Regesi再生硅材料提升牙本質(zhì)表面硬度的研究

王 健 胡 方 郭創(chuàng)洲 鄭海霞

(北京幸福益生再生醫(yī)學(xué)科技有限公司，北京 101200)

牙齒敏感主要是因為牙釉質(zhì)磨損或者剝離，導(dǎo)致牙本質(zhì)小管暴露，隨著溫度、壓力、滲透壓和化學(xué)劑等局部環(huán)境改變，導(dǎo)致牙本質(zhì)小管中的液體快速移動，刺激牙質(zhì)細(xì)胞周圍的神經(jīng)，并引起疼痛[1]。臨床上經(jīng)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(jīng)對疼痛的傳導(dǎo)；二是封閉暴露的牙本質(zhì)小管，切斷刺激因素通過牙本質(zhì)小管進(jìn)入，從而達(dá)到治療的效果。

Regesi再生硅材料是由鈣、磷、硅、氧組成的無機(jī)礦物質(zhì)粉體，遇到體液后，其表面狀況隨時間而動態(tài)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(jī)礦物質(zhì)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(zhì)硬度的提升效果暫無報道。牙齒脫礦后，牙釉質(zhì)剝離，牙本質(zhì)承擔(dān)了咀嚼的功能，此時，牙本質(zhì)的硬度對健康生活影響相當(dāng)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(zhì)片，系統(tǒng)研究牙本質(zhì)表面硬度的變化，探討Regesi再生硅材料提升牙本質(zhì)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(yī)學(xué)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(jù)ISO TR10271-2011配制)，X射線粉末衍射儀(XRD，DMAX-RB，日本理學(xué))，場發(fā)式掃描電鏡(SEM，NOVA NanoSEM 450，F(xiàn)EI公司，荷蘭)，HX-1000TM自動轉(zhuǎn)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(zhì)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(zhì)片，使其形成一個厚度為1.0 mm的牙本質(zhì)片。將牙本質(zhì)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(zhì)片作為對照組，另外3組牙本質(zhì)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(zhì)表面同向均勻涂布2 min后，清理牙本質(zhì)片表面殘留脫敏劑，其中一組不經(jīng)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(zhì)片從中間部位掰斷，一半用于牙本質(zhì)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(zhì)小管深度觀察。牙本質(zhì)表面和斷面均經(jīng)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(zhì)小管計數(shù)(牙本質(zhì)小管口封閉數(shù)/小管口總數(shù))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(jìn)行對照組和試驗組牙本質(zhì)片進(jìn)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(yīng)瓶置于恒溫振蕩器，設(shè)定溫度為 37 ℃、轉(zhuǎn)速 175 r/min；分別浸泡0 h、24 h和48 h后，樣品經(jīng)抽濾、清洗，60 ℃干燥。采用X射線粉末衍射儀(XRD，DMAX-RB，日本理學(xué))對礦化后樣品進(jìn)行物相分析。

1.2.5統(tǒng)計學(xué)分析：用SPSS19.0統(tǒng)計軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)處理，用單因素方差分析計量析比較各組小管口封閉數(shù)目比、封閉深度及硬度，所有數(shù)據(jù)均以平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，并LSD法兩兩比較，檢驗水準(zhǔn)為α=0.05。

2 結(jié)果分析

根據(jù)掃描電鏡觀察:對照組牙本質(zhì)片表面整潔，牙本質(zhì)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(zhì)試片涂抹脫敏劑未經(jīng)過人工唾液浸泡組，圖中可見部分并未完全封閉的牙本質(zhì)小管，但是管口內(nèi)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(zhì)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(yōu)于24 h處理組。

圖1 空白組，0h組，24h組，48h組牙本質(zhì)小管封閉率

使用牙本質(zhì)小管封閉數(shù)/小管總數(shù)，分別計算各組牙本質(zhì)小管封閉率。經(jīng)過人工唾液浸泡0h、24h和48h的牙本質(zhì)小管封閉率，均顯著高于對照組(P<0.05)。涂抹脫敏劑不經(jīng)過人工唾液浸泡的封閉率(93.5±6.3)%，經(jīng)過24h人工唾液浸泡后，牙本質(zhì)小管封閉率可達(dá)到(98.7±1.1)%，經(jīng)過48h處理后，牙本質(zhì)小管基本完全封閉，封閉率達(dá)到100%。根據(jù)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(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，LSD法兩兩比較，24 h和48 h組間差異無統(tǒng)計學(xué)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(zhì)片上后，在人工唾液中浸泡時間不同而牙本質(zhì)小管內(nèi)礦化深度不一。如圖2-⑤為未處理的對照組，圖中牙本質(zhì)小管斷面輪廓清晰，小管呈條狀平行排列，管內(nèi)光滑無任何堵塞物。圖2-⑥為涂脫敏劑但未經(jīng)過人工唾液處理組，牙本質(zhì)小管口被沉積物幾乎完全封閉，內(nèi)部沒有填充物出現(xiàn)。圖2-⑦為涂脫敏劑后經(jīng)過人工唾液24h處理組，牙本質(zhì)小管口部完全封閉，封閉深度增加，管內(nèi)深處出現(xiàn)較多填充物沉積。圖2-⑧為涂脫敏劑后48 h處理組，牙本質(zhì)片表面覆蓋物致密，管內(nèi)深出現(xiàn)大量填充物，致密的填充在牙本質(zhì)小管中，如圖中箭頭所示。

