yīng)用提供參考依據(jù),盡量選擇細(xì)胞毒性小的材料以避免根充術(shù)后疼痛的發(fā)生和提高治療成功率。體外細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)的方法種類(lèi)很多,MTT法操作簡(jiǎn)單、可重復(fù)性好,廣泛應(yīng)用于細(xì)胞毒性測(cè)定。在應(yīng)用中應(yīng)合理設(shè)計(jì),避免干擾因素,降低實(shí)驗(yàn)誤差,以得到可靠的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。MTT實(shí)驗(yàn)有其自身的局限性,在評(píng)價(jià)單一根充材料的細(xì)胞毒性時(shí),MTT實(shí)驗(yàn)結(jié)果只能作為初步判定依據(jù),應(yīng)結(jié)合其他實(shí)驗(yàn)以完善對(duì)根管充填材料生物安全性的評(píng)價(jià)。體外細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)不能完全體現(xiàn)根管充填材料對(duì)根尖周組織產(chǎn)生的影響,應(yīng)用時(shí)應(yīng)進(jìn)一步考慮其結(jié)果與臨床應(yīng)用的相關(guān)性。

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    R781.33

    A

    2014-01-08

    吉林省科技廳科技發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目資助課題(20140414010GH)

    樸維英(1987-),女,吉林省磐石縣人,在讀醫(yī)學(xué)碩士,主要從事牙體牙髓病基礎(chǔ)和臨床方面的研究。

    王成坤(Tel:0431-88975348,E-mail:wck1964@163.com)

    1671-587Ⅹ(2014)05-1123-04

    10.13481/j.1671-587x.20140542

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