圖2 空白組，0h組，24h組，48h組牙本質(zhì)小管封閉深度

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

采用維氏硬度儀探索經(jīng)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(zhì)片進(jìn)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(jié)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(zhì)表面硬度顯著提高，試驗組均具有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，隨著人工唾液處理時間延長，牙本質(zhì)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(tǒng)計學(xué)意義，并均顯著低于48h處理組(P<0.05)。

圖3 經(jīng)過0h、24h和48h人工唾液浸泡礦化處理的牙本質(zhì)片表面硬度

為了進(jìn)一步驗證牙本質(zhì)片經(jīng)人工唾液處理后，牙本質(zhì)硬度出現(xiàn)變化的原因，我們對Regesi再生硅材料脫敏劑進(jìn)行0h、24h和48h人工唾液浸泡礦化實驗，由于脫敏劑基質(zhì)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(jìn)行XRD物相測試，圖4是未浸泡處理樣品(0 h)和經(jīng)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(tài)材料。經(jīng)過24 h和48 h處理樣品的圖譜在26°、33°處出現(xiàn)了尖銳的衍射峰，說明樣品有晶相析出，根據(jù)比對，在26°、33°、40°、50°分別對應(yīng)于羥基磷灰石(HAP, PDF#54-0022)的(213)、(313)、(323)、(423)晶面衍射，說明樣品經(jīng)過人工唾液處理形成了HAP晶相；經(jīng)48 h處理后在26°、33°衍射峰的強(qiáng)度明顯強(qiáng)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(jù)不同制作方法調(diào)節(jié)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(yīng)的牙齒上后，表面層和進(jìn)入牙本質(zhì)小管里的Regesi再生硅材料會被唾液包圍，與唾液發(fā)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(xiàn)封閉牙本質(zhì)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(zhì)小管方面的效果，結(jié)果顯示含生物活性玻璃的脫敏劑能夠顯著降低牙本質(zhì)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(zhì)小管的效果方面進(jìn)行了對比研究，結(jié)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(zhì)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(zhì)小管封閉作用，結(jié)果表明不同方法使用生物活性玻璃對敏感牙本質(zhì)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(zhì)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(zhì)片在酸蝕后，表面牙本質(zhì)小管完全暴露，單純使用Regesi再生硅材料脫敏劑，不經(jīng)過人工唾液浸泡組的封閉率(93.5±6.3)%，經(jīng)過24h和48h人工唾液浸泡后，牙本質(zhì)小管封閉率可達(dá)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(dá)到100%，同時24h和48h處理后牙本質(zhì)小管的封閉深度可以達(dá)到10.2±1.6μm和30±9.1μm，其變化趨勢和牙本質(zhì)小管封閉率基本一致。

實驗采用維氏硬度儀探索經(jīng)過不同時間人工唾液處理組的表面硬度變化，結(jié)果表明，空白組牙本質(zhì)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(zhì)片表面硬度提高到(79.3±27.1) N/mm2。經(jīng)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(jīng)過48 h處理樣品的表面硬度大幅升高到(228.8±32.3) N/mm2。

結(jié)合牙本質(zhì)小管的封閉率和封閉深度變化，牙本質(zhì)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(zhì)表面硬度顯著變化。針對牙本質(zhì)以上變化現(xiàn)象，對牙齒脫敏劑處理后樣品進(jìn)行了X射線衍射圖譜分析，結(jié)果如圖4所示，生物玻璃為非晶態(tài)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(yīng)于羥基磷灰石晶面衍射，說明Regesi再生硅材料經(jīng)過人工唾液處理形成了羥基磷灰石晶相；經(jīng)48h處理后在26°、33°衍射峰的強(qiáng)度明顯強(qiáng)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(jié)果可以證明經(jīng)過24h處理后牙本質(zhì)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(zhì)小管中填充的越來越致密，充實了牙本質(zhì)片的表面結(jié)構(gòu)，減小牙本質(zhì)片的表面粗糙度等影響牙本質(zhì)片硬度測試的因素[12]，導(dǎo)致牙本質(zhì)片表面硬度得到顯著提升。經(jīng)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(jié)構(gòu)更加完整，形成對牙本質(zhì)小管均勻支撐，隨著羥基磷灰石形成數(shù)量增加，羥基磷灰石在牙本質(zhì)中填充更加致密，可以有效抵抗壓力載荷沖擊，更加穩(wěn)固牙本質(zhì)表面形態(tài)，使得表面硬度進(jìn)一步提升。

正常牙本質(zhì)主要由有機(jī)物和無機(jī)物組成，其中無機(jī)物主要是羥基磷灰石，正常牙本質(zhì)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(jīng)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(zhì)再礦化，誘導(dǎo)生成新的羥基磷灰石和正常牙本質(zhì)成分幾乎相似，且新形成的礦物質(zhì)更穩(wěn)定，能夠耐受酸性刺激，可形成良好的骨性結(jié)合。

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